Taking into account the influence of climatic factors during the installation of buildings from large-sized modules

Yuliya S&#039;beva; Sergey Ambartsumyan

doi:doi:10.29039/2658-5340-2026-2-CP0070

Taking into account the influence of climatic factors during the installation of buildings from large-sized modules

Submit manuscript

To cite

Citations:

TAKING INTO ACCOUNT THE INFLUENCE OF CLIMATIC FACTORS DURING THE INSTALLATION OF BUILDINGS FROM LARGE-SIZED MODULES

Journal: CONSTRUCTION PRODUCTION № 2 , 2026

Rubrics: ORIGINAL ARTICLES

VAK Russia 2.1.7

UDC 69

Yuliya S'beva ¹

Sergey Ambartsumyan ²

Author and publication information

Authors:

1. Moscow State University of Civil Engineering (kafedra tehnologiy i organizacii stroitel'nogo proizvodstva, aspirant)

Russian Federation

2. Moscow State University of Civil Engineering (kafedra tehnologiy i organizacii stroitel'nogo proizvodstva, professor)

OOO «Gruppa Kompaniy «Monarh» (general'nyy direktor)

Russian Federation

Type:

Article

DOI:

https://doi.org/10.29039/2658-5340-2026-2-CP0070

ELocator :

CP0070

Status:

Published

Received:

17.06.2026

Accepted:

20.06.2026

Published:

25.06.2026

Subject area:

VAK Russia 2.1.7
UDC 69

Language:

Russian

Keywords:

large-scale construction, influence of climatic factors, large-scale modules, installation of large-scale modules, construction of modular buildings, selection of organizational and technological solutions, regression modeling

Abstract and keywords

Abstract:
Existing methodological approaches to the organizational and technological planning of the installation of classic modules require development in terms of forecasting the installation duration during the construction of buildings from large-sized modules by taking into account the influence of climatic factors and their relationship with the selection of organizational and technological solutions, which is the aim of this work. The application of timing observations, mathematical modeling, regression analysis, and statistical data processing allowed us to formalize the influence of climatic factors on the installation duration of buildings from large-sized reinforced concrete modules and to develop a mathematical model for the practical selection of organizational and technological solutions to prevent the influence of climatic conditions during the installation of buildings from large-sized modules. To develop the mathematical model, such indicators as outdoor air temperature, the presence or absence of precipitation, and wind speed at the installation elevation were used. Using one of the observed objects as an example, the results of applying the proposed methodology revealed that additional organizational and technological solutions are required to prevent the influence of climatic conditions on the installation duration of modules to compensate for unfavorable climatic factors and not exceed the permissible duration of one installation cycle. It is recommended to use a protective coating on the modules to protect the installation horizon from adverse climatic factors.

Keywords:
large-scale construction, influence of climatic factors, large-scale modules, installation of large-scale modules, construction of modular buildings, selection of organizational and technological solutions, regression modeling

Text

Введение

В настоящее время актуальным является повышение производительности труда и развитие высокотехнологичных методов строительства. [1] Наиболее эффективно это достигается в модульном строительстве [2-7] Существенное сокращение продолжительности возведения зданий в сравнении с -традиционными способами строительства достигается при крупномодульного строительстве за счет применения крупногабаритных железобетонных модулей высокой заводской готовности. [8-13] Монтаж модулей выполняется ритмично. При этом, на выбор организационно-технологических решений монтажа модулей значительно влияют климатические условия. Так, для защиты строящегося здания от негативного воздействия атмосферных осадков разработан способ, описанный в патенте [14]. Существующие методологические подходы к организационно-технологическому планированию монтажа классических модулей требуют развития в части учёта влияния климатических факторов и их связи с выбором организационно-технологических решений, на что нацелена настоящая работа.

Материалы и методы

В настоящей работе использовались такие методы научного исследования, как методы хронометражных наблюдений, математического моделирования, регрессионного анализа и статистической обработки данных. Применение указанных методов позволило формализовать влияние климатических факторов на продолжительность монтажа зданий из крупногабаритных железобетонных модулей и получить математическую модель для практического выбора организационно-технологических решений по предотвращению влияния климатических условий при монтаже зданий из крупногабаритных модулей.

Задача математического моделирования заключается в получении расчётной зависимости, позволяющей определить продолжительность полного цикла монтажа КГМ при заданных климатических условиях. Организационно-технологические решения на данном этапе в модель не включаются, поскольку они рассматриваются не как внешние факторы, а как компенсирующие воздействия, назначаемые после расчёта климатически обусловленного увеличения времени.

Переход к математическому моделированию в настоящем исследовании обусловлен необходимостью количественного описания влияния климатических факторов на продолжительность монтажа крупногабаритных модулей и формирования на этой основе расчётно обоснованной процедуры выбора организационно-технологических решений.

Объектом математического моделирования принят полный цикл монтажа одного крупногабаритного модуля, включающий строповку, подъём и перемещение, наведение и установку в проектное положение, временную фиксацию, расстроповку и подготовку к следующему циклу. Объектами хронометража (наблюдения) являлись возводимые в г. Москве жилые здания с применением крупногабаритных железобетонных модулей высокой заводской готовности.

Рассматривалось и оценивалось влияние следующих климатических факторов: температура наружного воздуха (t), наличие или отсутствие атмосферных осадков (P), скорость ветра (v), обледенение конструкций и рабочих поверхностей и относительная влажность воздуха. В качестве исходных климатических параметров для построения базовой математической модели выбраны первые три из указанных выше факторов, обладающих высокой значимостью, со следующими показателями: tᵢ — температура наружного воздуха по i-му наблюдению, °C; Pᵢ — наличие или отсутствие атмосферных осадков по i-му наблюдению; Vᵢ — скорость ветра на отметке монтажа по i-му наблюдению, м/с.

Выбор указанных параметров обусловлен их непосредственным технологическим влиянием на операции полного цикла монтажа крупногабаритных модулей. Температура наружного воздуха влияет на состояние монтажных поверхностей, подготовку соединений и выполнение технологически чувствительных операций. Атмосферные осадки ухудшают состояние монтажного горизонта, вызывают необходимость очистки и защиты поверхностей. Скорость ветра влияет на устойчивость модуля в подвесе, точность наведения и продолжительность крановых операций. Для построения регрессионной модели исходные климатические параметры приведены к системе факторных переменных с обозначениями $x_1, x_2 и x_3$ соответственно.

Результаты

Для получения статистически обоснованной зависимости между рассматриваемыми климатическими условиями и продолжительностью монтажного цикла выполнены хронометражные наблюдения монтажа крупногабаритных модулей при возведении жилых зданий, результаты которых сведены в табл.1.

Таблица 1

Сводная таблица результатов хронометражных наблюдений

№	Период	Количество наблюдений	Температура, ̊С	Осадки	Скорость ветра, м/с	Продолжительность полного цикла монтажа, Тц, минут
1	2	3	4	5	6	7
1	Июль 2025	20	+18,9…+29,0	0/1	1,8…6,0	30,8…42,5
2	Октябрь 2025	20	+1,7…+12,0	0/1	2,8…7,4	34,9…50,2
3	Январь 2026	20	-18,0…-1,5	0/1	2,9…9,1	42,7…64,0

Для перехода от физических климатических параметров к факторным переменным математической модели влияния климатических факторов на монтажный цикл крупногабаритных модулей (для отобранных факторов) предлагается использовать следующие выражения:

$x_1=\frac{(t_i-t_0)}{\Delta t}, (1)$

где $x_1$ — нормированное значение температурного фактора;

tᵢ — фактическая температура наружного воздуха по i-му наблюдению, °C;

t₀ — центральное значение температурного диапазона, °C;

Δt — интервал варьирования температурного фактора, °C,

$x_3=\frac{(V_i-V_0)}{\Delta V}, (2)$

где x₃ — нормированное значение ветрового фактора;

Vᵢ — фактическая скорость ветра по i-му наблюдению, м/с;

V₀ — центральное значение диапазона скорости ветра, м/с;

ΔV — интервал варьирования скорости ветра, м/с.

Фактор осадков предлагается учитывать как линейную бинарную переменную x₂ и как участник парных взаимодействий с другими климатическими факторами (x₂ = 0, если осадки отсутствуют; x₂ = 1, если осадки присутствуют).

Для описания относительной продолжительности полного цикла монтажа крупногабаритного модуля общая форма регрессионной зависимости может быть представлена следующим образом:

$I_{кл}=a_0+a_1X_1+a_2X_2+a_3X_3+a_{11}X_1^2+a_{33}X_3^2+a_{12}X_1X_2+a_{13}X_1X_3+a_{23}X_2X_3, (3)$

где $a_0$ — свободный член уравнения;

$a_1, a_2, a_3$ — коэффициенты линейных членов;

$a_{11}, a_{33}$ — коэффициенты квадратичных членов;

$a_{12}, a_{13}, a_{23}$ — коэффициенты взаимодействия факторов.

В результате решения системы нормальных уравнений получены коэффициенты безразмерной регрессионной модели (табл.2).

Таблица 2

Коэффициенты безразмерной регрессионной модели

№	Коэффициент	Значение	Член модели	Интерпретация
1	2	3	4	5
1	$a_0$	1,1041	свободный член	базовый уровень безразмерного состояния монтажного цикла
2	$a_1$	−0,1661	$x_1$	влияние температурного фактора
3	$a_2$	0,2029	$x_2$	влияние наличия атмосферных осадков
4	$a_3$	0,1203	$x_3$	влияние ветрового фактора
5	$a_{11}$	0,0927	$x_1^2$	нелинейное влияние температурного фактора
6	$a_{33}$	−0,0386	$x_3^2$	нелинейное влияние ветрового фактора
7	$a_{12}$	0,0054	$x_1x_2$	совместное влияние температуры и осадков
8	$a_{13}$	−0,1063	$x_1x_3$	совместное влияние температуры и ветра
9	$a_{23}$	−0,0115	$x_2x_3$	совместное влияние осадков и ветра

С учётом полученных коэффициентов безразмерная регрессионная модель принимает следующий вид:

$I_{к л} = 1, 1041 - 0, 1661 x_{1} + 0, 2029 x_{2} + 0, 1203 х_{3} + 0, 0927 х_{1}^{2} - 0, 0386 x_{3}^{2} +$

$I_{кл} = 1,1041-0,1661x_1+0,2029x_2+0,1203х_3+0,0927х_1^2-0,0386x_3^2+0,0054x_1x_2-0,1063x_1x_3-0,0115x_2x_3$

Математический смысл построения регрессионной модели второго порядка в настоящем исследовании заключается в формировании аналитической основы для перехода от качественного описания климатических ограничений к количественной оценке их влияния на продолжительность монтажа. Практический смысл данной модели состоит в том, что она позволяет:

прогнозировать изменение продолжительности полного цикла монтажа при заданных климатических условиях;
выявлять сочетания факторов, наиболее неблагоприятные для устойчивости монтажного процесса;
определять моменты, при которых базовая технология перестаёт обеспечивать допустимую продолжительность цикла;
формировать исходную расчётную основу для выбора организационно-технологических решений.

Допустимый индекс состояния монтажного цикла определяется выражением:

$I_{доп}= \frac{Tдоп}{T0}, (4)$

где $T_{доп}$ — допустимая продолжительность монтажного цикла, определяемая с учётом календарного графика производства работ;

$T_0$ — базовая продолжительность полного цикла монтажа в благоприятных условиях.

Допустимая продолжительность монтажного цикла Tдоп определяется по следующему выражению:

$T_{доп} = \frac{T_{см}^{эф}}{nц}, (5)$

где $T_{см}^{эф}$ – эффективный сменный фонд времени, мин.;

nц – требуемое количество монтажных циклов за смену.

Для количественной оценки необходимого уровня воздействия организационно-технологических решений вводится показатель требуемой степени компенсации климатически обусловленного увеличения продолжительности монтажного цикла:

$K_{тр} = \frac{I_{кл}-I_{доп}}{{I_{кл} -1}}, (6)$

где $K_{тр}$ — требуемая степень компенсации климатически обусловленного увеличения продолжительности монтажного цикла;

$I_{кл} − 1$ — общее климатически обусловленное увеличение продолжительности монтажного цикла в безразмерной форме;

$I_{кл} − I_{доп}$ — часть климатически обусловленного увеличения, подлежащая компенсации.

По значению $K_{тр}$ устанавливается зона климатического воздействия и необходимость в выборе и применении дополнительных организационно-технологических решений (табл.3).

Таблица 3

К определению зоны климатического воздействия

№	Зона	Условие	Оценка состояния по шкале Харрингтона	Обязательность организационно-технологических решений
1	2	3	4	5
1	I. Благоприятная зона	$I_{кл} ≤ I_{доп}$ ; P = 0; $V < V_{огр}$	хорошо / очень хорошо	не требуется
2	II. Осадки без нарушения ритма	$I_{кл} ≤ I_{доп}$ ; P = 1	удовлетворительно	требуется технологическая защита
3	III. Незначительное ухудшение	$I_{кл} > I_{доп}$ ; $K_{тр}$ ≤ 0,30	удовлетворительно	требуется
4	IV. Умеренное ухудшение	0,30 < Kтр ≤ 0,55	плохо	требуется
5	V. Существенное ухудшение	0,55 < $K_{тр}$ ≤ 0,75	плохо	требуется
6	VI. Высокое ухудшение	0,75 < $K_{тр}$ ≤ 0,90	очень плохо	требуется
7	VII. Критическая зона	$K_{тр}$ > 0,90 или V ≥ $V_{огр}$	недопустимо	обязательно ограничение работ

Для последнего из объектов наблюдения допустимая продолжительность одного цикла $T_{доп}$ при 8-часовой рабочей смене (с исключением подготовительно-заключительного времени, организационных перерывов и технологических потерь) составила 52,5 минут. При этом, требуемое количество монтажных циклов за смену nц составило 8 крупногабаритных модулей. При базовой продолжительности полного цикла монтажа в благоприятных условиях 31,2 мин. $I_{доп}$ составил 1,68. Применив регрессионную зависимость (3), значение безразмерного индекса состояния монтажного цикла при заданных климатических условиях $I_{кл}$ составило 2,02.
Подставив полученные значения в выражение (6) получен показатель требуемой степени компенсации климатически обусловленного увеличения продолжительности монтажного цикла $K_{тр}$ =0,33, соответствующий зоне умеренного ухудшения (по табл.3).
Следовательно, требуются дополнительные организационно-технологические решения по предотвращению влияния климатических условий на продолжительность монтажа модулей. Для этого рекомендуется использование защитного покрытия модулей с защитой монтажного горизонта от действия неблагоприятных климатических факторов.

Обсуждение

Установлено, что основные климатические факторы — температурный режим, наличие осадков и ветровой режим — статистически значимо влияют на безразмерный индекс состояния монтажного цикла. Также статистически значимым является нелинейное влияние температурного фактора и взаимодействие температуры с ветровым режимом. Это подтверждает необходимость учёта не только отдельных климатических факторов, но и их совместного влияния при моделировании состояния монтажного цикла крупногабаритных модулей.

Сформирована рабочая безразмерная регрессионная зависимость для расчёта индекса состояния монтажного цикла крупногабаритных модулей. Полученная зависимость является полной рабочей формой модели, поскольку для неё выполнены оценка коэффициентов, проверка статистической значимости и проверка адекватности модели в целом.

Заключение

Определены наиболее значимые климатические факторы, влияющие на продолжительность полного цикла монтажа зданий из крупногабаритных модулей. Разработана математическая модель, описывающая зависимость продолжительности монтажа от наиболее значимых климатических факторов и их сочетаний.

References

1. Strategia razvitiia stroitel'noi otrasli i zhilishchno-kommunal'nogo khoziaistva Rossiiskoi Federatsii do 2030 goda s prognozom na period do 2035 goda // Pravitel'stvo Rossiyskoy Federatsii. URL: http://static.government.ru/media/files/AdmXczBBUGfGNM8tz16r7RkQcsgP3LAm.pdf.

2. Samsonova M.G., Semenova E.E. Istoriia i tendentsii razvitiia obemno-blochnogo domostroeniia v Rossii i za rubezhom // Vysokie tekhnologii v stroitel'nom komplekse / Voronezhskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet. – Voronezh, 2019. – No 2. – Pp. 37– 43.

3. Luk’yan’ko L. A. Modul’noe stroitel’stvo kak sovremennoe napravlenie vozvedeniya dostupnogo zhil’ya [Modular construction as a modern direction of affordable housing construction] / L. A. Luk’yan’ko, Yu. V. Artem’eva, N. I. Shajbakova //Sotsial’no-ehkonomicheskoe upravlenie [Socio-economic management] / Izhevsk University named after M. T. Kalashnikov. – Izhevsk, 2018. – № 2 (33). – P. 102–106.

4. Zakharova M.V., Ponomarev A.B. Opyt stroitel'stva zdanii i sooruzhenii po modul'noi tekhnologii // Vestnik PNIPU. Stroitel'stvo i arkhitektura. – 2017. – No. 1. – Pp. 148-155. – URL: https://doi.org/10.15593/2224-9826/2017.1.13.

5. Lapidus A. A. Issledovanie kompleksnogo pokazatelya kachestva vypolneniya rabot pri vozvedenii stroitel’nogo ob’’ekta [The study of a comprehensive indicator of the quality of work during the construction of a building object] / A. A. Lapidus, Ya. V. Shesterikova // Sovremennaya nauka i innovatsii [Modern Science and Innovation]. – 2017. – № 3. – Pp. 161–167.

6. Andrysh M.A., Modul'noe stroitel'stvo // Colloquium-journal. – 2022. – No. 17 (140). – Pp. 6-7. https://doi.org/10.244123/2520-6990-2022-17140-4-5.

7. Zaiatdinov G.V., Modul'noe stroitel'stvo v Rossii // Colloquium-journal. – 2021. – No. 15 (102). – Pp. 4-5. – URL: https://doi.org/10.244123/2520-6990-2021-15102-4-5.

8. Pakhomova L.A., Oleinik P.P. Komfortnoe zhil'e novogo industrial'nogo pokoleniia. Tekst : elektronnyi // Nauchno-tekhnicheskii zhurnal «Stroitel'noe proizvodstvo». – 2020. – No. 2. – Pp. 23-28. DOI: https://doi.org/10.54950/26585340_2020_2_23

9. Ambartsumian S.A., Mochalin D.E., Avetisiyan R.T., Ciebeva Yu.A. Analysis of risks arising at the stages of production, transportation, installation of large-sized modules in the design position // News of Higher Educational Institutions. Construction. – 2023. – No.1 – Pp. 84–94. – DOI:https://doi.org/10.32683/0536-1052-2023-769-1-84-94.

10. Gorbachevskii V.P., Pakhomova L.A. Osobennosti montazha krupnogabaritnykh zhelezobetonnykh moduley mnogoetazhnogo zdaniya [Features of installation of large-size reinforced concrete modules of a multi-storey building]. Bulletin of Civil Engineers. – 2025. – No. 2(109). – Pp. 55–63. – DOI:https://doi.org/10.23968/1999-5571-2025-22-2-55-63 (In Russian).

11. Lapidus A.A., Akimova E.A., Magaev A.S., Reasova K.A. Opredeleniye faktorov, vliyayushchikh na organizatsiyu stroitel'nogo kontrolya pri stroitel'stve ob"yektov iz krupnogabaritnykh moduley [Determination of factors influencing the organization of construction supervision during the construction of facilities from large-sized modules]. Izvestiya TulGU. Tekhnicheskiye nauki [Bulletin of Tula State University. Technical Sciences]. – 2024. – No. 9. – Pp.434-435. – DOI:https://doi.org/10.24412/2071-6168-2024-9-434-435 (In Russian).

12. Mochalin D.E. Analiz prodolzhitel'nosti montazha zdaniya iz krupnogabaritnykh moduley [Analysis of the Installation Duration of Large-Scale Modular Building]. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. – 2025. – No. 10. – Pp. 16–19. – DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2025-10-16-19 (In Russian).

13. Pakhomova L.A., Gorbachevskii V.P. Aspects of the development of large-scale modular housing construction. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. – 2026. – No. 5. – Pp. 64–67. – DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2026-846-5-64-67 (In Russian).

14. Ambartsumian S.A., Martirosyan A.C. Sposob zashchity sektsiy zdaniya pri vypolnenii montazha zdaniya iz gotovykh krupnogabaritnykh ob"yemnykh moduley (varianty)/ Patent na izobretenie no 2803606 ot 18.09.2023. Moskva: Rospatent, 2023.