УДК 658.512

Рязанов Владислав Степанович, Чесноков Алексей Михайлович

Ryazanov Vladislav Stepanovich , Chesnokov Аleksey Mikhailovich

ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», Россия, Йошкар-Ола, sf@volgatech.net.

«О СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ»

«ON IMPROVEMENT ENGINEERING SOLUTIONS OF CONSTRUCTION STRUCTURES»

Аннотация: Рассмотрены вопросы поиска новых ТР (технических решений) конструкций на основе методики использования приемов решения конструкторско-изобретательских задач. Приведен пример получения конструкции шпунтовой сваи, на которые выданы патенты на полезную модель.

Annotation: The problems of finding new TS (technical solutions) constructions methods based on the use of receptions of the decision engineering and inventive problem solving. The example of obtaining the design of sheet pile, to which patents are granted for a utility model.

Ключевые слова: строительные конструкции; техническое решение; шпунтовая свая; патент; конструкторск - изобретательские задачи; полезная модель.

Keywords: construction structures; technical solution; sheet pile; patent; engineering and inventive problems; utility model.

Разработка эффективных строительных конструкций возможна на основе комплексного оптимизационного подхода, суть которого – в том, что в процессе проектирования выделяют все ситуации, связанные с выбором наилучшего проектно-конструкторского решения, и для каждой ситуации решается задача поиска оптимального решения[1]. Целесообразно рассматривать три уровня этих ситуаций: первый – это выбор руководящей технической идеи или принципа действия для осуществления функции конструкции, второй – анализ и выбор лучшей технической структуры конструкции, основанной на идее первого уровня, третий – оптимизация параметров лучшего технического решения из второго уровня. Под техническим решением понимается конструктивное оформление функциональной структуры и физического принципа действия конструкций[1].

Наибольший эффект в задаче оптимизации конструкций могут обеспечить результаты первого и второго уровней, т.е. решение конструкторско-изобретательской задачи с получением патентоспособной конструкции. Это возможно на основе применения известных физических эффектов и эвристических методов поиска новых технических решений, среди которых известны методы мозгового штурма (А. Осборн), синектика (У. Гордон), метод морфологического ящика (Ф. Цвики), семикратный поиск (Г.Буш), теория решения изобретательских задач – ТРИЗ (Г. Альтшуллер). В области строительства следует отметить также систематизацию массива поиска мягких конструкций гидротехнических сооружений с получением патентоспособных решений (Б.Н.Сергеев), работы А.Н.Половинкина по автоматизированному синтезу структур и оптимизации подпорных стенок.

Вопросы совершенствования технических решений строительных конструкций рассматриваются на примере получения новых патентоспособных технических решений - патентов [2,3] на полезную модель шпунтовой сваи – конструкции из металлического шпунта, защемленного в нижней части в грунте, предназначенной для удержания грунта в призме обрушения за стенкой. Методика получения технического решения сваи предполагает преобразование исходной конструкции сваи (прототипа) на основе рекомендаций библиотеки поисковых приемов [1]. Эти приемы были выявлены в результате анализа формул изобретений из различных отраслей техники и строительства, ранжированы по частоте их применения и могут быть использованы для преобразования прототипа в отдельности или в сочетаниях, в ручном или оптимизированном режимах.

Наиболее эффективные из них предполагают:

1. изменить форму конструкции, нарушить симметрию и наоборот, перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим;

2. присоединить к прототипу детали, узлы, взятые из набора топологических типов деталей;

3. сделать или устранить отверстия, полости в элементах конструкции;

4. увеличить или уменьшить число одновременно действующих элементов конструкции;

5. разделить конструкцию на части так, чтобы каждая часть была изготовлена из наиболее подходящего материала;

6. использовать нити, тяги, пленки, гибкие оболочки, пневмо- и гидроконструкции;

7. разделить конструкцию на части, изготавливать, обрабатывать, транспортировать каждую часть отдельно, потом собрать все;

8. разделить конструкцию на части, установить очередность включения в работу отдельных частей;

9. изменить характер функционального соединения между элементами конструкции, повысить или понизить степень свободы одних элементов по отношению к другим;

Поиск технических решений сваи с помощью этих приемов осуществляется квалифицированным специалистом с последующей экспертной оценкой соответствия получаемых решений требованиям норм и возможного улучшения критериев оценки вариантов (функциональные, технологические, экономические и т.д.). При этом могут быть зафиксированы известные технические решения сваи и варианты, обладающие патентоспособностью. Формула полезной модели, на которую выдан патент[2], включает следующее: «Шпунтовая свая содержит корпус и соединительный элемент, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде широкой сваи, которая в вертикальном сечении имеет ломаную форму в виде тупого угла, а соединительный элемент в виде перфорированного листа прикреплен с небольшим отступом от краев корпуса». Технический результат полезной модели сваи заключается в снижении материалоемкости и времени монтажа. Путем преобразования модели шпунтовой сваи[2], получено положительное решение на новую полезную модель[3]. Формула полезной модели[3] следующая: «Шпунтовая свая содержит корпус, выполненный в виде широкой сваи, которая в вертикальном сечении имеет ломаную форму в виде тупого угла и соединительный элемент, отличающейся тем, что соединительный элемент выполнен в виде набора пластин, расположенных по высоте сваи с некоторым шагом и прикрепленных с небольшим отступом от краев корпуса или в виде набора стержней арматуры, расположенных по высоте сваи с некоторым шагом и прикрепленных с небольшим отступом от краев корпуса».

Рассмотренная методика позволит существенно повысить эффективность решения задачи оптимизации и целенаправленно проводить поиск новых технических решений строительных конструкций.

Список литературы

1. Половинкин А.И., Основы инженерного творчества. М:.,Машиностроение, 1988. 362с.

2. Рязанов В.С., Полетаев А.В. Шпунтовая свая // Патент на полезную модель №120425.2012.Бюл. №26

3. Рязанов В.С., Дмитриев А.Е. Шпунтовая свая // Патент на полезную модель №127767.2013.Бюл. №13

Bibliography

1. Polovinkin A.I., Fundamentals of engineering creativity. M:., Mechanical Engineering, 1988. 362s.

2. Ryazanov V.S., Poletaev A.V. Sheet pile. A utility model patent number 120425.2012.Bul.№26

3. Ryazanov V.S., Dmitriev A. E. Sheet pile. A utility model patent number 127767.2013.Bul.№13