Введение к работе
Актуальность темы.
Использование информационных технологий в организационно-технологическом проектировании дает возможность вариантных проработок принимаемых решений и снижает трудоемкость разработки проектов организации строительства(ПОС) и проектов производства работ (ППР) до 30%. Повышение качества и эффективности решений в ПОС и ППР предопределяет повышение эффективности в сфере строительного производства и позволяет сократить продолжительность строительства на 4-6 % и снизить себестоимость строительно-монтажных работ на 5-7%. Отсюда очевидна важность синтеза различных видов моделей объекта исследования, с разработкой на их основе программных комплексов для выбора ресурсосберегающих технических и организационно-технологических решений.
Использование в строительстве с его сложными организационно-технологическими и управленческими системами математического моделирования и информационных технологий, позволяет проводить в компьютерном проектировании прогнозирование последствий принимаемых проектных решений и имитацию функций слабоформализованных систем в строительстве. Следовательно математическое моделирование становится одним из приоритетных методов организационно-технологического проектирования.
Необходимо также учитывать, что произошли изменения в экономических условия самого строительного производства. В стране уменьшилось количество крупных строек, для которых были разработаны автоматизированные системы организации и управления строительством. Характерными объектами строительного производства стало строительство жилищни-граждаиских зданий малой этажности и их реконструкция, которые осуществляются по индивидуальным проектам. Инвесторами для строительных подразделений чаще становятся отдельные предприятия и частные лица. Резко сократилось число государственных строительных подразделений, появились частные строительные фирмы. Сегодня в стране действует 140 тыс. малых предприятий в строительстве и 35 тыс. - в жилищно-коммунальной сфере. Но в то же время в отрасли действует процесс интеграции, создания новых типов ассоциаций, концернов, акционерных объединений, холдинговых компаний. В этих условиях приобретает особую актуальность развитие современных технологии монтажа, предусматривающих технологическую последовательность, методы и способы монтажа, выбор параметров монтажных кранов.
Математическое моделирование процесса взаимодействия монтажных кранов и возводимых объектов на персональном компьютере представляет большой практический интерес. Обеспеченность строительных объектов высококачественными ППР недостаточна, а содержащиеся в этих проектах решения не всегда соответствуют реально сложившимся условиям производства. Это вьнгуждает монтажные фирмы собственными силами многократно корректировать и дорабатывать ППР. Строительные фирмы вынуждены сложные технологические решения по монгажу оборудования и сгрошельных конеірукций ііринимаїь в оперативном порядке без достаточного инженерного обоснования. Этим объясняются значительные потери рабочего времени, низкие показатели использования монтажных кранов по времени и грузоподъемности.
- ' 4
Повышение требований к выбору монтажных кранов по оптимальным техническим характеристикам и экономическим затратам приобретает в современных условиях строительства важное значение. Экономическая эффективность от принятия обоснованного выбора по минимальным затратам дает возможность замены одного крана другим, что позволяет создавать ресурсосберегающие технологии монтажа. Таким образом при выборе монтажных кранов необходимо учитывать специфику строительства с сисіемньїх позиций. Приведенные данные свидетельствуют об актуальности диссертационной работы для современного строительства. Диссертационная работа выполнена в русле научного направления ЮРГТУ(НПИ) «Компьютерная оптимизация, ресурсосберегающие расчеты и управление состоянием строительных конструкций и оснований зданий и сооружений» ( председатель совета научного направления проф., д.т.н. Ю.Н. Мурзенко) и в соответствии с комплексной программой «Развитие методов математического моделирования и. их применение в различных отраслях народного хозяйства».
Цепью диссертационной работы является разработка системотехнического метода выбора монтажных кранов, обеспечивающего надежность и ресурсосбережение в организационно-технологических решениях задач строительства.
Задачи исследования.
1. Построить модель взаимодействия монтажного крана с возводимым со
оружением.
-
Построить математическую модель определения минимальных расчетных параметров монтажного крана, устраняющую неопределенность, связанную с геометрией здания и выбираемыми геометрическими параметрами монтажного крапа.
-
Исследовать данную модель и установить математические зависимости между7"длиной стрелы, ее вылетом и грузоподъемностью крана. Получить в явном аналитическом' виде нижнюю границу оценки длины стрелы и математическое обоснование улучшения технических параметров монтажного крана.
'4. Установить математические зависимости между расчетными параметрами и техническими характеристиками монтажных кранов с прямой стрелой и стрелой, оборудованной гуськом.
. 5. Разработать алгоритмы и программы решения поставленных задач на персональном компьютере для различных операционных систем и сценариев выбора оптимхтыюго крана и реализовать их в виде программного комплекса. Научная новизна работы :
-
Предложен метод выбора параметров монтажного крана с использованием геометрической и математической модели его взаимодействия с возводимым сооружением.
-
Разработана методика решения оптимизационных задач выбора стреловых монтажных кранов, обеспечивающая возможность применения вариантного компьютерного проектирования механизации монтажных работ.
-
Вскрыты новые резервы повышения надежности и ресурсосбережения в организационно-технологических решениях задач строительства за счет применения информационных технологий проектирования.
Методы исследования: Применены математический, функциональный и системный анализ, теоретические основы САПР. При создания информационных моделей использованы теоретические разработки и компьютерная техника кафедры САПР объектов строи-
тельства и фундаментостроение ЮРГТУ(НПИ), в области организационно-технологического проектирования с применением САПР.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена результатами математического моделирования с использованием нормативной базы строительного проектирования.
Основные положения, выносимые назащиту.
-
Метод построения модели взаимодействия стрелового монтажного крана с возводимым сооружением.
-
Метод построения и реализации математической модели произвольной и минимальной длины стрелы монтажного крана.
-
Метод построения математической модели для минимизации вылета стрелы реального монтажного крана.
-
Методики и алгоритмы автоматизированного выбора монтажных кранов. Структура и сценарии компьютерного метода проектирования монтажных работ, реализованного в программном комплексе «КРАН».
Практическая значимость работы.
-
Исследованы и обобщены структурные схемы привязки монтажного крана к геометрическим параметрам строящегося здания или сооружения.
-
Получена функциональная зависимость минимальной длины стрелы от геометрических параметров строящегося здания, в явном виде, удобном для задач проектирования.
-
Разработана математическая модель для минимизации вылета стрелы реального монтажного крана, обладающая достаточной степенью адекватности для практических целей.
-
Предложены алгоритмы и программы для вариантного проектирования механизации монтажных работ в реальных условиях строительства.
-
Разработана методика построения баз данных для выбора монтажных кранов.
-
Даны предложения по повышению надежности и ресурсосбережения организационно-технологических решений за счет более точного выбора параметров стрелового монтажного крана с учетом геометрии сооружения.
Внедрение результатов. Результаты исследований внедрены в проектном институте АО «Ростовграждан-проект»(фи.таал в г.Новочеркасске ) и были использованы при разработке проектов производства работ: реконструкции "Новочеркасского комбината Хлебопродуктов" и "Кузнечно-термического цеха" Новочеркасского электровозостроительного завода. Результаты исследований внедрены в учебный процесс. Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)(ЮРГТУ(НПИ)); Новочеркасской государственной мелиоративной академии; Донского государственного межрегионального колледжа строительства, экономики и предпринимательства (г.Новочеркасск).
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на Межл\'наоодной научно-практической конференции "Строительство-200и" (Ростов - на Дону, 2000), на внутри - вузовских конференциях кафедр строительного профиля ЮРГТУ(НПИ) (1991 -2000 гг.).
Структура и объем работы.
