Инновации в строительной отрасли

Принцип действия современного оборудования для лазерного сканирования очень часто сравнивают с работой стандартного радара. Для получения трехмерного изображения объекта посылается множество лазерных лучей. Фиксируя время их посыла и возврата, можно создавать облако точек. Это облако дает точные данные о значительной части объекта. С их помощью можно не только выполнять различные расчеты при проектировании и техническом обслуживании зданий, но и своевременно выявлять даже минимальные отклонения от проекта. К примеру, с помощью лазерного сканирование можно проверять размещение инженерных коммуникаций и металлических конструкций, оперативно устраняя ошибки в проектировании и реализации проектов.

Лазерное сканирование чаще всего применяется в тех случаях, когда при реконструкции или модернизации объектов недвижимости требуется трехмерное изображение. Особенно это востребовано при работе с высотными зданиями или сложными сооружениями, расположенными на большой высоте, где практически невозможно провести замеры с помощью стандартных инструментов. Впрочем, сегодня применение лазерного сканирования уже не ограничивается реконструкцией. Эту технологию активно используют в капитальном строительстве и в процессе технического обслуживания промышленных предприятий, а также при создании или ремонте авиационной и корабельной техники. Дело в том, что лазерное сканирование прекрасно подходит для решения широкого круга задач, которые раньше требовали серьезных усилий и времени.

Важные особенности применения технологии лазерного сканирования в строительстве:

• Высокая точность измерений. На сегодняшний день сканеры могут без каких-либо проблем создавать трехмерные изображения объектов с точностью до 0,5-5 миллиметров.
  
  
• Возможность интеграции данных. Все данные, полученные в процессе лазерного сканирования жилых зданий или промышленных сооружений, можно загружать в информационную модель, содержащую полную информацию об объекте в цифровом виде.
  
  
• Минимальное время на проведение измерительных работ. Новые технологии позволяют проводить лазерное сканирование на объекте в темное время суток и при плохих погодных условиях за один день полевых работ.
  
  

Стоит отдельно отметить, что ещё одной важной особенностью использования данной технологии является высокая степень безопасности. Речь в данном случае идет о съемке опасных или труднодоступных объектов. Применяя передовое оборудование для лазерного сканирования, оператор может получить все необходимые данные с максимально безопасного расстояния.

Инновации в сфере строительства доказали свою успешность благодаря целому комплексу цифровых решений, позволяющих сделать монолитные работы более эффективными и безопасными. Всё начинается с проверки качества бетона, поступающего на территорию строительной площадки. Для входного контроля применяется специальное оборудование, работающее в автоматическом режиме. Затем с помощью датчиков и специальных приборов отслеживается укладка бетона в опалубку. Операторы могут самостоятельно подбирать оптимальную скорость наполнения, чтобы снизить до минимума риск возникновения деформаций или повреждения опалубки. После этого проводится проверка качества выполненных работ. Все данные, полученные на каждом этапе, передаются на облачные платформы, осуществляющие автоматическую обработку результатов.

Объективные преимущества применения цифровых технологий для эффективной оптимизации монолитных работ:

• сокращение времени на составление отчетов и формирование технической документации;
  
  
• высокая скорость проведения измерений на всех этапах монолитного строительства;
  
  
• точность данных о времени демонтажа опалубки с учетом состояния бетонных конструкций.
  
  

Рассматривая технологические решения для оптимизации монолитных работ, нельзя обойти вниманием технологию 3D-печати бетона, ведь она открывает широкие возможности для максимально быстрого строительства зданий различного назначения. Пока это новшество применяется в основном только при реализации частных проектов: в процессе печати стен головке принтера приходится проходить очень большие расстояния. Но данную технологию уже пытаются применять для возведения объектов недвижимости среднего размера. Она позволяет не тратить время на создание форм для заливки бетона, так как принтер может самостоятельно считывать коды 3D-чертежей и сразу же приступать к работе. В результате происходит снижение финансовых и временных издержек.

Для справки. В 2004 году на территории Соединенных Штатов Америки впервые была создана роботизированная система, способная построить прочный и надежный дом без участия человека. Все работы по закладке арматуры, построению внутренних стен и перегородок, размещению балок и укладке стропильной системы были выполнены строительным роботом, который осуществлял движение по предварительно подготовленным рельсам. Многие эксперты в области строительства считают, что этот проект сумел открыть дверь в будущее.

Фотограмметрия активно применяется в современном строительстве, постепенно заменяя более традиционные способы наземной съемки различных зданий и сооружений. Этот метод позволяет определять форму, габаритные размеры, а также положение в пространстве и другие параметры объекта по фотографиям. Особенно этот способ создания трехмерной модели актуален при работе со зданиями, имеющими достаточно большую площадь фасада или множество конструктивных элементов, находящихся на недоступной высоте. В этом случае для построения модели гораздо проще использовать фотографии, полученные с цифровой камеры или дрона. На основе этих фотографий составляется целый комплекс чертежей, которые в дальнейшем можно использовать для реконструкции, частичного восстановления, при косметическом или капитальном ремонте, а также для объективной оценки технического состояния объекта.

Особенности применения фотограмметрии при создании трехмерной модели:

• Многофункциональность измерений. Данные, полученные в процессе фотограмметрии, можно успешно использовать как для создания и реконструкции различных памятников и объектов культурного наследия, так и для детального рассмотрения рельефных участков фасадов. Кроме того, они могут применяться для объективного анализа появления дефектов и повреждений при подготовке восстановительных или при ремонтных работах.
  
  
• Высокий уровень безопасности. Современные дроны имеют очень компактные размеры. Поэтому они могут без проблем работать в особо опасных зонах. Их можно дистанционно применять на высотных зданиях, возле проезжей части или при прокладке трубопроводов на местности с крутыми склонами и нестабильным грунтом. Это снижает риск получения травм специалистами, выполняющими визуальное обследование объекта при строительстве зданий, реставрации памятников и геологических исследованиях.
  
  
• Значительная экономия времени. Практика показывает, что специалисты, использующие в своей работе фотограмметрию для создания трехмерной модели жилого здания или сооружения, тратят намного меньше времени, чем их коллеги, работающие посредством традиционных методов. К примеру, опытная команда геодезистов с беспилотником может сделать съемку сложного объекта всего за один день. А бригаде специалистов с традиционными измерительным инструментами на это потребуется около недели.
  
  

Полезная информация. Используя новинки программного обеспечения, можно практически полностью автоматизировать процесс фотограмметрии. Специальные программы для получения оптимального результата способны самостоятельно анализировать положение камер и производить построение облака точек, создавая трехмерную модель объекта, которую в дальнейшем можно использовать при оценке текущего технического состояния объекта.

Информационное моделирование зданий дает возможность объединять производственные процессы с целью улучшения результатов строительства. Эта технология сегодня уже применяется во многих странах мира при строительстве и техническом обслуживании жилых домов, промышленных сооружений и различных элементов городской инфраструктуры.

Основные возможности информационного моделирования зданий и сооружений:

• тщательный учет всех элементов инфраструктуры для оптимального размещения объекта недвижимости в пространстве городской среды;
  
  
• составление основных и вспомогательных маршрутов подъезда к объекту недвижимости в соответствии со всеми нюансами существующей транспортной схемы;
  
  
• объединение всех групп опытных и квалифицированных специалистов, задействованных во время проектирования и строительства объекта недвижимости;
  
  
• всесторонний контроль каждого этапа строительных и монтажных работ с составлением подробных отчетов, содержащих информацию о сроках и финансовых расходах;
  
  
• быстрая корректировка исполнительной документации и модели объекта недвижимости с учетом ситуации, изменяющейся по ходу реализации проекта.
  
  

Отдельного внимания заслуживает возможность использования технологии информационного моделирования в период эксплуатации объекта недвижимости. Например, вся информация, которая заложена в проекте, может применяться для контроля эффективности управления бизнесом, напрямую связанным с арендой объекта недвижимости, или для технического обслуживания здания и всей его инженерной инфраструктуры в строгом соответствии со всеми пунктами технической документации.

Важно! В нашей стране относительно недавно был принят закон, согласно которому все государственные структуры до конца 2022 года должны обязательно использовать технологию информационного моделирования при строительстве жилых зданий и промышленных сооружений. Такое решение было принято с целью экономии бюджетных средств при создании различных объектов недвижимости.

Долгое время создание практически всех объектов недвижимости осуществлялось только на территории строительной площадки. Но с приходом передовых технологий появилась возможность проектирования и создания конструктивных элементов на специальных предприятиях. Речь в данном случае идет о производстве объемных конструкций, которые имеют модульную и контейнерную конструкцию. К примеру, уже сегодня некоторые заводы могут создавать тяжелые трехмерные конструкции. Это могут быть отдельные комнаты или целые дома. Создание конструкций не зависит от погодных условий и других неблагоприятных факторов, требующих увеличения временных и финансовых затрат, а также дополнительных рабочих часов. Кроме того, предприятия могут вне строительной площадки разрабатывать и создавать панельные конструкции, которые затем могут использоваться при создании несущих стен, внутриквартирных перегородок, полов или крыши объекта недвижимости.

Преимущества создания элементов здания вне строительной площадки:

• Высокая скорость возведения. Здание из сборных модулей, созданных вне строительной площадки, обычно собирается рабочей бригадой опытных специалистов примерно за пять или семь календарных дней. При традиционных методах строительства только на установку одного фундамента потребуется больше времени.
  
  
• Длительный срок эксплуатации. Исследования показали, что стандартное здание с модульным каркасом может прослужить около восьмидесяти лет при условии регулярного обслуживания и планового ремонта. Сборная конструкция обладает повышенной стойкостью к агрессивному воздействию негативных факторов окружающей среды, включая аномальные погодные явления.
  
  
• Возможность повторной сборки. Практически любое здание, созданное из элементов вне строительной площадки, может без каких-либо проблем «переехать» на другое место. Его конструкция легко разбирается и снова собирается, причем все модульные элементы сохраняются в идеальном состоянии и могут использоваться для повторной сборки.
  
  

Для справки. Уже сегодня в мире создается огромное количество недвижимости вне строительной площадки: начиная от многосемейных модульных таунхаусов и квартир до офисных зданий, школ и современных казарм для размещения воинских подразделений.

Технология TwistBlock Moulds дает возможность создавать конструкции из бетонных блоков особой формы без использования цементного раствора. Их производство не требует применения какого-то слишком сложного и дорогого оборудования. Благодаря этому данная технология представляет особый интерес для развивающихся стран: с её помощью можно не только существенно улучшить условия жизни, но и создавать рабочие места.

Ключевые преимущества технологии TwistBlock Moulds:

• Удешевление строительства. Снижение затрат происходит из-за сокращения сроков возведения и уменьшения объемов используемых стройматериалов. В результате объекты, построенные по этой технологии, обладают достаточно низкой себестоимостью. Обычно цена за квадратный метр возводимой поверхности примерно на 25 % ниже в сравнении с традиционными методами строительства.
  
  
• Высокая скорость строительных работ. Технология TwistBlock Moulds позволяет в десять раз увеличить скорость возведения зданий: после укладки бетонных блоков без раствора не требуется последующей отделки стен, что приводит к существенной экономии как материала, так и трудозатрат.
  
  
• Возможность быстрой модернизации. При необходимости бетонные конструкции, созданные по технологии TwistBlock Moulds, можно легко разобрать или перестроить. Это очень удобно при строительстве временных объектов или жилых зданий, а также для создания комфортной среды, благоприятной для жизни.
  
  

Для справки. Технология TwistBlock Moulds возникла в результате сотрудничества компании PERI и некоммерческого стартапа Start Somewhere. В 2021 году это инновационное решение получило высшую награду на международном конкурсе выдающихся достижений German Innovation Award 2021 в категории «Строительство и элементы» за свою оригинальность и эффективность.

Робототехнические комплексы позволяют успешно решить проблему реализации трудоемких операций, требующих использования тяжелого физического труда. Применяя роботов, можно не только облегчить труд строителей на основных и вспомогательных процессах, но и значительно сократить сроки строительства, снизив при этом себестоимость возводимых объектов недвижимости. Речь в данном случае идет об использовании робототехники при транспортировке и подъеме грузов на определенную высоту, а также при проведении бетонных работ в процессе монолитного строительства.

Примеры успешного внедрения современной робототехники при строительстве:

• Экзоскелеты для подъема тяжестей. Экзоскелеты с опорой на спину дают возможность снизить нагрузку при подъеме тяжелых предметов, а экзоскелеты плеч позволяют строителям успешно выполнять различные задачи на уровне груди до потолка в течение более длительного времени. Кроме того, сингапурские инженеры разработали уникальный экзоскелет для опоры ног, способный минимизировать напряжение мышц четырехглавой мышцы вокруг коленного сустава, возникающее при выполнении трудоемких и энергоемких задач, связанных с подъемом различных тяжестей.
  
  
• Роботы для возведения кирпичной кладки. Укладка кирпичей представляет собой достаточно трудоемкий и однообразный процесс, требующий постоянного контроля горизонтальности рядов и вертикальности кладки. В Америке был создан автоматический манипулятор, который может качественно укладывать более 3000 кирпичей за смену. Это в несколько раз превышает возможности профессионального строителя. Помимо этого, в Австралии несколько лет назад появился робот, способный действовать по заданной пространственной модели, обеспечивая нужную систему кладки и резку кирпичей в рамках цельной конструкции.
  
  
• Роботы для выполнения облицовочных работ. Они могут самостоятельно укладывать стекловолокно, пенопластовые и другие плиты. Помимо укладки облицовочных материалов эти роботы очень часто используется при погрузочно-разгрузочных работах.
  
  
• Робот для подъема строительных элементов. Подъем и монтаж тяжелых строительных элементов требуют достаточно больших физических усилий. Этот робот выполнен в виде самоходного устройства, обладающего специальными захватами вакуумного типа повышенной мощности. С их помощью роботизированный подъемник может захватывать и затем удерживать в горизонтальной и вертикальной плоскости строительные элементы весом до 175 килограммов.
  

Технология Mesh Mould по созданию сложных конструкций из бетона была разработана в Швейцарской высшей технической школе Цюриха. Более десяти лет потребовалось на создание абсолютно нового подхода к сборке арматурного каркаса для монолитных сооружений. Этот подход предусматривает использование роботов для изготовления трехмерной сетчатой структуры, служащей в дальнейшем несущим каркасом. После этого в дело вступают специалисты, выполняющие заливку бетоном. Благодаря этому не требуется применять опалубку, что значительно экономит время, силы и финансовые средства компании, особенно при заливки нестандартных конструкций.

Объективные преимущества создания железобетонных конструкций по технологии Mesh Mould:

• Экономия бетонной смеси. Для данной технологии требует примерно на 60 % меньше бетона по сравнению с обычными методами монолитного строительства.
  
  
• Экономическая целесообразность. К сожалению, многие строительные компании до сих пор используют одноразовую опалубку. В результате после окончания строительных работ они просто избавляются от неё, неся при этом значительные убытки.
  
  
• Высокое качество монолитной конструкции. Стандартная опалубка не дает возможности изменять толщину стен. Технология Mesh Mould эффективно решает эту проблему: застройщик может при необходимости увеличивать или уменьшать толщину несущих конструкций.
  
  

Полезная информация. Впервые технология Mesh Mould, получившая награду на Swiss Technology Award 2016, была испробована при строительстве трехуровневого жилого здания DFAB HOUSE в Цюрихе. Успешная реализация данного проекта способствовала запуску процесса адаптации нововведения для промышленного применения.

Современные строительные материалы имеют хорошие перспективы для внедрения в различные сферы гражданского и промышленного строительства. Многие эксперты в области строительства часто говорят о том, что в скором времени жилые здания и промышленные сооружения с кирпичными и бетонными конструкциями постепенно отойдут в прошлое: современные материалы более прочные, легкие, энергоэффективные и больше соответствуют требованиям и нормам экологической безопасности. Именно поэтому многие компании, работающие в самых разных странах мира, активно разрабатывают и затем продвигают на рынок материалы, которые можно успешно использовать как в декоративных отделочных работах, так и в полноценных строительных конструкциях.

Несколько примеров современных материалов, доказавших свою эффективность в процессе строительства объектов недвижимости различного назначения:

• Строительные материалы на основе графена. Они обладают огнестойкостью, устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучения, гидрофобностью поверхности и другими полезными свойствами. Данный материал в настоящее время уже применяется для реализации новых архитектурных концепций.
  
  
• Строительные материалы на основе древесины. Модульные решения, созданные на основе натуральной древесины и специально предназначенные для строительной отрасли выступают в качестве альтернативы более дорогому массиву древесины, так как обладают улучшенными свойствами – долговечностью, прочностью, стабильностью и сейсмостойкостью.
  
  
• Токопроводящий бетон. Этот новый вид бетона обладает уникальной способностью поглощать и отражать электромагнитные волны разного происхождения. Сначала разработчики планировали использовать его для взлетно-посадочных полос, но его применение возможно и в других сферах гражданского строительства, не исключая и возведение жилых зданий.

Область безопасности рабочих в строительной сфере по-прежнему остается перспективной для внедрения новейших технологий. Сегодня многие компании, занимающиеся строительством, уже применяют в своей повседневной практике различные алгоритмы искусственного интеллекта, чтобы прогнозировать возможные опасности и оперативно принимать соответствующие меры безопасности. К примеру, были разработаны интерактивные решения с высокой степенью детализации для 3D-обучения. Специалисты могут загружать виртуальные модели в свою веб-систему управления контентом, чтобы создавать реальную среду. Кроме того, некоторые застройщики уже начинают оснащать спецодежду строителей специальными датчиками, которые могут постоянно отслеживать сигналы в виде вибрации, температуры и частоты пульса. Эта информация поступает в единые центры для дальнейшего анализа, чтобы руководители подразделений могли удаленно контролировать состояние здоровья и производительность труда сотрудников. При получении данных об ухудшении здоровья датчики моментально отправляют аварийные оповещения, способствуя повышению безопасности работников, находящихся на строительной площадке.

Подводя краткий итог, можно с уверенностью сказать, что главным мотивом для внедрения новейших технологий является выгода от их применения. Особенно это актуально в сложных условиях экономического кризиса, когда факторы неопределенности подталкивают многих представителей строительных компаний и организации, занимающиеся инвестиционно-строительной деятельностью, искать современные решения для минимизации финансовых затрат. Практически каждый застройщик сегодня заинтересован в оптимизации производственных процессов и модернизации системы планирования и управления, чтобы добиться сохранения на неизменно высоком уровне качества строительных работ. Исходя из этого компании стремятся к механизации и автоматизации всего комплекса строительных процессов. Кроме того, в последние годы наметился тренд к созданию экосистем, которые могут объединять практически все этапы производственного цикла застройщика. Благодаря этому можно собирать и затем тщательно анализировать данные, чтобы намного эффективнее управлять созданием и реализацией строительного проекта. Решения, по итогам тестирования признанные успешными, далее очень быстро масштабируются и становятся еще более популярными.

Конечно, в нашей стране внедрение новых технологий очень часто затрудняется из-за отсутствия большого числа квалифицированных кадров. Но сегодня эта проблема уже успешно решается при помощи обучения персонала на специальных курсах, где можно получить теоретические знания и овладеть практическими навыками работам с конкретным продуктом. Например, в PERI Академии вы можете пройти специализированные курсы по 3D моделированию лесов и проектированию опалубки в PERICAD, что поможет автоматизировать многие процессы в вашей работе.