МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО: БЫСТРОВОЗВОДИМЫЕ ЗДАНИЯ
статья

МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО: БЫСТРОВОЗВОДИМЫЕ ЗДАНИЯ

Буткевич И.А., студент 1 курса специальности

«Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Научный руководитель: Э.А. Мавлеткулова

ГБПОУ «Магнитогорский строительно-монтажный техникум»,

г. Магнитогорск

Целью исследования является анализ технико-экономических и организационных аспектов применения модульных технологий в строительстве быстровозводимых зданий, а также разработка рекомендаций по совершенствованию проектных и технологических решений для повышения эффективности и конкурентоспособности таких объектов.

Задачи исследования:

- Провести анализ существующих конструкций и технологий строительства модульных быстровозводимых зданий.

- Обосновать выбор рациональных конструктивно-технологических решений на основе модульного принципа.

- Сравнить технико-экономические показатели модульного и традиционного строительства.

- Исследовать параметры технологических процессов на всех этапах возведения модульных зданий.

- Разработать рекомендации по внедрению модульных технологий в практику строительства.

Методы исследования:

- Анализ литературы и нормативных документов по модульному строительству.

- Сравнительный анализ технико-экономических показателей модульного и традиционного строительства.

- Статистический анализ данных по реализованным проектам.

- Разработка алгоритмов выбора оптимальных проектных и технологических решений.

В последние годы в строительной отрасли России и мира наблюдается устойчивый рост интереса к модульным технологиям и быстровозводимым зданиям. Это связано с необходимостью ускоренного решения жилищных и инфраструктурных задач, особенно в регионах с дефицитом жилья и социальной инфраструктуры. Модульное строительство позволяет существенно сократить сроки возведения объектов, снизить затраты и повысить качество за счёт высокой заводской готовности элементов.

Модульный дом — это дом, который построен по каркасной технологии и состоит из готовых модулей. Такие конструкции собирают на производстве, а не на участке. Когда дом готов, его привозят на место и устанавливают за короткий срок — от одного до 7-10 дней, в зависимости от сложности конструкции [1]. Модули ограничены в размерах, чтобы их можно было перевезти на одной единице техники.

Модульные дома чаще всего ставят на свайный фундамент. Сваи — это железные или железобетонные балки, которые вертикально вкручивают или забивают в землю. Делать такой фундамент можно даже зимой в снегу, он не требует сухой и теплой погоды, как другие виды фундаментов. Модульный дом возводят в рекордные сроки: от 2 недель до 2 месяцев, в зависимости от размеров. Такие дома чаще всего строят по типовым проектам, поэтому строители работают по отлаженной схеме. При этом не строит брать этот срок за ориентир.

К основным типам модульных конструкций относятся:

- каркасно-щитовые;

- сборно-щитовые;

- каркасно-рамочные;

- блочно-модульные;

- здания из лёгких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК).

Важно проверять, чтобы строительная компания использовала доску камерной сушки. Обычно это прописывают в смете или спецификации. Такие доски сушат в специальной камере. Сухой доске не нужно времени на усадку, что также сокращает время стройки — в дом можно заезжать сразу же. Если же использовать доску естественной влажности, в доме могут появиться плесень и трещины, из которых будет уходить тепло. А еще дом может «повести»: пол станет кривой, а окна и двери не будут открываться [3].

Одно из самых главных преимуществ модульных домов — можно сразу заезжать. Не придется штукатурить стены и клеить обои, прокладывать провода, устанавливать розетки, делать водоснабжение и отопление. Все это уже есть в модульных домах. В некоторых случаях дом приезжает сразу с унитазом, раковиной, ванной и уложенной плиткой.

Обычно стены, пол и потолок в модульных домах отделывают деревом, а в мокрых зонах кладут плитку. Некоторые производители идут навстречу клиентам и по заказу обшивают гипсокартоном для обоев, на пол кладут ламинат, паркет или кварцвинил, а потолок могут натянуть — в таком случае дом будет больше похож на городскую квартиру.

Электрика в модульных домах спрятана в стены, поэтому никаких некрасивых каналов видно не будет. То же самое про разводку сантехнических линий — её закладывают в стены ещё на производстве.

Для обогрева обычно используют конвекторы, которые работают от розетки. Вопреки стереотипам, правильно построенные каркасные дома (в том числе и модульные) хорошо держат тепло — как термос. Поэтому их не очень дорого обогревать электричеством. Некоторые производители используют для отопления тёплые полы.

Конечно, чтобы пользоваться всеми удобствами в доме, коммуникации должны быть заранее подготовлены: потребуется скважина для подачи воды, септик для канализации и электричество. С этими работами либо придется разбираться самостоятельно, либо оплачивать эти работы дополнительно. Компании по стройке модульных домов часто предлагают своих проверенных подрядчиков, которые знают особенности разных проектов. В любом случае, подключить модульный дом к готовым коммуникациям не сложно

Модульные дома доставляют на специальной технике. Домик можно поставить даже в СНТ с узкими улочками или на застроенном участке — для этого используют манипулятор. Габаритные модули перевозят на стандартных тралах, негабаритные — на крупных, для проезда которых по дорогам общего пользования необходимо оформлять разрешение. При монтаже модули краном «перекидывают» с техники на фундамент [2].

Часто доставка не включена в стоимость дома и её нужно оплачивать дополнительно. Расходы в пределах одной области составят 100-400 тысяч рублей (в зависимости от количества и размеров модулей), а если везти дом в другой регион, то сумма может вырасти ещё в 2-3 раза. С другой стороны, при покупке модульного дома отсутствуют расходы на доставку материалов и проживание рабочих на участке, ведь вся работа идет на производстве.

Чтобы сократить расходы на доставку, лучше выбирать строительную компанию в своем регионе, а еще лучше — как можно ближе к участку.

Стоимость каркасных модульных домов обычно несколько ниже домов по индивидуальным проектам, и дешевле домов из бруса или газоблоков. Так получается потому, что производитель может наладить почти конвейерное производство и экономит на трудозатратах. При этом можно подобрать проект почти под любой бюджет. Например, можно найти производителя, который изготовит дом-студию площадью до 20 кв.м. и саунзлом меньше, чем за миллион рублей. Такой мини-домик можно поставить на даче или использовать в качестве гостевого или временного, пока строиться дом побольше.

Стоимость модульных домов фиксированная — большинство производителей не вносят существенных изменений в готовые проекты и не меняют используемые материалы под запросы покупателя, поэтому цена всегда одинаковая и не изменится от того, что в процессе постройки дома внезапно подорожало дерево или металл.

Модульные дома часто можно достаивать и увеличивать. Если сейчас бюджет ограничен, можно поставить небольшой модульный дом, а через год или несколько добавить еще несколько модулей. Это выглядит органично и незаметно в отличие от других домов, в которых делают пристройки.

Преимущества модульного строительства:

- Скорость возведения: монтаж модульного здания занимает от нескольких дней до нескольких месяцев, что в 2–4 раза быстрее традиционного строительства.

- Экономия ресурсов: снижение затрат на материалы, труд и эксплуатацию техники.

- Мобильность: возможность демонтажа, транспортировки и повторного монтажа.

- Экологичность: использование перерабатываемых материалов, минимизация строительного мусора.

- Всесезонность: монтаж возможен в любое время года.

Технико-экономический анализ показывает, что модульное строительство позволяет:

- сократить сроки реализации проектов на 50% и более;

- уменьшить потребность в трудовых ресурсах (например, с 172 до 58 человек для одного объекта);

- снизить сметную стоимость строительства на 30–40% по сравнению с традиционными методами [4].

Основные проблемы:

- отсутствие комплексной нормативной базы для модульного строительства в РФ;

- ограниченный опыт массового применения в сложных климатических условиях;

- необходимость высокой квалификации монтажных бригад.

Перспективы:

- развитие серийного производства типовых модулей;

- внедрение новых энергоэффективных и экологичных материалов;

- формирование стандартов и нормативов для массового применения.

Модульные быстровозводимые здания — это современное, экономически эффективное и экологически чистое решение для строительства жилья и объектов социальной инфраструктуры (рисунок 1). Их внедрение способствует ускорению темпов строительства, снижению затрат и повышению качества жизни населения. Для дальнейшего развития отрасли необходимо совершенствование нормативной базы и расширение практики применения модульных технологий.

Недостатки у модульных домов, как и у любых других, тоже есть. Некоторые из них могут стать решающими при выборе дома, потому их также стоит изучить.

В модульных домах часто низкие потолки — от 2,3 до 2,7 метров. Это обусловлено тем, что дом должен проходить по габаритам при перевозке. Из-за этого модульные дома обычно делают одноэтажными. Но есть и компании, которые проектируют и выпускают двухэтажные модульные дома.

Потребуется хорошая вентиляция. Хоть модульный дом и деревянный, он не «дышит», потому что ради энергоэффективности тщательно изолирован от внешней среды. Из-за этого в нем может застаиваться воздух. Если не организовать вентиляцию, в доме может быть душно. Открытыми форточками проветривать нежелательно: в холодное время года накопленное тепло будет уходить через щели и расходы на электричество вырастут, а в доме будет сквозняк — можно простыть [5].

Необходимо выбирать проверенную компанию с выполненными проектами. Важно, чтобы компания специализировалась на каркасных и модульных домах. Эта технология значительно отличается от стройки домов из бруса, газоблока или кирпича. Например, может случиться так, что недобросовестные строители приклеят пароизоляционную пленку не той стороной и вся конструкция дома нарушится: будет протекать вода с крыши, а утеплитель заплесневеет и придет в негодность. У крупных производителей, выпускающих десятки и сотни домов в год, технология отработана, а качество производство тщательно контролируется.

Рисунок 1 - Модульные быстровозводимые здания

Растущий спрос на доступное жилье и коммерческие помещения требует от девелоперов новых решений. Модульное строительство — метод возведения зданий из готовых блоков (модулей). Модули, зачастую уже с готовой отделкой, электрикой и сантехникой, доставляются на стройплощадку и соединяются между собой, подобно конструктору LEGO. За счет этого в разы сокращаются сроки строительства, а затраты снижаются. По данным международной исследовательской компании Data Bridge Market Research, этот рынок в мире демонстрирует впечатляющий рост [5].

В России всплеск интереса к модульному строительству произошел в пандемию. COVID-19. Из модулей возводили больницы, спрос на которые возрос в 2020-2021 годы. Так, всего за два месяца в Подмосковье с нуля возвели современный инфекционный госпиталь площадью свыше 80 тыс. кв. метров. В состав комплекса вошли приемное отделение с 15 индивидуальными приемно-смотровыми боксами, реанимационный блок на 345 коек и лечебный корпус, рассчитанный на размещение 455 пациентов. Из модульных конструкций также построили 14 общежитий для медиков [4].

Также модульные конструкции часто используют для быстрого возведения временных зданий и мобильных комплексов. На фоне интереса к методу в прошлом году Минстрой России даже утвердил новый свод правил: «Здания и сооружения модульные. Правила проектирования», который определяет нормативные требования к модульным жилым зданиям высотой до 75 метров и общественным сооружениям до 50 метров.

Рекомендации по внедрению модульных технологий в практику строительства:

1. Стандартизация и типизация

• Разработать и внедрить национальные стандарты для модульных конструкций, включая требования к материалам, узлам, соединениям и инженерным системам. Это позволит обеспечить качество, безопасность и взаимозаменяемость модулей.
• Использовать типовые проекты для массового строительства, что ускорит внедрение и снизит стоимость проектирования.

2. Цифровизация и BIM-моделирование

• Внедрять цифровые информационные модели (BIM) на всех этапах: от проектирования до эксплуатации. Это позволяет оптимизировать расход ресурсов, повысить точность расчётов и упростить управление объектом после сдачи.
• Использовать 3D-проектирование и элементы искусственного интеллекта для оптимизации конструкций и инженерных решений.

3. Энергоэффективность и экологичность

• Применять энергоэффективные материалы и инженерные решения: тепловые насосы, рекуперацию энергии, солнечные модули, интегрированные в фасады и кровли.
• Внедрять «энергоактивные» дома, которые не только потребляют, но и генерируют энергию, а также обеспечивают продовольственную безопасность (например, биовегетарии).

4. Быстровозводимость и мобильность

• Использовать быстросборные модули из композитных и лёгких материалов, которые можно монтировать в труднодоступных местах за считанные часы.
• Развивать мобильные решения для туризма, удалённых территорий и временных поселений.

5. Индустриализация и гибкость

• Переходить к индустриализированному строительству: стандартизированные проекты, модульные решения, заранее продуманные форматы застройки.
• Сохранять баланс между индустриализацией и индивидуализацией: предлагать гибкие планировки и архитектурные решения, отвечающие запросам на приватность и уникальный опыт проживания.

6. Образование и кадровое обеспечение

• Обеспечить обучение специалистов новым технологиям: работе с BIM, модульными конструкциями, энергоэффективными системами.
• Развивать сотрудничество между вузами, бизнесом и государством для обмена опытом и внедрения инноваций.

7. Поддержка и масштабирование

• Создавать условия для масштабирования успешных проектов через государственные программы, гранты, налоговые льготы.
• Внедрять модульные технологии в первую очередь в программах реновации, строительстве социального жилья, инфраструктурных объектах.

8. Контроль качества и сертификация

• Ввести обязательную сертификацию модульных объектов, чтобы гарантировать их надёжность, долговечность и безопасность.

Ожидаемые эффекты: сокращение сроков строительства на 15–20%, снижение стоимости строительства на 15–20%, уменьшение строительных отходов до 80%, повышение энергоэффективности и экологичности зданий, рост гибкости рынка жилья и инфраструктуры.

В результате исследования провели анализ существующих конструкций и технологий строительства модульных быстровозводимых зданий, разработали рекомендации по внедрению модульных технологий в практику строительства.

Внедрение модульных технологий — это стратегический шаг к индустриализации строительства, повышению его эффективности и устойчивости в долгосрочной перспективе.

Многое из того, чем дорожит человек в архитектуре, апеллирует не столько к скрупулезному анализу отдельных частей объекта, сколько к его синтетическому, целостному образу, к сфере эмоционального восприятия. Это значит, что архитектура является искусством или, во всяком случае, содержит в себе элементы искусства.

Список литературы

1. Асаул А. Н., Казаков Ю. Н., Быков В. Л., Князев И. П., Ерофеев. Теория и практика использования быстровозводимых зданий. — Санкт-Петербург: «Гуманистика», 2004. — 472 с.
2. Булгаков С. Н. Технологические инновации в инвестиционно-строительном комплексе. — М., 1998. — 547 с.
3. Вержбовский Г. Б., Колесова Е. В. Легкокаркасные металлодеревянные здания // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» № 3, 2012.
4. Дементьев Н. М., Волкодав В. А., Волкодав И. А., Титова И. Д. Перспективы развития и нормирования модульного строительства в России с учётом зарубежного опыта // Научная статья по строительству и архитектуре.
5. Карасев Мобильные здания и комплексы на основе открытых конструктивных систем. — М.: Стройиздат, 1987. — 136 с.