Сравнительный анализ методов возведения зданий в условиях отрицательных температур

Введение. Монолитное строительство является одной из самых перспективных технологий в России и во всем мире. Благодаря ей существует возможность возвести здание любой формы, конфигурации и высоты. Стоимость таких зданий высокая. Однако, благодаря своим хорошим теплоизоляционным и звукоизоляционным качествам, а также срокам эксплуатации, дома будут востребованы на рынке недвижимости всегда. А на Севере эти характеристики очень важны [1].

Цель исследования: выявление наиболее значимого по всем характеристикам способа возведения здания в условиях отрицательных температур.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

• –    С помощью сравнительного анализа и метода иерархий составить характеристику альтернатив использования технологий строительства в условиях Крайнего Севера;

• –    Составить иерархическую модель использования технологий строительства в условиях Крайнего Севера;

• –    Составить диаграмму приоритетов критериев выбора;

На основании всего анализа сделать вывод о наиболее значимом методе возведения зданий.

Процесс строительства не требует много машин и тяжелой техники, ведь весь каркас здания собирается на площадке. Подготавливают опалубку, вставляют в нее арматурный каркас. После этого, в нее заливают раствор, состоящий из цемента, щебня, песка и воды. Для того, чтобы вода не успела замерзнуть в условиях отрицательных температур, применяют различные технологии подогрева бетонной смеси. Но необходимо следить за процессом прогрева, т.к. существует возможность превысить температуру, тогда вода начнет испаряться. В бетоне появятся поры, его плотность понизится. И такой материал нельзя будет использовать. Кроме того, в условиях отрицательных температур необходимо создавать правильные температурные условия для твердения бетона. Для этого применяют различные методы производства работ. Следовательно, из-за трудоемких и долгих процессов подогрева бетона, и создание его быстрого твердения, монолитное строительство на Севере используется не часто.

Но наряду с этой технологией, в суровых условиях возводят панельные здания и кирпичные, которые тоже имеют свои преимущества [2].

Еще в советское время панельные дома были востребованы. Сейчас в северных городах, например г. Сургут, чаще возводят здания из панелей. В процессе строительства дома собираются из бетонных плит, затем раствором цемента заливаются проемы (стыки) между ними. Все панели изготавливаются на заводах, после чего их доставляют на стройплощадки. Преимуществами такой технологией являются короткие сроки строительства, доступная стоимость жилья. Но есть много отрицательных сторон, которые на Севере могут стать серьезной причиной отказа от такого вида строительства [3].

Сегодня возведение зданий из кирпича не так популярно. Ведь, затраты на материалы велики, как и длительность работ, по сравнению с другими видами. Но проживание в таких домах считается комфортным и более пригодным, особенно, если использовался керамический кирпич. Этот материал более экологичен, способен принимать и отдавать влагу, также имеет хорошие теплоизоляционные качества. Силикатный кирпич уступает керамическому по ряду характеристик, поэтому в строительстве его используют совместно с другой технологией. Например, в г. Новый Уренгой возводят зданий как монолитные, так и монолитно-кирпичные. И все-таки, использование данной технологии в условиях отрицательных температур под вопросом из-за высокой стоимости материалов.

Таким образом, строительство на Крайнем Севере активно развивается. В каждом городе применяются различные технологии возведения зданий. Но необходимо разобраться, какая из них наиболее выгодна в использовании в экстремальных условиях [4].

Сравнительный анализ всех технологий строительства с помощью программы Expert Decide.

Метод анализа иерархий предполагает последовательную реализацию следующих этапов:

• 1)    выделение проблемы и определение цели анализа - «фокуса» иерархии;

• 2)    установление основных критериев, определяющих приоритеты альтернатив, выбор альтернатив;

• 3)    построение иерархии: от цели - через критерии - к альтернативам;

• 4)    построение матрицы парных сравнений критериев по цели и матриц альтернатив по критериям;

• 5)    расчет весов (приоритетов) критериев;

• 6)    расчет приоритетов альтернатив по каждому критерию (локальных векторов приоритетов альтернатив);

• 7)    синтез приоритетов альтернатив по всем критериям иерархии [5].

Рассмотрим этапы метода на примере использования технологий строительства в условиях Крайнего Севера, из альтернатив, представленных в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика альтернатив использования технологий строительства в условиях Крайнего Севера

Характеристика	Альтернативы
	Монолитные здания	Кирпичные здания	Панельные здания
Уровень теплоизоляции	Высокий	Высокий	Низкий
Показатель звукоизоляции	Средний	Высокий	Низкий
Период эксплуатации, лет	150	150	50
Планировка	Индивидуальная	Индивидуальная	Типовая
Период строительства	9-12 мес.	1,5-2 года	3-12 мес.
Приблизительная  стоимость за м2, руб.	153 854	296 345	109 452

В таблице 1 представлена примерная стоимость м2, на которую влияют несколько факторов: этажность, район квартиры, застройщик, количество комнат в квартире, инфраструктура и т.д.

Задаче использования технологий строительства в условиях Крайнего Севера отвечает иерархическая модель, содержащая цель, критерии и альтернативы рисунок 1.

Использование технологий строительства на Север;

Период строительства Приблизительная стоимость

Плакировка

Период эксплуатации

Уровень теплоизоляции Показатель звукоизоляции

Панельные здания'

Кирпичные здания

Монолитные здания

Рисунок 1 – Иерархическая модель использования технологий строительства в условиях Крайнего Севера

Построив иерархию, мы тем самым «разложили» цель на составные части и путем опроса ЛПР (лица, принимающего решение), выступающего в качестве эксперта, и распределили приоритеты между ними (рис. 2).

1=1 0,332 Уровень теплоизоляции

I I 0,252 Показатель звукоизоляции 0,194 Период эксплуатации l=l 0,048 Планировка

^^1 0,109 Приблизительная стоимость

I I 0,065 Период строительства

Рисунок 2 - Диаграмма приоритетов критериев выбора

Из рисунка 2 следует, что наиболее значимым критерием в применении технологий строительства в условиях отрицательных температур является уровень теплоизоляции. В условиях крайнего Севера этот показатель является самым важным при выборе квартиры для жилья.

Также важными критериями являются показатель звукоизоляции и период эксплуатации. Для комфортного проживания людей, необходимо чтобы звук не распространялся через стены. Конечно, чем дольше простоит здание, тем и люди и застройщики больше сэкономят на покупку и строительство нового жилья [5].

Остальные критерии являются менее значимыми, но также играют роль в применении технологий строительства в условиях Севера. Сравнив полученные значения, получаем рейтинг всех технологий, используемых в условиях отрицательных температур. Согласно экспертным данным, в нашем примере наибольший приоритет оказался у монолитного здания (рис. 3, рис. 4).

Рисунок 3 - Иерархическая модель использования технологий строительства в условиях Крайнего Севера

■ 0,09 Панельные здания □ 0,449 Кирпичные здания ■ 0,462 Монолитные здания

Рисунок 4 – Диаграмма приоритетов альтернатив

В результате опросов эксперта с помощью информационной программы Expert Decide отношение согласованности совокупности парных сравнений оказалось меньше 0,10, что считается вполне допустимым [6].

Заключение . Таким образом, в результате анализа методом иерархий было выявлено, что наилучшим методом строительства является монолитное. В условиях отрицательных температур, когда почти целый год идет снег и метели, преобладает знойная погода, важным фактором при выборе квартиры является теплоизоляция. В связи с этим, монолитные здания очень теплые и комфортные для проживания. Поэтому проведенная оценка значимости критериев использования технологий строительства в условиях Крайнего Севера, является вполне обоснованной и рациональной с точки зрения лица, принимающего решение.