Baza de creștere ecologică a animalelor de la Shenyang Muguang: Cum un complex de grajduri pentru vite, cu structură din oțel și o suprafață de 213.800 m², echilibrează prefabricarea, costul pe întreaga durată de viață, protecția împotriva incendiilor și controlul coroziunii

Baza de creștere ecologică a animalelor de la Shenyang Muguang: Cum un complex de grajduri pentru vite, cu structură din oțel și o suprafață de 213.800 m², echilibrează

Prefabricarea, costul pe întreaga durată de viață, protecția împotriva incendiilor și controlul coroziunii

Valoarea industrială a acestui proiect nu constă doar în livrarea unei serii de grajduri din oțel, ci și în integrarea politicilor privind clădirile prefabricate, a mediului umed și coroziv specific clădirilor agricole, a încărcărilor datorate vântului și zăpezii în regiunile reci, a interfețelor pentru panouri fotovoltaice montate pe acoperiș și a achizițiilor la scară largă într-o singură limită de inginerie. Pentru cumpărătorii străini, lecția transferabilă nu constă în copierea unei anumite dimensiuni de secțiune sau a unui anumit preț de ofertă. Aceasta constă în stabilirea unui lanț trasabil de „bază de proiectare – calitate a fabricației – transport și montaj – acceptare a performanței – responsabilitate privind exploatarea și întreținerea”.

I. Contextul politic: Prefabricarea și materialele de construcții verzi intră într-o etapă de «achiziționare, evaluare și trasabilitate»

O „cerință internațională privind cota de clădiri prefabricate” nu trebuie înțeleasă ca o cotă obligatorie uniformă la nivel global. Economii diferă în obiectivele politice, clasificarea clădirilor, numitorii statistici și aplicarea măsurilor. Ceea ce poate fi comparat sunt instrumentele politice – nu aplicarea directă a procentului unui stat la un proiect dintr-o altă țară.

Al 14-lea Plan Cincinal al Chinei pentru locuințe și dezvoltare urbană și rurală a raportat că clădirile prefabricate au reprezentat 20,5% din suprafața construită nou în zonele urbane în 2020 ; până în 2025, planurile naționale relevante stabilesc un obiectiv de 30% din construcțiile urbane noi anuale . Aceasta este o ţintă de dezvoltare la nivel macro; nu înseamnă că fiecare uzină industrială, clădire pentru animale sau proiect din străinătate trebuie să folosească aceeaşi metodologie privind raportul de prefabricare. În ceea ce priveşte achiziţiile de inginerie, impactul mai direct provine din politica privind materialele de construcţii ecologice: începând cu noiembrie 2022, Ministerul Finanţelor, Ministerul Locuinţelor şi Dezvoltării Urbane şi Rurale, precum şi Ministerul Industriei şi Tehnologiei Informaţiei au extins politica de achiziţii publice care sprijină materialele de construcţii ecologice la 48 de oraşe şi districte. Politica prevede acoperirea integrală a proiectelor de construcţii finanţate de stat până în 2025 şi cere ca cerinţele privind clădirile ecologice şi materialele ecologice să fie integrate în fazele de iniţiere a proiectului, licitaţie, contractare, supraveghere a construcţiei şi acceptare a performanţei.

La nivel internațional, începând cu noiembrie 2014, Singapore impune utilizarea construcțiilor volumetrice prefabricate și prefinate (PPVC) pentru anumite proiecte rezidențiale non-terenuri, pe terenuri vândute în cadrul programului Government Land Sales. Cadru său de realizabilitate promovează prefabricarea prin praguri de proiect, sisteme de notare și opțiuni DfMA, mai degrabă decât publicând un singur procent pentru toate clădirile. „Construction Playbook” din Regatul Unit integrează Metodele Moderne de Construcție (MMC), abordările bazate pe platformă în proiectare și componente standardizate în ghidurile privind achizițiile și livrarea lucrărilor publice. De asemenea, se precizează că MMC trebuie evaluate în funcție de potrivirea lor pentru fiecare proiect și de rezultatele obținute, nu ca un scop în sine.

II. Starea industriei: Potrivire tehnică puternică în fabrici, spații de evenimente și clădiri suprânalte – dar „cota de piață” necesită o bază statistică clar definită

Structurile din oțel au o potrivire tehnică clară pentru uzine industriale, depozite, săli sportive și expoziționale, precum și pentru clădiri suprânalte. Totuși, statisticile publice sunt adesea clasificate în funcție de suprafața totală de podea, numărul de proiecte, consumul de oțel sau sistemul structural, astfel încât numitorii nu sunt consistenți.

• Uzine și depozite: Structurile cu cadre portal, cadre din oțel și grinzile cu zăbrele pot satisface cerințele privind deschiderile mari, închiderea rapidă, amplasarea echipamentelor și extinderea viitoare. «Penetrarea ridicată» este o apreciere industrială, nu un singur indicator oficial. Orice procentaj trebuie să specifice eșantionul, regiunea, anul și categoria de clădire.

• Săli și spații de evenimente: Acoperișurile cu deschideri mari pentru stadioane, centre de expoziții și terminale aeroportuare folosesc frecvent grinzi cu zăbrele din oțel, structuri spațiale, gridshells sau alte structuri spațiale, datorită greutății proprii, deschiderii și controlului formei – nu doar pentru a maximiza tonajul de oțel. Deschiderile proiectelor, sistemele de acoperiș și funcțiile variază prea mult pentru a fi sintetizate printr-un singur procentaj.

• Clădiri suprânalte: Sistemele compozite sau hibride din oțel și beton armat sunt utilizate mai frecvent pentru a echilibra rigiditatea laterală, ductilitatea, viteza de construcție și spațiul util. Un studiu tehnic CTBUH din 2015 privind clădirile suprânalte din China a proiectat că aproximativ 90 % dintre clădirile cu înălțimea peste 250 m din China vor folosi sisteme hibride din oțel și beton armat până în 2018. Aceasta a fost o prognoză istorică pentru un eșantion specific și nu reprezintă ponderea globală actuală.

Progresele în tehnologiile de bază modifică, de asemenea, logica achizițiilor. BIM și proiectarea parametrică pot coordona mai devreme grilele, elementele structurale, conexiunile și interfețele MEP. DfMA introduce în proiectare tronsoane repetitive, conexiuni standardizate și secvențierea montajului. Tăierea cu CNC, asamblarea automatizată, sudarea automatizată, scanarea 3D și urmărirea prin coduri QR îmbunătățesc consistența loturilor. Conexiunile demontabile prin buloane și pașapoartele materialelor creează condiții pentru modificări viitoare, extensii și reutilizarea componentelor. Asociația Mondială a Oțelului observă că sistemele modulare din oțel și conexiunile demontabile pot sprijini adaptarea rapidă și reutilizarea, cu condiția ca proprietățile materialelor, istoricul componentelor și lanțul calității să fie urmăribile.

III. De la scală de proiect la performanță inginerescă: patru judecăți tehnice din baza Muguang

1. Deschideri mari și unități repetitive îmbunătățesc eficiența – dar amplifică, de asemenea, riscul pe lot

Cele 35 de grajduri pentru bovine standardizate și cele 2 grajduri de izolare creează condiții pentru proiectare repetabilă, tăiere în serie și fabricație pe linie de flux. Structurile din oțel sunt relativ ușoare și necesită mai puțină muncă umedă pe șantier, contribuind astfel la scurtarea termenelor de montare și închidere. Totuși o singură eroare de conectare, o abatere a poziției găurilor sau un defect de acoperire omis se pot repeta în mai multe clădiri . Standardizarea trebuie, prin urmare, să însemne mai mult decât «componente identice»; trebuie să acopere, de asemenea, puncte fixe ale proiectului, inspecția primului articol, regulile de asamblare experimentală, codificarea componentelor, listele de ambalare, punctele de control ale studiului de teren și aprobarea modificărilor.

2. În regiunile cu climă rece, proiectarea acoperișului trebuie să trateze zăpada, vântul, acumularea apei și panourile fotovoltaice ca pe o problemă combinată

Proiectul este situat în Shenyang. Proiectarea tehnică trebuie să stabilească încărcările din zăpadă, încărcările din vânt, acțiunile seismice și combinațiile de încărcări conform normelor aplicabile la aprobarea proiectului, precum și în funcție de parametrii meteorologici și seismici locali. Valorile bazate pe experiența furnizorului sau «parametrii tipici pentru nord-estul Chinei» nu pot fi folosite ca substituent. Verificarea structurală trebuie să acopere, prin urmare, încărcarea permanentă a modulelor fotovoltaice și a suporturilor acestora, încărcările pentru întreținere, ridicarea provocată de vânt, depunerea neregulată a zăpezii, evacuarea obstrucționată a apelor, pătrunderile în acoperiș și separarea contra incendiilor.

3. Controlul coroziunii în mediile destinate creșterii animalelor trebuie să înceapă cu clasificarea mediului – nu doar cu «două straturi de varnă anticorozivă»

Umiditatea, amoniacul, produsele chimice pentru curățare și dezinfectare, condensul provocat de diferențele de temperatură și condițiile de manipulare a îngrășământului din interiorul grajdurilor pentru bovine fac ca bazele stâlpilor, suprapunerile de grinzii secundare, marginile șuruburilor, sudurile și zgârieturile să fie locuri prioritare de coroziune. Seria de standarde ISO 12944 prevede ca sistemele de acoperire protectoare să fie alese în funcție de mediu coroziv, starea suprafeței și durabilitatea dorită.[8] Documentele de achiziție trebuie să specifice, cel puțin, baza clasificării mediului, substratul și acoperirea metalică, gradul de pregătire a suprafeței, sistemul de grund / strat intermediar / vopsea de finisare, grosimea țintă a filmului uscat, acoperirea cu bandă a marginilor, procedurile de reparații pe teren, metodele de inspecție și intervalele de reinspecție pentru întreținere și exploatare.

4. Strategia antincendiu trebuie să respecte zonarea funcțională – nu se aplică o singură soluție de rezistență la foc pentru toate clădirile

Încărcările de incendiu și condițiile de evacuare pentru oameni și animale variază în funcție de tipul de clădire: grajduri pentru bovine, grajduri de izolare, zone de procesare sau stocare a furajelor, camere electrice și zone cu invertori fotovoltaici. Deoarece oțelul își pierde rezistența și rigiditatea la temperaturi ridicate, proiectarea antincendiu trebuie să țină cont de destinația clădirii, clasificarea de rezistență la foc, importanța structurală și cerințele autorităților, combinând protecția la foc a elementelor structurale, compartimentarea, distanțele de separare antincendiu, detectarea automată a incendiilor, sistemele automate de stingere, evacuarea fumului și izolarea alimentării de urgență. În zonele unde procesarea furajelor implică praf combustibil, trebuie identificate și riscurile de incendiu și explozie datorate prafului. Grosimea necesară a straturilor intumescențe sau a altor sisteme de protecție antincendiu trebuie determinată pe baza factorului de secțiune, perioadei cerute de rezistență la foc și a unui sistem de produs validat.

IV. Trei probleme critice din industrie: Integrarea costurilor, standardizării, protecției antincendiu și controlului coroziunii în deciziile de achiziție

Punct de durere 1: Înlocuirea costului pe întreaga durată de viață cu un preț pe tonă sau pe metru pătrat

Prețul unitar este cifra cea mai ușor de comparat în achiziția oțelului structural – și, totodată, cel mai ușor mod de a ignora limitele domeniului de aplicare. Ofertele pot include sau exclude detaliile îmbinărilor, plăcile de îmbinare, șuruburile de înaltă rezistență, sistemul de acoperire, învelișul, suporturile pentru ambalare, transportul maritim, ridicarea pe șantier, inspecția, taxele și serviciile tehnice. Oferta cu cel mai scăzut preț este comparabilă doar atunci când baza de proiectare, clasele de material, sistemul de acoperire, domeniul de livrare și criteriile de acceptare sunt identice. Pentru un proiect cu mai multe clădiri, cum ar fi Baza Muguang, o abordare mai rațională constă în descompunerea costurilor în structură, închidere, interfețe MEP, transport și montaj, documentație calitativă și exploatare-întreținere, urmând apoi controlul modificărilor după finalizarea proiectului.

Punct de durere 2: Standardizare insuficientă – sau standardizare excesivă

Standardizarea insuficientă duce la prea multe dimensiuni ale elementelor structurale, la proiectarea repetată a conexiunilor, la schimbări frecvente ale sculelor și la dificultăți în gestionarea pieselor de schimb. Supra-standardizarea poate ignora orientarea clădirii, ventilarea, echipamentele, depunerile locale de zăpadă, rosturile de dilatare și extinderea viitoare. Se recomandă o abordare „platformă + variante”: standardizarea modulelor de grilă, a familiilor de elemente structurale principale, a interfețelor de conectare și a detaliilor de închidere, păstrând în același timp ajustări parametrice pentru diferențele funcționale și de mediu.

Punctul dureros 3: Cerințele privind rezistența la foc și coroziune sunt adesea lăsate până la finalul contractului, ceea ce face imposibilă verificarea performanței

Dacă un contract specifică doar «respectarea standardelor naționale», fără a identifica edițiile aplicabile, categoriile de mediu, obiectivele de rezistență la foc, frecvențele de inspecție și limitele de responsabilitate, producătorii, subcontractanții de vopsire și montatorii vor interpreta această cerință în moduri diferite. Proiectele din străinătate implică, de asemenea, norme locale, anexe naționale, certificare de terțe părți și aprobări ale autorităților competente. Clauzele privind performanță trebuie transformate în documente transmisibile: calcule, certificate de material, WPS/PQR, calificări ale sudorilor, planuri NDT, fișe tehnice ale sistemelor de vopsire, înregistrări de inspecție, programe de urmărire a componentelor, manuale de instalare și planuri de întreținere.

V. Opt elemente pentru cererea de ofertă (RFQ) și evaluarea ofertelor destinate inginerilor și managerilor de achiziții din străinătate

• Documente care stau la baza proiectării: locul proiectului, destinația acestuia, durata de funcționare prevăzută în proiect, categoria de importanță, normele și edițiile aplicabile, anexele naționale, parametrii de vânt/zăpadă/seism, acțiunile termice, încărcările suspendate și încărcările PV.

• Domeniul structural și interfețele: rețeaua, deschiderile, distanța între cadre, înălțimea la coamă, panta acoperișului, rosturile de dilatare, reacțiunile fundațiilor, deschiderile pentru instalații MEP, încărcările echipamentelor, interfețele învelitorii și interfețele pentru scurgerea apelor.

• Materiale și urmăribilitate: calitățile oțelului, cerințele privind tenacitatea la impact, certificatele de material, urmăribilitatea prin numărul de lot, calitățile elementelor de fixare și procedura de aprobare pentru substituții.

• Sudură și inspecție: Procedurile de sudare/calificările procedurilor, calificările sudorilor, nivelurile de calitate ale sudurilor, metodele și ratele de eșantionare pentru controlul ne-distructiv (NDT), toleranțele dimensionale și cerințele privind verificarea primului articol/montajul experimental.

• Sistemul de protecție anticorozivă: clasificarea mediului, pregătirea suprafeței, sistemul de acoperire/acoperire metalică, grosimea stratului uscat, întărirea marginilor, materialele pentru reparații, inspecția și intervalele de întreținere.

• Protecție împotriva incendiilor și siguranță: zonarea clădirii, durata necesară de rezistență la foc, sistemul de protecție, interfețele pentru stingerea incendiilor și controlul fumului, izolarea panourilor fotovoltaice (PV), riscurile de praf exploziv și traseele de evacuare de urgență.

• Ambalare, transport și montare: identificarea componentelor, ordinea de ambalare, suporturi dedicate, dimensiunile de transport, depozitarea pe șantier, ordinea de ridicare, susținerea temporară și toleranțele de montare.

• Documente de predare și responsabilitate: calculuri, desene de execuție, rapoarte privind materialele și inspecțiile, modelul/desenele „as-built”, manuale de instalare, piese de schimb, domeniul de acoperire al garanției și termenele limită pentru remedierea defecțiunilor.

Concluzie: Transformarea „construcției rapide” în „funcționalitate pe termen lung”

Structura din oțel prefabricată de la Baza de creștere ecologică a animalelor de la Shenyang Muguang demonstrează cum clădirile agricole pot coordona mai multe clădiri, unități repetitive și facilități de protecție a mediului. Totuși, prefabricarea nu înseamnă automat costuri reduse, emisii reduse de carbon sau durabilitate ridicată. Avantajul de programare devine valoare de activ pe termen lung doar atunci când standardizarea elimină variantele ineficiente, producția digitală reduce erorile, cerințele privind rezistența la foc și coroziune devin criterii de acceptare verificabile, interfețele PV și MEP sunt coordonate în faza de proiectare, iar responsabilitățile de întreținere sunt incluse în contract.

Pentru inginerii tehnici, prima sarcină este stabilirea unei baze de proiectare exacte și a unei zonificări funcționale. Pentru managerii de achiziții și lanțuri de aprovizionare, elementul cheie este ca furnizorii diferiți să ofere oferte în cadrul aceleiași limite tehnice. Pentru decidenții de afaceri, evaluarea trebuie să depășească prețul inițial de achiziție și să includă certitudinea programării, riscul calității, perturbările operaționale, frecvența reparațiilor și extinderea viitoare. Aceasta este lecția cea mai transferabilă din proiectul Muguang pentru depozitele din oțel, fabrici, clădiri pentru animale și alte proiecte industriale.

#Structură de oțel prefabricată #Bază ecologică pentru creșterea animalelor #Adăpost standardizat pentru vite #Clădire de oțel cu deschidere mare #Structură de cadru portal din oțel #Clădire de oțel pentru regiuni reci #Protecție anticorozivă pentru clădiri destinate creșterii animalelor #Protecție ignifugă pentru structuri de oțel #Sistem fotovoltaic pe acoperiș #Proiectare pentru încărcări de vânt și zăpadă #Controlul calității în fabricarea structurilor de oțel #Trasabilitatea componentelor #Cost pe întreaga durată de viață #Proiectare pentru fabricație și asamblare #Coordonare BIM

Sistem de referință pentru standarde ingineresc

GB 55006-2021 Cod general pentru structuri de oțel

GB 50009-2012 «Cod pentru încărcările structurilor de construcții»

GB 50011-2010 «Cod pentru proiectarea seismică a clădirilor»

GB 50755-2012 «Cod pentru construcția structurilor de oțel»

GB 50661-2011 «Cod pentru sudarea structurilor de oțel»

GB 51249-2017 «Cod tehnic pentru protecția ignifugă a structurilor de oțel din clădiri»

GB 14907-2018 «Verniciuri ignifuge pentru structuri de oțel»