Строительство и архитектура / 3.Современные технологии строительства, реконструкции и реставрации

Д.т.н, Гончаренко Д.Ф., Константинов А.С., к.т.н. Старкова О.В.

Харьковский национальный университет строительства и архитектуры

Моделирование процесса демонтажа конструкций с учетом условий производства работ

Одним из сложных технологических процессов как при реконструкции зданий и сооружений, так и при устранении дефектов строительных конструкций, в том числе возникающих в результате техногенных аварий, являются демонтажные работы [1].

Проведенные исследования показывают, что по сравнению с монтажом конструкций вновь возводимых зданий и сооружений при демонтажных процессах, производительность труда рабочих снижается на 20-35%, простои рабочих увеличиваются в 1,5-2 раза, возникают дополнительные расходы, связанные в первую очередь с обеспечением безопасности работ.

Ухудшение технико-экономических показателей демонтажных работ обусловлено необходимостью их совмещения с технологической деятельностью предприятия, если речь идет о реконструкции предприятий, движением транспорта и пешеходов в случае демонтажа конструкций жилых и гражданских зданий. Всё это, как правило, связанное со стесненными условиями плотной застройки накладывает значительные ограничения на выбор эффективных организационно-технологических решений производства демонтажных работ [1].

Многие ограничения вызваны воздействием на демонтажные работы дестабилизирующих факторов: как объективных, обусловленных выполнением работ в условиях действующих предприятий или эксплуатацией рядом стоящих и эксплуатируемых зданий и сооружений, так и субъективных, связанных с резким усложнением задач управления в этих условиях. В первую очередь это касается вопросов безопасности. Первые могут быть подразделены на две основные группы: факторы, связанные пространственной ограниченностью зоны работ; факторы вызванные совмещением демонтажных работ или с производственной деятельностью предприятия, или с необходимостью обеспечивать функционирование рядом стоящих зданий и сооружений жилого и социального фонда [1].

На основании данных полученных из опыта демонтажных работ на объектах Харькова для дальнейшего исследования приняты следующие показатели характеризующие особенность демонтажных работ.

Показатель стесненности рабочей зоны крана определяется в виде отнесения фактически выделенной и необходимой площадки для его установки:

, (1)

где – фактическая площадь, где производятся работы по демонтажу конструкций;

– нормативная площадь, принимается по справочной литературе.

Показатель возможности крупноблочного демонтажа определяется как отношение веса конструкций, демонтируемых укрупненными блоками к общему весу демонтируемых конструкций:

. (2)

Показатель, согласно определению, изменяется в интервале: .

Показатель совмещения демонтажных работ с эксплуатацией здания определяется как отношение времени, выделяемого для выполнения работ на данном участке в течение суток, ко времени, которое может быть затрачено в течение суток для их выполнения с учетом особенностей эксплуатации в отсутствие внешних помех

. (3)

Интервал изменения показателя принят от 0,17 (1/2 рабочей смены в сутки) до 1: .

Показатель технологичности стыков конструкций определяется отношением трудоемкости разрушения альтернативного стыкового соединения к трудоемкости разрушения типового:

; . (4)

Стесненные условия на объекте, создают трудности при складировании демонтированных конструкций.

Показатель наличия площадей для складирования конструкций в зоне работ определяется в виде отношения площади, выделенной для этих целей, к требуемой:

; . (5)

Недостаток площадей в зоне работ вызывает увеличение продолжительности и стоимости работ из-за необходимости перекладки и сортировки конструкций; устройство промежуточных (вне зоны действия кранов) площадок складирования, что приводит к увеличению затрат на их устройство.

Показатель возможности использования внутренних автодорог по ширине определяется в виде отношения фактической ширины автодорог к их требуемой ширине:

. (6)

Во многих случаях при выполнении демонтажных работ используются два крана. При этом один из них предназначается для демонтажа конструкций, а второй для подачи монтажников в монтажной люльке к месту производства работ, если отсутствует подход к демонтируемой конструкции.

Показатель одновременного использования двух кранов определяется в виде отнесения времени их совместной работы к общему времени их одновременного пребывания в зоне демонтажных работ.

(7)

Этот показатель может колебаться в пределах .

Показатель характеризует отношение трудоемкости строповки, перемещения и растроповки демонтажных конструкций к соответствующей трудоемкости конструкций, если бы выполнялся монтаж подобных новых элемнтов.

(8)

При этом показатель может быть изменен в значительных пределах.

В результате анализа технико-экономических показателей строительных ферм, натурных наблюдений и статистических исследований подготовлены необходимые данные для моделирования комплексного воздействия дестабилизирующих факторов на технологические параметры демонтажных процессов.

В качестве основных технологических параметров демонтажных работ, которые являются параметрами оптимизации, приняты:

– трудоемкость демонтажа конструкции, чел.-час/ед.

– машиноемкость монтажа конструкции, маш-час/ед.

С помощью математического планирования эксперимента для получения моделей была произведена серия расчетов с использованием многофакторного анализа [2].

Проведенные исследования показали, что наибольшее влияние на себестоимость демонтажно-монтажных работ в условиях реконструкции оказывает показатель совмещения работ с деятельностью реконструируемого предприятия и стесненности рабочей зоны крана; наибольшее влияние на продолжительность работ оказывают показатели технологичности стыков конструкций и стесненности рабочей зоны крана.

Исследования влияния условий производства работ на эффективность демонтажных процессов, выполненные на основе анализа реальных производственных ситуаций на 25 объектах, позволили разработать методику вариантной оценки организационно-технологических решений демонтажных работ на основе математического моделирования зависимости трудоемкости (Y₁) и машиноемкости (Y₂) работ от комплексного воздействия дестабилизирующих факторов (x₁ – x₈).

Исходные данные для планирования эксперимента представлены в табл. 1.

Таблица 1 – Исходные данные для планирования эксперимента

№ п/п	х1	х2	х3	х4	х5	х6	х7	х8	Y1	Y2
1	0,1	0,91	1	1	0,2	0,5	1	0,66	1,2	0,3
2	0,72	1	0,7	0,9	0,84	0,4	0,5	0,8	3,2	1
3	0,72	1	0,7	0,9	0,84	0,4	0,5	3,79	4,55	0,8
4	0,72	1	0,7	0,9	0,84	0,4	0,9	0,31	3,3	0,6
5	0,72	1	0,7	0,6	0,84	0,4	0,5	0,71	3,2	0,6
6	0,2	1	1	0,5	0,1	0,8	0,4	2,26	5,4	0,5
7	0,25	1	0,62	0,9	0,7	0,6	0,9	1,9	2,1	0,35
8	0,25	1	0,62	0,9	0,7	0,6	0,9	2,2	2,1	0,35
9	0,7	1	0,75	0,85	0,4	0,7	0,4	0,15	9	1,9
10	0,7	1	0,75	0,85	0,4	0,7	0,4	0,17	6	1,2
11	0,51	1	0,9	0,9	0,6	0,4	0,9	1,9	2,1	0,35
12	0,51	1	0,9	0,9	0,6	0,4	0,9	2,2	2,1	0,35
13	0,61	0,7	0,85	0,6	0,5	0,8	0,4	0,62	1,3	0,4
14	0,61	0,7	0,85	0,65	0,5	0,8	0,4	1,1	1,5	0,5
15	0,61	1	0,85	0,54	0,5	0,8	0,4	1,04	2,4	1,2
16	0,61	1	0,85	0,54	0,5	0,8	0,4	1,8	2,1	0,4
17	0,17	1	1	0,6	0,1	0,95	0,8	0,7	6	0,6
18	0,17	0,6	1	1	0,1	0,95	0,8	1,2	3,2	0,7
19	0,17	1	1	1	0,11	0,95	0,8	0,6	3,4	0,7
20	0,17	0,7	1	1	0,1	0,95	0,8	0,9	1,2	0,4

С использованием пакета «Анализ данных» в MS Excel 2010 (рис. 1) была построена зависимости трудоемкости (Y₁) и машиноемкости (Y₂) работ от комплексного воздействия дестабилизирующих факторов (x₁ – x₈).

Рис. 1 – Окно регрессии в пакете «Анализ данных» в MS Excel 2010.

Результаты анализа исходных данных представлены на рис. 2.

а б

Рис. 2 – Регрессионная статистика и дисперсионных анализ для зависимости:

а – трудоемкости (Y₁); б – машиноемкости (Y₂) работ от комплексного воздействия дестабилизирующих факторов (x₁ – x₈).

Значения R² для Y₁ и Y₂ выше 0,7, что говорит о достаточной адекватности модели. Таким образом, уравнения зависимости имеют вид:

Y₁ = 9,7 x₁ + 5 x₂ – 19 x₃ –1,1 x₄ – 18,9 x₅ – 3,8 x₆ +2,3 x₇ + 0,5 x₇ + 20,3;

Y₂ = 1,2 x₁ + 1 x₂ – 1,6 x₃ +1 x₄ – 1,5 x₅ + 0,1 x₆ –0,6 x₇ – 0,05 x₇ + 0,8,

где Y₁ – трудоемкость работ;

Y₂ – машиноемкость работ;

x₁ – x₈ – дестабилизирующие факторы.

Литература.

1. Гончаренко Д.Ф., Твердоступ П.Б., Константинов А.С. Исследование показателей, определяющих эффективность работ по демонтажу строительных конструкций // Комунальне господарство міст: наук.-техн. зб. – Харків: ХНАМГ, 2013. – Вип. 107. – С. 32-38.

2. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования экспериментов в технико-экономических исследованиях. Изд. 2-е доп. и перераб. – М.: Финансы и статистика, 1981. – 269 с.