eCPI
э л е к т р о н н а я   в е р с и я   ж у р н а л а

     

Приоритетная программа DFG 2187

Адаптивные концепции модульного строительства с использованием методов поточного производства – точное и быстрое строительство будущего

Приоритетная программа 2187 «Адаптивные концепции модульного строительства с использованием методов поточного производства – точное и быстрое строительство будущего» стартует в январе 2020 года и рассчитана на шесть лет. Эта междисциплинарная программа была учреждена в 2018 году Немецким научно-исследовательским обществом (DFG). Около 50 исследователей со всей Германии объединили усилия, чтобы быстрее, точнее и с меньшими затратами ресурсов использовать готовые сборные ж/б модули. Инициатива охватывает такие технические области, как конструирование, технологии производства, строительная информатика и математика.

1/1

Ос­нов­ная идея со­сто­ит в том, что­бы объ­еди­нить се­рий­ное по­точ­ное про­из­водст­во, ко­то­рое, на­при­мер, ха­рак­тер­но для ав­то­мо­биль­ной про­мыш­лен­нос­ти, с кон­цеп­ци­я­ми про­ек­ти­ро­ва­ния и про­из­водст­ва из об­лас­ти граж­дан­ско­го стро­и­тельст­ва. Для это­го не­су­щие кон­струк­ции раз­би­ва­ют­ся на лег­кие се­рий­но вы­пус­ка­е­мые мо­ду­ли, ко­то­рые из­го­тав­ли­ва­ют­ся из вы­со­коп­роч­ных бе­то­нов и со­би­ра­ют­ся толь­ко на стро­и­тель­ной пло­щад­ке. Мо­ду­ли мо­гут варь­и­ро­вать­ся по та­ким па­ра­мет­рам, как гео­мет­рия, ма­те­ри­ал или ар­ма­ту­ра, и из­го­тав­ли­ва­ют­ся с ис­поль­зо­ва­ни­ем пол­ностью оциф­ро­ван­но­го про­цес­са с га­ран­ти­ро­ван­ным ка­чест­вом бла­го­да­ря нор­ма­тив­ным про­це­ду­рам кон­тро­ля ка­чест­ва.

Цель за­клю­ча­ет­ся в том, что­бы со­кра­тить вре­мя стро­и­тельст­ва [1], зна­чи­тель­но про­длить срок служ­бы не­су­щих кон­струк­ций и ми­ни­ми­зи­ро­вать не­удобст­ва, воз­ни­ка­ю­щие в ре­зуль­та­те вы­пол­не­ния ра­бот на стройп­ло­щад­ке, что осо­бен­но ак­ту­аль­но при за­ме­не но­вых зда­ний [2, 3] в го­род­ских рай­о­нах с плот­ной за­строй­кой.

Мотивация

Стро­и­тельство под до­ждем: ка­та­стро­фи­че­ская пер­спек­ти­ва, но, к со­жа­ле­нию, впол­не ре­аль­ная на стро­и­тель­ных пло­щад­ках, где со­сре­до­то­че­но ок. 90% до­бав­лен­ной сто­и­мо­сти. Стро­и­тельство в ос­нов­ном вы­пол­ня­ет­ся вруч­ную, а сро­ки ре­а­ли­за­ции ис­чис­ля­ют­ся ме­ся­ца­ми и го­да­ми.

У та­ко­го под­хо­да как ми­ни­мум три не­до­стат­ка. Во-пер­вых, не­из­беж­ная не­точ­ность. Это при­во­дит к от­к­ло­не­ни­ям до не­скольких сан­ти­мет­ров, затруд­ня­ет ис­поль­зо­ва­ние со­вре­мен­ных вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ных ма­те­ри­а­лов и уве­ли­чи­ва­ет раз­брос по ка­че­ству сы­рья. Ины­ми сло­ва­ми, ре­сур­сы тра­тят­ся впу­стую. Во-вто­рых, про­цесс стро­и­тельства пло­хо пе­ре­но­сит ошиб­ки. Сбои при­во­дят к про­сто­ям и из­ме­не­ни­ям в про­цес­се пла­ни­ро­ва­ния. Тем не ме­нее, имен­но вре­мен­ной ас­пект ока­зы­ва­ет наи­боль­шее вли­я­ние. Дли­тель­ные сро­ки стро­и­тельства ед­ва ли эко­ло­гич­ны и вы­год­ны для об­ще­ства в це­лом. При­ме­ром то­му мо­гут слу­жить огра­ни­че­ния до­рож­но­го дви­же­ния из-за за­тя­нув­ше­го­ся ре­мон­та мо­ста.

Тем не ме­нее, счи­та­ет­ся, что у это­го прин­ци­па стро­и­тельства нет аль­тер­на­ти­вы, по­то­му что воз­во­ди­мые кон­струк­ции яв­ля­ют­ся един­ствен­ны­ми в сво­ем ро­де. Со­глас­но об­ще­при­ня­той прак­ти­ке уни­каль­ная кон­струк­ция мо­жет быть со­з­да­на только ин­ди­ви­ду­аль­но, вруч­ную и не­по­сред­ствен­но на ме­сте.

В при­о­ри­тет­ной про­грам­ме ис­поль­зу­ет­ся прин­ци­пи­аль­но но­вый под­ход. Ос­нов­ная идея за­клю­ча­ет­ся в том, что­бы про­сле­дить от­дель­ные струк­ту­ры до мас­шта­би­ру­е­мых ба­зо­вых мо­ду­лей, то есть свя­зать уни­каль­ность с адап­тив­ным се­рий­ным про­из­вод­ством по прин­ци­пу:

Индивидуальность целого – идентичность деталей

Дан­ный под­ход пре­сле­ду­ет три це­ли:
  • Стро­и­тель­ные ра­бо­ты на строй­пло­щад­ке долж­ны быть мак­си­маль­но ко­рот­ки­ми и сво­дить­ся к сбор­ке мо­ду­лей для фор­ми­ро­ва­ния кон­струк­ции. Преду­смот­рен­ные сро­ки стро­и­тельства долж­ны ис­чис­лять­ся не­де­ля­ми или дня­ми.
  • Бла­го­да­ря мас­шта­би­ру­е­мо­сти мо­ду­ли име­ют вы­со­кую ча­сто­ту по­вто­ре­ния и, сле­до­ва­тель­но, при­год­ны для се­рий­но­го про­из­вод­ства в со­вре­мен­ных про­из­вод­ствен­ных про­цес­сах. Пре­иму­ще­ства се­рий­но­го про­из­вод­ства, ко­то­рые из­вест­ны нам из ма­ши­но­стро­и­тель­ной от­рас­ли, но до сих пор прак­ти­че­ски не ис­поль­зо­ва­лись в стро­и­тель­ной про­мыш­лен­но­сти, долж­ны быть ре­а­ли­зо­ва­ны: ско­рость про­из­вод­ства, гео­мет­ри­че­ская и ма­те­ри­аль­ная точ­ность, дол­го­веч­ность и со­хра­не­ние ре­сур­сов за счет оп­ти­ми­за­ции мо­гут быть улуч­ше­ны в не­сколько раз. Па­рал­лель­но с этим кон­струк­ции мо­гут из­ме­нять­ся в те­че­ние все­го сро­ка служ­бы за счет об­ме­на или до­бав­ле­ния мо­ду­лей.

dfg
Рис. 1: Основные свойства адаптивных модулей на примере несущей оболочки


  • Без­оши­боч­ное се­рий­ное про­из­вод­ство с вы­со­кой сте­пе­нью ин­ди­ви­ду­аль­но­сти тре­бу­ет в обя­за­тель­ном по­ряд­ке при­ме­не­ния циф­ро­вой свя­зи всех эта­пов про­из­вод­ства. Та­ким об­ра­зом, вся це­поч­ка до­бав­лен­ной сто­и­мо­сти долж­на быть оп­ти­ми­зи­ро­ва­на для со­кра­ще­ния от­хо­дов и обес­пе­че­ния ее ка­че­ства с по­мо­щью ин­тел­лек­ту­аль­ных си­стем и циф­ро­вых се­тей. Это так­же вклю­ча­ет в се­бя по­сле­ду­ю­щую экс­плу­а­та­цию кон­струк­ции.

На при­ме­ре обо­лоч­ки на Рис. 1 по­ка­зан прин­цип мо­дуль­но­сти и воз­мож­но­сти струк­ту­ри­ро­ва­ния мо­ду­лей.

Содержание программы

Про­грам­ма преду­смат­ри­ва­ет на­уч­но-ис­сле­до­ва­тельскую де­я­тель­ность по трем на­прав­ле­ни­ям:
  • Раз­ра­бот­ка и ди­зайн в раз­ре­зе мо­дуль­но­сти
  • Про­из­вод­ствен­ные стра­те­гии и про­из­вод­ствен­ные кон­цеп­ции для мо­ду­лей мас­шта­би­ру­е­мой не­су­щей кон­струк­ции
  • Уни­вер­саль­ные циф­ро­вые мо­де­ли для раз­ра­бот­ки, про­из­вод­ства и сбор­ки

В част­но­сти, речь идет о мо­дуль­ных ме­то­дах и кон­цеп­ци­ях мо­ду­лей, на­при­мер кон­цеп­ци­ях раз­бор­ки, прин­ци­пах со­еди­не­ния или швов с ком­пен­са­ци­ей до­пус­ка. Об­ласть про­из­вод­ства ори­ен­ти­ро­ва­на на раз­ви­тие про­из­вод­ствен­ных си­стем, обес­пе­че­ние ка­че­ства и кон­троль про­из­вод­ства. Цель циф­ро­во­го мо­де­ли­ро­ва­ния со­сто­ит в том, что­бы по­лу­чить со­гла­со­ван­ную мо­дель вза­и­мо­действия, то есть уни­вер­саль­ную связь меж­ду со­о­т­вет­ству­ю­щи­ми про­цес­са­ми, вклю­чая связь с эта­пом экс­плу­а­та­ции.

Ле­том 2019 го­да ко­ми­тет экс­пер­тов ото­брал 12 про­ек­тов и один цен­траль­ный про­ект из боль­шо­го чис­ла за­явок. Мно­гие из про­ек­тов яв­ля­ют­ся так на­зы­ва­е­мы­ми тан­дем­ны­ми про­ек­та­ми, то есть про­ек­та­ми двух пре­тен­ден­тов из раз­ных дис­ци­п­лин. Ча­стым со­че­та­ни­ем яв­ля­ет­ся связь ком­би­на­ции граж­дан­ско­го стро­и­тельства с тех­но­ло­ги­ей про­из­вод­ства. Со­о­т­вет­ствен­но, со­дер­жа­ние ис­сле­до­ва­ния ча­сто на­хо­дит­ся на сты­ке двух сфер ис­сле­до­ва­ния. На Рис. 2 ука­за­ны крат­кие на­зва­ния про­ек­тов на фо­не трех об­ла­стей ис­сле­до­ва­ний (цвет­ные круж­ки).

dfg
Рис. 2: Проекты в рамках Приоритетной программы с распределением по трем областям исследований

В про­грам­ме участ­ву­ют 21 ин­сти­тут и про­фес­сор­ские ка­фед­ры вось­ми уни­вер­си­те­тов, рас­пре­де­лен­ных по всей Гер­ма­нии. 21 про­фес­сор, 22 ас­пи­ран­та и док­то­ран­та, а так­же тех­ни­че­ские спе­ци­а­ли­сты и про­грам­ми­сты со­бе­рут­ся на стар­то­вой встре­че в фев­ра­ле 2020 го­да в Рур­ском уни­вер­си­те­те в Бо­ху­ме. Пер­вых ре­зульта­тов ис­сле­до­ва­ний, меж­ду­на­род­ных кон­фе­рен­ций и де­мон­стра­ций но­во­го ме­то­да мо­дуль­но­го стро­и­тельства сле­ду­ет ожи­дать ори­ен­ти­ро­воч­но с 2021 го­да.


Ссылки

[1] Mark, P.: Schneller Bauen (Editorial), Bauingenieur 94(7/8), 2019, S. A3.
[2] Mark, P.: Konsequenz der Lebensdauer (Editorial), Beton- und Stahlbetonbau 114(6), 2019, S. 369.
[3] Mark, P.; Neugebauer, P.: Erhalt unserer Bausubstanz, In: Betonkalender 2015, Hrsg. Bergmeister, K.; Fingerloos, F. & Wörner, J.-D.; Ernst & Sohn, Berlin, 2015, S. 1-24. (ISBN: 978-3-433-03073-8)






Ruhr University Bochum
Professorship of Structural Concrete
Building IC, Level 5, Room 5-179
Universitätsstrasse 150
44801 Bochum, Germany
T +49 234 3222700
F +49 234 3214370
www.massivbau.rub.de