Moskva, Moscow, Russian Federation
The article discusses the possibility of reusing and recycling construction waste in the early stages of building design. The use of Building Information Modeling (BIM) to solve problems of systematizing information about the possibility of reusing and recycling construction waste allows us to solve ecological problems of a construction project, including the issues of choosing ecological friendly and sustainable materials for the implementation of design solutions, as well as increasing the efficiency of construction waste management.
reuse of construction waste, recycling of construction waste, Building Information Modeling, BIM, eco-efficiency of a building
Введение
Экологический подход к проектированию, дизайну и строительству зданий, концепции «зеленой» архитектуры и устойчивого развития являются неотъемлемой частью строительного проекта. [1] В России с 2022 года действует ГОСТ Р 70346–2022 «Зеленые стандарты», в котором представлена методика оценки многоквартирных жилых «зеленых» зданий. [2,3]
Возможность повторного использования и переработки строительных отходов становится определяющим критерием выбора экологически эффективных материалов при реализации строительного проекта. Проблемы утилизации строительных отходов на протяжении жизненного цикла здания также связаны с вариативностью нормативных сроков эксплуатации конструктивных элементов и инженерного оборудования.
Эффективность управления строительными отходами зависит от нескольких факторов, в том числе [4]:
- качество проектных решений (отсутствие избыточного объема строительных материалов, изделий и конструкций, применяемых в проекте);
- выбор экологически эффективных материалов (включая такие показатели, как долговечность и надежность материалов);
- отсутствие вносимых изменений и корректировок проектных решений в процессе реализации строительного проекта;
- качество организации работ на стадиях проектирования и строительства зданий.
Использование технологии информационного моделирования зданий на ранних стадиях проектирования также позволяет сократить количество строительных отходов [4].
Объекты и методы исследования
Технология информационного моделирования предполагает создание информационной базы данных для всех элементов модели здания, включая информацию о свойствах и характеристиках материалов, изделий и конструкций, применяемых в проекте. [5,6]
В процессе проектирования экологически эффективных зданий архитекторы часто используют качественно новые материалы, комбинированные материалы, а также изделия и конструкции из переработанного сырья. Выбор экологически чистых и устойчивых строительных материалов является основой авторского подхода японского архитектора Сигэру Бан (Shigeru Ban), лауреата Притцкеровской премии 2014 года. В своих проектах Сигэру Бан акцентирует внимание на повторном использовании материалов, изделий и конструкций, использовании переработанных материалов, а также применении нестандартных материалов для конструктивных элементов здания, таких как: бумага и картон. В проекте Nomadic Museum (Кочующий музей), который создавался для передвижной выставки в 2005 году, автор использовал стальные транспортные контейнеры и бумажные трубы, изготовленные из переработанной бумаги с водостойким покрытием, при этом конструкции деревянного настила внутри здания были изготовлены из переработанных строительных лесов. [7]
Современные программные комплексы, реализующие технологию информационного моделирования зданий, должны быть гибкими и адаптивными, чтобы реагировать на актуальные тенденции в области архитектуры и строительства.
Процессы цифровой трансформации строительной отрасли позволяют автоматизировать процессы сбора и обработки информации на всех стадиях жизненного цикла объекта. [8,9]
Важным преимуществом программных продуктов, реализующих технологию информационного моделирования, является возможность создания дополнительных параметров для элементов информационной модели здания [10]. Данный подход можно также использовать для решения экологических проблем строительного проекта, в том числе для повышения эффективности управления строительными отходами на стадии проектирования здания [11].
Результаты исследований
Для процессов повторного использования и переработки строительных отходов характерны определенные отраслевые и технологические особенности:
- повторное использование строительных отходов отражает идею концепции непрерывного жизненного цикла «отходы – это пища» [12], при этом, необходимость сокращения строительных отходов при реконструкции или сносе здания, демонтаже отдельных конструкций и капитальном ремонте требует высокого качества организации работ по демонтажу или сносу [11];
- сложность последующей переработки строительных отходов может быть обусловлена развитием применения комбинированных материалов [13,14];
- вопросы сбора и сортировки строительных отходов связаны с актуализацией нормативно-правовых документов, содержащих классификационный каталог отходов [15].
Все перечисленные особенности повторного использования и переработки строительных отходов являются также важными критериями выбора экологически эффективных материалов в процессе принятия проектных решений.
В целях повышения эффективности управления строительными отходами необходимо вначале определить виды и объемы строительных отходов, а затем рассмотреть возможность их повторного использования и переработки [11].
Используя возможности создания дополнительных параметров для элементов информационной модели здания, необходимо добавить следующую информацию:
- возможность повторного использования или переработки строительных отходов;
- нормативные сроки эксплуатации строительных материалов, изделий и конструкций.
Добавляя данные о нормативных сроках эксплуатации отдельных элементов здания, мы получим информацию по планируемому объёму повторного использования и переработки строительных отходов, распределенную в процессе жизненного цикла здания (рис. 1).
Рис. 1. Схема анализа планируемого объёма повторного использования
и переработки строительных отходов в процессе жизненного цикла здания
Использование рассмотренного способа систематизации и анализа информации о строительных отходах на ранних этапах проектирования позволит повысить эффективность планирования и управления строительными отходами на протяжении жизненного цикла здания.
Выводы
Результаты проведенного исследования содержат рекомендации по использованию возможностей технологии информационного моделирования для анализа и систематизации информации о материалах, изделиях и конструкциях с учетом сроков их эксплуатации, возможности повторного использования и переработки. Применение технологии информационного моделирования для решения вопросов повторного использования и переработки строительных отходов позволит также повысить эффективность управления строительными отходами и уменьшить негативное воздействие от реализации строительного проекта на окружающую среду.
1. Esaulov G.V., Blagovidova N.G., Tabunshchikov, Yu.A. (2020). Sustainable development in the agenda of architectural education // Academia. Architecture and construction. - 2020 - No. 1. - pp. 19-28. https://doi.org/10.22337/2077-9038-2020-1-19-28
2. Rynkovskaya M.I., Tcurin E.D. Process of adapting international concepts of sustainable construction in Russia // Urban construction and architecture. - 2023. - Vol. 13. - N. 1. - P. 166-176.https://doi.org/10.17673/Vestnik.2023.01.21
3. GOST R 70346-2022. The national standard of the Russian Federation “Green” building standards are multi-apartment residential “green.” Evaluation Meth-odology and Design, Construction and Operation Crite-ria. (In Russian) Available at: https://docs.cntd.ru/docu-ment/1200193111 (accessed 15 November 2023).
4. Jongsung Won, Jack C.P. Cheng, Identifying potential opportunities of building information modeling for construction and demolition waste management and minimization, Automation in Construction, Volume 79, 2017, pp. 3-18, ISSN 0926-5805, https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.02.002
5. To the question of the building information modeling technologies transition to a new development level Shilov, L., Shilova, L. E3S Web of Conferences, 2021, 281, 04006
6. Methodology of Coding Building Information Model Elements at the Stages of the Life Cycle Shilov, L., Shilova, L. Lecture Notes in Civil Engineeringthis link is disabled, 2022, 231, pp. 239-247
7. Bulut, Duygu & Gurani, Yesim. (2018). A study of Shigeru Ban's environmentally sensitive architectural design approach. Gazi University Journal of Science. 6. 147-157.
8. Evtushenko S.I., Krahmalny T.A., Lepikhova V.A., Kuchumov M.A. The information technologies use at difficult technical objects condition control // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. The International Scientific Conference “Construction and Architecture: Theory and Practice for the innovation Development” (CATPID-2019). 2019. P. 066017.
9. Shilov L., Evtushenko S., Arkhipov D., Shilova L. The prospects of information technology using for the analysis of industrial buildings defects / VII International Scientific Conference “Integration Partnership and Innovation in Construction Science and Education” (IPCSE 2020) 11th -14th November 2020, Tashkent, Uzbekistan // (2021) IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1030 (1) 012039https://doi.org/10.1088/1757-899X/1030/1/012039
10. Serova E. A. Issues of using products and structures made of recycled glass in architectural and design solutions at the stage of developing an information model of buildings // Construction and architecture. 2023. No. 3. pp. 14-14. DOI: https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-11-3-14-14
11. Patricia Rodrigues Balbio de Lima, Conrado de Souza Rodrigues, Jouke M. Post Integration of BIM and design for deconstruction to improve circular economy of buildings, Journal of Building Engineering, Volume 80, 2023, 108015, ISSN 2352-7102, https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.108015.
12. Cradle to Cradle: Remaking the Way We Make Things / Braungart Michael and McDonough William. - M.: Ad Marginem Press, Garage Museum of Contemporary Art, 2020. - 208 p.
13. Chernaya A.A. The problem of recycling construction industry waste // Modern achievements of scientific and technological progress. 2022. № 1 (1). P. 8-11.
14. Sokolov L.I. Classification and recycling of construction waste // Technosphere Management. 2021. V. 4. № 1. P. 39-49. https://doi.org/10.34828/UdSU.2021.40.44.008
15. Order of Rosprirodnadzor dated May 22, 2017 No. 242 (as amended on November 2, 2018) “On approval of the Federal Classification Catalog of Wastes” (with amendments and additions, entered into force from October 4, 2021)
