Задачи управления промышленными объектами через создание цифрового двойника предприятия
Модернизация производства — это комплексное, частичное или полное обновление систем или оснащения на предприятии. Данный процесс влечет за собой целый ряд мероприятий, среди которых большую часть занимает тщательный анализ и сбор информации.
В данной статье предлагается затронуть тему цифровых двойников[1] предприятий и их реализацию в виде набора цифровых информационных моделей.
В последние годы эта тема становится все более востребованной и острой. Среди причин такого повышенного интереса можно отметить:
- объявление национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
- выполнение задач цифровизации строительной отрасли (раздел «Цифровизация строительной отрасли» в проекте «Стратегии развития строительной отрасли до 2030 года»[2]);
- рост применения технологий информационного моделирования;
- появление на рынке труда молодых специалистов, владеющих инструментом.
Все чаще владельцы предприятий и представители государственных структур обращают внимание на новые технологии применительно к своим задачам, в том числе и при решении вопросов модернизации. Ни для кого не секрет, что основная масса предприятий построена в прошлом веке и не соответствует современным требованиям. И, следовательно, чтобы вывести оных в список лидеров мирового технологического процесса и наилучших доступных технологий, необходима их модернизация. Это задача стратегического уровня. Политическая и экономическая обстановка, связанная с санкциями, пандемией и рядом других причин, только обострила эту необходимость.
Что же может позволить решить задачу цифровизации строительной отрасли в промышленном кластере? И почему именно о нем стоит говорить?
В России, на первый взгляд, есть все предпосылки для резкого роста и развития новых подходов к управлению через создание цифровых двойников: на правительственном уровне приняты или принимаются необходимые решения, говорящие об особом статусе задач цифровизации в строительной отрасли; в проектных организациях строительной отрасли полным ходом идет освоение технологий информационного моделирования; высшие учебные заведения меняют свои программы с учетом государственного заказа и общемировыми тенденциями; инвесторы и заказчики наконец-то научились не только выговаривать, но и понимать основной смысл и назначение технологий информационного моделирования (BIM-технологий). И надо отметить, что Россия быстро наверстывает разрыв в этом направлении.
Основные усилия по внедрению технологий информационного моделирования сейчас направлены на рынок жилищного строительства и госзаказ объектов социальной направленности. Однако даже рынок жилищного строительства не выдает ожидаемых результатов, если говорить о полном жизненном цикле объектов капитального строительства. И связано это в первую очередь с разрывом интересов игроков — инвестор (заказчик), как правило, не участвует в дальнейшей эксплуатации произведенной продукции, будь то жилые дома, школы, поликлиники или административные здания. И, как следствие, управляющие компании или комитеты городских структур, которым в дальнейшем предстоит эксплуатация этих объектов, имеют или мизерное представление о BIM и собственной вовлеченности в процесс цифровизации, или не имеют его вовсе.
И все-таки нельзя утверждать, что цифровые двойники в жилищном комплексе на территории России отсутствуют. Такие примеры есть, и связаны они только с крупными частными застройщиками, осваивающими территорию Москвы. Например, PSN Group (ТОП-5 девелопер Москвы по результатам 2016 года) была внедрена Единая система мониторинга, управления и аналитики для сети жилых комплексов (используются модели зданий), которая находится в промышленной эксплуатации, но по-прежнему постоянно развивается: происходит подключение новых жилых комплексов, разрабатываются новые модули, связанные с предикативным анализом работы оборудования, формируются планы развития[3]. Это скорее исключительный случай.
Другое дело — промышленные объекты. Любое предприятие проходит полный жизненный цикл от появления идеи до демонтажа, сохраняя интерес своего заказчика — управленца. И вот тут-то можно и должно в полной мере почувствовать преимущества применения технологий информационного моделирования в качестве создания цифрового двойника промышленного объекта.
Современный мир предлагает для решения таких задач множество технологий, концепций и инструментов: PLM/PDM, BigData (Большие данные), IIoT[4] (Промышленный интернет вещей), Cloud Computing (Облачные вычисления), GIS (Геоинформационные системы), BIM/openBIM и другие. Все это может быть востребовано при решении множества задач управления объектами предприятия, одной из которых является модернизация. Например, создание цифрового двойника путем формирования цифровых информационных моделей производственных цехов поможет собрать данные о состоянии оборудования, об основных и оборотных средствах, а также о производственных процессах и проанализировать их с помощью специализированных систем.
Модернизация предприятия без снижения объемов производства и, тем более, без его остановки — это задача, которая под силу современным технологиям. Кто-то может возразить, что такие задачи решались и прежде. Решались, но сейчас главный фактор — это время.
Несколько лет назад шли постоянные обсуждения отсутствия стандартов по технологиям информационного моделирования, а сейчас уже речь идет о более глубокой их проработке и применимости к особенностям российского рынка.
Если еще десять лет назад разворачивались целые баталии на тему отсутствия интеграции при применении программного обеспечения разных вендоров, то сейчас и этот вопрос начинает уходить в прошлое. Разработчики программного обеспечения становятся более открытыми друг другу, понимая, что не могут покрыть весь спектр решаемых в строительной отрасли задач. В качестве стандарта обмена и управления данными об объектах строительства в Российской Федерации принят формат IFC (Industry Foundation Classes — формат данных с открытой спецификацией)[5].
Так что же препятствует появлению цифрового двойника предприятия и его участия в вопросах модернизации и, возможно, в дальнейшем в задачах управления активами?
Ответ простой — желание заказчика, его умение идти к поставленной цели и добиваться ее, так как этот процесс невозможно решить в укороченные сроки.
В 2019 году Роснефть запустила в опытно-промышленную эксплуатацию цифровой двойник своего месторождения в Башкирии — проект «Цифровое месторождение»[6], выстраивая тем самым интегральную цепочку нового типа, включающую в себя «цифровое месторождение», «цифровой завод» и «цифровую АЗС». Разработка и запуск проекта «Цифровое месторождение» осуществляется в рамках стратегии «Роснефть-2022», предусматривающей переход на качественно новый уровень управления бизнес-процессами, повышение надежности и экономичности производства, сокращение потерь. Хоть в приведенном примере есть упоминание о «цифровом заводе», но все же выполненная работа относится к управлению производственными процессами, а не промышленными объектами недвижимости.
А вот другой пример. Как сообщается на сайте компании «Газпром нефть»[7] от 27 октября 2020 года, «Газпром нефть» получила патент на собственную цифровую разработку — Систему управления инженерными данными (СУПРИД). Система формирует электронные модели производственных установок — цифровые двойники, включающие в себя инженерно-техническую документацию и 3D-модель объектов. Сейчас СУПРИД охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Экономический эффект от внедрения системы на нефтеперерабатывающих заводах компании оценивается более чем в 700 млн рублей в год.
Итак, видно, что процесс создания цифровых двойников предприятий уже начал свое движение по территории России, и хочется верить в появление новой технологии, которая с каждым годом будет все более востребованной и совершенной. Однако, прикоснувшись к цифровым двойникам в жизни, понимаем, что пока это или попытка перевести привычный процесс проектирования на новый уровень, или подтягивание моделей зданий без информационной части к своим системам автоматизации, или же моделирование без учета всех последующих задач использования цифровых информационных моделей: эксплуатация, модернизация, управление активами и так далее.
В массе случаев появляющихся на свет цифровых двойников видно, что отсутствует главное — требования заказчика, которые зафиксированы в виде документов и будут неукоснительно выполняться исполнителями; что зачастую исполнители живут интересами, очерченными рамками своих договоров и получением вознаграждения за свой труд, без желания понять, что за каждым этапом жизненного цикла объекта до момента его ликвидации идет следующий этап со своими задачами, использующими результаты предыдущего этапа, и что несогласованный переход от одного этапа к другому может привести к большим финансовым издержкам. А ведь технологии информационного моделирования предназначены для наименее рискового прохождения объекта капитального строительства по всему жизненному циклу. Но для этого надо просто правильно организовать работу. Это значит, что впереди предстоит много интересной работы.
Компания ООО «Бюро ЕСГ» — это системный интегратор, который принимает активное участие в проработке правильного подхода к созданию цифровых двойников промышленных объектов. Нашими клиентами являются крупные промышленные компании в нефтегазовой, сталелитейной, судостроительной и других отраслях. «Бюро ЕСГ» имеет многолетний опыт по внедрению технологий информационного моделирования, применению технологий лазерного сканирования, созданию систем управления инженерными/проектными данными, использованию геоинформационных систем и их интеграции с цифровыми информационными моделями. Наша компания предоставляет полный комплекс услуг по разработке технологии создания цифрового двойника предприятия с учетом его последующего использования.
За последние годы специалистами ООО «Бюро ЕСГ»[8] выполнены и продолжают выполняться работы по созданию цифровых двойников как на основе лазерного сканирования, так и с использованием проектной, рабочей и исполнительной документации. ООО «Бюро ЕСГ» принимает активное участие при разработке требований заказчиков к цифровым информационным моделям в различных отраслях промышленности[9], в том числе для ПАО «Газпром нефть», а также в разработке методик создания цифровых информационных моделей с применением программного обеспечения разных разработчиков.
ООО «Бюро ЕСГ» принимает участие в пилотных проектах по разработке импортозамещающих систем управления инженерными данными и их интеграции с цифровым двойником предприятия. Группой специалистов ООО «Бюро ЕСГ» по геоинформационным системам реализован ряд проектов по созданию электронного генплана, а также интеграции BIM и 3D-ГИС.
[1] Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Википедия.
[2] https://nopriz.ru/upload/iblock/892/TSifrovizatsiya-stroitelnoy-otrasli-dlya-Strategii.pdf
[3] Информация получена с интернет-ресурса https://hmps-business.ru/portfolio/sistema-monitoringa-upravleniya-i-analitiki-dlya-psn-group.html
[4] Промы́шленный интерне́т веще́й (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) — это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Применение Интернета вещей в промышленности создает новые возможности для развития производства и решает ряд важнейших задач: повышение производительности оборудования, снижение материальных и энергетических затрат, повышение качества, оптимизация и улучшение условий труда сотрудников компании, рост рентабельности производства и конкурентоспособности на мировом рынке. Википедия.
[5] ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений. Отраслевые базовые классы (IFC) для обмена и управления данными об объектах строительства.
[6] Более полную информацию можно получить на сайте Роснефть (https://www.rosneft.ru/press/news/item/195043/).
[7] «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными
[8] Более подробно об опыте компании ООО «Бюро ЕСГ» и предоставляемых услугах можно узнать на сайте http://esg.spb.ru
[9] Автор статьи в период работы в СПб ГАУ ЦГЭ (Центр государственной экспертизы Санкт-Петербурга) сформулировала требования к цифровым информационным моделям, представляемым для проведения экспертизы в Санкт-Петербурге (https://www.spbexp.ru/docs/podgotovka-informatsionnykh-modeley-bim/), которые уже успешно применяются и продолжают развиваться.
Обмазочная гидроизоляция: практично и надежно
Гидроизоляция обмазочными материалами - один из самых доступных способов защиты гражданских и промышленных конструкций от влаги. Она может задействоваться при проведении как наружных, так и внутренних работ. Современные технологии помогают улучшать характеристики обмазочных гидроизоляционных материалов и расширяет область их применения.
Обмазочные гидроизоляционные материалы – это специальные смеси, в основе которых битум, полимеры, цемент и их сочетание. Обмазочная гидроизоляция имеет высокий показатель удержания влаги, паронепроницаемости, долговечности и т.д. На отдельных ее достоинствах заострили внимание эксперты.
Максимальная герметичность
По словам менеджера по продукту «Гидроизоляция» Master Builders Solutions, ООО «МБС Строительные системы» Дмитрия Лупанова, в определении «обмазочная гидроизоляция» уже заложен принцип её применения и действия. Данный вид гидроизоляции наносится на изолируемую область ручным или механизированным способом и приобретает сцепление со всей площадью поверхности. Этим она отличается от многих гидроизоляционных материалов свободной раскладки (ПВХ, ТПО, ЭПДМ и пр. рулонные мембраны). За счёт сцепления с поверхностью и отсутствия швов обмазочная гидроизоляция обеспечивает высокую степень надежности и снижает риски распространения воды по контакту между конструкцией и изоляционным слоем.
Технический директор ООО «РЕММЕРС» Сергей Шибаев отмечает, что обмазочная горизонтальная гидроизоляция, в отличие от инъекционной, делается исключительно на этапе строительства. Основная ее задача – предупреждение капиллярного подсоса влаги, который может достигать высоты до нескольких метров от уровня грунта. Создавая непроницаемый барьер между фундаментом и стеной здания, предотвращается подъем влаги по пористой структуре строительного материала, что особенно важно при строительстве объектов из кирпича, дерева и газобетона. «Традиционно в России для этой цели используют рулонную гидроизоляцию на битумной или битумно-полимерной основе, не принимая в расчёт надежность, долговечность и эксплуатационные характеристики. Но рулонная гидроизоляция создает в сечении стены зону с пониженной стойкостью к сдвигающим нагрузкам. Выступающие края рулонного материала затрудняют отделку цоколя, а также необходимый нахлест листов утолщает размеры шва в данной области. Поэтому качество рулонной отсечной гидроизоляции в значительной мере зависит от аккуратности и тщательности выполнения работ, а также от качества самого рулонного материала»,- подчеркивает Сергей Шибаев.
Стоит добавить, что в настоящее время обмазочную гидроизоляцию активно задействуют и на бытовом уровне. Как рассказывает специалист по связям с общественностью ООО «Крепс» Надежда Цыпкина, на данный момент при гидроизоляции санузлов в многоквартирном доме очень часто применяют акриловую гидроизоляцию. «Её особенность в том, что она абсолютно не впитывает воду и поверхность после обработки получается очень гладкая, дальнейшая обработка (оштукатуривание или облицовка) возможна только очень дорогими материалами, содержащие большое количество полимерных добавок в составе. В свою очередь гидроизоляции на основе цемента имеют в составе песок, за счёт которого обработанная поверхность обладает достаточной шероховатостью, поэтому к материалам для дальнейших отделочных работ не предъявляется особых завышенных требований»,- отмечает эксперт.
Критерии выбора
При выборе обмазочной гидроизоляции следует ориентироваться на четыре важных критерия, подчеркивает Дмитрий Лупанов. Первый - это тип сооружения, где будет задействована гидроизоляция и сама гидроизолируемая зона. А именно - учитывается само инженерное решение. Соответственно, внешняя гидроизоляция стен фундамента здания или внутренняя гидроизоляция резервуара формируют разный набор требований к материалу. Зона гидроизоляции, финишное покрытие в цокольной части здания или межслойная изоляция между стяжкой и плитой перекрытия подземного паркинга также влияют на его выбор.
Второй критерий выбора того или иного гидроизоляционного материала – это его условия эксплуатации и ожидаемый срок службы. Тут учитываются тип воздействия воды (капиллярная влага из основания или напорная вода влияют на изоляционные свойства материала); механические воздействия на поверхность изоляции при эксплуатации на прочность сцепления, прочность при разрыве, абразивную стойкость; перепады температур или циклические динамические нагрузки, влияющие на способность к перекрытию трещин (эластичность), паропроницаемость и т.д.
Третий важный критерий, продолжает Дмитрий Лупанов, – это простота или сложность применения материала. Скорость его нанесения, продолжительность межслойной сушки, время до введения в эксплуатацию и т.д. Четвертый фактор – экономический. Необходимо учитывать исходную стоимость материала и трудозатраты при применении, а также – межремонтные сроки службы и стоимость ремонта.
В контексте применения обмазочных гидроизоляционных материалов на бытовом уровне потребителям также важно соблюдать вполне простые правила. «Возможные промахи - такие же, как при выборе любого строительного материала. Всегда важно заранее правильно замерить помещение, знать, на какое основание что вы наносите, что планируете делать дальше и внимательно читать инструкцию. При всех сомнениях лучше до покупки проконсультироваться у производителя через сайт или горячую линию, он поможет все сделать правильно и предотвратить будущие ошибки, последствия которых испорченный новый ремонт и проблемы с соседями»,- делает выводы Надежа Цыпкина.
Активное развитие
Как отмечает Дмитрий Лупанов, обмазочная гидроизоляция – тип изоляции, который был изобретен самым первым. «Несмотря на это, направление всё ещё очень активно развивается. Например, в области полимецементных мембран мы достигли новой планки с материалом MasterSeal 6100 FX в технологичности (сократился срок введения в эксплуатацию до 3 дней) и в надёжности: повысилась адгезия до 2 МПа, перекрытие трещин до 2 мм, стойкость к постоянному давлению воды до 5 бар. Общий срок службы достиг 80 лет»,- добавляет он.
Действительно, отмечает Сергей Шибаев, современный уровень развития строительной химии дает новые возможности в этой области. Основываясь на принципе долгосрочной надежности, компания Remmers рекомендует эластичную обмазочную гидроизоляцию для выполнения горизонтальной отсечки. Наиболее популярным решением является полимерцементная гидроизоляция Remmers MB 2K. Она удобна и строителю, так как наносится быстро (время полимеризации от 9 часов) и владельцу здания, так как имеет чрезвычайно высокую стойкость к сжимающим нагрузкам, высокую адгезию ко всем строительным материалам (включая битумные основания, пластик и металл), что гарантирует длительный срок службы без снижения эффективности.
«Важным критериев для выбора материала является и его эластичность, так как подвижки и усадка фундамента неизбежны в новом строительстве. Применяя гидроизоляционную обмазку MB 2K как для гидроизоляции фундамента, так и для горизонтальной гидроизоляции можно быть совершенно спокойным за ее целостность, так как она имеет практически уникальный параметр перекрытия трещин в своем классе – при ширине раскрытия до 3 мм»,- подчеркнул представитель компании Remmers.
Кровля
Что такое кровля
Кровля– это самый верхний элемент крыши. Кровля служит для защиты помещений здания и строения от атмосферных осадков, солнечной радиации и температурных воздействий.
Монтируется кровля на основание. Основанием для кровли в зависимости от архитектуры крыши служит:
- Стропильная система
- Бетонная, битумная или полимерная стяжка
К любому виду кровли предъявляются общие требования. Конструкция должна быть:
- Влагостойкой
- Водонепроницаемой
- Прочной
- Безопасной
- Стойкой к атмосферным и климатическим воздействиям, а именно:
- перепадам температур;
- порывам ветра;
- солнечному облучению.
Виды кровельных материалов
Строительные магазины и рынки изобилуют кровельными материалами. Разобраться в них поможет классификация.
Мягкая кровля
- Рулонная. Как следует из названия, выпускается в рулонах. Крепится к основе методом наплавления. Применяется для обустройства кровли в многоэтажных жилых домах и промышленных строениях при уклоне крыше от 110. Представляет из себя многослойный материал. Если исследовать рулонный материал от лицевой стороны, то он выглядит так:
- Верхний слой из гранитной посыпки.
- Основа. В качестве основы применяется стеклохолст, стеклоткань или полиэстер.
- Битумно- полимерная смесь. Основа с двух сторон пропитывается битумно- полимерной смесью. Смесь подвергается плавлению пламенем газовой горелки при монтаже.
- Защитная полимерная пленка. Прокладывается по нижнему слою и препятствует слипанию слоев в процессе хранения.
- Мягкая черепица. По строению схожа с рулонными материалами. Имеет размер полосы в длину 1 метр и в ширину 30-35 сантиметров. Одна полоса называется гонтом. Характерной особенностью является то, что по форме мягкая черепица имитирует керамическую черепицу, щепу, сланец, дранку, геометрические фигуры. Минеральная присыпка способна придать материалу разный цвет и оттенок. Поэтому крыши, покрытые мягкой черепицей, не выглядят стандартно и однообразно. Для использования этого кровельного покрытия необходимы два условия:
- Уклон не менее 110. Для менее наклонных и плоских крыш не подходит.
- Сплошное основание. При монтаже мягкой черепицы основание требуется сплошное и жесткое, то есть крыша предварительно кроется влагостойкой фанерой, доской либо ориентированно стружечной плитой.
Мягкая черепица отлично подходит для кровель крыш сложной конфигурации. Количество отходов не превышает 5%.
- Мембранная кровля. Разновидность мягкой кровли. Выпускается в виде рулонов шириной от 0,9 до 15 метров, длиной до 60 метров, толщина до 2миллиметров. Отлично подходит для герметизации плоских и крыш с небольшим уклоном большой площади. Чаще всего применяется для покрытия промышленных зданий и многоэтажных застроек. Производят кровельные мембраны трех составов:
-ПВХ. Выпускают на основе поливинилхлорида. Самый распространенный материал. С добавлением пластификаторов приобретает повышенную эластичность и морозостойкость.
-ЭПДМ. Этиленпропилен диеновые мембраны. Основой материала служит плотный каучук, усиленный полимерной сеткой.
-ТПО. Термопластичные олефины- герметичный и термостойкий материал. Армируются полиэфирной сеткой или стекловолокном.
По назначению кровельные мембраны бывают:
- Пароизоляционная. Мембрана выполняет функцию пароизоляции.
- Антиконденсатная. Поглощает пары из толщи утеплителя и выводит их наружу, но препятствует проникновению влаги в кровельный пирог.
- Супердиффузионная. Отлично защищает кровлю от атмосферных осадков, ультрафиолетового облучения, температурных перепадов, не препятствуя отведения внутренних водяных паров.
- Дышащая. Материал хорошо отводит пары влаги наружу, при этом не пропуская атмосферную воду внутрь.
Монтируются мембраны тремя способами:
- Балластным. Раскатанный материал присыпается гравием, или мелким гранитным щебнем.
- Клеевым. Материал раскатывается внахлест между листами. Площадь контакта двух листов склеивается клеевым составом.
- Термическим. Монолитность конструкции создается спайкой листов горячим воздухом.
- Механическим. Покрытие крепится к основанию специальным крепежом с герметиком и широкими шляпками.
Листовая кровля
- Металлочерепица– это стальной лист толщиной 0,4-0,5 мм, произведенный холоднокатанным способом, которому на производстве придают объемную форму по виду близкому к натуральной черепице. Для придания антикоррозийных свойств, материал цинкуется и окрашивается стойкой к ультрафиолету краской– это вдобавок придает эстетических свойств изделию. Используют металлочерепичную кровлю для покрытия крыш со скатом выше 15%. Монтируют металлочерепицу к обрешетке из досок. Шаг обрешетки увеличивается с ростом угла наклона ската крыши. Крепится материал при помощи кровельных саморезов. Широкое распространение получила для защиты крыш от атмосферных осадков при строительстве частных домов, гаражей, магазинов, сараев, подсобных строений. Не рекомендуется использовать металлочерепицу для покрытия крыш сложной конфигурации, так как это неизбежно приведет к большому количеству отходов материала при резке. Главным минусом при использовании в частном жилом строительстве выступает шумность материала при дожде и резких порывах ветра.
- Профнастил кровельный- оцинкованный стальной лист, иногда неокрашенный. Имеет волнообразный, трапецевидный, прямоугольный профиль. Отличается от металлочерепицы низкими эстетическими характеристиками. Поэтому применяют для монтажа кровель нежилых, хозяйственных и промышленных строений.
- Шифер. Всем известный асбестоцементный материал. Бывает 6, 7 и 8 волновым. Монтируется на крыши с уклоном от 12 до 60 градусов. Крепится к обрешетке из досок или деревянных брусков. Непримечательный материал имеет свои достоинства: недорогой по стоимости, относится к негорючим материалам. Недостатком выступает гигроскопичность изделия. Со временем шифер накапливает влагу и теряет прочностные характеристики.
- Ондулин. Представляет собой материал из прессованных целлюлозных волокон, пропитанных битумом и окрашенных краской в один или два слоя. Может имитировать шифер, черепицу. Материал водостойкий, прост в монтаже. Крепится к обрешетке специальными гвоздями. Служит достойной современной альтернативой шиферу, но относится к горючим материалам и со временем под действием солнечных лучей выцветает краска.
- Металлическая фальцевая кровля– это ровные непрофилированные металлические листы. Производят из стали, меди и алюминия. Кровельную медь и алюминий не окрашивают. Благодаря образованию на поверхности металла стойкой оксидной пленки материал не подвержен корозионным процессам и служит от 80 до 100 лет. Свое название вид кровли получил от метода скрепления листов- фальца. Фальц- это особый способ скрепления металлических листов между собой. Заключается во взаимном сгибании краев примыкающих элементов. Замок может быть одинарным и двойным. При монтаже листов в длину применяется стоячий фальц, а в ширину- лежачий. Отдельный лист называется картина. Картина крепится к обрешетке стальными креплениями- кляммерами. Обжатие фальцевого замка производится фальцовочным инструментом. Используют материал для обустройства кровель промышленных зданий, складов, реже домов. Алюминий и медь используются для кровель зданий усадебного типа, храмов.
Штучные материалы для кровли
- Керамическая черепица. Наиболее древний вид кровли. Производится из обожженной глины. Поверхность покрывается перед обжигом глазурью или без таковой. В состав глазури входят пигменты, придающие цвет продукции. Отдельные элементы выпускаются разных форм:
- Волновая. Существует одно и двухволновая.
- Плоская.
- Желобчатая.
Отдельно выпускаются коньковые элементы и элементы для ендов.
По типу покрытия керамочерепица бывает:
- Натуральная. Имеет цвет обожженной глины. Оттенок зависит от содержания окислов железа.
- Цветное матовое покрытие– цветной ангоб. Ангоб- смесь глины тонкого помола с пигментом. Смесь распыляют на высушенную продукцию и в ходе обжига черепица и ангоб спекаются в единое целое.
- Цветная глазурь- смесь глины, кварцевого песка и пигментов на основе оксидов металла.
- Топ глазурь. Суспензия тонко измельченной глины с водой и добавлением молотого стекла. Наносится на высушенную черепицу. В процессе обжига образуется слой полупрозрачного стекла, которое в процессе эксплуатации отражает и преломляет свет в зависимости от угла падения солнечных лучей.
Крепится черепица к основанию гвоздями через специальные отверстия.
- Песчано-цементная черепица
Песчано-цементная или цементно-песчаная черепица производится формовкой из раствора портланд– цемента, кварцевого песка, пигмента и воды. Обжигу продукт не подлежит. Так как окрашывающий пигмент присутствует в сырье, то песчано- цементная черепица окрашена во всей массе. В этом отличие от керамической черепицы.
- Сланцевая кровля. Природный материал, распиливается в виде отдельных плиток. Имеет разные естественные тона окраски. Обрешетку для такого типа кровли делают индивидуально в зависимости от размера элемента. Укладывать сланец допускается на крыши наклоном от 25 градусов. Крепятся элементы медными или оцинкованными гвоздями.
У штучных материалов для кровли есть признаки, которые выделяют их из всех групп кровельных материалов:
- Изысканность. Дом, покрытый черепицей или сланцевой плиткой, претендует на элитарность и стиль.
- Огромный срок службы. Материал выполняет все возложенные на него функции более 100 лет.
- Серьезная нагрузка на стропильную конструкцию. Так как природные материалы- глина, песок, цемент имеют большую относительную массу, то это переносится и на конечный продукт. При укладке вес передается на другие элементы кровли, крыши и здания в целом. Эту особенность обязательно следует учесть в процессе проектировки строения.
- Обеспечивает надежную влагозащиту; естественный воздухообмен; низкое водопоглощение; морозостойкость; малую теплопроводность; шумоподавление; со временем не теряют презентабельности; инертны к агрессивным средам.
- Отличаются высокой стоимостью. Штучные кровельные материалы сами по себе не из дешевых. Дорого обходится и их укладка, так как требует внимательного, терпеливого и квалифицированного подхода.
Полимерная наливная кровля
Представляет собой монолитный слой покрытия, называемый также мастичной кровлей. Используется для крыш с уклоном до 25%. Это вязкая жидкость на основе химических органических веществ, которые на воздухе образуют высокоэластичную пленку. Покрытие на склонах выше 3 градусов требует армирования сеткой из стекловолокна. Имеет отличное сцепление с металлом, битумом и бетоном. Поэтому полимер можно наносить прямо на сплошное основание. В случае комбинированной кровли, на основание раскатывают недорогой рулонный материал, а поверх наносят мастичное покрытие, иногда посыпая минеральной крошкой. Сплошной слой кровельного ковра обеспечивает надежную защиту от атмосферных осадков. Используют такой тип кровли в многоэтажных жилых домах, торгово-развлекательных центрах, гостиничных комплексах, промышленных корпусах.
Критерии выбора кровли
- Назначение здания – для промышленных и хозяйственных строений не рационально приобретать дорогое покрытие, а вот на зданиях жилого назначения экономить не стоит.
- Проектные нагрузки – подбор материала кровли выполняется с учетом предполагаемых ветровых и снеговых нагрузок. При этом покрытие не должно производить избыточных нагрузок на основание и стропила. При проектировании необходимо учитывать работу системы в комплексе. Учесть какие будут применяться материалы для утепления и пароизоляции. Нужно продумать системы водоотведения и предотвращения внезапного падения снега.
- Форма крыши – при использовании листовых материалов для сложных конфигураций крыш будет оставаться много обрезков, лучше остановиться на мягких типах кровельных материалов, например, битумная черепица, либо других видах покрытия с минимальными отходами при монтаже.
-Угол наклона скатов – стоит учитывать, так как для каждого материала производители указывают минимально допустимый уклон, что гарантирует оптимальный водоотвод.
-Эксплуатационные характеристики – к ним относятся прочность, жесткость, пожаробезопасность, устойчивость к механическим воздействиям и коррозионная стойкость, возможность обслуживания гарантийный срок службы.
-Эстетические показатели – здесь все полностью зависит от предпочтений заказчика и фантазии архитектора здания.
- Цена – учитывает расходы на кровельные материалы, систему стропил, доборные и крепежные элементы, а также их монтаж.
Ошибки в организации обустройства кровли
- Отсутствие проекта. Частая и критическая ошибка в частном домостроении. Нельзя строить дом по видео из интернета или, опираясь на чей-то опыт. Отсутствие профессионального проекта говорит о том, что совершенно неизвестны нагрузки на кровлю, под возникающие напряжения не подобран материал стропильной системы, не просчитана теплопроводность термоизоляционных материалов. Такая стройка приведет к некачественной кровле, либо наоборот будет заложен необоснованно завышенный предел прочностных характеристик, что приводит к дополнительным финансовым тратам.
- Отсутствие контроля на площадке. Бесконтрольность приводит к ухудшению качества конструкции. Подрядчики работают сдельно, поэтому спешат со сдачей работ. Отсюда возникают ошибки, огрехи и халатность. Осуществлять контроль должен технический специалист. В его обязанности вменяют технологический контроль, координирует целевое использование материалов, организует закупки и доставки на строительную площадку.
- Смена исполнителей. Бывает, что строительство несложной кровли растягивается во времени и разбивается по этапам: возведение стропильной системы, монтаж кровельного материала, утепление, вентиляция, подшивка. Всю цепь технологических операций должна выполнять одна строительная компания, так как в случае возникновения претензий установить виновного не представится возможным.
- Применение низкокачественных материалов. Заказывая кровельные материалы через интернет, заказчик смотрит в первую очередь на цену. Срок службы, эксплуатационные характеристики остаются в стороне.
- Отсутствие квалификации исполнителей.
Нанимая на ответственные работы по обустройству кровли, заказчик должен понимать всю степень риска. Поэтому сотрудничать оправданно с известными строительными компаниями. Перед началом работ подрядчик и заказчик должны подписать договор, ознакомиться с нормативной документацией, подписать смету на работы и материалы. В ходе проведения работ четко следовать проекту и сметной документации. Это правило применимо ко всем строительно-монтажным работам. Только в этом случае возможно ответственное выполнение работ по возведению строений и обустройству кровли в частности.