Стройка космического века

Инновационные технологии в строительстве используют опыт дикой природы и научные достижения будущего

29.01.2019
Яндекс.Дзен Instagram
 В современном мире высоких технологий и информационных систем ни одна из отраслей экономики не стоит на месте. Все развиваются, используя новейшие достижения науки. Логично, что исключением не стала и стройиндустрия, хотя встретить на стройке человека с чуть ли не с масонскими фартуком, мастерком и наугольником можно гораздо чаще, чем «белого воротничка» с 3D-принтером. Инерция столетий сказывается на культуре производства. Тем не менее хай-тек все чаще проникает на стройплощадку, продвигаясь по двум разнонаправленным трендам: дорогие современные инновационные материалы и относительно дешевые материалы и технологии, созданные из опыта окружающего нас мира.

Дорого, но сердито
Современное строительство в условиях многолетнего экономического кризиса, первой жертвой которого как раз и пал стройкомплекс, ныне вынуждено подстраиваться под существующие реалии. Реалии диктуют задачи удешевления производственного процесса за счет внедрения инновационных технологий и применения современных стройматериалов. Итогом должно стать снижение себестоимости строительства без ущерба для его качества.
Задача для «тришкина кафтана». Инновации никогда не бывают дешевыми, а погоня за сокращением расходов порой оборачивается серьезными авариями. Тем не менее наиболее продвинутые инженеры, конструкторы, проектировщики, архитекторы, дизайнеры идут по пути создания таких технологий, которые бы учитывали оба тренда.
Детские игрушки Lego подсказали разработчикам идею использовать тот же принцип для создания многоячеистых бетонных блоков («умные кирпичи») для монтажа строительных конструкций. Как и фишки конструктора, блоки для удобства сборки имеют штыри в нижней части и впадины в верхней. Между собой «умные кирпичи» скрепляются специальным клеем. В них предусмотрены полости для прокладки внутренних коммуникаций. Внешне поверхность напоминает привычный гипсокартон.
В настоящее время компания-разработчик трудится над созданием роботов, с помощью которых процесс сборки «игрушечного домика» будет занимать как минимум вдвое меньше времени, чем при обычном монтаже.
Материал для строительства можно использовать в горной местности, в сейсмических зонах, он обладает высокими теплоизоляционными и шумоподавляющими свойствами.
Большой популярностью у строителей пользуется технология ТИСЭ (переставная опалубка), позволяющая строить сооружения без применения большого количества специальных технических средств и обходиться одной парой рук.
Данный метод предполагает установку свайных элементов или устройство столбчатого фундамента, дополняемых ростверком.
На установленный легкий фундамент ставят стеновые блочные панели. Панели создаются непосредственно на стройплощадке из высококачественного бетона. В качестве формы выступает передвижная опалубка, которую используют для заливки всех модулей поочередно.
Для прокладки коммуникаций разработана специальная машина Rothenberger Roweld, способная сваривать пластиковые трубы большого диаметра (90‑355 мм) при монтаже газопроводов или водопроводов как в поле, так и на строительных площадках. Процесс контролируется программным управлением с использованием протоколирования сварочных работ, а управляется всего несколькими операторами.
Российские производители Копейского кирпичного завода (Челябинская область) тоже пошли по пути инноваций. Они уже не первый год выпускают кирпичи необычной формы, по-особому преломляющих свет, что побудило потребителей прозвать их «велюровыми».
Как пояснили на предприятии, цветовая гамма достигается за счет специально нанесенных на поверхность кирпича металлическими щетками вертикальных бороздок. При этом появляется возможность углублять основной цвет при изменении угла падения света, что уподобляет кирпич хамелеону — ​в разное время дня он способен менять окраску в зависимости от освещения.
Текстура «велюрового» кирпича отлично работает в тандеме с гладким кирпичом в орнаментальной или фигурной кладке.
С 1 марта 2018 года в России вступили в силу сразу три свода правил по использованию при проектировании и строительстве BIM-технологий, регламентирующие информационное моделирование в строительстве. Данная технология позволяет использование 3D-моделирования сооружений, сбора и комплексной обработки в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда оно и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект. В трехмерной модели гораздо проще «разбирать здание по косточкам», внося изменения в детали так, чтобы оно влекло за собой автоматическое изменение остальных связанных с ним параметров и объектов, вплоть до чертежей, визуализаций, спецификаций и календарного графика. Таким образом, проектировщик будет сразу видеть, что получится при том или ином варианте строительства.
С помощью BIM-технологии можно обрабатывать не отдельные параметры здания, а рассматривать его комплексно и в зависимости от внесения корректировок в определенные показатели автоматически изменять и свойства других компонентов.
Система автоматизированного проектирования по технологии BIM позволяет визуализировать в 3D-формате любые элементы и системы здания, рассчитывать различные варианты их компоновки, производить анализ эксплуатационных характеристик будущих зданий, упрощая выбор оптимального решения. Среди основных преимуществ применения BIM-технологий — ​точность проектов, исключение проектных ошибок и коллизий, экономия времени проектирования и строительства, уменьшение стоимости строительства и эксплуатации. Модель дает возможность рассчитать стоимость всего жизненного цикла здания, принимать эффективные решения на всех его стадиях, управлять объектом.
До этого в течение нескольких лет данная технология «обкатывалась» на ряде инжиниринговых центров в России, но официальных стандартов по ее использованию Минстрой РФ не принимал. Только в текущем году была начата разработка базовых стандартов, определяющих основные принципы, понятия и терминологию BIM.
«За шесть лет группа «Эталон» протестировала разные подходы и нашла максимально эффективные методы применения BIM, — ​рассказал генеральный директор НТЦ «Эталон» Арсентий Сидоров. — ​Компания перестроила под новую технологию деятельность как собственных подразделений, так и субподрядчиков. Сегодня все проекты, которые находятся в реализации или на стадии проектирования, выполняются с применением информационного моделирования. Мы убедились, что практические преимущества BIM — ​это не только повышение точности сметных расчетов, повышение контроля качества строительного процесса, сокращение сроков и стоимости строительства, но и создание исключительно безопасных условий на строительной площадке. Компания запатентовала собственную систему контроля охраны труда на базе технологии BIM, позволяющую в три раза снизить различные риски при строительстве. Мы продолжаем активную работу по популяризации внедрения информационного моделирования. Группа «Эталон» в партнерстве с Университетом ИТМО организовала учебный центр, обучающий переходу на трехмерные программные продукты, а также активно сотрудничает с профессиональным сообществом и эффективно взаимодействует с профильным ведомством — ​Минстроем РФ».
Инновации требуют значительных капиталовложений, и далеко не каждый застройщик в состоянии их внедрить у себя. Однако по мере развития инновационных технологий их стоимость должна снижаться, и тогда цена вопроса уже не будет отпугивать девелоперов.
технологии будущего.jpg
Восстание машин
Голубая мечта стройкомплекса — ​замена дорогой (или не очень) рабочей силы машинами — сегодня переходит из мира фантастики в мир реалий. Роботы уже вовсю трудятся на западных стройках. К примеру, внешне напоминающий мини-танк или луноход робот Doxel, умеющий находить строительные ошибки в процессе мобильного мониторинга объекта.
Задача робота — ​выявить несоответствие чертежам в возведении основных строений или инженерных систем на раннем этапе и сообщить об этом на гаджет прорабу. Изделие уже протестировано на различных стройках в различных погодных условиях и собрало позитивные отзывы инженеров. Статистика показала, что робот не только помогает соблюдать точность сооружения, но и ускоряет ход работ как минимум на 40%.
Студент шведского института Омер Хэкайомероглу придумал еще один мини-танк — ​робота ERO на гусеничном ходу. Он «стирает» бетонный слой со стены и оставляет арматуру нетронутой для повторного использования, да еще и очищает ее от ржавчины. По сути, робот работает как могучий пылесос, сдувая бетон сильным напором воды и сохраняя скелет здания. Сам сдутый бетон тоже не пропадает. Его упаковывают и возвращают на перерабатывающие станции.
Американская компания Construction Robotics создала аналогичного робота-«каменщика», который специализируется на автоматизированной кладке кирпичей. Швейцарская Gramazio & Kohler пошла другим путем. Она предлагает создать нестандартную кирпичную кладку: в соответствии с запрограммированной 3D-моделью робот размещает кирпичи не стройными рядами, а волнистыми линиями, как бы рисуя картину.
«Перспективным направлением в применении строительных роботов является также экспертиза строительных конструкций, — ​считает руководитель строительной компании «Парус» из Барнаула Александр Сорокин. — ​Их важнейшим плюсом является возможность работать в труднодоступных и ограниченных пространствах: в тоннелях, подвалах, на высоте — ​там, где опасно находиться человеку. При этом значительно сокращается время строительства. Предполагается, что уже в ближайшие годы роботы будут способны собрать каркас двухэтажного дома за сутки и снизят стоимость его возведения в пять раз».
Вместе с тем перспективы внедрения роботов в стройкомплекс России пока еще весьма туманны. Зарубежная продукция во многом находится под санкциями (как возможность использования в военных целях), собственный рынок пока еще слишком слаб. По данным главного робототехника Фонда Сколково Альберта Ефимова, в настоящее время в России продается не более 300 роботов ежегодно, что в 500 раз меньше, чем в развитых странах. Кроме крупных зарубежных автомобильных брендов внедрением робототехнологий у нас почти никто не занимается. По подсчетам специалистов фонда, в России на 10 тыс. работников предприятий в обрабатывающей промышленности приходится около 2 роботов, в Китае и ЮАР — ​около 24, в Бразилии — ​5, в Индии примерно так же, как и в России. Доля РФ на мировом рынке промышленных роботов составляет 0,17‑0,2% (общий объем — ​до 30 млрд долларов).
При этом главной сферой применения роботов является отнюдь не стройкомплекс, а машиностроение и ОПК. В то же время эксперты компании «Нейроботикс» уверены, что в ближайшие несколько лет емкость отечественного рынка готовых роботов и компонентов должна достичь 30 тыс. штук (порядка 3 млрд рублей).
Интересное применение найдено давно уже зарекомендовавшим себя дронам. Предполагается, что теперь они не только будут наблюдать за ходом строительных работ из самых неожиданных ракурсов, но и сами поучаствуют в них на наиболее опасных высотных стройках. Архитектор из Цюриха Омар Мержан предложил использовать беспилотники в качестве своеобразных «пчел», доставляющих строительные конструкции на высоту возводимого небоскреба. Он создал специальную программу для целой эскадрилии «пчел», без участия человека построивших по трехмерному проекту из блоков башню необычной формы высотой 6 м. По словам Мержана, современные дроны уже обладают достаточной мощностью для перемещения большого веса (вспомним боевые дроны НАТО) и способны работать со строительными плитами.
Представить себе авиакрыло дронов на российских стройках пока еще экзотично, но учитывая доступность беспилотников сегодняшним школьникам, особых сомнений в развитии этого сегмента не возникает.
технологии будущего.jpg
Экологический сбор
В последние годы все большую популярность приобретают строительные новинки с использованием «зеленых технологий». Инженеры, конструкторы, дизайнеры наперебой предлагают самые экзотические варианты: прессованные блоки из мусора, бамбуковые конструкции (в Китае закладывают целый бамбуковый город), использование солнцезащитных окон с микроорганизмами внутри стекла, гибкого бетона с добавлением ракушек, глинобитных стен и т.д.
Те же китайские архитекторы компании Winsun сегодня уже запросто печатают дома из прессованного строительного мусора на огромном 3D-принтере размерами 150 х 10 х 6 м. Машина возводит наружную конструкцию, а внутренние перегородки монтируют уже вручную. За сутки выходит небольшой поселок из десятка домов, себестоимость которых не превышает 5 тыс. долларов.
Утверждается, что в ближайшее время в КНР появится несколько сотен фабрик, на которых из строительного мусора будут производить расходные материалы для принтера.
Голландские архитекторы сделали ставку на биопластик. Специалисты компании Dus Architects на промышленном 3D-принтере KarmaMaker печатают пластиковые стены.
Во Франции собирают вполне сносные дома из старых морских контейнеров, используя при этом дерево, поликарбонат и стекло.
В Англии уже начали использовать дерево для возведения многоэтажных домов по современным технологиям. Из пятислойных деревянных клеевых панелей возведен 9-этажный (30 м) жилой дом в Лондоне. Его построили 5 человек всего за рабочий месяц (28 дней), используя в качестве техники лишь один передвижной подъемный кран и электрические отвертки.
Безусловно, жилье из примененных материалов будет в разы дешевле традиционного, но есть сомнения по поводу заинтересованности в нем самих россиян. 
Авторы: Сергей Кисин