Сглобяеми сгради и модулно строителство, Статия в сп. "Млад учен"
Категория: Инженерни науки
Библиографско описание:
През последните години модулното жилищно строителство бързо увеличава обемите си, създавайки конкуренция за други видове строителство. Статията разглежда технологията на модулно строителство на нискоетажни сгради, дава кратко описание на основните системи за изграждане на сглобяеми сгради.
Ключови думи: сглобяеми сгради, модулни сгради, рамково-панелен метод, сглобяем панелен метод, LSTK, неподвижен кофраж
През последното десетилетие Министерството на регионалното развитие предложи Държавната програма на България „Осигуряване на достъпни и комфортни жилища и комунални услуги за гражданите на България“. Държавната програма е стратегия за развитие на промишлеността на строителните материали и промишленото жилищно строителство, които водят не само до формиране на пазар на достъпни жилища с осигуряване на комфортни и качествени условия за живот на българските граждани, но и до създаване на условия за развитие на масово строителство на жилища от икономична класа [1].
През 2011 г. делът на ниското строителство премина границата от 50%. По прогнози на Министерството на регионалното развитие до 2020 г. делът на ниското строителство ще достигне 81,3%.
Този неотложен проблем може да бъде успешно решен чрез изграждане на сглобяеми сгради.
Преглед на литературата
В момента проблемът за проектиране, изграждане и експлоатация на сглобяеми комплекси е изключително актуален както за България, така и за чужбина. Множество образователни, научни и дизайнерски институции на Министерството на строителството, Министерството на отбраната, Министерството на извънредните ситуации и други федерални итериториални отдели [2]. Значителен принос в развитието на сглобяемите конструкции има учени като Шнитковски А.Ф., Василиев А.И., Рибаков В.А., Жмарин Е.Н., Адам Ф.М. и др.
Масовото използване на сглобяемите конструкции в строителството в България е ограничено от липсата на стандарти за тяхното изчисляване и проектиране.
Основни видове сглобяеми сгради
Сглобяемите сгради и конструкции са обекти, чиито конструкции осигуряват бързото им монтиране със срокове, много по-кратки от стандартното време за строителство [2].
Сглобяемите жилища включват къщи, изработени от специални, предимно непостоянни конструкции, които ви позволяват да построите къща във времева рамка, която е много по-малка от предвидената за сравними капиталови конструкции по отношение на стандартите за продължителност на строителството. Те не са предназначени за последващ демонтаж, транспортиране и монтаж и техният експлоатационен живот може да бъде подобен на експлоатационния живот на капиталните къщи [3].
Съществуват следните основни технологии за изграждане на сглобяеми къщи:
Безрамков панел (сглобяем панел)
Рамково-монолитен (метод на неподвижен кофраж)
Рамково-панелният метод на строителство е един от видовете сглобяеми сгради и конструкции. Конструктивните решения на такива къщи позволяват да се създаде комфортна вътрешна среда и да се осигури достатъчна издръжливост на конструкциите, технологичност на конструкцията и относително ниска цена. Основата на носещата рамка на такива сгради може да бъде дървени или стоманени елементи, а в случай на дърво се използват както обикновени дъски, така и композитни дървени I-образни греди, а стоманените рамки са направени главно от така наречените леки стоманени тънкостенниконструкции (LSTK).
Рамково-панелните къщи от дърво в повечето случаи се произвеждат в специализирани предприятия. Всички части на конструкцията се произвеждат във фабриката с висока прецизност и пристигат на строителната площадка напълно готови за монтаж [4]. Същността на рамково-панелната конструкция се свежда до факта, че стените на къщата са издигнати върху предварително изчислена конструкция "гребен-ребро". В традиционната европейска технология дървените греди действат като носеща рамка, а голямо разнообразие от материали от минерален произход се използват като пълнители на стени. Традиционната основа за облицовъчни тухли е плоча от дървесни частици (CSP), сайдинг или дървена облицовка, възможни са и други опции [5].
Предимствата на рамково-панелните конструкции са: скорост на монтаж (от 4–6 седмици поради автоматизация и усъвършенстване на технологичния процес), лекота на конструкциите, лекота на монтаж, не изисква свиване, за разлика от дървени и дървени къщи, високи топлоизолационни свойства на рамковата конструкция, с относително ниска дебелина на стената (25 cm). Недостатъците включват: рамковите къщи са по-малко екологични от другите видове, поради синтетични изолационни материали и труден обмен на въздух и влага.
LSTC рамкова система:
Понастоящем една от технологиите за изграждане на сглобяеми конструкции е рамкова система от леки стоманени тънкостенни конструкции (LSTC), изолация, облицовъчни листове и пароизолационни филми, които набират все повече фенове у нас и се въвеждат активно на строителния пазар. Основният елемент на технологията е студено валцуван термопрофил и светлинни греди от тънпоцинкована ламарина, която може да се използва както за сглобяване на цялата рамка на сградата, така и за монтаж на отделни елементи:
- външни и вътрешни стени, прегради,
покривни конструкции на мансарди, покриви и други конструкции. [6]
Основните предимства на метода на строителство с помощта на технологията LSTK са: бързина на изграждане (срокът на строителство на сграда от LSTK е 4-5 месеца.), Лекота и простота на монтаж (необходими са 3-4 работници по време на строителството.), Без свиване на основата по време на строителството и експлоатацията, монтаж при всякакви атмосферни условия, липса на тежко оборудване по време на строителството, сеизмична устойчивост.
Недостатъците на LSTK включват: пожароопасност с необходимата липса на конструктивна защита, проектирането и монтажа на сгради (особено сгради с фермови конструкции) от LSTK трябва да се извършват от висококвалифицирани специалисти (цената на грешка може да бъде срутването на конструкциите), специфичен проблем за българския пазар на LSTK е липсата на стандарти за проектиране на сгради [7].
Панелни (сглобяеми) къщи:
През 30-те години на миналия век в Съединените щати за първи път беше предложено да се строят къщи от сандвич панели. Канадската технология достигна най-голямото си развитие след изобретяването на SIP-панела (Structural Insulated Panel) - структурен топлоизолационен панел (SIP-панел), в който започнаха да се използват съвременни материали: плочи OSP-3 като ограждащ и якостен елемент и експандиран полистирол като топлоизолатор.
Първо SIP панелите се произвеждат на специално оборудване, а след това на специална машина за рязане (рязане) се нарязват (нарязани) до необходимите размери в съответствие с работния проект на конкретна къща и в тях се зашива ипотечен (калибриран) лъч, който осигурявапанелна връзка. Комплект от такива панели образуват комплект за къща. Технологията на изграждане на SIP е без рамки. Рамката на сградата е оформена от OSB плоскости и дървени греди, използвани за свързване на панелите. И експандираният полистирол вътре в SIP-панела е нагревател. На това се основава важно предимство на технологията SIP пред други рамково-панелни технологии - скоростта на строителство, тъй като няма нужда първо да се изгражда рамката на къщата и след това да се изолира.
Основният недостатък на този метод е запалимостта [8].
Метод на неподвижен кофраж:
Технологията за изграждане на строителни конструкции с помощта на фиксиран кофраж се използва успешно в САЩ, Канада и европейските страни повече от 30 години. В България къщите от неподвижен кофраж са построени от около 10 години, те са се доказали добре. Основното предимство на използването на технологията за неподвижен кофраж е възможността за изграждане на многопластова конструкция с необходимата топлоизолация в един технологичен цикъл. Тоест стената веднага е „топла“ и не са необходими допълнителни разходи за изолационни работи, следователно конструкцията е по-икономична.
Неподвижен кофраж - панели или блокове от различни материали, които се монтират в единична кофражна конструкция, която след монтажа се запълва с бетон. Кофражът ускорява и улеснява строителството чрез комбиниране на няколко строителни етапа в един технологичен цикъл (в един технологичен етап се изгражда носеща стена с необходимото съпротивление на топлопреминаване). Неподвижният кофраж, след като бетонът стегне в него, става част от стенната конструкция на сградата. Има няколко различни вида неподвижен кофраж за създаване на носещи конструкции: блокове от експандиран полистирол с празнини,облицовъчен несменяем кофраж, несменяем кофраж по технологията „PLASTBAU-3”, армирани панели (армопанел), дървобетонни панели или блокове (арболит) [9].
Предимствата на метода на неподвижния кофраж са: лесен монтаж, скорост на монтаж, ниска цена, конструкциите са твърди и носещи, отлична топло- и звукоизолация. Недостатъците включват: ниска шумоизолация, недостъпност, необходимост от довършителни работи, сезонни ограничения за строителство, висока влажност, задължително заземяване / нулиране на къщата [10].
Модулни сглобяеми сгради
Ориз. 1. Модулна сглобяема сграда ДУБЛДОМ (България)
Мобилна (инвентарна) сграда или конструкция - сграда или конструкция на цялостно фабрично снабдяване, чийто дизайн осигурява възможност за нейното преместване [11]. В същото време конструктивните решения на елементи, възли и строителни материали позволяват множество процеси на демонтаж, транспортиране и монтаж на нови места на експлоатация. Модулните сглобяеми сгради могат да бъдат произведени в неподвижен или мобилен вариант. Това са универсални конструкции, състоящи се от масивна рамка, ограждащи елементи и покрив [12].
Днес инвеститорите сериозно мислят за въвеждането на 100% модули в масовото жилищно строителство. И така, съвместният проект на групата SVEZA и KNAUF - Novy Dom LLC планира да проникне в тази ниша през 2017 г. и след няколко години да заеме водеща позиция в сегмента на модулното строителство, като годишно произвежда повече от 1 милион квадратни метра. м. жилища.
Някои региони вече обърнаха внимание на модулния потенциал - властите на Архангелска област планират да построят няколкостотин хиляди квадратни метра, използвайки модулна технология като част от „Жилища заБългарско семейство” и „Преселване на граждани от авариен и разпаднат фонд”.
Модулната конструкция и масовото производство на стандартни строителни материали позволяват изграждането на жилища по индивидуални проекти в индустриален мащаб. По този начин жилищата могат външно да отговарят на индивидуалните изисквания на купувача и в същото време да се състоят от набор от стандартни елементи [13].
Във вътрешната практика на строителната индустрия има голямо разнообразие от мобилни сгради и конструкции (MZS), които се различават по размер, схема на проектиране и използвани материали [14].
Най-важните елементи на сглобяемите модулни сгради са така наречените блокови модули със специфични размери, които позволяват изграждане на конструкции с необходимите размери. Готовият модулен блок се доставя на строителната площадка в състояние на пълен или частичен монтаж на напълно подготвени структурни елементи. На самия обект се изисква само изграждане на фундамент. Най-често това са плитки или незаровени типове основи: лента, плоча или колона. Модулните сгради са временни конструкции, могат да се монтират без фундамент (предимно до три етажа), лесно се демонтират и транспортират на друго място. Изработват се в различни варианти за всякакви климатични условия, отговарят на всички противопожарни и санитарни изисквания, имат отоплителна и вентилационна система, ВиК и ел. инсталации.
За производството на модули се използват следните видове материали: метал (блок контейнери, съблекални, нестандартни конструкции); дърво (блокове от профилиран дървен материал, закръглени трупи или дървени панели); бетонни конструкции (стоманобетонни плочи или модулни конструкции от клетъчнибетони).
Най-важното предимство на модулните сгради е тяхната мобилност, бързина на разгръщане, двуетажна временна сграда може да бъде сглобена за няколко дни, а предимството на този метод е: възможност за монтаж на места, където конвенционалното строителство е трудно или невъзможно, висока степен на сглобяемост, използване на съвременни довършителни материали, високо качество на изработка, устойчивост на сеизмични и снежни натоварвания.
Недостатъците на модулните сгради са: възможността за влошаване на топлоизолационните и якостни свойства след няколко десетилетия експлоатация, нежелателността на изграждането на сглобяеми конструкции в райони с висока влажност, както и с много ниски зимни температури, сложността на монтажа изисква работа само от високо професионален екип [7].
Изход
Основното предимство на сглобяемата сграда е, разбира се, скоростта на строителство, която не зависи от времето на годината, което е важно. С появата на нови материали за вътрешно и външно довършване на модули на съвременния строителен пазар, строителството по модулна технология постепенно заменя остарелите методи на капитално строителство при изграждането на нискоетажни сгради и конструкции. Експертите смятат, че модулната технология има бъдеще, въпреки че няма да е лесно да се конкурира с традиционните строителни методи. Строителството по принцип е най-консервативният отрасъл на националната икономика. Както се казва, алтернативният тип строителство ще отнеме време на строителите и потребителите да свикнат и да го приемат.