Модульная система конструкций

Модульное строительство – передовой подход к проектированию и возведению зданий, основанный на использовании унифицированных элементов заводского изготовления. Эта технология позволяет радикально сократить сроки и стоимость строительства при сохранении высокого качества и эксплуатационных характеристик объектов. В статье разберем детально суть, виды, преимущества и особенности применения модульной системы конструкций в современном строительстве.

Суть модульной системы конструкций

Вместо штучного изготовления уникальных элементов под каждый проект, здания компонуют из типовых модулей и конструкций промышленного производства. Это позволяет в разы повысить скорость, экономичность и индустриальность строительного процесса при стандартизации качества готовой продукции.

Определение модульной системы

Модульная система (МС) в строительстве – принцип проектирования на основе унифицированных типоразмеров планировочных и конструктивных элементов зданий. Цель МС – оптимизация проектно-строительного процесса за счет стандартизации и типизации компонентов.

Согласно ГОСТ 28984-2011, модульная координация – привязка размеров зданий и их элементов к основному модулю 100 мм (М). Все параметры кратны целому числу М, что повышает сборность, взаимозаменяемость и индустриальность строительства.

Модульный подход зародился в 1920-е гг. Пионерами МС были архитекторы-конструктивисты Ле Корбюзье, Мис ван дер Роэ, Вальтер Гропиус. В СССР модульное направление развивали А.К. Буров, Н.А. Ладовский, М.Я. Гинзбург. Они обосновали выбор базового модуля 100 мм и принципы координации размеров. С 1950-60-х гг. МС становится основой типового проектирования и индустриального домостроения в СССР и за рубежом.

Основные принципы модульной системы

Базис МС – модуль, унифицированная единица для координации размеров. За основу берут модуль М=100 мм.

Остальные параметры привязывают к М и его производным:

• Дробным (1/2М=50 мм, 1/5М=20 мм, 1/10М=10 мм, 1/20М=5 мм, 1/50М=2 мм, 1/100М=1 мм);
• Кратным (3М=300 мм, 6М=600 мм, 12М=1200 мм, 15М=1500 мм, 30М=3000 мм, 60М=6000 мм).

Применение модульной системы обеспечивает:

• Унификацию объемно-планировочных параметров зданий;
• Типизацию и стандартизацию конструкций и узлов;
• Единство размеров сборных элементов и монтажных допусков;
• Кратность размеров объекта размерам конструкций;
• Взаимозаменяемость элементов в процессе монтажа;
• Условия для кооперации заводов-изготовителей.

Исследования показали: унификация 30% элементов снижает трудозатраты на 5-7%, расход стали на 4-6%, себестоимость на 3-5%. При этом сроки проектирования сокращаются в 2-3 раза.

Основной модуль

Модуль М задает размеры объемно-планировочных элементов (пролеты, шаги, высоты этажей) и координирует конструкции (колонны, ригели, плиты, панели). Номинальные размеры включают допуски и зазоры для монтажа, температурных деформаций.

Пример проектного размера на основе модуля:

30М (номинал) = 30·100 мм — 20 мм = 2980 мм, где 20 мм – нормативный монтажный зазор.

Производные модули

Укрупненные модули унифицируют планировку зданий различного назначения:

• 3М (300 мм) – координация стен, перегородок жилых домов;
• 6М (600 мм) – унификация лестниц, лифтов, вентблоков;
• 12М (1200 мм) – типизация основных пролетов и шагов промзданий;
• 30М (3000 мм) –координация секций типовых жилых серий;
• 60М (6000 мм) – модульная основа для гаражей, складов, ангаров.

Дробные модули (1/2М, 1/5М) удобны для привязки проемов, отделочных элементов. Например, ширину дверей принимают 0,8М; 0,9М; 1,2М; а окон – 1,2М; 1,5М; 1,8М. Это позволяет кратно вписать проемы в панели стен размерами 0,6М; 1,2М; 1,8М.

Виды модульных конструкций

Модульная система открывает широкие возможности для индустриализации строительства на всех уровнях – от отдельных конструктивных элементов до полносборных комплексов зданий. Это позволяет выбрать оптимальную степень сборности для конкретного объекта с учетом его функционального назначения, района строительства и имеющейся производственной базы.

Модульные здания и сооружения

Модульное здание – комплекс из блок-модулей полной заводской готовности, монтируемых на стройплощадке. Блок-модуль – объемный элемент с металлокаркасом, ограждениями из сэндвич-панелей и встроенными инженерными системами.

Основные характеристики модульных зданий:

• Максимальная заводская готовность блоков (85-95%);
• Легкий металлический каркас из ЛСТК или профилей;
• Ограждающие конструкции из трехслойных сэндвич-панелей;
• Утепление минватой, пенополистиролом, PIR, XPS;
• Облицовка профлистом, фасадными кассетами, плитами;
• Встроенные инженерные системы, окна, двери, отделка.

Типовые габариты блок-модулей:

• Длина – 6; 8; 9; 12 м (max до 16 м);
• Ширина – 2,5; 3; 3,2 м (по габариту автотранспорта);
• Высота – 2,8; 3; 3,2 м (оптимальная – 2,8 м).

Сферы применения модульных зданий:

• Временные жилые городки, общежития, гостиницы;
• Офисы, магазины, кафе, сервисные центры;
• Промздания: цеха, склады, котельные, АБК;
• Соцобъекты: школы, детсады, ФАПы, спорткомплексы;
• Блок-посты, КПП, пункты охраны, гаражи.

Модульные здания собирают за 3-6 недель – в 3-4 раза быстрее капитальных аналогов. Полносборное строительство позволяет развернуть комфортный жилой городок или производственную базу в любой точке за считанные дни.

Модульные элементы конструкций

Модульные элементы – типовые конструкции, спроектированные на базе единого модуля для унификации, взаимозаменяемости и серийного выпуска.

Конструктивные элементы

• Колонны, ригели, фермы модульных габаритов;
• Стеновые панели и плиты по сетке 3М, 6М;
• Лестницы, площадки, марши типовых размеров;
• Объемные блоки: сантехкабины, лифты, вентшахты.

Стандартизация несущих конструкций снижает металлоемкость на 10-15%, ускоряет монтаж на 15-20%. Номенклатура таких элементов включает до 20-30 типоразмеров, что упрощает их массовое производство и поставку на объекты.

Отделочные элементы

• Двери, окна с модульными проемами (21М, 24М);
• Перегородки кратные 3М или 6М;
• Подвесные потолки с ячейкой 0,5М – 1М;
• Напольная плитка, паркет, ламинат типовых форматов.

Унификация отделки удешевляет фасадные работы на 15-20%, внутренние – на 5-10%. Модульные элементы отделки выпускают миллионными сериями, их легко купить в любом строительном магазине.

Преимущества модульной системы конструкций

Модульное строительство кардинально меняет бизнес-модель стройиндустрии, превращая здания в продукт промышленного производства. Это дает массу преимуществ для всех участников процесса – заказчиков, проектировщиков, подрядчиков, инвесторов.

Ускорение строительства

МС сокращает циклы строительства в 1,5-2 раза благодаря:

• Типизации и стандартизации проектов;
• Высокой заводской готовности элементов (70-95%);
• Минимизации мокрых процессов и отделки на стройке;
• Параллельному изготовлению модулей и подготовке площадки.

Сравним сроки возведения типовых объектов по модульной и традиционной технологии:

Тип здания	Сроки строительства МС	Сроки традиционного строительства
Жилой дом на 60 квартир	4-6 месяцев	10-14 месяцев
Детский сад на 100 мест	3-4 месяца	7-9 месяцев
Торговый центр на 5000 м²	2-3 месяца	5-7 месяцев

В среднем модульная технология дает 2-3 кратное ускорение работ при повышении производительности труда на 20-30%. Для срочных объектов – зимников, балков, штабов стройки – монтаж сокращается до нескольких недель.

Унификация и стандартизация

Модульное проектирование подразумевает:

• Рациональное ограничение типоразмеров элементов;
• Повышение сборности и заводской готовности конструкций;
• Упрощение монтажа и контроля качества работ;
• Взаимозаменяемость элементов из разных партий и заводов.

Статистика по 100 модульным объектам показывает:

• Сокращение номенклатуры стройматериалов на 30-40%;
• Рост производительности труда на стройке на 15-25%;
• Снижение объемов подгоночных и доводочных операций на 70-80%;
• Уменьшение количества дефектов и переделок на 50-60%.

Серийный выпуск стандартных модулей и комплектов стабилизирует качество и обеспечивает ритмичность поставок по принципу «точно в срок». Типизация стандартных узлов и стыковых соединений минимизирует ошибки монтажа.

Экономическая эффективность

Модульное строительство дешевле капитального на 10-30% за счет:

• Снижения расхода стройматериалов на 8-12%;
• Сокращения транспортных и складских затрат на 40-50%;
• Уменьшения трудозатрат и фонда оплаты на 20-30%;
• Экономии на временных зданиях и техрегламенте до 70%.

Применение МС особенно выгодно для массового строительства однотипных зданий. При серии более 10 объектов себестоимость 1 м2 снижается на 15-20%.

Гибкость и адаптивность

Модульная система обеспечивает:

• Разнообразие компоновок зданий из унифицированных блоков;
• Адаптацию планировок под требования заказчика;
• Поэтапное расширение или уменьшение площадей;
• Демонтаж и повторное использование модулей (до 3-5 циклов).

Коэффициент мобильности модульных зданий – 0,8-0,9 против 0,2-0,3 у капитальных. Это значит, что МС подходит как для постоянной, так и для временной эксплуатации с возможностью последующего демонтажа и переноса. Особенно эффективны модули для быстрого развертывания мобильной инфраструктуры:

• Офисов продаж и шоу-румов на новых территориях
• Бытовых городков и штабов стройки;
• Складов и мастерских на удаленных объектах;
• Временного жилья для вахтовиков, спасателей, военных.

Конструктивная независимость модулей позволяет комбинировать их по горизонтали и вертикали, создавая любые конфигурации зданий. При необходимости несколько модулей стыкуют в единый комплекс с общими коммуникациями.

Недостатки модульной системы конструкций

При всех достоинствах у МС есть ограничения. Разберем слабые места модульного подхода и способы их преодоления.

Ограничения в архитектурных решениях

Модульная координация сужает выбор размеров и пропорций элементов, что отражается на облике зданий:

• Фасады более схематичны и менее пластичны;
• Интерьеры стандартизированы и однообразны;
• Затруднена индивидуализация образа здания;
• Адаптация к градостроительному контексту ограничена.

Впрочем, лучшие образцы модульной архитектуры демонстрируют, что типизация не исключает выразительности и идентичности проектов. Модульные объекты ведущих компаний получают престижные награды и формируют современный облик городов.

Примеры:

• Жилой комплекс Habitat 67 в Монреале (354 модуля);
• Офисный центр Tencent в Шэньчжэне (155 модулей);
• Научный центр Малли в Манчестере (400 модулей);
• Отель CitizenM Tower of London (370 модулей).

Секрет в том, чтобы изначально закладывать в проект разнообразие форм, материалов и цветовых решений модулей. А типовые конструкции использовать как «конструктор» для создания уникальных композиций.

Необходимость точного проектирования

МС предъявляет повышенные требования к качеству проектной документации:

• Глубокая проработка и детализация чертежей;
• Точная координация инженерных разделов;
• 3D-моделирование узлов и стыков элементов;
• Учет допусков и технологии монтажа.

Ошибки проекта ведут к дефектам и удорожанию строительства. Главная проблема МС для 70% подрядчиков – некачественная рабочая документация от проектировщиков. Сложность в том, что большинство проектных институтов пока не владеют технологией модульного проектирования.

Решение – поручать проектирование МС компаниям с опытом подобных работ. Они используют BIM-системы, библиотеки типовых модулей и автоматизированные алгоритмы увязки размеров. Это сводит на нет риски ошибок и несоответствий.

Другой подход – использовать готовые проекты повторного применения для типовых объектов: АБК, КПП, общежитий, магазинов. Их адаптация под конкретную площадку обойдется в разы дешевле и быстрее, чем проектирование с нуля.

Зависимость от качества производства модулей

Тщательный подход к выбору подрядчика на старте проекта – залог качества, надежности и безопасности будущего модульного здания на весь период эксплуатации.

Признаки добросовестного подрядчика:

• Собственное производство полного цикла с современным оборудованием;
• Высококвалифицированные инженеры, конструкторы, проектировщики в штате;
• Опыт успешной реализации десятков модульных объектов различного назначения;
• Сертифицированная система менеджмента качества по ISO 9001;
• Налаженные связи с проверенными поставщиками комплектующих;
• Прозрачные договорные отношения и соблюдение обязательств по срокам и бюджету.

Не стоит гнаться за самыми низкими ценами в ущерб квалификации и репутации исполнителя.

Применение модульной системы в строительстве

Рассмотрим примеры использования МС в различных типах зданий и основные тенденции развития модульного строительства в России и мире.

Жилые здания и комплексы

В жилищном строительстве модульные решения применяют для:

• Многоквартирных домов массовых серий от 5 до 25 этажей;
• Блокированных таунхаусов и сблокированных домов;
• Быстровозводимых малоэтажных кварталов (в т.ч. для расселения аварийного жилья);
• Арендных апартаментов, общежитий, гостиниц.

Крупнопанельное домостроение (КПД) на основе модульной координации – самый распространенный способ строительства многоквартирных домов в РФ. По данным Росстата, доля КПД в 2010-2020 гг. выросла с 43% до 65% по площади введенного жилья. При этом лидеры индустриального домостроения (ДСК, КПД) непрерывно совершенствуют модульные серии.

Тренды в развитии модульного жилья:

• Рост этажности домов с 5-12 до 18-25 этажей;
• Переход от узкого корпуса 12М к широкому 15М, 18М;
• Увеличение разнообразия планировок и набора квартир;
• Повышение архитектурной выразительности и индивидуальности фасадов;
• Применение BIM-проектирования на всех этапах;
• Сокращение сроков монтажа и отделки за счет новых решений.

Примеры современных модульных ЖК комфорт- и бизнес-класса:

• UP-квартал «Римский» (Ленстройтрест, СПб) – 4×12 этажей;
• ЖК «Преображение» (ДСК-1, Москва) – 11×22 этажей;
• ЖК «Европейский берег» (ДСК, Новосибирск) – 25 этажей;
• ЖК «Салават Купере» (Домкор, Казань) – 18-24 этажей.

В малоэтажном секторе набирает популярность модульное строительство быстровозводимых кварталов экономкласса. Заводы выпускают готовые домокомплекты на 50-200 домов, включая внутреннюю отделку. Собираются за 3-4 месяца, причем на 20-30% дешевле, чем по традиционной технологии.

Примеры:

• «Новое Ступино» (Modul Haus, Москва);
• «Экодолье Самара» (ДСК Древо, Самара);
• Квартал «Гармония» (Модуль, Новосибирск).

Общественные и административные здания

Государственные и частные заказчики все чаще выбирают МС для типовых социальных и коммерческих объектов:

• Детских садов, школ, кампусов колледжей и вузов;
• Поликлиник, офисов врачей общей практики, ветклиник;
• Торгово-развлекательных, выставочных и офисных центров;
• Физкультурно-оздоровительных комплексов, бассейнов, ледовых арен.

Причины в том, что модульные здания сочетают доступную цену и сжатые сроки с высокой функциональностью и архитектурным разнообразием. Скорость и повторяемость процессов позволяют в 2-3 раза быстрее закрывать дефицит социальной инфраструктуры, особенно в новых ЖК и удаленных районах.

Типовые проекты повторного применения модульных школ и детсадов разработаны для всех регионов РФ. Они учитывают сейсмику, вечную мерзлоту, ветровые и снеговые нагрузки. Адаптация к конкретной площадке и климату занимает не более 1 месяца. При этом внутри зданий создаются все условия для комфортного и безопасного пребывания детей.

В сегменте торговой недвижимости лидируют быстровозводимые ТЦ и ритейл-парки из модулей ЛМК и сэндвич-панелей. Каркасно-панельная технология в разы ускоряет ввод объектов в эксплуатацию по сравнению со стальным и ж/б каркасом. Модульность позволяет создавать разнообразные конфигурации торговых зон и поэтапно наращивать площади.

Примеры знаковых модульных ТРЦ последних лет:

• «Лето» (СПб) – 116 000 м2, срок строительства 7 мес.;
• МЕГА «Теплый Стан» (Москва) – 210 000 м2, срок 18 мес.;
• Гринвич (Екатеринбург) – 303 000 м2, срок 24 мес.;
• Ритейл-парк «Торговый квартал» (Домодедово) – 150 000 м2, срок 6 мес.

Промышленные объекты

МС давно и успешно применяется в промышленном секторе:

• Производственных зданий и сооружений;
• Складов, логистических комплексов, распределительных центров;
• Заводов и фабрик полного цикла;
• Цехов отдельных переделов и участков;
• Объектов инженерной инфраструктуры (котельных, энергоцентров, КНС, ВЗУ).

В промышленном строительстве МС обеспечивает:

• Экономию капвложений на 10-30%;
• Сокращение сроков в 1,5-2 раза;
• Унификацию конструктивных и планировочных решений;
• Возможность поэтапного расширения мощностей;
• Высокую сейсмостойкость (до 9 баллов) и огнестойкость (от R45 до R120).

Для промышленных МЗ характерны большие пролеты (24, 30, 36 м) и нагрузки (снеговая до 6 кН/м2, подвесная до 15 т). Несущий каркас выполняют из стальных конструкций (фермы, балки, колонны), ограждающие – из трехслойных сэндвич-панелей. Толщина панелей варьируется от 100 мм для складов до 200-250 мм для цехов с регулируемым микроклиматом.

В типовом исполнении промздания комплектуют кран-балками г/п до 10 т, воротами для еврофур, докшелтерами и доклевеллерами, системами дымоудаления и пожаротушения. Это позволяет сдавать объекты «под ключ» за 3-6 месяцев с полной отделкой и инженерной «начинкой».

Примеры:

• Завод каркасно-панельных домов (ДСК-Древо, Самара) – 65 000 м2, 9 мес.;
• Технопарк Левобережный (ДСК Град, Мытищи) – 53 га, 12 мес.;
• Распределительный центр Х5 (Новосибирск) – 52 000 м2, 6 мес.;
• Логистический хаб Wildberries (Казань) – 100 000 м2, 6 мес.

 

Временные и мобильные сооружения

Универсальность, скорость и заводская готовность модульных конструкций открыли широкие возможности для размещения быстровозводимой инфраструктуры.

Сфера применения модульных зданий контейнерного типа:

• Вахтовые поселки и штабы стройки;
• Бытовые городки и полевые лагеря;
• Временные склады, мастерские, гаражи;
• Магазины, кафе, АЗС и предприятия сервиса;
• Военные объекты, полигоны, блокпосты;
• Медпункты, изоляторы, обсерваторы;
• Офисы продаж, шоурумы, рекламные конструкции.

Полная заводская готовность позволяет собрать комфортный объект с мебелью и инженерными системами за 1-2 дня. Примеры комплектации блок-контейнеров:

1. Жилые: кровати, тумбочки, шкафы, сплит-система, сан.узел.
2. Офисные: столы, стулья, кондиционер, мини-кухня, сан.кабина.
3. Сантехнические: унитаз, писсуар, умывальник, водонагреватель.
4. КПП: тамбур, пульт, видеонаблюдение, шлагбаум, освещение.

Их легко демонтировать, перевезти на новое место и смонтировать повторно. Коэффициент оборачиваемости доходит до 5-7 циклов за 15-20 лет службы. Минимальные сроки окупаемости для БК — 6-12 месяцев непрерывной аренды.

Рост рынка модульных зданий во многом обязан госзаказам для НП «Образование», «Здравоохранение», реновации. А также реализации крупных инфраструктурных проектов:

• Нефте- и газопроводы «Сила Сибири», «Северный поток»;
• Спортивные объекты Универсиады-2019, Олимпиады-2014;
• Стройки Минобороны в Арктике, на Курилах, в Сирии;
• Вахтовые поселки для строек Росатома, РЖД, Газпрома, нефтяников.

Проектирование модульных конструкций

Типовые решения и унификация ускоряют и упрощают разработку документации. Но в то же время требуют от проектировщиков большей точности и слаженной командной работы. Как добиться баланса между повторяемостью и уникальностью проекта?

Основные принципы проектирования

Модульные здания проектируют на основе ГОСТ 28984-2011 «Модульная координация размеров в строительстве» и СП 130.13330.2018 «Производство сборных железобетонных конструкций и изделий». Ключевые принципы МС:

1. Кратность всех размеров основному модулю 100 мм;
2. Соблюдение правил привязки к модульным координационным осям;
3. Применение укрупненных модулей 3М, 6М, 12М для унификации;
4. Ограничение типоразмеров изделий в пределах допусков;
5. Стандартизация узлов, стыков и соединений элементов.

Проектировщик МС должен детально прорабатывать каждый узел на стадии РД. Нормативный допуск для модульных зданий – 5-10 мм.

Координация размеров и привязка к модульной сетке

Правила координации размеров:

• Шаг несущих конструкций – 30М, 60М, 120М;
• Высота этажа – 30М, 33М, 36М, 42М, 48М, 54М;
• Ширина корпуса – 12М, 15М, 18М, 24М, 30М;
• Глубина помещений – 6М и более с шагом 3М.

Привязка конструкций к модульным координационным осям:

• Внутренняя плоскость наружных стен – 0М или 1/2М;
• Грань колонн – 0М;

• Координационные оси внутренних стен и перегородок – 50М;
• Грань лестничных площадок, лифтовых шахт – 100М.

Отклонения от номинальных размеров для МС не должны превышать:

• Длина и высота блок-модулей – ±5 мм;
• Габариты проемов и отверстий – ±2 мм;
• Положение закладных деталей – ±1 мм.

Типизация и унификация проектных решений

Степень типизации МС оценивают коэффициентами по ГОСТ 23945.0-80:

• Унификации объемно-планировочных решений –0,85-0,95;
• Типизации и стандартизации конструкций – 0,80-0,90;
• Сборности и заводской готовности здания – 0,70-0,98;

Для массового применения МС разрабатывают типовые проекты и серии из унифицированных секций, блок-модулей. Число типоразмеров в пределах серии – до 15-20.

Производство модульных элементов

Именно на заводском этапе закладывается качество, точность и скорость возведения зданий. Выбор оптимальной технологии изготовления модулей зависит от конструктивной схемы здания, требований по прочности, тепловой защите, огнестойкости и эксплуатационным характеристикам.

Технологии изготовления модулей

Модульные здания производят на домостроительных комбинатах и заводах ЖБИ по 3 основным технологиям:

1. Крупнопанельная – из плоских ж/б панелей размером на комнату или квартиру. Размеры панелей – до 3,5×12 м, масса – до 8 т. Несущие панели делают однослойными толщиной 120-200 мм, наружные – трехслойными с утеплителем 150-250 мм. Соединение панелей – на сварке закладных или клеевой заливке.
2. Каркасно-панельная – несущий каркас из металла, ж/б, CLT перекрытый навесными стеновыми панелями. Шаг колонн – 3-12 м, ригелей – 1,5-3 м. Перекрытия – плоские или ребристые плиты. Наружные стены – трехслойные панели или сэндвич. Дает большую гибкость планировок.
3. Объемно-блочная – из укрупненных 3D модулей (блок-комнат) полной заводской готовности. Размеры блоков – 2,5-3,8×5,0-12,0×3,0-3,3 м. Металлический каркас с обшивкой ЛСТК, ЦСП, ГКЛ. Утепление, окна, двери, инженерия – на заводе. Монтаж здания из блоков занимает 3-5 дней.

Самые популярные материалы несущих конструкций – легкие стальные конструкции (60%), тяжелый ж/б (35%). Также набирают популярность CLT-панели из клееной древесины (5%). Ограждающие конструкции – трехслойные сэндвич-панели с минераловатным (80%) или пенополистирольным утеплителем (20%).

Технология производства модулей:

1. Изготовление металлокаркаса на линии ЛСТК: резка, профилирование, перфорация термопрофилей. Точность ±1 мм.;
2. Сварка, антикоррозийная защита, покраска каркаса в камере. Грунтовка – 80 мкм, полимерное покрытие – 60 мкм.;
3. Сборка «пирога» пола и потолка, монтаж утеплителя. Пароизоляция в 2 слоя, влаго- и ветрозащита.;
4. Установка окон и дверей по ГОСТ 30970-2014, внутренних перегородок из ЛСТК или ГКЛ.;
5. Отделка «под ключ», монтаж электрики и сантехники, вентиляции, кондиционеров, мебели.;
6. ОТК, маркировка, упаковка модулей для транспортировки. Погрузка на автотралы или ж/д платформы.

Контроль качества и сертификация

Согласно Техническому регламенту, модульные здания относятся к продукции, подлежащей обязательной сертификации. Для блок-модулей проводят испытания на:

• Прочность, жесткость и устойчивость каркаса;
• Тепловую защиту и энергоэффективность;
• Воздухо-, водо- и паропроницаемость ограждений;
• Звукоизоляцию и акустический комфорт;
• Пожарную безопасность и огнестойкость;
• Безопасность электрооборудования и инженерных систем.

Добровольная сертификация модулей по ГОСТ Р 58752-2019 «Здания мобильные (инвентарные)» подтверждает их надежность, безопасность, функциональность и эргономичность. Знак качества выдает Росстандарт по результатам лабораторных и натурных испытаний модулей.

Транспортировка и хранение модульных элементов

Модульные конструкции доставляют с завода на объект:

• Автотранспортом – на расстояние до 500 км. Без спецразрешений – габариты не более 3,5х12х3 м.;
• Ж/д транспортом – до 5000 км, в т.ч. на экспорт. Погрузка на универсальные платформы до 73 т.;
• Водным транспортом – в 20 и 40-футовых контейнерах при необходимости доставки через моря/реки.

Основной способ погрузки/разгрузки модулей – кран-манипулятор КМУ г/п 5-10 т. Модули компактно складируют в 2-3 яруса на ровных площадках с твердым покрытием. Хранение – под навесом или на открытых складах.

При транспортировке и хранении модули защищают от атмосферных воздействий:

1. Консервация металлических поверхностей;
2. Герметизация стыков и проемов;
3. Укрытие влагостойкой пленкой или тентом;
4. Установка шипов или домкратов против сдвига.

Правила транспортировки:

• Скорость автопоезда по трассе – до 60 км/ч;
• Общая высота автопоезда по ГОСТ 9314-59 – до 4,0 м;
• Крепление модулей к полуприцепу – растяжками или цепями с талрепами;
• Упаковка в термоусадочную пленку для защиты от пыли, грязи и биопоражений.

Технический регламент обязывает производителей и перевозчиков модулей соблюдать правила безопасной транспортировки и хранения строительных конструкций. За их нарушение – штраф до 500 тыс. рублей по статье 14.43 КоАП РФ.

Монтаж модульных конструкций

Любые ошибки и отступления от проекта производства работ (ППР) ведут к дефектам и авариям. Поэтому монтаж доверяют только сертифицированным бригадам и инженерам с допуском СРО.

Подготовка площадки и фундаментов

Монтаж МС ведут на подготовленных площадках с твердым покрытием и уклоном для водоотвода. Варианты фундаментов:

• Ленточный мелкозаглубленный (до 0,5 м);
• Столбчатый на глубину промерзания;
• Свайно-винтовой – для слабых грунтов;
• Монолитная ж/б плита с анкерами;
• Бетонные блоки ФБС по углам модуля.

Фундамент заливают за 7-10 дней до монтажа, тщательно выверяют по уровню. Отклонения от горизонтали – не более 5 мм, от вертикали – не более 10 мм на этаж. Анкерные закладные привязывают к арматурному каркасу, защищают антикором.

Сборка и установка модулей

Модули монтируют на фундамент гусеничным краном г/п 25 т и выше. ППР включает:

1. Схемы строповки и последовательности подачи блоков.
2. Технологию сборки и сварки модулей между собой.
3. Допуски и посадки при установке и выверке.
4. Требования к болтовым и сварным соединениям.
5. Правила техники безопасности и охраны труда.

При идеальной подготовке монтаж модуля «с колес» занимает 3-4 часа. Средний темп сборки модульного здания – 6-8 блоков в смену. Параллельно заливают междуэтажные стыки, лестнично-лифтовые узлы, швы ЦСП.

 

Соединение и герметизация стыков

Модули соединяют между собой через закладные детали:

• Вертикальные стыки – накладками на болтах М20-М24;
• Горизонтальные стыки – сваркой закладных пластин.

Рамные узлы, стыки колонн с ригелями заливают безусадочным бетоном В25. В панельных зданиях стыки заполняют минватой, проклеивают пароизоляцией, закрывают нащельниками.

Для гидроизоляции кровли в местах стыков используют:

• Рулонные битумно-полимерные материалы;
• Однослойные ПВХ и ТПО-мембраны;
• Напыляемую полимочевину;
• Мастичную и обмазочную гидроизоляцию.

Стыки ограждающих конструкций тщательно проклеивают паро- и гидроизоляционной лентой, утепляют минватой, монтажной пеной. Финишная отделка – нащельники, сайдинг, вагонка и пр.

Инженерное оборудование и коммуникации

В модульном здании предусматривают все необходимые инженерные системы:

• Электроснабжение и освещение;
• Водопровод и канализацию;
• Отопление и вентиляцию;
• Кондиционирование и холодоснабжение;
• Слаботочные сети: телефонию, интернет, ОПС, СКУД.

Коммуникации поэтажно монтируют внутри модулей на заводе. На объекте их состыковывают через технологические отверстия. Ввод наружных сетей – через цоколь или технический этаж с усилением гидроизоляции.

Перспективы развития модульной системы конструкций

По прогнозам экспертов, к 2025 году мировой рынок МС достигнет $130 млрд со среднегодовым темпом роста 6-7%. В РФ ежегодный прирост модульного сегмента оценивается в 15-20%.

Новые материалы и технологии

Главные тренды развития МС:

• Облегчение конструкций за счет стали повышенной и высокой прочности;
• Долговечные бетоны классов В80-В120 с микроармированием;
• Композиты на основе стеклопластика и углепластика;
• 3D-печать модульных элементов из бетона и полимербетона;
• Нанотехнологичные покрытия и пропитки для защиты конструкций.

Научные разработки в области новых материалов позволят повысить надежность и долговечность модульных зданий на 50-100% при одновременном снижении материалоемкости на 15-20%. Это значительно расширит области применения МС для специальных сооружений: высотных зданий, большепролетных конструкций, объектов Крайнего Севера и Арктики.

Повышение энергоэффективности и экологичности

Для модульных зданий актуальны меры по снижению энергопотерь:

• Вакуумная изоляция кровли и стен (λ=0,004-0,008 Вт/м·К);
• Тройное и четверное остекление с i-напылением;
• Рекуперация тепла и гибридная вентиляция с утилизацией воздуха;
• Датчики присутствия для управления инженерными системами;
• Солнечные батареи и тепловые насосы для горячего водоснабжения.

Модульные здания нового поколения проектируются по «зеленым» стандартам BREEAM, LEED или DGNB с классами энергоэффективности А, А+. Применяют «эко-friendly» материалы из возобновляемого сырья: дерево, бамбук, биопластики. Безотходные ресурсосберегающие технологии на всем жизненном цикле.

По оценкам экспертов, совокупный вклад энергосберегающих мер в МС позволит снизить эксплуатационные затраты на 40-70% по сравнению с типовыми капитальными зданиями.

Интеграция с информационными технологиями

На всех этапах жизненного цикла модульных зданий – от проектирования и строительства до эксплуатации и утилизации – активно внедряются цифровые технологии:

• Сквозное BIM-проектирование модулей с высоким уровнем детализации LOD 400-500. 3D-модели стадии «С» изготовления на заводе. Выявление коллизий на ранней стадии, снижение количества ошибок на 90%.
• Создание библиотек типовых BIM-моделей модулей, узлов, деталей для многократного использования в любых проектах и ускоренной компоновки зданий. Повышение производительности проектирования в 3-5 раз.
• Роботизированные линии для плазменной резки и гибки металла, лазерной сварки и сборки каркасов. Безлюдное производство, рост выработки до 1000 м² на 1 работника в месяц. Снижение трудоемкости в 4-6 раз.
• RFID-метки и QR-коды на элементах модулей для отслеживания по всей цепочке поставок, поштучного входного контроля, монтажа по технологии Just-in-Time. Сокращение сроков логистики на 30-40%.
• Цифровые двойники зданий на основе IFC-моделей и облачной среды общих данных (CDE). Интеграция АСУ с датчиками, онлайн-мониторинг технического состояния, энергоэффективности и эмиссии CO2.

Интеграция с ИТ по прогнозам позволит на 20-30% ускорить проектирование, на 15-25% повысить производительность труда на заводе и стройплощадке, и на 30-50% оптимизировать затраты на эксплуатацию.

Расширение области применения модульных конструкций

Новые ниши для развития МС:

• Доступное и быстровозводимое жилье, в т.ч. арендное;
• Высотные здания в 30+ этажей из унифицированных модулей;
• Надземные и подземные паркинги из сборных ж/б конструкций;
• Здания повышенной комфортности: гостиницы, санатории, дома отдыха;
• Индивидуальные жилые дома из 3D-модулей под ключ.

Потенциальная емкость перечисленных строительных ниш для модульной индустрии – сотни тысяч м² и десятки млрд рублей ежегодно. При этом в каждом сегменте МС способно дать прирост в 20-50% по скорости, экономичности и качеству возведения объектов.

В результате, к 2030-2035 гг. совокупная доля модульных зданий в секторе нежилой недвижимости может достигнуть 50%, а в жилищном строительстве вырастет с текущих 65% до 80-90% и выше. Это выведет отечественную стройиндустрию на качественно новый технологический уровень, сопоставимый с развитыми странами.

Резюмируя, модульная система конструкций, интегрированная с цифровыми технологиями полного жизненного цикла, – магистральный путь развития стройиндустрии будущего. МС позволяет массово возводить доступное, качественное и энергоэффективное жилье, социальные и промышленные здания в рекордные сроки при радикальном (в 1,5-2 раза) снижении себестоимости.