Превосходная защита от непогоды, а также быстрый и доступный монтаж и техническое обслуживание быстро сделали здания DuraFiber от компании Orenco Composites привлекательным вариантом для систем водоснабжения и водоотведения, коммуникаций, транспорта и энергетики.
Экономическая эффективность. Легкие и состоящие из одной или двух частей здания DuraFiber легко транспортируются на удаленные объекты и устанавливаются с минимальными затратами труда. Монококовая конструкция обеспечивает длительный срок службы. Все изображения предоставлены компанией Orenco Composites.
За четыре десятилетия компания Orenco Systems (Сатерлин, штат Орегон, США) завоевала устойчивую репутацию в области сбора и очистки сточных вод, включая производство водонепроницаемых резервуаров из полимеров, армированных стекловолокном (GFRP), которые изготавливают в подразделении компании, занимающемся композиционными материалами. В ассортимент компании входят прямоугольные резервуары, открытые сверху с четырьмя боковыми сторонами и цельным днищем. Учитывая опыт Orenco Composites (Розебург) в проектировании и изготовлении больших бесшовных конструкций, вполне естественно, что компания регулярно ищет новые области применения этой технологии. Один из таких рынков открылся, когда Orenco осознала важность переворачивания резервуара. В результате получается цельная конструкция, способная служить укрытием для ценного оборудования, такого как средства управления насосной станцией подъема сточных вод (где сточные воды перекачиваются на более высокий участок).
“Диспетчерская насосной станции — это просто перевернутый резервуар”, — объясняет Даррен Симми, менеджер по продажам Orenco Composites. “Мы поняли, что можем создавать высококачественные сборные здания для защиты оборудования в полевых условиях”.
Строительная технология Orenco в настоящее время внедрена во многих сферах, аналогичных насосным станциям, — защитное оборудование, электроника и химические реагенты, расположенные в служебных постройках заказчика, а также на удаленных станциях. “Это такое сооружение, мимо которого люди могут проезжать и на самом деле не обращать внимания”, — говорит Энди Бридж, директор по развитию бизнеса Orenco Composites. Но эксплуатационные характеристики цельных композитных конструкций для таких областей применения заслуживают внимания, что делает их надежным и экономичным решением для удовлетворения требований, предъявляемых к этим зданиям.
“Многие из наших клиентов — коммунальные службы, руководители которых говорят нам: ”Я собираюсь использовать это в своей инфраструктуре в течение 25 или 30 лет», — говорит Симми, добавляя, что клиенты хотят, чтобы конструкция была не только долговечной, но и не требовала технического обслуживания.
В настоящее время компания Orenco располагает ассортиментом одно- и двухсекционных зданий, которые она проектирует и изготавливает под торговой маркой DuraFiber. Основная специализация компании в области вакуумной инфузии в вакуумных мешках и закрытых формах позволяет применять подход «проектирование для производства», обеспечивающий ключевые эксплуатационные преимущества этих конструкций: долговечность, низкие требования к трудозатратам, техническому обслуживанию и надежную защиту от неблагоприятных погодных условий. Конструкция из полимера, армированного стекловолокном/пенозаполнителя также делает здания легкими и достаточно прочными для транспортировки грузовым автомобилем, железной дорогой или самолетом.
Pre—engineered outfitting reduces on—site labor — Строительство из готовых блоков сокращает трудозатраты на месте, Internal web laminate with integral foam core — Внутренний слоистый материал с пенозаполнителем, Pocket flanges efficiently connect halves and walls-to-floor — Скрытые в выемке фланцы эффективно соединяют половины и стены с полом, Seamless wall-to-wall and wall-to-ceiling connections — Бесшовные соединения от стены до стены и от стены к потолку.
Результаты проектирования. Монококовые здания DuraFiber.
- Герметичная монококовая конструкция из коррозионностойкого полимера, армированного стекловолокном, защищает от неблагоприятных погодных условий и внешних воздействий.
- Пенозаполнитель обеспечивает жесткость конструкции и отличную изоляцию.
- Одно- и двухкомпонентные конструкции без древесины сводят к минимуму трудозатраты на месте и затраты на техническое обслуживание.
Иллюстрация Сьюзан Краус
Долговечность монокока
“Монокок” — это обозначение, которое исторически применяется к передвижным конструкциям — например, к фюзеляжу самолета или шасси гоночного автомобиля. Тем не менее, этот термин кажется подходящим для зданий DuraFiber, которые изготавливаются из цельного блока (два блока для более крупных конструкций с учетом транспортных ограничений). В конструкции используется внутренняя слоистая структура и встроенный пенозаполнитель — комбинация, которая образует отдельно стоящие стены и крышу здания. В цельной конструкции также имеются бесшовные соединения между стенами и крышей — выгодная особенность для зданий, подверженных воздействию неблагоприятных погодных условий и иногда оставляемых без присмотра на длительное время.
Альтернативами для конструкции DuraFiber можно считать традиционные деревянные каркасные конструкции и конструкции из шлакоблоков или бетона, а также существующую конструкцию из полимера, армированного стекловолокном, состоящую из набора плоских панелей, на которые напыляют рубленное волокно. “Панели удобны для транспортировки”, — признает Бридж. “Они имеют плоскую упаковку. Но сборка вызывает сложности, и панели неидеальны в конструктивном отношении. Соединения не являются водонепроницаемыми, поэтому для предотвращения протечек используются болты и прокладки. Вы будете искать утечки на протяжении всего срока службы этой конструкции”.
Помимо отсутствия швов, уязвимых для проникновения воды, конструкция DuraFiber также способна выдерживать устройства управления и другое оборудование, прикрепленное к ее стенам. “То, как мы изготавливаем эту слоистую конструкцию — с усилением полотна — позволяет закрепить любое устройство непосредственно на стене”, — говорит Симми. Для сравнения, панельные конструкции из стеклопластика требуют дополнительной поддержки для такого оборудования, что обычно влечет за собой применение в конструкции древесины. Этот материал подвержен проникновению влаги, а также требует более тщательного технического обслуживания при покраске и герметизации.
Предварительное формование и инфузия
Физическая целостность, присущая цельной конструкции, способствует общей прочности и жесткости здания, а дополнительные конструктивные особенности помогают оптимизировать эксплуатационные характеристики. “Для дополнительной жесткости мы используем многоосное непрерывное стекловолокно, тканое или сшитое”, — объясняет Бридж. Конструкция включает в себя два материала из многоосной ткани Vector Fashion производства VectorPly (Феникс-Сити, штат Алабама, США), для получения желаемых эксплуатационных характеристик в различных частях конструкции. Другие поставщики предоставляют мат из рубленых прядей и вуали, используемые в конструкции.
Внутренняя структура. Легкая композитная конструкция здания обеспечивает необходимую прочность и жесткость благодаря включению встроенных элементов полотна.
Индивидуальные отверстия. Во время укладки используются вставки для создания проемов для дверей, окон и вентиляционных отверстий. Рамы крепятся после отверждения с помощью крепежных деталей и клея.
Пенозаполнитель от компании Atlas (Атланта, штат Джорджия, США) также способствует повышению жесткости конструкции. Компания Orenco использует пенополиуретан и пенополиизоцианурат с минимальной плотностью 32 кг/м3. “Трехдюймовый слой пенозаполнителя с внутренним полотном обеспечивает достаточную жесткость конструкции, — отмечает Симми, — но иногда мы используем большую толщину, чтобы увеличить показатели изоляции до R-32”.
“Наши здания спроектированы так, чтобы выдерживать ураганы!” Продолжает Бридж. Здания построены таким образом, чтобы обеспечить скорость ветра 258 км/ч (160 миль/ч). “Это очень надежная конструкция”, — добавляет он. “Такого трудно достичь с панельными конструкциями”.
Размеры готовых зданий в текущем ассортименте компании Orenco варьируются от 1,2 х 1,2 х 2,4 метра (ширина х длина х высота) до 12,2 х 15,2 х 3,7 метра. Крыши зданий рассчитаны на динамическую нагрузку в 488 кг/м2 (100 фунтов/фут2).
Производство зданий начинается с автоматической резки стеклоткани и пенозаполнителя на заготовки с использованием листогибочной машины от компании Rosenthal (Нортбрук, штат Иллинойс, США). Куски пенозаполнителя предварительно оборачиваются прошитой многоосной тканью, включая куски полотна, которые состоят из обернутых тканью пенопластовых планок. Специалисты вручную укладывают сухие заготовки для армирования стекловолокном, из которых состоит внешняя часть конструкции, в стальную форму, ориентированную вверх ногами относительно готового здания. Затем они размещают полотно и пенозаполнитель и, наконец, укладывают заготовки для внутренней части конструкции.
Конечно, одним из заметных различий между резервуаром для очистки воды и служебным зданием является необходимость в дверях, а в некоторых случаях и в окнах или вентиляционных отверстиях на крыше и стенах. Специалисты Orenco перед укладкой помещают в форму вставки, чтобы создать отверстия для этих элементов.
Затем в конструкцию под вакуумом вливаются изофталевые полиэфирные смолы производства Ineos Group (Форт-Уэрт, штат Техас, США). Процесс вакуумной инфузии Orenco обеспечивает неразрывное соединение пенозаполнителя со слоистыми материалами из стеклопластика. Отверждение обычно проводится при комнатной температуре в течение 24 часов (пять часов в форме), хотя иногда для ускорения отверждения используют повышенную температуру. Толщина слоев в отвержденной конструкции составляет от 2 до 5 мм, а объем волокон 60-65%.
Внутренние стены/потолок отверждаемой конструкции покрыты полиэфирным гелевым покрытием, обычно ярко-белого цвета, которое хорошо отражает свет и улучшает видимость. Наружные стены/крыша покрыты высококачественным сополимером акрил/уретан, который обеспечивает превосходную стойкость к атмосферным воздействиям, включая защиту от ультрафиолетового излучения, при низких затратах на техническое обслуживание. Оба материала для покрытия поставляются компанией Tuff Coat (Рокуэй, штат Нью-Джерси, США).
Каркас для дверей, окон, вентиляционных отверстий на крыше и стенах устанавливается после отверждения. Проемы изготовлены из пултрузионного стеклопластика и крепятся с помощью механических крепежных деталей, а также метилметакрилатного клея и уретанакрилата от компании Scott Bader Co. Ltd. (Уэллингборо, Великобритания). Сами двери изготовлены из пеноматериала и стеклопластика, как и остальная конструкция.
Минимальные затраты труда на месте
Важной экономичной особенностью зданий DuraFiber является их минимальная потребность в рабочей силе на месте при монтаже и текущем техническом обслуживании. “Мы строим цельное здание”, — подчеркивает Бридж. “В других ситуациях требуется строительство на месте или панельная конструкция”. Он описывает установку DuraFiber как операцию “установи и забудь”.
“Предварительное проектирование — это мощно”, — добавляет Симми. “Мы проектируем здание, замки, силовые панели, систему кондиционирования и т.д. Инженер получает на месте полный комплект. Он прибывает на рабочее место с минимальными трудозатратами». Симми сообщает, что более крупное двухсекционное здание обычно монтируется на предварительно залитой бетонной плите, на что уходит от одного до двух дней работы на месте, в то время как традиционное блочное строительство потребовало бы от шести до восьми недель на конструкцию и в общей сложности от шести до девяти месяцев на полностью оборудованное здание.
Важнейшей особенностью конструкции DuraFiber, повышающей конструктивность, экономичность и ремонтопригодность, является система крепления в выемке. Симми объясняет, что для крепления здания к перекрытию из бетонных плит внутренний фланец занял бы много места на полу, и его было бы сложнее загерметизировать. Фланец в выемке обеспечивает более надежное уплотнение и находится внутри конструкции стенки. В зданиях, состоящих из двух секций, фланец в выемке также соединяет верхнюю балку и стены двух секций, которые соединены между собой болтами. Эти фланцы также обеспечивают относительно простую установку по сравнению с креплениями других типов.
Высокоскоростная установка. Здания DuraFiber укладываются, отверждаются и оснащаются электрическими панелями, трансформаторами, а также разнообразным оборудованием для кондиционирования воздуха, что сводит к минимуму трудозатраты и время на монтаж на месте.
Крепление в выемке. В зданиях DuraFiber используется набор фланцев с выемками для крепления здания к фундаменту, что сводит к минимуму требования к площади крепления и облегчает монтаж.
Защита от неблагоприятных погодных условий
Надежность и низкие затраты на техническое обслуживание зданий DuraFiber свидетельствуют о долговечности конструкции, но уровень защиты, который они обеспечивают для хранящихся материалов и установленного оборудования, не менее, если не более выгоден с точки зрения заказчика. Безусловно, важным фактором такой защиты является герметичность, обеспечиваемая монококовой конструкцией, и повышенная за счет присущей стеклопластику коррозионной стойкости и материалов покрытия.
Также важны тепловые характеристики конструкции. Это была первая мысль Бриджа, когда его спросили, как здания DuraFiber будут соответствовать современным технологиям. Он ответил: “Не стоит недооценивать значение R. В действительности во многих из этих мест непросто использовать теплопроводящий строительный материал. Здания должны быть высокоэффективными при потреблении очень небольшого количества энергии. Думайте об этих зданиях как о гигантском охладителе Yeti без проводящих путей”. Стены и потолки DuraFiber обеспечивают теплоизоляцию от RSI-2,1 до RSI-5,6 (от R-18 до R-32) в зависимости от толщины.
Превосходные изоляционные свойства DuraFiber важны как для экономии энергии, так и для долгосрочного соблюдения строительных норм — Симми отмечает, что с течением времени строительные энергетические нормы становятся все более строгими, и он ожидает, что эта тенденция сохранится.
Перспективные области применения
Первоначальное применение зданий Orenco для защиты элементов управления насосными станциями быстро расширилось. Сегодня здания DuraFiber защищают материалы и оборудование при хлорировании и дехлорировании; центры управления двигателями; центры распределения электроэнергии; технологическое оборудование и оборудование для мониторинга; коммуникационное оборудование; корпусы генераторов и элементы шумоподавления; а также системы подачи и хранения химических веществ.
Бридж также сообщает о некотором интересе к зданиям DuraFiber не в качестве жилых помещений (в них нет водопровода), а для домашних офисов и аналогичных целей. Это может быть реализовано в ближайшем будущем. Кроме того, компания Orenco изучает возможность применения DuraFiber в мини-центрах обработки данных 5G. “Требования к пожарной безопасности довольно жесткие”, — признает Бридж, поэтому разработка для этой сферы применения займет больше времени. Компании Orenco сначала пришлось бы преодолеть как научно-исследовательские, так и нормативные препятствия.
Рынок прочных, устойчивых к атмосферным воздействиям хозяйственных построек с низкими эксплуатационными расходами должен продолжать расти здоровыми темпами. Необходимость защиты материалов и оборудования на удаленных объектах долгое время была частью многих видов бизнеса; области применения и число заказчиков хозяйственных построек должны расширяться по мере развития и распространения технологий удаленного мониторинга и управления. Кроме того, культурный сдвиг, вызванный пандемией, привел к увеличению числа предприятий и частных лиц, которые теперь чувствуют себя комфортно, работая в одном месте над операциями, происходящими в другом. Оба эти фактора должны способствовать росту рынка служебных построек.
Здания DuraFiber выделяются на этом рынке своим уникальным набором функций и эксплуатационных характеристик. Долгая история Orenco в области проектирования и производства стеклопластика, стимулируемая творческим подходом, который буквально перевернул существующие продукты Orenco с ног на голову, должна на некоторое время занять лидирующие позиции на рынке.
Внештатный автор журнала CW Карен Масон занимается исследованиями и освещает тему композиционных материалов более 25 лет.
