Модульное строительство и «цифровой» крепеж: как добиться максимальной точности

10-этажный жилой дом за сутки: то, что еще несколько лет назад было скорее рекламным трюком, чем работающей технологией, сегодня становится мейнстримом. Построенная в 2021 году в городе Чанша за 28 часов 45 минут жилая многоэтажка стала символом торжества «фабричного» строительства, которое стоит на трех китах — высокой заводской готовности блоков, бесшовных поставках и системным подходом к монтажу с помощью крепежных систем. От правильного подбора которых часто зависит успех проекта.

Всегда готов?

По оценке McKinsey, применение модульных технологий способно ускорять реализацию проектов на 20–50%, а снижение стоимости может достигать 20% за счет оптимизации производства, сокращения объёма работ на площадке и более эффективного использования материалов. Это подтверждает и оценка опыта Национального института строительных наук (NIBS): проекты с использованием модульных технологий реализуются примерно на 30% быстрее, чем традиционные, что для инвесторов означает дополнительные 6–12 месяцев дохода от здания.

Однако заводская готовность сама по себе не гарантирует этих преимуществ. Чтобы модульное строительство действительно работало как промышленный процесс, необходимо заранее определить все элементы будущего объекта: от крупных конструкций до каждого узла соединения, включая подбор крепежа для металлоконструкций — основы современного префаб-строительства. Именно поэтому развитие скоростных технологий возведения невозможно без BIM-технологий.

BIM-модель является не просто инструментом визуализации и «сборочной инструкцией», но и полноценным цифровым двойником будущего объекта, позволяя проверить конструктивные и монтажные решения еще до начала изготовления элементов. Поэтому для успеха проекта необходимо наличие цифровых библиотек готовых компонентов производителей, где полностью собраны реальные размеры, нагрузки, способы монтажа и совместимость элементов, причем в формате, удобном для интеграции в среды проектирования. Особенно важно это для крепёжных решений, насчитывающих сотни номенклатур. 

«Ошибка в подборе крепления, отсутствие необходимого элемента в поставке или необходимость доработки узла непосредственно на площадке могут привести к задержкам, которые нивелируют преимущества заводской подготовки, — объясняет Голубь Сергей, руководитель продаж и технический специалист в ПФО, УФО и СиДФО, инженер-консультант компании fischer Россия. — По опыту нашей работы на площадках, до 70% потерь при строительстве могут быть связаны с удорожанием из-за недочетов или ошибок проектных решений, вызванных, в том числе, недостатком цифровых инструментов у проектировщиков и случайным подбором крепежа исходя из сиюминутной потребности».

Комплексные решения: от отдельного анкера к системе сборки

Современный подход к крепежу заключается не просто в выборе изделия под конкретную нагрузку. Важно, чтобы все элементы — анкеры, шпильки, монтажные профили, соединители и крепежные аксессуары — работали как единая система. Поэтому наличие собственных BIM-сервисов у производителей строительных компонентов становится необходимостью с учетом активного распространения модульных технологий.

«BIM-сервисы fischer включают двойников крепежных элементов, смарт-компоненты, инструменты индивидуального проектирования BIM, Field to BIM и BIM to Field, — рассказывает Сергей Голубь. — Такое сочетание позволяет моделировать объект в реальном времени, учитывая характер и особенности материалов и технологий строительства. То есть, еще на этапе проектирования можно точно анализировать допуски, потенциальные отклонения и возможность финишного выравнивания компонентов. А, значит, и обеспечить повышение эффективности, сокращение сроков и высокую степень точности монтажа. Важно отметить, что онлайн-сервисы fischer сегодня полностью доступны для российских инженеров».

Среди цифровых возможностей, например, общедоступная и полностью русифицированная программа FiXperience предназначена для расчета анкерных креплений и дает возможность получать расчет за 6 шагов от начала ввода основных параметров. 

При этом используемые в программе расчетные коэффициенты и методики в ряде случаев ориентированы на европейскую нормативную базу и не полностью учитывают специфику российских стандартов, поэтому результаты требуют дополнительной проверки и экспертной оценки. В таких случаях специалисты fischer готовы помочь с интерпретацией расчетов, уточнением применимых параметров и подбором оптимального решения с учетом особенностей конкретного проекта.

Для целей проектирования важно, что программа генерирует план монтажа, спецификацию элементов и выдает проверочный расчет в формате PDF для удобства распечатывания и подшивки в проектную документацию.

Как это работает

Например, для ответственных креплений с высокими нагрузками при работе с распространенным в модульном строительстве материале оснований используются решения FAZ II Plus и FH II для трещиноватого бетона или FBN II для бетона без трещин. С другой стороны, монтаж стальных элементов часто сопровождается использованием инъекционных составов FIS EM Plus и FIS V Plus в сочетании с резьбовыми элементами RG M или FIS A M. Поэтому для полноценного расчета вариантов анкерных узлов соединения необходимо использовать расчетный модуль C-FIX. Он использует метод конечных элементов и пружинный (гибкий) шаблон для реалистичного моделирования поведения анкеров. При этом пластину теперь можно изгибать, что повышает точность расчета.

Если речь идет о расчетах внутренних инженерных сетей, где часто используются монтажные системы FUS и FMS, позволяющие создавать унифицированные решения для коммуникаций, то необходим модуль INSTALL-FIX с визуализацией в реальном времени. Благодаря графическому вводу данных он дает возможность анализа и оптимизации применения стандартных решений (кронштейны, направляющие и прочее).

Ускоряет строительство не отдельный элемент, а продуманная и стандартизированная стратегия, где нет случайностей. Современное уравнение для зданий высокой заводской готовности выглядит так: «Скорость = Поставка + Последовательность + Система», где последнее слагаемое определяет все. Ведь именно оно включает весь процесс проектирования, строительства и монтажа, лежащий в основе эффективной реализации проекта. Связка BIM, цифровых библиотек компонентов, инженерных расчетов и комплексных крепежных решений позволяет реализовать главное преимущество модульного строительства: превратить строительную площадку из места хаотичного производства в территорию быстрой и точной сборки.