مقاله تحلیلی: ساخت مدولار قاب ‌های فولادی در هتل‌ های بلندمرتبه

 حدود سه دهه است که مشغول طراحی و مدیریت ساخت ساختمان‌های تجاری بلندمرتبه در ایالات‌متحده هستم، اما اخیراً با موضوع ساخت مدولار قاب فولادی برای این نوع از سازه‌ها مواجه شده‌ام.

هرچند استفاده از روش ساخت مدولار قاب چوبی برای ساختمان‌های کوتاه در آمریکای شمالی معمول است اما ساخت مدولار در اینجا در حال گسترش است. قسمت‌های پیچیده ساخت مدولار مانند واحدهای مدولار قاب فولادی برای ساختمان‌های بلند هنوز کمیاب هستند و اخیراً از اروپا که سال‌ها با موفقیت از این روش‌ها استفاده کرده‌اند، به منطقه ما رسیده‌اند.

من چیزهای زیادی در مورد چالش‌ها و فرصت‌های منحصربه‌فرد ساخت مدولار قاب فولادی در ساختمان بلندمرتبه یاد گرفته‌ام؛ مانند روش‌های نصب، مزایا و محدودیت‌ها، اشتباهات احتمالی و تفاوت‌های ظریف و همچنین تصورات غلط بسیاری از مالکان و سازندگان در مورد محصول و کاربرد آن. آنچه در ادامه می‌خوانید خلاصه‌ای از این‌هاست که شامل توصیه‌هایی برای نحوه اجرای پروژه‌های ساخت مدولار و مزایای بالقوه این روش نوآورانه است.

ساخت مدولار چیست؟

ساخت مدولار فرآیندی است که بیشتر قسمت‌های (یا بخشی از) ساختمان در خارج از کارگاه و در شرایط کنترل‌شده در کارخانه ساخته می‌شود. ساختمان با قطعات مختلفی که «مدول» نامیده می‌شوند ساخته می‌شود.

 سپس این مدول ها به کارگاه منتقل‌شده و در آنجا به‌وسیله یک جرثقیل روی هم و در کنار هم قرار می‌گیرند و بعد به تأسیسات مکانیکی، برقی و لوله‌کشی متصل می‌شوند تا یک سازه کامل شکل بگیرد. سازه‌های مدولار باید مشابه سازه‌های سنتی طبق آیین‌نامه‌های ساختمانی اجرا شوند.

بنابر تجربه من دو نوع مدول وجود دارد: «اتاق‌ها» و «مدول های سازه‌ای». اتاق‌ها المان‌های ساختمانی پیش‌ساخته‌ای هستند که در پروژه‌های ساختمانی سنتی استفاده می‌شوند (مانند اتاق حمام)، درحالی‌که مدول های سازه‌ای باید وزن ساختمان را تحمل کرده و پیچیده‌تر هستند.

 مدول های سازه‌ای قاب فولادی، مدول های ساده‌ای هستند که به‌جای چوب با قاب فولادی ساخته می‌شوند. این نوع مدول ها را می‌توان با ارتفاع بیشتری نسبت به قاب‌های چوبی روی هم قرار داد.

چرا ساخت‌وساز مدولار؟

در ادامه برای کسانی که با ساخت مدولار آشنایی ندارند، به برخی از مزایای کاربرد این روش در پروژه ساخت هتل اشاره می‌کنیم.

• کاهش زمان ساخت‌وساز: واحدهای مدولار به‌صورت پیش‌ساخته در کارگاه تحویل‌شده و سپس روی هم قرار می‌گیرند؛ بنابراین زمان ساخت‌وساز در مقایسه با سازه‌های سنتی کاهش چشمگیری می‌یابد. این مزیت در مناطق شهری پرتردد که در آن توقف رفت‌وآمد و کاهش سروصدا هزینه زیادی در بردارد، اهمیت پیدا می‌کند.
• کیفیت بالاتر: با توجه به اینکه واحدهای مدولار در کارخانه تحت شرایط کنترل‌شده‌ای ساخته می‌شوند، کیفیت کار نهایی به دلیل اتصالات دقیق‌تر افزایش پیدا می‌کند.
• هزینه و ضایعات کمتر: کاهش ضایعات، کاهش زمان ساخت‌وساز و تکمیل مونتاژ و نصب در محیط کنترل‌شده، منجر به کاهش هزینه‌ها می‌شود. به‌علاوه این صرفه‌جویی در هزینه‌ها به سبزتر شدن پروژه هم کمک می‌کند.

کاربردها

ساخت‌وساز مدولار برای هر نوع هتلی مناسب نیست.

مدول ها معمولاً برای هتل‌هایی مناسب هستند که اتاق‌های کوچک‌تری دارند؛ زیرا اندازه مدول معمولاً بر اساس ابعاد کانتینرهای حمل یا محدودیت‌های حمل‌ونقل جاده‌ای تعیین می‌شود. ابعاد مدول و اتاق‌ها باید با هم سازگار باشند.

زمان و برنامه‌ریزی

معمولاً ساخت‌وساز مدولار زمان پروژه را کاهش می‌دهد. زمان ازنظر تجهیزات اجاره‌ای و نیروی انسانی معادل با پول است. با این روش پیمانکاران می‌توانند چندین مدول را در روز روی هم بگذارند و زمان کل ساخت‌وساز را به مقدار قابل‌توجهی کاهش دهند.

چالش فازهای مختلف این فرآیند – یعنی طراحی، اخذ مجوز، ساخت، نظارت و هماهنگی – برنامه‌ریزی است. بسیاری از سازندگان تمایل دارند که سریعاً کار را شروع کنند، اما در ساخت مدولار برنامه‌ریزی‌های زیادی باید انجام شود. کاهش زمان با روش مدولار کار راحتی است، اما باید برنامه‌ریزی‌های بیشتری انجام داد. اگر برنامه‌ریزی را سریع‌تر شروع نکنید، احتمالاً حتی بااینکه دوره ساخت کوتاه‌تر است، پروژه را دیرتر تمام خواهید کرد.

هزینه

تصور معمول این است که ساختمان مدولار باعث کاهش هزینه‌ها نسبت به روش ساخت سنتی می‌شود؛ اما نکات ظریف زیادی وجود دارد که مالک و مترور باید برای انجام مقایسه هزینه‌ها به‌طور قابل‌اعتماد، درک کنند.

 پیش‌ساخته بودن واحدهای مدولار باعث می‌شود که جریان نقدینگی بیشتری نسبت به پروژه‌های سنتی داشته باشد. این موضوع به ساختار پرداخت موردتوافق با سازنده بستگی دارد.

سازه مدولار با سازه‌های معمول ازنظر مصالح (اکثر سازه‌های هتل‌ها بتنی هستند)، فرآیند نصب و اجزای ساختمانی تفاوت دارد. هرچند در مورد بسیاری از اجزا هزینه مصالح مشابه است اما ممکن است نصب آن‌ها در محل‌های مختلف هزینه‌های بسیار متفاوتی در برداشته باشد.

 با توجه به این عوامل قبل از شروع پروژه مدولار قاب فولادی بلند باید تحلیل هزینه مقایسه‌ای انجام شود تا صرفه‌جویی‌های هزینه‌ای مورد انتظار تائید شده و به تصمیم‌گیری در مورداستفاده یا عدم استفاده از ساخت مدولار کمک کند.

تأمین مالی

یک سازنده/ مالک ممکن است قدرت ریسک یا نرخ بازده متفاوتی با سازنده‌ای داشته باشد که به دنبال تأمین مالی معمول باهدف نهایی فروش به سرمایه‌گذاران است. سازنده یا مالک – به‌خصوص اگر با ساخت‌وساز مدولار آشنایی داشته باشد – ممکن است ارزش بیشتری برای کیفیت یا کاهش هزینه نسبت به صرفه‌جویی هزینه ساخت‌وساز اولیه قائل باشد. با توجه به آشنا نبودن بازار با این نوع محصول، سازنده هتل باید بازگشت سرمایه بیشتری داشته باشد تا آنچه را که فکر می‌کند ریسک بزرگی است انجام دهد.

همچنین با توجه به اینکه وام‌دهندگان و بیمه‌کنندگان هم با این محصول آشنا نیستند، باید زودتر واردشده و تفاوت‌های ظریف نوع محصول برای آن‌ها توضیح داده‌شده و مقررات خاصی که ممکن است برای همکاری در پروژه داشته باشند تعیین شود. همان‌طور که قبلاً هم گفته شد پرداخت‌های جریان نقدی نسبت به پروژه‌های سنتی بیشتر باید به‌صورت پیش‌پرداخت انجام شود.

ابعاد مدول

هرچند واحدهای مدولار مزیت‌های زیادی دارند، اما فرآیند سفارش سازی قابل‌توجهی هم برای هر پروژه وجود دارد. این سفارش سازی ممکن است نیازمند طراحی بر اساس محدودیت‌های کارگاهی، نیروی کار و بازار یا دیگر نگرانی‌ها مانند نگرانی‌های لرزه‌ای، باشد.

اگر شما بخواهید یک هتل در نزدیکی به فرودگاه بسازید، می‌توانید به‌راحتی مدول های خود را خریده، روی هم قرار دهید و هتل خود را بسازید؛ اما وقتی در یک منطقه شهری و بین دو ساختمان دیگر می‌خواهید این کار را انجام بدهید همه‌چیز متفاوت خواهد بود.

فرض کنید که کارگاه شما 119 فوت عرض دارد، درحالی‌که عرض هرکدام از واحدهای مدول 10 فوت است. شما فقط می‌توانید 11 واحد از این مدول ها را در هر طبقه جا دهید، اما در طرح توجیهی 12 اتاق به هر طبقه اختصاص داده‌شده است. به این منظور هر مدول باید به‌اندازه 9.9 فوت کوچک‌تر شود. محدودیت‌های ارتفاعی مشابهی هم ممکن است وجود داشته باشد.

این یکی از چالش‌های کلیدی است، زیرا ایده مدولار تولید انبوه است: با انجام کارهای مشابه در کارخانه، خطا و هزینه کاهش پیدا می‌کند؛ اما واقعیت این است که مدول ها برای کارگاه‌های شهری باید برای هر محل به‌طور خاص طراحی شوند و نمی‌توان چند مترمکعب فضای قابل ساخت را از دست داد.

نگرانی‌های لرزه‌ای

مورد دیگری که باید در نظر گرفت نگرانی‌های لرزه‌ای است: در مناطقی با لرزه‌خیزی بالاتر، مانند ساحل غربی ایالات‌متحده، طراحی مدول ها در مقایسه با مناطق غیر لرزه‌ای خیلی متفاوت خواهد بود.

مهندسان سازه تعیین می‌کنند که کدام قسمت از ساختمان در برابر بارهای لرزه‌ای مقاومت کند و کدام قسمت از ساختمان در برابر بارهای لرزه‌ای مقاومت نکند، زیرا می‌خواهند این بارها را به‌جای دیگری منتقل کنند. ممکن است لازم باشد مدول ها سختی کمتری داشته باشند، زیرا مهندس سازه نحوه انتقال متفاوتی برای بارهای لرزه‌ای در نظر گرفته است.

در اینجا چالش دیگری به وجود می‌آید، زیرا مدول ها باید به کارگاه منتقل‌شده و با جرثقیل در محل قرار بگیرند. معمولاً یک مدول سخت‌تر مقاومت بیشتری در برابر بارهای حمل‌ونقل و نصب دارد؛ نرم بودن بیش‌ازحد مدول ممکن است به آسیب دیدن سازه و ترک در قسمت نازک‌کاری آن منجر شود. علاوه بر لزوم ساخت نمونه مدول اتاق برای تائید کیفیت و نازک‌کاری، ممکن است لازم باشد که پایداری طرح به لحاظ حمل‌ونقل و نصب هم آزمایش شود.

تیم مهندسی سازه خلاق

بسیاری از پروژه‌های مدولار ساخته‌شده در ایالات‌متحده قاب چوبی بوده و سه یا چهار طبقه ارتفاع دارند. وقتی هتل‌های مدولار سه یا چهار طبقه می‌سازید، طراحی مشابه همه آن‌ها منطقی است؛ اما وقتی می‌خواهید مدول ها را تا 20 طبقه روی هم بگذارید، مدول های پایین وزن بسیار بیشتری از مدول های بالا تحمل خواهند کرد.

در اینجا بحث بازدهی پیش می‌آید: لازم نیست همه مدول ها را با مقاومت مدول پایین بسازید؛ زیرا مدول های بالایی می‌توانند خیلی سبک‌تر بوده و فولاد خیلی کمتری در آن‌ها به کار رود. این کار نیازمند این است که ضخامت فولاد و اجزای مربوطه ازنظر بارهای مختلف در مدول ها، مهندسی شود.

در این حالت شما دیگر صدها مدول مشابه نمی‌سازید؛ هرکدام از مدول ها بر اساس موقعیتشان در ساختمان طراحی می‌شوند و درنتیجه هرکدام از مدول ها برای جاهای محدودی کاربرد دارند. معمولاً هر مدول یک عدد دارد و به محل تعیین‌شده منتقل می‌شود. اگر این مدول آسیب ببیند، باید در کارگاه تعمیر شود، زیرا پیمانکار نمی‌تواند یک مدول دیگر را به‌جای آن بگذارد. ممکن است یک مدول که برای طبقه اول طراحی‌شده است را بتوان با مدول دیگری که برای همان طبقه طراحی‌شده است جایگزین کرد، ولی امکان جایگزین کردن آن با مدولی که برای طبقه پنجم طراحی‌شده وجود ندارد.

به‌خصوص برای پروژه‌هایی که در مناطق لرزه‌خیز قرار گرفته‌اند، روش‌های متفاوتی در اتصال مدول ها و انتقال بارهای لرزه‌ای بین آن‌ها باید در نظر گرفته شود؛ هر روش ممکن است اثرات مختلفی بر مقدار فولاد مورد نیاز و درنتیجه راندمان طراحی داشته باشد. یک روش خاص برای همه پروژه‌ها وجود ندارد.

انتخاب پیمانکار

در ساخت سازه‌ای مثل هتل شما نمی‌توانید تنها به سرچ در گوگل و یافتن فردی برای ساخت مدولار بسنده کنید. بررسی پیمانکاران یک فرآیند زمان‌بر است که شامل ساخت یک نمونه اولیه برای اثبات توانایی انجام کار باکیفیت و زیبایی موردنظر شما می‌شود.

این کار به دلیل اینکه اکثر تولیدکنندگان در ایالات‌متحده در زمینه قاب چوبی تخصص دارند، چالش‌برانگیز خواهد بود؛ آن‌ها به‌راحتی نمی‌توانند به سمت مدول های قاب فولادی برای ساختمان‌های بلند بروند.

شاید به دلیل همین فرآیند سازنده هتل به سمت ساخت مدولار نرود. اگر به فکر ساخت یک هتل مدولار برای دو سال آینده هستید، از الآن شروع کنید. در این صورت شما وقت کافی برای ارزیابی شرکت‌کنندگان مناقصه، ساخت نمونه اولیه و تائید محاسبات هزینه‌ای را خواهید داشت، به‌طوری‌که وقتی شروع به ساخت می‌کنید، برنامه داشته باشید. اگر بخواهید برنامه‌ریزی را در هنگام شروع به ساخت شروع کنید، احتمال زیاد موفق نخواهید شد. ارزیابی و انتخاب تولیدکننده مناسب یک سرمایه‌گذاری بزرگ است.

انتخاب تولیدکننده

درحالی‌که همه ما دوست داریم محصول آمریکایی بخریم، اما واقعیت این است که احتمال صرفه‌جویی در هزینه ساخت‌وساز مدولار در صورت ساخت مدول ها در کارخانه خارجی بیش‌تر است. بااین‌حال این کار بدون ریسک هم نخواهد بود. شما باید توانایی تولیدکننده برای ساخت مدول ها طبق مشخصات و کیفیتی که مدنظر دارید درزمانی که با برنامه شما سازگار است را بررسی کنید.

 هدف از برنامه‌ریزی رسیدن به‌موقع مدول هاست؛ قطعاً نمی‌خواهید درحالی‌که هزینه مدول ها را پرداخت کرده‌اید، شش ماه منتظر بمانید؛ بنابراین ارزیابی و ساخت نمونه اولیه لازم است تا مطمئن شوید که آماده کار هستید، مدول هایی را که می‌خواهید تحویل می‌گیرید و می‌توانید کار را به‌موقع تمام کنید.

 هنگام همکاری با تولیدکننده خارجی، عوامل فنی زیادی را باید در نظر بگیریم؛ مثلاً تجهیزات برقی و لوله‌کشی استفاده‌شده در مدول ها باید گواهی UL را داشته باشند که در بسیاری از نقاط دنیا استفاده نمی‌شود.

فرآیند اخذ مجوز

فرآیند اخذ مجوز برای ساختمان‌های بلند پیچیدگی بیشتری دارد، زیرا باید از دو سازمان مختلف تأییدیه گرفته شود.

یک تمایز مهم که مالکان و سازندگان هتل باید به آن توجه داشته باشند این است که مقررات مدول ها توسط یک سازمان مجزا از مراجع محلی وضع‌شده و نظارت و اخذ مجوز را هم در بر خواهد داشت. فرآیند ساخت مدولار مشابه فرآیند اخذ برچسب UL روی یک محصول است؛ مقررات و نظارت‌های متفاوتی وجود دارد که باید روی مدول ها اعمال شود؛ زیرا وقتی واحدها به کارگاه آورده می‌شوند، کاملاً بسته هستند و ناظر ساختمان نمی‌تواند ببیند که مدول ها چگونه روی هم قرار گرفته‌اند.

پس دو فرآیند تائید متفاوت وجود دارد: مرجع محلی و سپس سازمانی که مقررات سازه‌های پیش‌ساخته کارخانه‌ای را تنظیم می‌کند؛ بنابراین به دوسری سند مختلف نیاز است. وقتی ساخت این مدول ها تکمیل شد، سازمان تائید کننده، یک گواهی تائید به شما می‌دهد که مجوز نصب آن واحد هم به‌حساب می‌آید.

گاهی بین چیزهایی که توسط سازمان ساختمانی محلی تائید می‌شود و آنچه توسط سازمان تائید کننده مدولار ایالتی تائید می‌شود همپوشانی وجود دارد. این کار باعث ایجاد پیچیدگی‌هایی می‌شود و طراحان باید اسنادی تهیه کنند که نیازهای متفاوت سازمان‌های مختلف را برآورده کند.

همکاری با بازرسان

 برای یک ساختمان معمول، بازرس ساختمان هر پروژه را بررسی می‌کند اما در ساخت‌وساز مدولار، به دلیل این‌که مونتاژ در کارخانه انجام می‌شود، ملزم شده است که یک ناظر به‌صورت تمام‌وقت در کارخانه سازنده مدول ها، هر جای دنیا که باشد، حضور داشته باشد.

جایگاه ساخت مدولار در صنعت ساخت‌وساز

انتظار می‌رود که با گذر زمان فرآیندهایی معرفی شوند که به بهبود بهره‌وری و درنتیجه کاهش هزینه‌ها منجر شود. در حال حاضر تمایل فزاینده‌ای به ساخت مدولار قاب فلزی در ساختمان‌های بلند به دلیل مزایای آن در بهبود بهره‌وری، کاهش هزینه و افزایش کیفیت، در مالکان و سازندگان وجود دارد.

علیرغم این تمایل فزاینده، ساخت‌وساز مدولار قاب فولادی یک گزینه است که تنها برای انواع خاصی از ساختمان‌ها مناسب است. این روش ساخت نیازمند پیش‌پرداخت‌های قابل‌ملاحظه، کار و برنامه‌ریزی دقیق است؛ اما اگر به‌درستی اجرا شود می‌تواند همان نوآوری باشد که سازندگان و مالکان هتل‌ها به دنبال آن هستند.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.