Совершенствование организационно-технологических решений строительства и реконструкции с учетом ресурсосбережения

Вісник ПДАБА

конструктивних схем кріплень стін, траншей і технологій будівництва підземних комунікацій; дослідження повзучості полімербетону на модифікованих фуранових смолах.

Практична діяльність кафедри складається з видачі експертних висновків щодо ліцензування будівельної діяльності підприємств і організацій з різною формою власності; проектування, іспит, контроль якості матеріалів, конструкцій і будівельних процесів; обстеження будинків і споруд, із визначенням рівня їх зносу; перепідготовка і атестація ІТП, задіяних у виробництві будівельних робіт; експертиза проектів із використання енергозберігальних технологій.

УДК 69.059.02:699.86

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОНСТРУКЦИИ С УЧЕТОМ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ

А. Н. Березюк, к. т. н., проф., Р. Б. Папирнык, к. т. н., доц.,

В. Т. Шаленный, д. т. н., проф.

Ключевые слова: жизненный цикл, экономический эффект, конструктивно-

технологические решения, энергозатраты.

Постановка проблемы. Положительный социально-экономический эффект возведения, функционирования, а затем и реконструкции строительного объекта может быть получен только при комплексной оценке целесообразности протекания его жизненного цикла. Относительно простым и общепризнанным методом такой оценки на сегодня выступает моделирование и исследования на полученных моделях. Совершенствование самой модели жизненного цикла и ее использование для достижения максимального социальноэкономического эффекта осуществления этого цикла по критериям минимизации потребляемых ресурсов и обеспечения максимальных доходов нам представляется достаточно актуальной научно-прикладной задачей.

Проанализировав известные работы проф. А. А. Гусакова [1] и его последователей [2; 4], мы продолжаем развитие и применение собственной графоаналитической модели протекания жизненного цикла строительных объектов [15; 16]. Её сущность характеризуется

нижеследующим образом. В наиболее общем виде модель сложной системы осуществления жизненного цикла гражданских зданий представляется в виде бесконечного кругооборота его этапов, каждый из которых характеризуется потреблением ресурсов и получаемыми выгодами, формируя в результате показатели эффективности функционирования как по отдельным этапам, так и результирующих.

На плоскости принципиальная модель выбора более технологичного варианта протекания жизненного цикла строительных объектов изображается семейством ломаных линий, каждая из которых характеризует во времени потребление ресурсов и получаемые в результате выгоды (рис. 1).

Здесь, для варианта А, условно, без учета дисконтирования разновременных затрат, показаны взаимосвязи положительно и отрицательно действующих денежных потоков за весь период существования проекта - от замысла до ликвидации объекта. С учетом дисконта отрезки прямых превратятся в кривые с перегибами в зонах точек излома прямых отрезков. С момента ввода в эксплуатацию, параллельно с издержками, появляются и доходы от его эксплуатации, которые в какой-то момент времени (срок окупаемости) должны превысить издержки. Иначе проект окажется заведомо (как ранее говорили, «планово») убыточным.

Относительно более эффективный вариант С гипотетически предполагает меньшие удельные затраты почти на всех этапах жизненного цикла проектируемого объекта, с сокращением сроков ввода и отсутствием необходимости модернизации. Такой «идеальный» вариант маловероятен - очень часто необходимы большие первоначальные инвестиции для снижения будущих издержек, или потребуются дополнительные инвестиции на модернизацию после некоторого периода малоэффективной, или даже убыточной, эксплуатации.

22

№ 3 березень 2011

Рис. 1. Возможные варианты протекания жизненного цикла строительного объекта:

А - относительно менее технологичный вариант; В - один из промежуточных;

С - относительно более эффективный, без модернизации; 1 - проектирование;

2 - изготовление конструкций и комплектующих; 3 - возведение объекта;

4 - его эксплуатация; 5 - модернизация; 6 - ликвидация

Основываясь на предложенной концепции, на кафедре технологии строительного производства академии уже выполнили и продолжают выполнять ряд научно-прикладных разработок, касающихся нового строительства и реконструкции промышленных и гражданских объектов. В этой статье далее кратко охарактеризуем полученные результаты и перспективы дальнейших изысканий в выбранном направлении.

Соискатель С. Е. Понизов разработал методику и опубликовал методические рекомендации по выбору рациональных вариантов продления жизненного цикла зданий первых массовых серий в зависимости от их местоположения и износа. В основе этой методики - уточненная зависимость сроков окупаемости инвестиций в модернизацию, дополнительно учитывающая выгоды от получаемых площадей и сокращение затрат на ремонты реконструированных объектов. Такой учет позволяет выбрать эффективный способ продления жизненного цикла путем оценки прогнозируемой цены продажи или ставки арендной платы реконструируемых объектов недвижимости [9]. Методами экспертных оценок установлено, что для населенных пунктов одной категории по численности населения наибольшее влияние на возможные ставки арендной платы или стоимость продажи имеют показатели, учитывающие функциональные взаимосвязи объекта реконструкции в системе расселения города, описывающие положение объекта внутри микрорайона и показатели положения и свойств помещений внутри здания.

В защищенной в 2007 г. кандидатской диссертации приводятся примеры выбора целесообразного варианта продления жизненного цикла ряда объектов по предложенной методологии с оценкой сравнительной экономической эффективности. Разработанные с нашим участием и уже реализованные на практике организационно-технологические и конструктивные предложения по модернизации четырех гражданских объектов г. Днепродзержинска (реконструкция с наружным утеплением блока А здания школы № 27, детского комбината № 19 с перепрофилированием в жилье для военнослужащих, реконструкция горбольницы № 5 с перепрофилированием в госпиталь и надстройкой мансарды, реконструкция админздания по ул. Ватутина, 39 под жилые помещения) позволили снизить удельные эксплуатационные энергозатраты на 30 %, себестоимость строительной продукции на 3 - 5 % по сравнению с использованием традиционных решений и получить суммарный документально подтвержденный экономический эффект 847 тыс. грн. в год.

23

Вісник ПДАБА

Технология и организация реконструкции преимущественно нижних этажей с перепланировкой помещений и устройством проемов в стенах и перегородках нашли отражение в кандидатской диссертации соискателя А. С. Каменева, основные результаты которой также изложены в достаточно авторитетном журнале [12]. Научный результат работы - установленные взаимосвязи показателей технологичности проектов реконструкции с конструкцией предлагаемых при этом проемов (габаритами, материалами, элементами усиления и отделки). Имея в виду такие взаимосвязи, инвестор или владелец объекта недвижимости может более обоснованно подходить к рассмотрению вопроса как перепрофилирования, так и способа реализации проекта такого перепрофилирования для эффективного продления его жизненного цикла.

Исследованы технологические и конструктивные особенности современного инструмента и оборудования для образования отверстий, прорезов и штраб в конструкциях из стали, бетона и кирпича. Это позволило установить границы целесообразного использования современных дрелей, перфораторов, фрезеров, дисковых и канатных алмазных пил в зависимости от толщины, материала и объемов работ, а также разработать соответствующие рекомендации по подбору как соответствующего инструмента, так и размеров и шага отверстий для стягивания металлоконструкций усиления проема. Применительно к современным технологиям с использованием дискового алмазного инструмента хронометражными наблюдениями определены средние затраты ресурсов (нормы времени, себестоимость, расход дисков и воды для охлаждения) в зависимости от толщины и прочности материала стены.

На основе полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований предложены новые и нормализованы известные конструктивно-технологические решения по устройству проемов в стенах, направленные на сокращение сроков и ресурсов стали, труда, энергии, оборудования и приспособлений. Часть из них имеют правовую защиту в Украине. Практическое внедрение результатов работы при проектировании и реализации проектов модернизации трех гражданских объектов в г. Запорожье позволило сократить трудоемкость работ по устройству проемов не менее чем на 25 %, затраты стали для конструкций усиления на 60 %, существенно сократить продолжительность работ и получить суммарный документально подтвержденный экономический эффект около 41 тыс. грн. при безусловном обеспечении безопасности как производства, так и дальнейшей продолжительной эксплуатации модернизованных зданий.

Выбору технологии утепления и отделки гражданских зданий при их реконструкции посвящена утвержденная кандидатская диссертация аспиранта К. Б. Дикарева. В его работе получила развитие типизация факторов и показателей систем наружного утепления и отделки фасадов во взаимосвязи определяющих эффективность реконструктивных мероприятий по модернизации гражданских зданий. Автором установлены количественные взаимосвязи отобранных экспертным путем показателей конструктивных систем наружного утепления и отделки с возможными выгодами от реализации проектов реконструкции для назначения эффективных мероприятий при такой модернизации [17].

Реализованные организационно-технологические и конструктивные предложения по реконструкции гражданских объектов с утеплением в г. Днепродзержинске, Бердянске (база отдыха “Золотой пляж”, первый и второй блок), Донецке (два жилых дома) позволили снизить удельные эксплуатационные энергозатраты на 30 %, себестоимость строительной продукции на 3 - 5 % по сравнению с использованием традиционных решений и получить суммарный экономический эффект 173 тыс. грн.

Научными исследованиями, нормативными документами, практикой строительства и реконструкции в Украине и за рубежом доказана целесообразность использования систем наружной теплоизоляции и отделки «мокрого» типа. Безусловное преимущество этих систем по сравнению с навесными вентилируемыми фасадными системами - намного меньшие затраты на их устройство (в несколько раз в пересчете на 1 м2 утепляемой поверхности) [13]. Однако и сроки службы систем скрепленной теплоизоляции, даже заявленные производителем, существенно меньше, чем для навесных фасадов. Изучение и совершенствование технологии ремонта уже устроенных систем штукатурной теплоизоляции на кафедре поручено аспирантке

А. А. Скоковой. Как установлено ею в начале научно-исследовательской работы, сроки безремонтной эксплуатации указанных систем зависят от следующих факторов: разновидностей используемых материалов, технологии и качества производства работ, условий последующей эксплуатации объекта. Проанализировав опубликованные данные [5; 8], прежде

24

№ 3 березень 2011

всего, российских специалистов [8], провели группировку дефектов, причин возникновения и способов ликвидации наиболее характерных из них [13].

Другая проблемная ситуация, связанная с устройством, эксплуатацией и ликвидацией этих систем, - поиск взаимосвязей объема и характера повреждений с возможными способами восстановления теплозащитных и декоративных свойств покрытий. Можно предположить, что при небольшом объеме (по площади фасада) повреждения следует выполнять текущие выборочные ремонты отдельных мест с последующим сплошным окрашиванием. И наоборот, где-то существует граница степени поврежденности, после которой уже нецелесообразно производить этот ремонт, альтернатива - ликвидация всего старого покрытия на выбранном участке с устройством нового, возможно даже, другого типа. В пользу этого варианта следует учесть постоянно изменяющиеся в сторону ужесточения требования по термическому сопротивлению наружных ограждающих конструкций.

Поскольку в суммарных затратах присутствует и часть постоянных (установка и демонтаж средств подмащивания, окончательная отделка всей отремонтированной поверхности и др.), то такая задача может быть подведена под классическую оптимизационную с одним критерием -минимум удельных затрат на восстановление свойств на период последующей безремонтной эксплуатации (рис. 2).

Доля дефектов от общей площади фасада, %

---------3

---------1

Рис. 2. Гипотетическая зависимость стоимости ремонта скрепленной фасадной системы от доли ее дефектов: 1 - кривая возрастания затрат на ремонт 1 м2 фасада, зависящих от доли дефектов на нем; 2 - зависимость части стоимости ремонта 1 м2 фасада, не зависящей от степени повреждения; 3 - результирующая кривая

И наконец, третье направление - устранение причин возникновения разрушений еще на стадии выбора конструкции и технологии производства термореабилитационных работ. Зная эти причины, следует принимать такие решения, которые исключали бы преждевременное появление дефектов, как например:

• исключать проектные решения, которые бы предусматривали наличие на фасаде здания большого количества архитектурных деталей, особенно таких, которые сильно выступают из плоскости стены и больших по площади;

• не приступать к устройству фасадной системы на объекте с плохо функционирующей системой вентиляции, так как это приведет к быстрому загрязнению фасада в зонах расположения оконных проемов из-за активного выброса воздуха;

• организовать доставку и складирование материалов с минимизацией сроков хранения перед употреблением;

• использовать при проектировании иногда даже более дорогие комплектующие, предполагая больший срок безремонтной эксплуатации или менее дорогостоящего ремонта.

Рассматривая технологии нового строительства, инвесторы, к сожалению, обращают внимание и используют прежде всего давно известные и апробированные зарубежные разработки. Оценивая затраты ресурсов и преимущества их использования, можно увидеть недостатки, усовершенствовать и реализовать более экономичные и безопасные из них.

25

Вісник ПДАБА

Целесообразность и промежуточные результаты таких поисков покажем на примерах совершенствования технологии монтажа стальных силосных корпусов методом подращивания, а также анализа и выбора современных опалубочных систем для монолитного строительства.

Классификацию и анализ способов устройства силосных корпусов с обоснованием целесообразности использования и дальнейшего совершенствования метода подращивания при поэлементном монтаже силосов из оцинкованной стали изложены в статье аспирантки Л. В. Кислицы [10]. В ней сформулировано предположение о том, что совершенствование этой технологии может быть реализовано после моделирования и исследования на построенной модели затрат труда и энергии робочих, проанализированы составлющие энергозатрат рабочих, осуществляющих монтажный процесс. В результате раскрыто содержание суммарных затрат энергии на монтаже. Они складываются из затрат на монтаж верхнего яруса (вместе с предварительным монтажом конструкций кровли) и монтаж всех последующих однотипных ярусов. Причем энергозатраты на шаг подъема каждого последующего яруса включают и составляющую энергии на подъем предварительно смонтированной верхней части.

Очевидным направлением совершенствования рассматриваемой технологии есть отказ от некоторых технологических операций или замена их на менее энерго- и трудоемкие. Прежде всего, это касается подготовительно-заключительных работ. Как пример, разработчики проектов рекомендуют устройство якорных систем для крепления грузоподъемного оборудования. Практически эти якоря чаще всего выполняют путем установки на подготовленное основание тяжелых бетонных блоков (рис. 3 а).

а б в

Рис. 3. Схемы устройства подъемной системы для монтажа подращиванием силосных

корпусов из стали: а - распространенный вариант; б - его развитие путем устройства дополнительной распорки; в - отказ от якорей: 1 - фундамент; 2 - шевр; 3 - распорка между опорами шевра; 4 - подъемный полиспаст; 5 - ручная лебедка; 6 - крюк; 7 - подъемная петля;

8 - часть конструкции силосного корпуса; 9 - якорь; 10 - растяжка; 11 - блок; 12 - колесо;

13 - дополнительно устанавливаемая распорка

Не уменьшая несущей способности такого якоря, можно существенно уменьшить вес используемого блока или вообще отказаться от него путем перераспределения усилий внутри системы, для чего предложено установить дополнительную инвентарную распорку 13, которая либо воспринимает только сдвигающие усилия (рис. 3 б), либо вообще позволяет отказаться от якоря 9 (рис. 3 в). Дальнейшим развитием предложенного принципа есть использование этой же системы и для организации рабочих мест монтажников. Часть решений уже запатентована в Украине [6] и внедрена в строительство с экономическим эффектом 18 тыс. грн., другие находятся в стадии патентования полезных моделей.

Предложенную теорию оценки удельных энергетических затрат с учетом затрат труда строительных рабочих предполагается применить и для исследований технологии производства монолитных железобетонных конструкций. Начало нового этапа этих работ было положено в магистерской работе студентки И. В. Яременко, где доказана теоретически и реализована практически целесообразность комбинации электропрогрева бетона стержневыми электродами в сочетании с использованием химической добавки «Релаксол» полифункционального действия [11].

Дальнейшее развитие этого направления намечено в кандидатской диссертации ассистента

О. А. Бицоевой. Работа дополняет научные исследования и разработки, выполняемые на

26

№ 3 березень 2011

кафедре железобетонных конструкций под руководством проф. Н. В. Савицкого по государственной программе «Доступное жилье». Так, с нашим участием уже разработан и запатентован способ реконструкции пятиэтажных домов, включающий их частичную безопасную разборку, а затем - создание сборно-монолитного каркаса из монолитных вертикальных несущих конструкций и ригелей, защемляющих сборные многопустотные плиты перекрытий пристройки [7].

В основе этой разработки - применение оригинальной опалубочной системы, скомпонованной из стандартных опалубочных элементов. Выбор эффективной опалубочной системы остается достаточно актуальной как прикладной, так и научной задачей. На строительном рынке Украины достаточно широкий выбор систем опалубок для гражданского строительства: Doka, PERI, NOE, Будмайстер, Outinord, Aluma-Systems, ALPI, RINGER и т. п.

Какими бы ни были отличия опалубочных систем (по материалу, функциональному назначению, оборачиваемости, фирме-производителе и дилеру), все их заметные усовершенствования и отличия пока направлены на увеличение оборачиваемости, удешевление, уменьшение массы и трудоемкости, а также повышение качества опалубочно-арматурно-бетонных работ. К сожалению, ни один производитель пока что не учитывает энергетические затраты труда строителей при производстве этих работ.

Моделирование процесса монтажа и демонтажа опалубки, установки арматуры и укладки бетона с точки зрения суммарных удельных затрат энергии (механической, электрической, тепловой, включая и энергетические затраты труда рабочих) позволяет выбирать те системы опалубок, которые будут более экономичны не только по стоимости и трудоемкости, но и по привлекательности и безопасности исследуемых трудовых процессов.

Кратко изложенные здесь результаты и намеченные перспективы научных исследований кафедры технологии строительного производства нашей академии находят воплощение путем не только внедрения в производство, но и в учебный процесс подготовки специалистов и магистров. В исследованиях принимают участие студенты, которые ежегодно участвуют во Всеукраинском конкурсе студенческих научных работ и получают награды. Например, в 2009 г. диплом 3-й степени получил магистр В. А. Зайцев (руководитель - аспирантка

А. А. Скокова), в 2010 г. такой же диплом вручен выпускнице магистратуры О. Н. Мягкой (руководитель - доцент К. Б. Дикарев). Логическое завершение цикла уже выполненных кафедральных научных работ - издание учебного пособия с грифом Министерства образования и науки Украины [3].

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Гусаков А. А. Организационно-технологическая надежность строительного производства / Гусаков А. А. - М. : Стройиздат, 1974. - 252 с.

2. Гусакова Е. А. Системотехника организации жизненного цикла объекта строительства / Гусакова Е. А. - М. : Фонд «Новое тысячелетие», 2004. - 350 с.

3. Реконструкція промислових та цивільних будівель : навч. посібник / [ Березюк А. М., Шаленний В. Т., Дікарев К. Б., Кириченко О. О. ]. - Дніпропетровськ : ТОВ «ЕНЕМ», 2010. -184 с.

4. Шутенко Л. Н. Технологические основы формирования и оптимизации жизненного цикла городского жилого фонда (теория, практика, перспективы) / Шутенко Л. Н. - Харьков : Майдан, 2002. - 1058 с.

5. Система скрепленной наружной теплоизоляции «Ceresit» : Пособие по

проектированию, устройству и эксплуатации системы / Карапузов Е. К., Соха В. Г., Величко А. Н., Ливинский А. М., - К. : МП «Леся», 2005. - 280с.

6. Пат. № 28035 Україна, В66Б7/06. Вантажопідйомний пристрій / В. Т. Шаленний, Л. В. Кислиця, І. С. Дмитренко, Ю. П. Хідько (Україна). - № u200707327; Заявлено 02.07.2007; Опубл. 26.11.2007, Бюл. № 19. - 4 с., іл.

7. Пат. № 38575 Україна, Е04023/02. Спосіб реконструкції багатоповерхових будівель / Большаков В. І., Шаленний В. Т., Несевря П. І., Кожанов Ю. О., Каменєв О. С., Папірник Р. Б., Сьора О. О., Біцоєва О. А., Кожевников Є. В. (Україна). - № u200809644, Заявлено 23.07.2008; Опубл. 12.01.2009 р., Бюл. №1. - 4 с., іл.

27

Вісник ПДАБА

8. Алехин С. В. Типология дефектов систем теплоизоляции «мокрого типа» / С. В. Алехин, А. В. Новиков // Стройпрофиль. - № 4(34) - № 7(37) 2004, № 1(39) - № 6 (44) 2005, №1 (47) - №5 (51) 2006.

9. Березюк А. Н. Совмещение усиления, утепления, надстройки и (или) пристройки при реконструкции домов первых массовых серий как путь привлечения инвестиций / А. Н. Березюк, В. Т. Шаленный, К. Б. Дикарев, С. Е. Понизов // Строительство, материаловедение, машиностроение : C6. научн. трудов. - Днепропетровск, ПГАСА, 2002. - Вып. 15, Ч. 2. - С. 4.

10. Кислиця Л. В. Будівництво зернопереробних підприємств. Існуючі методи, доцільність і шляхи вдосконалення методу підрощування сталевих силосів / Л. В. Кислиця // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ : ПДАБА, 2009. - № 6 - 7. - С. 25 - 29.

11. Шаленний В. Т. Підвищення ефективності зведення монолітних залізобетонних конструкцій шляхом упровадження технології електропрогріву у комплексі з хімдомішками /

B. Т. Шаленний, О. А. Біцоєва, І. В. Яременко // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБА, 2008. - № 6 - 7. - С. 35 - 38.

12. Шаленний В. Т. Удосконалення технологій влаштування прорізів у цегляних та залізобетонних стінах для модернізації з переплануванням будівель / В. Т. Шаленний, Р. Б. Папірник, О. С. Камєнєв, А. А. Павлюк // Промислове будівництво і інженерні споруди. -2009. - № 3. - С. 34 - 38.

13. Шаленный В. Т. Факторы, влияющие на срок эксплуатации конструкции внешних стен с фасадной теплоизоляцией и отделкой легкой штукатуркой / В. Т. Шаленный, П. И. Несевря, К. Б. Дикарев, А. А. Скокова // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. Вып. 56 - Днепропетровсквск : ПГАСА, 2010. - C. 593 -597.

14. Шаленный В. Т. Влияние прогнозируемого срока службы на технико-экономические показатели наружного утепления и отделки стен / В. Т. Шаленный, К. Б. Дикарев, А. А. Скокова, С. Н. Токарь // Строительство, материаловедение, машиностроение : C6. научн. трудов. - Днепропетровск : ПГАСА, 2008. - Вып. 46. - С. 16 - 20.

15. Шаленный В. Т. Повышение технологичности проектных решений монолитных и сборно-монолитных зданий и сооружений / В. Т. Шаленный, Р. Б. Папирнык // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. - № 2. - С. 19 - 21.

16. Шаленный В. Т. Развитие теории технологичности проектных решений на полный жизненный цикл строительных объектов на примере монолитных и сборно-монолитных зданий и сооружений / В. Т. Шаленный, Р. Б. Папирнык // Будівництво України. - 2009. - № 1 - 2. -

C. 40 - 43.

17. Шаленный В. Т. Учет возможности использования материалов и комплектующих отечественного производства для совершенствования систем утепления и отделки / В. Т. Шаленный, Г. С. Нижниковский, К. Б. Дикарев, А. А. Скокова, А. А. Чикун // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ : ПДАБА, 2007. - № 10. - С. 45 - 51.

УДК 65.014

ПОСТРОЕНИЕ РАБОТЫ ПРОЕКТНОГО ОФИСА НА ОСНОВЕ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА

И. В. Трифонов, к. т. н., доц., А. Н. Гайдар, асс.

Ключевые слова: проектный офис, управление проектами, компетентностный подход, стратегия, проектно-ориентированное управление.

Актуальность работы. Офис управления проектами является частью постоянной организации и должен обеспечить единство проектов с видением и стратегией организации.

Необходимость проектного офиса в структуре организации возникает, когда количество проектов и их масштаб начинает создавать проблемы с управляемостью, исчезает прозрачность, разнородная отчетность не позволяет охватить состояние всех проектов.

Управление проектами в организации не может возникнуть само по себе без опоры на ту или другую форму стратегического планирования деятельности организации. Сами принципы

28