Строительство и архитектура/3. Современные технологии строительства, реконструкции и реставрации

Д.т.н., профессор Казаков Ю.Н.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Д.т.н., профессор Бирюков А.Н.

Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва

Эффективность новой технологии устройства навесных вентилируемых фасадов

Проведенные исследования методом системного анализа показали недостаточно изученные ранее новые конструктивно-технологические решения различных типов современных навесных вентилируемых фасадов (НВФ) в России к 2015 году с выявлением их достоинств и недостатков. Разработаны теоретические основы и алгоритм формирования оптимального варианта технологического решения на монтаж НВФ методом многокритериальной оптимизации. Обоснована структура и последовательность операций в рациональной технологии комплексного механизированного процесса монтажа элементов НВФ. Разработаны варианты оптимизированных технологических решений монтажа теплоизоляционных, каркасных и облицовочных элементов в НВФ с учетом наиболее важных критериев оптимальности. Это минимум затрат труда и машинного времени, минимум стоимости, повышенного качества и безопасности.

Выявлены и обоснованы путем экспериментального строительства жилых домов с НВФ зависимости влияния наиболее важных факторов по снижению трудоемкости и стоимости выполнения строительных процессов и увеличение срока эксплуатации НВФ в различных условиях строительства. Методами вариантного технологического проектирования и многокритериальной оптимизации разработаны 4 оптимизированных варианта для технологических решений монтажа теплоизоляционных, каркасных и облицовочных элементов в системах НВФ с учетом 4 наиболее важных потребительских критериев оптимальности: минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и максимума качества и безопасности. Научная значимость результатов состоит в том, что выявлены и исследованы основные факторы, влияющие на оптимизацию технологических режимов устройства различных видов НВФ. Их использование позволяет снизить трудоемкость работ до 0,49 - 1,79 чел.-см. на 1 кв. м площади фасада.

Установлены новые и важные для снижения трудоемкости и стоимости работ и для повышения простоты и технологичности работ зависимости увеличения затрат труда от увеличения площади монтируемых элементов НВФ, их веса и других факторов влияния с критериями оптимальности минимума стоимости, трудоемкости и максимума качества. Методами математической статистики рассчитаны математические модели, которые аппроксимируют выявленные зависимости. Методом замеров на объектах определены важные новые зависимости снижения производительности труда при устройстве НВФ от влияния наиболее важных природно-климатических факторов – низких отрицательных температур и скорости ветра. Доказаны высокие технико-экономическая эффективность и технологичность применения усовершенствованных вариантов рациональных решений устройства НВФ для жилых зданий по критериям трудоемкости и стоимости работ, сроку эффективной эксплуатации теплоизоляционной конструкции и ремонтопригодности.

Разработанные теоретические модели, алгоритмы и рекомендации для проектирования рациональных режимов и различных видов технологий устройства НВФ приведены на рис. 1 и 2. Оптимальной теплоизоляцией предлагается считать минераловатные жесткие плиты из базальтового волокна. К оптимальным облицовкам можно отнести крупные кассеты, фиброцементные листы, сайдинг, керамогранит, к каркасу – оцинкованную и нержавеющую сталь, зонтичные саморезы и болты.

С учетом 4 наиболее важных потребительских критериев оптимальности - минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и максимума качества - разработаны 4 усовершенствованных варианта рациональных технологических решений монтажа теплоизоляционных, каркасных и облицовочных элементов в системах НВФ. Установлены новые и важные для повышения технологичности работ зависимости увеличения затрат труда от увеличения площади монтируемых элементов НВФ, их веса и других факторов влияния с критериями оптимальности минимума стоимости, трудоемкости и максимума качества. Методами математической статистики рассчитаны математические модели, которые аппроксимируют выявленные зависимости. Это позволило далее методом замеров на объектах далее определить важные и новые зависимости снижения производительности труда при устройстве НВФ от влияния наиболее важных природно-климатических факторов – низких отрицательных температур и скорости ветра.

Далее авторами было проведено исследование технико-экономической эффективности применения рациональных решений устройства НВФ жилых зданий. Выполнен анализ вариантов технологий устройства НВФ по результатам экспериментального строительства. Стоимость монтажа составила 2,15 - 3,85 тыс. руб. за 1 кв. м площади фасада, что в 1,4 – 1,7 раз дешевле существующих сопоставимых традиционных методов устройства невентилируемых фасадов. Полученные выше результаты позволили далее обосновать технологическую карту на устройство навесного вентилируемого фасада по наиболее востребованным и весомым критериям оптимальности - минимума трудоемкости и стоимости работ.

Рис. 1. Теоретические основы разработки оптимального варианта технологического решения на монтаж НВФ методом пошаговой многокритериальной оптимизации

В технологической карте указана область ее применения, изложены основные положения по организации и технологии производства работ при монтаже элементов вентилируемого фасада, приведены требования к качеству работ, технике безопасности, охране труда и противопожарным мероприятиям, определена потребность в материально-технических ресурсах, рассчитаны затраты труда и график производства работ.

В целом же на основе проведенных исследований методами системного синтеза и моделирования разработаны новые теоретические модели, алгоритмы и рекомендации для проектирования новых рациональных технологий устройства НВФ. Модели могут быть использованы в практике разработки проектов организации строительства и проектов производства работ в проектных и подрядных организациях. Обоснована новая многофакторная модель комплексного влияния наиболее значимых факторов (массы и размеров плит утеплителя, навесных панелей, элементов стального каркаса и крепежа, толщины воздушного зазора, высоты здания, погодных условий) на оптимизацию технологических параметров (трудоемкость, затраты машинного времени, крановое оборудование, стоимость, технологичность).

Также методами вариантного технологического проектирования и многокритериальной оптимизации разработаны 4 оптимизированных варианта для технологических решений монтажа теплоизоляционных, каркасных и облицовочных элементов в системах НВФ с учетом 4 наиболее важных потребительских критериев оптимальности: минимума затрат труда и машинного времени, минимума стоимости, повышенного качества и максимума качества и безопасности. Научная значимость результатов состоит в том, что выявлены и исследованы основные факторы, влияющие на оптимизацию технологических режимов устройства различных видов НВФ; их использование позволяет снизить трудоемкость работ до 0,49 - 1,79 чел.-см. на 1 кв. м площади фасада.

Установлены новые и важные для снижения трудоемкости и стоимости работ и для повышения простоты и технологичности работ зависимости увеличения затрат труда от увеличения площади монтируемых элементов НВФ, их веса и других факторов влияния с критериями оптимальности минимума стоимости, трудоемкости и максимума качества. Методами математической статистики рассчитаны математические модели, которые аппроксимируют выявленные зависимости. Методом замеров на объектах определены важные новые зависимости снижения производительности труда при устройстве НВФ от влияния наиболее важных природно-климатических факторов – низких отрицательных температур и скорости ветра. Установлены новые и важные для рациональной организации работ по комплексно-механизированному монтажу зависимости изменения затрат труда и стоимости от наиболее важных факторов влияния - изменения площади фасада, веса и размеров устанавливаемых конструктивных элементов, видов узлов их соединения.

Исследование технологичности применения рациональных способов устройства НВФ с помощью методов экспертного оценивания доказало достаточно высокий уровень технологичности разработанных решений с комплексным учетом как заводской, транспортной, монтажной и эксплуатационной технологичности, так и технологичности модернизации и реконструкции. При этом интегральный критерий технологичности разработанных вариантов НВФ оказался равным 0,665-0,650, что соответствует высокой степени простоты, экономичности и индустриальности выполняемых строительно-монтажных работ и способствует повышению общей эффективности процесса возведения жилья в России в 21 веке.

Опыт использования разработанных технологий НВФ с рациональными решениями показал достаточную сходимость теоретических расчетных показателей эффективности с практическими оценками по фактам экспериментально строительства и эксплуатации. При этом обоснованные варианты технологии работ с рациональными параметрами НВФ отличаются от традиционных способов устройства НВФ следующими преимуществами: более экономичным расходом доступных строительных материалов, меньшей трудоемкостью, простотой выполнения рабочих операций, меньшей приведенной стоимостью с учетом стадии эксплуатации с ремонтами. К конкурентным достоинствам на рынке строительных работ является то, что разработанные варианты технологий позволяют вести работы звеном всего из 2 рабочих – монтажник и облицовочник, со средней квалификацией (3-4 разрядом), практически круглогодично, в т.ч. при отрицательной температуре. Оценка эффективности внедрения предложенных новых решений НВФ показала снижение затрат труда и машинного времени, стоимости работ на 3-5% и повышение качества смонтированных конструкций на 5-7%.

Литература:

1. Бирюков А.Н. Энергосберегающие фасадные технологии: проблемы, стоимость и эффективность /Региональные аспекты управления, экономики и права Северо-западного федерального округа России. Выпуск 2 (19). Межвузовский сборник научных трудов. – СПб., ВАТТ, 2011. - С. 14-20.

2. Бирюков А.Н., Маругин В.М. Результаты ремонтно-реставрационных работ на лицевых фасадах домов Литейного проспекта Санкт-Петербурга в 2005…2013 гг./ Управление строительством в современных условиях //Сборник научных трудов участников межвузовской научно-практической конференции/ под общей редакцией доктора технических наук, профессора Бирюкова А.Н. - СПб: ВИ(ИТ) ВА МТО, 2014. – С. 30-35.

3. Казаков Ю.Н. Как построить дом: быстро и дешево. СПб, «Питер», 2011.-304с.

4. Казаков Ю.Н. Как построить дом за 1 год. СПб, «BKhV», 2007.-394 с.

5. Казаков Ю.Н. Как оборудовать загородный дом. СПб, «BKhV», 2008.- 416 с.

6. Пискун, А.Е. Рациональные технологические параметры устройства навесных вентилируемых фасадов // Вестник гражданских инженеров /соавтор Казаков Ю.Н. - СПб.: СПбГАСУ, 2008. - № 4. – С.25-29.