производство модульных
зданий и блок контейнеров
Конструкции модульного здания
Модульное здание состоит из двух и более блок-контейнеров. Они могут быть выставлены в многоуровневом варианте (3 и более этажей) и объединять произвольное количество комнат. Такие конструкции относятся к категории быстровозводимых, способны устанавливаться без фундамента и не требуют сложных согласований, которые обязательны для капитальных сооружений. Они неприхотливы в эксплуатации, и при необходимости демонтируются для перемещения на новую площадку. Благодаря этим качествам, конструкция модульного здания выгодна для использования в коммерческих целях, способствуя быстрому возврату затраченных инвестиций.
Модульная технология в строительстве зданий
Все элементы модульной конструкции изготавливаются на специализированном предприятии и на строительную площадку доставляются в уже готовом виде. Существует два подхода к этому процессу.
- Плоскостные детали – отдельные сборочные элементы каждого блок-контейнера, входящего в состав модульного дома (крыша, стены, двери и окна, отделочные панели и оборудование, перекрытия, облицовка фасадов и другие). Они собираются непосредственно на месте установки перед монтажом здания.
- Объёмные части модуля. Здесь производятся полностью готовые к использованию детали, которые остаётся только поставить на обозначенное в документации положении в составе общей конструкции. Иногда, если возможности транспортной перевозки позволяют, несколько таких элементов объединяются прямо на производстве.
Конструкция модульных зданий представляет из себя комбинацию плоскостных и объёмных деталей, использующихся в качестве составляющих общего проекта.
Сборочные элементы компактны и потому удобны в транспортировке. Они позволяют собирать более крупные помещения, но к существенной экономии, как правило, не приводят. Требуются дополнительные расходы на монтаж и заделку швов, необходимо обеспечить нахождение на стройплощадке соответствующего квалифицированного персонала и требующиеся материалы. В целом продолжительность общих работ и трудозатрат при них в использовании плоскостных деталей получается всё-таки выше, чем при доставке готовых блоков. Но при постройке нестандартных модульных домов без такого решения не обойтись.
При модульном методе строительства до 95% всех компонентов изготавливается вне пределов сборочной площадки. Даже уровень установки внутренней отделки достигает 80-90%, позволяя экономить время и средства на этапе общего монтажа всех конструкций. Актуальной тенденцией в организации модульного строительства считается повышение готовности всех компонентов, созданных на производстве и доставленных на место для финишной установки.
Процесс изготовления модульных конструкций
В производстве, помимо современных станков с ЧПУ, широко применяются цифровые технологии, при помощи которых осуществляется проектирование блок-контейнеров и макетов модульных зданий. Это, в частности, такие компьютерные решения, как информационное моделирование (BIM), программы автоматизированного проектирования (CAD), автоматизация производства (CAM). Все эти инструменты помогают в адаптации к серийному тиражированию и незаменимы при исполнении индивидуальных заказов. С их помощью создаётся стандартизированная система учёта, снижающая затраты, трудоёмкость процессов и уменьшающая количество отходов материала.
В отличие от типового строительства, происходящего снаружи внутрь (первым делом возводятся внешние стены, а затем приступают к внутренним работам), модульные здания собираются наоборот – изнутри наружу; несущий каркас или внутренние блок-контейнеры, затем отделка, инженерные коммуникации, утепление и на заключительном этапе монтаж внешних панелей.
Такая последовательность действий применяется часто, но она не единственная в арсенале строителей. В зависимости от особенностей проекта и конфигурации модульного здания вполне допустимы и другие варианты. Например, линейная технология, при которой работы производятся последовательно или статичная стратегия – параллельные действия на одном модуле всех специалистов.
Разновидности модульных конструкций
Полносборные компоненты модульных конструкций изготавливаются в виде несущих или внутренних деталей. Первые из них предназначены для внешнего контура и работают основным каркасом здания. А вторые чаще всего выпускаются для использования внутри помещения. В таких формах могут быть блоки с туалетными кабинами и душевыми, другими санитарно-техническими и бытовыми пространствами, встраиваемыми в объём основного здания.
В настоящее время металлические детали полностью вытеснили дерево из разряда несущих конструкций для модульного строительства. Это объясняется тем, что сборные дома становятся всё выше и в них предпочтительнее использовать более прочные и не подверженные деформации материалы. Примечательно, что единого подхода к этажности таких зданий не существует. Они способны занимать сколько угодно уровней вверх. Этот показатель регламентируется исключительно местными правилами.
Применение модульных зданий и их классификация
Рассматривая существующий опыт использования, исходя из архитектурных и строительных решений модульных зданий, можно разделить их на следующие группы.
- Стоящие отдельно модули, ориентированные на производственные цели. К ним относятся различные пункты с инженерным оборудованием (тепло-, водо-, энергоснабжение, канализация, лаборатории, мастерские, насосные).
- Производственные помещения, находящиеся в общем модульном здании. Это могут быть, например, предприятия или участки лёгкой и пищевой промышленности, швейные цеха, народные промыслы.
- Офисные модули – рабочие места для управляющего персонала, диспетчерские, административные здания.
- Здания для бытовых или жилищных нужд. В данную группу входят общежития, столовые, комнаты отдыха, медицинские пункты, туалеты, душевые, сушилки).
- Складские модули. В них размещают сами хранилища, гаражи, организовывают выдачу расходных материалов для производственных целей.
- В заключительную группу входят комплексы модульных зданий и вахтовые посёлки, построенные из мобильных блок-контейнеров.
Иногда, в зависимости от особенностей технологии сборки и практического назначения, модульные здания подвергаются более общей классификации.
- С учётом типа мобильности. Здесь рассматриваются сборно-разборные или контейнерные конструкции.
- В соответствии с нагрузками и климатическими особенностями эксплуатации. Определяющим признаком является заложенная в проект расчётная температура воздуха, ветровая и снеговая нагрузка.
- Функциональная принадлежность. В этой группе модульные здания рассматриваются с точки зрения их назначения: производственные, складские, вспомогательные, жилые и общественные помещения.
Все перечисленные особенности влияют на конструкцию модульного здания и находят отражение в его проекте.
Требования к конструкции
Все технологические процессы выполняются с учётом действующих нормативных документов, регламентирующих надёжность создания модульных домов.
- Все элементы, конструкции и детали подвергаются унификации (хотя бы в пределах одного проекта). То же самое касается соединения всех частей и элементов здания.
- Неразъёмные и жёсткие крепления выполняются сварным способом.
- На разъёмных стыках предполагается установка самозамыкающихся соединений. Для усиления жесткости в таких местах дополнительно применяются болты. Конструкция должна учитывать недопустимость нарушения фиксации элементов, выхода направляющих из пазов смещения деталей или отвинчивания гаек.
- Установка внутреннего оборудования, размещённого в модульных зданиях, также предполагает необходимость его надёжного крепления в помещении. Оно обязано предусматривать многократное использование во время установки и демонтажа. Срок работоспособности определяется периодом эксплуатации данной конструкции.
- Способы сварочных работ и классы прочности, степень точности для всех видов соединений устанавливается технической документацией.
- Места выводов инженерных сетей, притворов и наружных швов утепляются и герметизируются. Используемые материалы должны учитывать региональные параметры и соответствовать им в части преобладающего на данной территории температурного фона.
- Материалы для стен и кровли выбираются исходя из климатических условий в районе эксплуатации. Они должны в полной мере обеспечивать микроклимат внутри помещений. Используются металлические листы из коррозионностойкой стали или трёхслойные сэндвич-панели.
- Крепление стеновых и кровельных покрытий к силовому каркасу производится оговоренным в проекте способом и с учётом выполнения строительных норм, предусмотренных для данного вида работ.
- Покрытие полов может быть как деревянным, так и металлическим. В случае применения деревянных материалов (доски, фанеры, ОСБ и других), обязательно исполнение требований санитарного и экологического контроля. При использовании полимерных покрытий, они должны выбираться по критерию соответствия гигиеническим параметрам.
- Оконные проёмы в элементах модульных зданий создаются с учётом требований освещённости и обязаны учитывать установленные значения светопропускания и прочности. Площадь самого окна должна соответствовать размеру, необходимому для эффективного дымоудаления согласно требованиям пожарного надзора.
- Конструкция дверей и их количество определяется с учётом эвакуационных потребностей, возникающих во время чрезвычайных ситуаций.
- Основное требование к крыше – устойчивость к воздействию внешних атмосферных явлений и загрязнению.
- Деревянные детали, если таковые имеются в проекте, обрабатываются огнезащитными средствами и пропитками.
- Металлические конструкции грунтуются и окрашиваются. Исключение составляют участки, находящиеся в зоне монтажной сварки на ширине 10 см по обе стороны от неё.
- Все применяемые виды покрытий деревянных и железных элементов должны соответствовать необходимой степени защиты, быть устойчивыми к внешним агрессивным факторам, возможным в условиях реальной эксплуатации модульного здания. Качество и порядок подготовки поверхностей деталей к нанесению защитных и декоративных составов производится с учётом технических требований, разработанных для конкретного вида покрытий.
- Не допускается использование составов на отслаивающихся поверхностях, при набухании, пузырении, образовании участков коррозии и при других критических случаях, связанных с целостностью материала. Если при соприкосновении деталей друг с другом имеется риск появления контактных дефектов – следует предусмотреть меры, как их избежать.
- В элементах модульных зданий обязательно предусматриваются места строповки или предназначенные для этих целей отдельные узлы.
Надёжность конструкции и соединений модульных зданий
Предполагается, что использование модульных домов должно составлять не менее 15 лет. За это время сборно-разборная конструкция подвергается передислокации до 5 раз и при этом не должна терять своих эксплуатационных свойств. Такой результат достигается за счёт правильного подбора материалов внешнего и внутреннего контуров, их корректной подготовки и монтажа.
- Теплоизоляция, обшивка и отделка соответствуют функциональному назначению.
- Мебель и оборудование встроены и прикреплены при помощи унифицированных конструктивных деталей и узлов, обеспечивающих снижение динамической нагрузки, возникающей во время демонтажа и перевозки отдельных блок-контейнеров.
- Двери и окна обеспечиваются надёжными приспособлениями фиксации, не допускающими произвольного самооткрывания (распахивания).
- Все комплектующие изделия, устройства, детали, покрытия и материалы обязаны соответствовать установленным в рабочей документации техническим требованиям. Их номенклатура стандартизируется в рамках одного проекта или базирующегося на нём серийного производства.
- В готовом элементе модульных зданий предусматривается естественная или приточно-вытяжная обменная вентиляция.
Фундамент
Основание под модульное здание делается с учётом характеристик местности, особенностей грунтов, подземных вод и не должно иметь осадки. В некоторых случаях, когда проектом предусмотрена установка одноэтажной конструкции, допускается отсутствие фундамента. Его заменяет деревянный брус или бетонные блоки, положенные на твёрдую и ровную площадку. Каждый элемент модульной постройки (блок-контейнер) должен иметь как минимум 6 точек опоры, чтобы не допускать перекосов. Перепад высот по противоположным углам и диагоналям не может превышать 10 мм.
При выводе отопления, канализации и водоснабжения на улицу, высота пола устанавливается на уровне 80 см от земли, а в северных районах – 1,2 м. Все перечисленные параметры закладываются в техническую документацию и обязательны к исполнению.
Электрооборудование
Все параметры электроснабжения и оборудования модульных зданий закладываются в техническую и конструкторскую документацию. Схема энергоснабжения обязана исключать возможность произвольного срабатывания отключения и включения. Защита светильников и других используемых приборов устанавливается не ниже кода IP20 (ГОСТ 14254). Управление оборудованием обеспечивает надёжное включение (отключение) и снабжено соответствующими обозначениями в порядке, установленном отраслевыми правилами.
Кроме того, в электрооборудовании модульных зданий предусматриваются следующие степени защиты.
- Электростатическая искробезопасность.
- Защита токоведущих частей проводки.
- Частичное или полное отключение напряжения не может стать причиной аварийной ситуации при повторной подаче энергии.
- Схема предусматривает автоматическую защиту силовых агрегатов и цепей от перегрузок и токов короткого замыкания.
- Установка стабильно функционирует в режиме длительной работы.
- Электропитание стандартно рассчитывается на переменное однофазное напряжение 220В (частота 50Гц). В некоторых случаях, при наличии трансформаторов и другого специального оборудования, разрешается подключение к трёхфазным сетям.
- Металлические конструкции модульных зданий заземляются при монтаже, а контакты заземляющего контура маркируются. Использование заземления в роли активного контура недопустимо.
Особенности конструкции модульных зданий
Отличительной чертой модульных зданий является их универсальность, позволяющая адаптировать стандартный проект под необходимые заказчику нужды. Даже после установки блок-контейнеров и подключения всех коммуникаций есть возможность добавлять к конструкции новые элементы или наоборот – удалять те, которые стали ненужными.
В проекте обычно предусматривается возможность демонтажа и повторное использование компонентов в качестве такого же объекта или их применение в другой конструкции. При этом не наносится ущерб окружающей среде и не образуется такого количества строительного мусора, которое сопутствует сносу обычного капитального дома.