ساخت یک ساختمان فولادی پیش‌ساخته چقدر سریع انجام می‌شود؟

تفاوت ساختمان‌های فولادی پیش‌ساخته با روش‌های ساخت‌وساز سنتی چیست

ساختارهای فولادی که در محل دیگری ساخته می‌شوند می‌توانند به شدت سرعت اجرا را افزایش دهند، زیرا حدود ۷۰ تا ۹۰ درصد کارها در داخل کارخانه‌ها و نه در محل ساخت‌وساز انجام می‌شود که در آنجا مواد در محل پردازش می‌شوند. عوامل جوی این پروژه‌ها را کند نمی‌کنند، زیرا قطعات کاملاً آماده با تمام برش‌ها، سوراخ‌ها و آزمون‌های لازم تحویل می‌شوند. طبق گزارش سال ۲۰۲۴ شرکت Mirin Building Systems، این روش حدود ۳۰ درصد از ضایعات را کاهش می‌دهد. ساخت‌وساز سنتی اغلب به دلیل آب‌وهواهای نامناسب متوقف می‌شود، اما این اتفاق برای سازه‌های پیش‌ساخته نمی‌افتد. روش اتصال با بولت حتی در دمای منفی هم عالی کار می‌کند، در حالی که بیشتر سایت‌های ساخت‌وساز دیگر تنها ساکت می‌مانند و منتظر شرایط بهتر هستند.

مراحل کلیدی: طراحی، ساخت در محل دور از سایت و مونتاژ در محل

سه جریان کاری همزمان، پروژه‌های مدرن پیش‌ساخته را تعریف می‌کنند:

1. طراحی دیجیتال : نرم‌افزارهای پیشرفته BIM مقادیر فولاد را با خطایی در حدود ۲ درصد بهینه می‌کنند
2. تولید کارخانه‌ای : دستگاه‌های خودکار CNC روزانه بیش از ۴۰ قطعه را در هر ایستگاه کاری تولید می‌کنند
3. آماده‌سازی سایت : کارهای فونداسیون به صورت موازی با ساخت قطعات انجام می‌شود و زمان کلی پروژه را به میزان ۳ تا ۶ هفته کاهش می‌دهد

این رویکرد یکپارچه دقت و سرعت را تضمین می‌کند و نیاز به کارهای اضافی و نیروی کار در محل را به حداقل می‌رساند.

مطالعه موردی: انبار در ۶ هفته با استفاده از قطعات فولادی پیش‌ساخته تکمیل شد

یک انبار اخیر با مساحت ۱۲۰۰۰ فوت مربع، نمونه‌ای از کارایی ساخت‌وساز فولادی پیش‌ساخته است:

• روزهای ۱ تا ۱۴ : ریختن فونداسیون در حالی که قطعات در محل دیگری ساخته می‌شدند
• روزهای ۱۵ تا ۳۵ : دو تیم به صورت موازی قاب اصلی را مونتاژ کردند
• روزهای ۳۶ تا ۴۲ : نماها و سیستم‌های تأسیساتی به دلیل طراحی پیش‌یکپارچه به سرعت نصب شدند

این پروژه موفق به دریافت گواهی LEED سطح نقره شد و ۲۲ هفته زودتر از یک پروژه سنتی مشابه به پایان رسید.

نقش جریان‌های کاری موازی در تسریع زمان‌بندی پروژه‌ها

تولیدکنندگان پیشرو با همپوشانی مراحل، زمان تحویل را کاهش می‌دهند:

با هماهنگی طراحی، تولید و آماده‌سازی محل، پروژه‌های پیش‌ساخته موانع متوالی را حذف می‌کنند. این کارایی باعث شده ۷۸٪ از توسعه‌دهندگان تجاری برای پروژه‌های دارای زمان محدود به فولاد پیش‌ساخته روی آورند (Viking Steel 2023).

جدول زمانی ساخت معمول بر اساس اندازه پروژه

پروژه‌های کوچک: گاراژها و واحدهای انبارداری (۲ تا ۴ هفته)

ساختمان‌های فولادی پیش‌ساخته امکان اجرای سریع را برای سازه‌های کوچک فراهم می‌کنند. یک گاراژ استاندارد ۱۵۰۰ فوت مربعی معمولاً 3-5 روز برای مونتاژ در محل پس از عمل‌آوری فونداسیون نیاز دارد، با زمان تکمیل کلی در عرض ۱۴ تا ۲۱ روز . طراحی‌های استاندارد هزینه‌های مهندسی را نسبت به ساخت‌های سفارشی ۶۳٪ کاهش می‌دهند و امور مجوزدهی و ساخت را تسریع می‌کنند.

پروژه‌های متوسط: ساختمان‌های تجاری و کارگاه‌ها (۴ تا ۸ هفته)

برای فضاهای ۱۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ فوت مربعی، سیستم‌های پیش‌ساخته کارهای سازه‌ای را چهار برابر سریع‌تر از قاب‌بندی فولادی سنتی به پایان می‌رسانند. یک کارگاه خودرویی ۱۵۰۰۰ فوت مربعی تنها در ۱۸ روز با استفاده از کاست‌های دیواری و سقفی پیش‌مهندسی‌شده به وضعیت آب‌بندی رسید. عوامل کلیدی تسریع شامل:

• احداث همزمان فونداسیون و تولید قطعات
• اتصالات بولت‌ای که از تأخیرهای جوشکاری جلوگیری می‌کنند
• مسیریابی از پیش یکپارچه شده الکتریکی و سیستم تهویه مطبوع

این کارآیی‌ها نیاز به نیروی کار در محل و پیچیدگی هماهنگی را کاهش می‌دهند.

پروژه‌های بزرگ مقیاس: تأسیسات صنعتی و انبارها (۸ تا ۱۴ هفته)

ساخت‌وسازهای صنعتی بیشترین بهبود چشمگیر را نشان می‌دهند. یک مرکز توزیع ۱۰۰٬۰۰۰ فوت مربعی در ۱۲ هفته ۶۷٪ سریع‌تر از روش‌های متداول ساخته شد. تحویل مراحلی پنل‌های دیواری از پیش عایق‌بندی شده و دکل‌های میزانین به تیم‌ها اجازه داد تا:

1. روزانه ۵۰۰۰ فوت مربع سقف نصب کنند
2. در کنار تقسیم‌بندی‌های داخلی، اسناد بارگیری را به صورت موازی مونتاژ کنند
3. بازرسی‌های ایمنی را در حین نصب زیرسیستم‌ها انجام دهند

تحلیل مسیر بحرانی نشان می‌دهد ۸۲٪ صرفه‌جویی در زمان در مرحله پوسته ساختمان رخ می‌دهد، جایی که استفاده از قطعات پیش‌ساخته نسبت به روش‌های سنتی، ۱۲۰۰ تا ۱۵۰۰ ساعت از نیروی کار در محل کاسته می‌شود.

عوامل مؤثر بر سرعت ساخت ساختمان‌های فولادی پیش‌ساخته

شرایط آب و هوایی و تأثیر آن بر مونتاژ در محل

اگرچه قطعات فولادی پیش‌ساخته در برابر شرایط آب و هوایی مقاوم هستند، باران شدید یا دمای بسیار بالا می‌تواند عملیات جرثقیل و کارهای فونداسیون را به تأخیر بیندازد. پروژه‌های اجرایی در مناطق خشک معمولاً ۱۰ تا ۱۵ درصد سریع‌تر از پروژه‌های مناطق ساحلی به پایان می‌رسند (Engineering News-Record 2024)، که اهمیت برنامه‌ریزی منطقه‌ای را نشان می‌دهد.

تجربه تیم اجرایی و تخصص در مدیریت پروژه

تیم‌های دارای گواهی در زمینه روش‌های بهینه ساخت ماژولار، پروژه‌ها را ۲۰ درصد سریع‌تر از تیم‌های بدون تجربه به پایان می‌رسانند. استفاده پیشرفته از BIM نیز با هماهنگی دقت ساخت پیش‌ساخته و الزامات محل اجرا، کارایی را افزایش داده و عدم تطابق و کارهای اضافی را کاهش می‌دهد.

برنامه‌های تحویل مواد و قابلیت اطمینان زنجیره تأمین

تحویل به‌موقع قطعات پیش‌سوراخ‌شده و اتصالات جوش‌داده‌شده، از تراکم در محل و اختلال در فرآیند ساخت جلوگیری می‌کند. بر اساس نظرسنجی 2023 انجمن آیین‌نامه‌های سازه‌های فولادی آمریکا (AISC)، 78 درصد از پروژه‌های تأخیری در ساخت پیش‌ساخته به دلیل عدم پیگیری حمل مواد بوده است، نه خطاهای ساخت، که لزوم نظارت بلادرنگ بر لجستیک را برجسته می‌کند.

تعادل بین استانداردسازی و سفارشی‌سازی در طراحی فولادی پیش‌ساخته

کیت‌های ساختمانی استاندارد چرخه تولید را 12 تا 18 روز نسبت به طرح‌های کاملاً سفارشی کوتاه‌تر می‌کنند. معماران با محدود کردن عناصر منحصربه‌فرد به المان‌های غیرباربردار و نگه‌داشتن آنها در حدود 10 درصد از کل سازه، بدون تأثیر بر زیبایی یا عملکرد، حداکثر سرعت را به دست می‌آورند.

مقایسه سرعت ساخت: ساختمان‌های فولادی پیش‌ساخته در مقابل روش‌های سنتی

صرفه‌جویی در زمان با ساختار فولادی پیش‌ساخته: مروری بر داده‌های صنعت

مطالعات صنعتی نشان می‌دهد که ساختمان‌های فولادی پیش‌ساخته در مقایسه با روش‌های سنتی ۲۰ تا ۴۰ درصد سریع‌تر به اتمام می‌رسند. تولید در محیط کارخانه‌ای کنترل‌شده امکان برش دقیق، جوشکاری و زیرسازی قطعات را قبل از رسیدن به محل اجرا فراهم می‌کند. تحلیلی در سال ۲۰۲۴ نشان داد که انبارهای ساخته‌شده با قطعات پیش‌مهندسی‌شده به ۳۰ درصد کمتر روز کارگری در محل نسبت به سازه‌های فولادی با قاب سنتی نیاز دارند.

مقایسه زمان‌بندی ساخت سنتی و پروژه‌های ساختمان‌های فولادی ماژولار

در حالی که ساختمان‌های فولادی سنتی اغلب ۶ تا ۱۲ ماه طول می‌کشند تا تکمیل شوند، گزینه‌های پیش‌ساخته امکان تحویل تسهیلات بزرگ در عرض ۸ تا ۱۴ هفته را فراهم می‌کنند. این شکاف در مرحله اجرای در محل بیشتر می‌شود:

• تاخیرهای ناشی از شرایط جوی : پروژه‌های سنتی سالانه ۱۵ تا ۲۰ روز به دلیل شرایط نامساعد از دست می‌دهند (موسسه صنعت ساخت‌وساز ۲۰۲۳)
• هماهنگی نیروی کار : تیم‌های ماژولار با استفاده از دنباله‌های مونتاژ پیش‌آزمایش‌شده، قاب‌های فولادی را ۶۵ درصد سریع‌تر نصب می‌کنند

این مزایا پیش‌ساخت را به گزینه‌ای ایده‌آل برای پروژه‌های با زمان اجرای فشرده تبدیل می‌کنند.

مزیت معامله: فاز برنامه‌ریزی طولانی‌تر برای اجرای سریع‌تر در محل

ساخت ساختمان با فولاد پیش‌ساخته در مرحله اولیه طراحی حدود ۳۰ درصد زمان بیشتری نسبت به روش‌های ساخت و ساز معمولی می‌برد. اما تمام این کار اضافی بعداً ثمرات خود را دارد. وقتی پیمانکاران به‌درستی در فرآیندهای برنامه‌ریزی دقیق، مانند مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) و همکاری نزدیک با تأمین‌کنندگان سرمایه‌گذاری می‌کنند، در نهایت حدود ۸۷ درصد از آن تغییرات آخر لحظه‌ای آزاردهنده که معمولاً هنگام نصب قاب‌های فولادی استاندارد رخ می‌دهد، اجتناب می‌کنند. اعداد و ارقام نیز این موضوع را تأیید می‌کنند. کارشناسان صنعت دریافته‌اند که صرف حدود ۴۰ ساعت زمان بر روی نمونه‌های دیجیتالی می‌تواند اصلاحات گران‌قیمت در محل کارگاه را در هر پروژه تقریباً به میزان هجده هزار دلار کاهش دهد. بنابراین، هرچند صرف زمان زیاد در ابتدا ممکن است خسته‌کننده به نظر برسد، اما بیشتر سازندگان با تجربه به هر کسی که حاضر باشد گوش دهد تأکید می‌کنند که درست شروع کردن از روز اول، در آینده هم پول و هم دردسر را صرفه‌جویی می‌کند.