Технологии строительства не стоят на месте — чтобы получить от здания как можно больше, делать его нужно быстрее и качественнее. Какие инновационные технологии помогают в этом строителям, рассказал Евгений Черняков, эксперт компании «Северсталь»

Строительство, как и любая другая отрасль экономики, идет в ногу с быстроменяющимся миром. Развитие технологий, возникновение инновационных материалов, появление новых видов и марок бетона и стали, а также более пристальное внимание к экологичности стройматериалов требует от отрасли незамедлительного отклика. И ей есть что на это ответить.

BIM-технологии

Информационное моделирование зданий, или BIM (Building Information Modeling), в значительной степени упрощает строительство. Система позволяет виртуально рассчитать, состыковать и согласовать компоненты будущего сооружения, которые создают разные специалисты и организации. Более того, на ранних стадиях проекта можно проверить «жизнеспособность» всех компонентов, их функциональную пригодность и эксплуатационные качества. В итоге информационное моделирование невероятно облегчает и упрощает работу всех участников процесса — от проектировщиков до эксплуатантов.

Pro
АR-каска и робот-каменщик: как перенести BIM на стройплощадку

Построенная специалистами виртуальная модель объекта в последующем становится основой для создания рабочей документации, разработки и изготовления строительных конструкций и деталей. Ее даже используют для решения организационно-хозяйственных вопросов при последующей эксплуатации.

Важно то, что модель, созданная с помощью BIM-технологий, по своей сути не имеет срока годности — она существует в течение всего жизненного цикла здания. Все, что в ней содержится, можно изменять, дополнять и заменять.

Но одно из самых главных достоинств BIM — возможность добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика. Ведь ранее, чтобы проверить правильность расчетов, самым простым способом было возведение полномасштабной модели. Сейчас благодаря BIM все гораздо проще, а вероятность ошибки сводится к нулю.

3D-печать зданий

Технологии 3D-печати — это революция в научно-техническом мире. Раньше про эту технологию говорили только в контексте медицины, машиностроения, электроники. Есть ли место 3D-принтингу в строительстве? Если коротко, то ответ — да.

Сейчас наиболее известны три способа получения материала для этой технологии:

Послойное экструдирование вязкой рабочей смеси из бетона и добавок. Примеры уже есть. На этом принципе построены 3D-принтеры компании из Китая — Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co. Именно она первой осмелилась напечатать целую серию домов в начале 2014 года.
Спекание. При этой технологии в рабочей зоне 3D-принтера плавится смесь из обычного песка с помощью сконцентрированного лазера или солнечного луча.
Напыление или компонентная склейка (стереолитография). При этой технологии используется также всего лишь песок, который в последующем уже смешивается с клеем.
Из всех трех способов пока наиболее реален и привлекателен для строительных компаний первый. Этот факт подтверждает то, что сегодня есть реальные примеры созданных путем 3D-принтинга несущих поверхностей и домов.

Также 3D-печать зданий может решить проблему мусора. В этом направлении уже активно действуют китайские строители. Они собираются использовать для 3D-принтера материал, который получен от переработки строительных отходов и мусора. Правда, есть вопрос, кто будет готов жить в таких домах. Вряд ли из переработанного мусора будут возводить жилые комплексы бизнес-класса.

Модульная сборка

Модульная сборка и префабрикация существенно сокращает сроки возведения зданий. Так, например, строители в Китае еще в 2010 году построили 15-этажную гостиницу за 48 часов, а спустя пять лет — на сооружение 57-этажного здания ушло всего 19 дней. Секрет успеха состоял в том, что на место возведения здания привозили уже готовые блоки, а собирали их на месте.

Относительно недавно появилась новая технология — строительные плиты, которые позволяют полностью завершить четырехэтажное здание всего за одну ночь. Это прочный конструкционный материал из двух стальных панелей, которые заполнены тонкостенными стальными трубками, сваренными на основе медной пайки. Для теплоизоляции пустоты между трубками заполнены минеральной ватой.

Основное технологическое достижение состоит в том, что изготовители смогли максимально удешевить процесс массового производства плит. Это получилось сделать благодаря разработке специальной трубчатой структуры плиты и специальной медной паяльной печи. В итоге плиты получились легкими, прочными и огнеупорными. Эти свойства нового строительного материала отлично подходят и для создания сейсмоустойчивых зданий.

В США и Великобритании около 70% домов строится из модульных конструкций, в Европе — 29%, а в России — около 3%. Есть мнения, что более активно использовать эту технологию мешает консерватизм покупателей, которые считают «добротными» только дома из кирпича.

Машинное зрение

Строительная отрасль уже применяет беспилотные летательные аппараты — дроны, и они показывают хорошие результаты. Например, при мониторинге стройки они не нарушают технологические процессы на площадке, управляются дистанционно и меняют точки обзора, что человеку не по силам. Результаты традиционных наземных наблюдений уступают данным с беспилотника по точности, скорости получения и стоимости. Иными словами, дроны — это реальная экономия временных и финансовых затрат.

Как это выглядит на практике. Квадрокоптер поднимается в воздух над стройплощадкой, облетает ее, производит съемку и передает информацию на базу. Уже через несколько часов инженер сможет посмотреть на компьютере 3D-модель строительной площадки и возводимых зданий. При этом на нулевом цикле данные, доставленные дроном, позволят инженерам дистанционно, например, рассчитать объем вынутой из котлована почвы.

На основе данных аэрофотосъемки сейчас возможно создавать цифровые двойники реальных объектов, совмещая их с проектной и рабочей документациями в 2D/3D-формате. Понятная визуализация дает возможность заказчикам удаленно оценивать фактическую ситуацию на объекте, сравнивать ее с проектом. Также, автоматическая и предективная аналитика позволяет наглядно показать все изменения на объекте между съемками, оценить объем фактически проведенных работ или понять объем работ предстоящих.

Нулевое энергопотребление

Концепция ZEB (Zero Energy Building, здание с нулевым энергопотреблением) сейчас становится экстраактуальным направлением в современном строительстве. В этой концепции закладывается принцип экономии энергии и использования возобновляемых источников. Например, уже можно полностью обойтись без электричества, если использовать в работе грунтовый теплообменник или гибридный солнечный коллектор, системы поверхностного отопления и охлаждения или системы естественной вентиляции.

Эта тенденция пока наиболее развита на Западе, особенно в Европе. Тем не менее и в России есть определенные подвижки в этом направлении. Например, у нас постепенно повышаются требования к энергетической эффективности зданий. Контроль за экологичностью разбит на три этапа (Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ, постановление правительства № 182):

с 2010 до 2016 года — необходимо было повысить энергоэффективность на 15% по отношению к 2009 году;
с 2016 до 2021 года — снижение энергопотребления до 30%;
с 2021 года — снижение энергопотребления на 40%.

Источник: https://pro.rbc.ru/

Фото: Carl Borg / Unsplash