Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса
1.1. Тенденции развития антенных сооружений связи 11
1.2. Отечественный и зарубежный опыт проектирования и возведения антенных сооружений связи 16
1.3. Основные направления развития технологии монтажа опор антенных сооружений в зависимости от их конструктивных решений... 23
1.4. Степень влияния технологии монтажа на конструктивную форму сооружения 37
1.5. Основные задачи исследования технологии монтажа башенных
опор антенных сооружений 42
1.6. Выводы по 1-й главе 48
2. Параметры технологических процессов монтажа башенных антенных сооружений в полносборном виде 49
2.1. Стандартизация технологических процессов монтажа высотных сооружений 49
2.2. Влияние конструктивных решений антенных сооружений на выбор технологии их монтажа 54
2.3. Транспортировка конструкций - технологический этап процесса возведения сооружения 59
2.4. Обеспечение прочности и неизменяемости конструктивной формы башенного сооружения в процессе монтажа 65
2.5. Обоснование кинематической схемы монтажа башенного сооружения «падающим» порталом 68
2.6. Алгоритм определения параметров монтажно-такелажнои оснастки, выполненный на основе математического моделирования 75
2.7. Выводы по 2 главе 85
3. Экспериментальные исследования сооружения и монтажно-такелажной оснастки 86
3.1. Инженерное моделирование работы конструкций на монтажные нагрузки 86
3.2. Методика экспериментальных исследований модели башенного антенного сооружения на монтажные нагрузки 92
3.3. Результаты экспериментальных исследований работы монтажно-такелажной оснастки 108
3.4. Сравнительный анализ данных математического моделирования и экспериментальных исследований 121
3.5. Выводы по 3 главе 122
4. Совершенствование технологии и организации монтажа антенных сооружений 123
4.1. Экономический анализ факторных систем, определяющих технологические требования монтажа конструкций сооружений 123
4.2. Оценка экономичности конструктивных форм башенных антенных сооружений по требованиям технологичности их монтажа 127
4.3. Экономическая эффективность инвестиций при внедрении прогрессивных методов монтажа башенных антенных сооружений 129
4.4. Пути повышения организации труда при монтаже башенных антенных сооружений 134
4.5. Выводы по 4 главе 139
Выводы 140
Литература 142
Приложение 1 154
Приложение 2 166
Приложение 3 179
- Отечественный и зарубежный опыт проектирования и возведения антенных сооружений связи
- Влияние конструктивных решений антенных сооружений на выбор технологии их монтажа
- Методика экспериментальных исследований модели башенного антенного сооружения на монтажные нагрузки
- Оценка экономичности конструктивных форм башенных антенных сооружений по требованиям технологичности их монтажа
Введение к работе
Конвергенция информационных и телекоммуникационных технологий в настоящее время призвана ускорять развитие экономики и социальной среды общества. К этой бурно развивающейся инфокоммуникационной инфраструктуре относятся средства радиосвязи и телевидения, радиотелефонная связь, информатизация почтовой связи, автоматизация почтовых отправлений, метрологическое обеспечение современных информационно-измерительных систем, радиолокация, мобильная и сотовая связь [44]. Телерадиовещание в России продолжает оставаться приоритетной задачей. Созданы передатчики цифровой радиосвязи с высоким уплотнением передающих частот, радиорелейные линии с игольчатой диаграммой направленности, антенны для различных видов мобильной связи.
Так, к концу 2005 г. для передачи телепрограмм в цифровой форме потребуется 45, а в аналоговом эквиваленте - около 178 телевизионных каналов, в том числе, 20 для федеральных, 100 для региональных и 58 для коммерческих телерадиокомпаний. Подача телевизионных и звуковых программ будет осуществляться с использованием систем фиксированной спутниковой связи и непосредственно, телевещания. Кроме того, во всех странах мира динамично развиваются системы сотовой связи, являющиеся одним из наиболее перспективных сегментов международного рынка телекоммуникаций. Только за последние десять лет число абонентов мобильной связи в мире увеличилось с 11 млн. до 1 млрд. и их количество продолжает расти.
В России сети сотовой связи в настоящее время развернуты в 74 субъектах Федерации, с числом абонентов около 14млн. Наконец, будущее вступление России во всемирную торговую организацию (ВТО) также явится важнейшим стимулирующим фактором дальнейшего совершенствования отечественных телекоммуникаций.
Исторически сложилось так, что развитие систем связи во многом обязано единению возрастающих потребностей антенной техники и возможностей наиболее эффективного возведения высотных антенных сооружений с обеспечением надежной эксплуатации уже построенных.
Конструкция антенного сооружения в процессе эксплуатации должна обеспечивать устойчивость его геометрической формы и неизменяемость конструктивных элементов в этой форме, наконец» устойчивость и прочность каждого элемента и их соединений между собой.
Таким требованиям в большей степени отвечают антенные сооружения в виде опор башенного типа, обладающие, благодаря своему конструктивному решению, достаточной жесткостью и устойчивостью [91].
Кроме того, конструкция башенных опор значительно проще поддается оптимизации по расчетным параметрам и соответственно, условию минимизации массы стали, из которой они в основном изготавливаются.
В то же время технология изготовления и монтажа предъявляют свои требования к структурному построению опор. Изготовление и возведение башенных сооружений является одной из наиболее сложных трудоемких технических задач. С точки зрения изготовления, конструкции их должны быть изготовлены настолько точно, чтобы обеспечивалась правильность геометрических очертаний конструкций башен, что требует повышенных требований к качеству разметки и выполнению контрольной сборки в процессе изготовления.
Решение вопросов монтажа зачастую затруднено из-за большой высоты сооружений, значительной зависимости их от метеоусловий, ограниченными возможностями использования монтажных механизмов и монтажно-
6 такелажной оснастки, сложностью обеспечения необходимых требований для безопасного ведения работ.
Вследствие этого, возникает проблема преодоления противоречий между функциональным назначением сооружений, их несущей способностью и капитальными затратами на их возведение. Ее решение сводится к выбору наиболее рациональной и эффективной конструктивной формы опоры, которая, во-первых, в наибольшей степени удовлетворяет функциональным и эксплуатационным требованиям; во-вторых, имеет наименьшие материальные затраты при соблюдении строительных нормативов; в-третьих, в наибольшей мере удовлетворяет технологическим требованиям изготовления конструкций и условиям строительно-монтажного производства.
Здесь не может превалировать какое-то одно из отмеченных требований, ведь только в разумном удовлетворении комплекса всех вопросов, в разрешении противоречий, возникающих между ними, могут быть созданы более совершенные конструктивные формы сооружений, ориентированные на дальнейшее их применение при надежной эксплуатации.
Таким образом, несмотря на то, что сокращение материалоемкости является одним из главных направлений в проектировании этих сооружений, в целом задача должна решаться комплексно: материалосберегающие конструктивные решения должны разумно сочетаться с трудосберегающей технологией их монтажа.
Новые рыночные экономические отношения и новые условия строительного производства раздробили единую строительную индустрию России, в результате чего появилось множество конкурирующих проектных, строительно-монтажных и посреднических организаций, имеющих разную степень компетентности в металлостроительстве. Поэтому с очевидной остротой возникает вопрос о надлежащем управлении строительством -сознательном его регулировании в целях повышения эффективности, ускорения научно-технического прогресса и роста производительности труда. В связи с этим, возникли проблемы, связанные зачастую с недостаточным
7 пониманием специфики создания рациональной конструктивной формы опор, отвечающих требованиям технологичности изготовления и монтажа.
Учитывая основные требования, предъявляемые обществом к строительной продукции, проектным, строительно-монтажным организациям и характеру их функционирования при переходе к рыночным отношениям, к которым относятся сокращение в 1,5 раза продолжительности строительства объектов непроизводственного назначения и обеспечение безопасности строительных работ, требуется повысить степень заводской готовности элементов конструкций, применить укрупненные блоки сооружений, прогрессивные технологии и методы организации строительно-монтажных работ, использовать автоматизированные системы управления с созданием широкой информационной сети [72].
Таким образом, все сводится к качественной стороне развития -повышение эффективности капитального строительства за счет резкого сокращения инвестиционного цикла, широкого использования достижений НТП через рыночные регуляторы: применение прогрессивных конструкций, использование высокопроизводительной техники и применение новейшей технологии.
Значительный объем возведения антенных сооружений связи и необходимость скорейшего ввода их в эксплуатацию требует внедрения в производство более эффективных их методов монтажа. Необходимость разработки новой, научно обоснованной технологии монтажа башенных антенных сооружений связи, позволяющей производительно и эффективно выполнить их возведение, с разработкой соответствующей инженерной методики выбора необходимой монтажно-такелажной оснастки определяют актуальность темы диссертации.
Цель работы:
Разработка технологии монтажа башенных опор антенных сооружений связи, обеспечивающей высокую производительность труда и безопасность
8 ведения работ при минимально необходимом уровне материально-технические затрат.
Задачи исследований
систематизировать существующие методы монтажа антенных башенных сооружений;
разработать кинематическую схему монтажа башенного сооружения «падающим» порталом;
разработать алгоритм выбора оптимальных параметров необходимой монтажно-такелажной оснастки для монтажа башенных сооружений связи;
произвести оценку влияния предлагаемой технологии монтажа башенных сооружений на их напряженное состояние;
разработать структуру технологического процесса монтажа башенных антенных сооружений в полносборном виде «падающим» порталом;
разработать мероприятия по выбору рационального способа транспортировки башенных антенных сооружений;
разработать практические рекомендации по монтажу башенных опор антенных сооружений связи «падающим» порталом.
Научная новизна:
разработаны математическая модель и алгоритм определения параметров монтажно-такелажной оснастки для предлагаемой ресурсосберегающей технологии монтажа башенного сооружения;
определена оптимальная расчетная кинематическая схема монтажа башенного сооружения «падающим» порталом;
разработана методика экспериментальных исследований изучения взаимного влияния технологии монтажа и конструктивных решений башенных сооружений;
определены расчетные параметры выбора монтажно-такелажной оснастки для технологии монтажа башенных сооружений «падающим» порталом.
выполнена экспериментальная проверка данных математической
модели и алгоритма определения параметров монтажно-такелажнои
оснастки;
Практическое значение работы:
разработан алгоритм определения параметров монтажно-такелажнои оснастки для задаваемых параметров монтируемого сооружения;
определены критерии оценки конструктивно-компоновочных решений башенных антенных сооружений связи по признакам их технологичности изготовления, транспортировки и монтажа.
разработаны «Рекомендации по монтажу башенных антенных сооружений связи высотой до 120 м, «падающим» порталом;
На защиту выносятся:
кинематическая схема монтажа башенного сооружения;
математическая модель и алгоритм определения параметров монтажно-такелажнои оснастки для монтажа башенного сооружения «падающим» порталом;
методика экспериментальных исследований технологии монтажа сооружений «падающим» порталом и работы монтажно-такелажнои оснастки;
результаты экспериментальных исследований, включая натурные испытания при выполнении технологии монтажа башенных опор антенных сооружений связи «падающим» порталом.
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены:
- на научно-технической конференции «Исследование, проектирование,
изготовление и монтаж строительных металлоконструкций» ЦНИИ
«Проектстальконструкция» Казахское отделение, Алма-Ата, 1972г.;
- на научно-технических конференциях Новосибирского института
инженеров железнодорожного транспорта в 1972, 1975 - 1978гг.;
на республиканских совещаниях-семинарах по вопросам охраны труда, техники безопасности и совершенствования монтажного производства в организациях Минмонтажспецстроя Казахстана, Темиртау, 1972г., Чимкент, 1973г., Алма-Ата, 1974г., Усть-Каменогорск, 1975г.;
на научно-техническом совещании «Развитие стальных трубчатых конструкций в Сибири», Новосибирское областное правление НТО Стройиндустрии, Новосибирск, 1973 г.;
на научно-технической конференции Донецкого Политехнического института, Донецк, 1977г.;
на научно-технической конференции Новосибирского инженерно-строительного института им. В.В.Куйбышева, Новосибирск, 1978г,;
на совещании-семинаре в Липецком ЦНТИ, Липецк, 1979г.;
на областном семинаре НТО «Состояние и перспективы развития индустриального монтажа строительных металлоконструкций, Липецк, 1983г.;
на технико-экономическом совете треста «Юговостокстальконструк-«ция» и Воронежского инженерно-строительного института, Воронеж, 1985г.
- на научно-технической конференции «Роль технологического
проектирования», ВНИПИ «Промстальконструкция», Москва, 1987г.;
- на научно-технических конференциях Липецкого государственного
технического университета, Липецк, 1990 - 2003 гг,
Публикации.
Содержание диссертационной работы изложено в 14 печатных работах, опубликованных в научно-технических и производственных журналах, сборниках статей, материалах конференций и совещаний-семинаров.
Отечественный и зарубежный опыт проектирования и возведения антенных сооружений связи
В зависимости от эксплуатационных, технологических, инженерных и экономических требований, а также от состояния научно-технического прогресса в области строительно-монтажного производства в настоящее время создано множество типов антенных сооружений связи. Необходимость возведения их диктуется все возрастающим объемом информации во всех отраслях народного хозяйства. Например, внедрение сотовых систем связи во многие отрасли позволяет резко повысить производительность труда, особенно на подвижных объектах, добиться экономии материально-трудовых ресурсов, обеспечить автоматизированный контроль технологических процессов.
Основу любых систем связи составляют высотные антенные сооружения разнообразные по конструктивным формам и функциональному назначению [59, 75].
Конструктивные формы антенных сооружений связи прошли большой путь развития и совершенствования, а современное состояние строительно-монтажной техники позволяет возводить механически прочные и устойчивые опоры, значительно выше уже построенных. Постоянное увеличение высоты сооружений вызвано тем, что эффективность и дальность действия передатчиков и приемников в большой степени зависит от высоты их расположения над уровнем земли.
Основным материалом, служащим для изготовления антенных сооружений связи является металл, но уникальные сооружения выполняются и в железобетоне, или комбинированно - в железобетоне и металле, что естественно отражается на стоимости их.
Однако стоимость опоры не всегда является основным критерием выбора ее конструктивной формы и здесь, зачастую имеет большее значение технологические и архитектурные требования. Всем этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют металлические решетчатые башенные и мачтовые опоры. Выбор того или иного типа опор зависит от конкретных условий требований эксплуатации в каждом отдельном случае.
С развитием антенных систем удельный вес постоянных и технологических нагрузок возрастает, поэтому возникает необходимость пересмотра конструктивных форм опор с точки зрения снижения «парусности» их от технологических устройств и оборудования.
Как и любые инженерные сооружения башни и мачты должны быть надежны в работе, долговечны, а также технологичны в изготовлении и монтаже. Этим требованиям отвечают, разработанные ЦНИИ «Проектстальконструкция» им. Н.П.Мельникова элементы стволов наиболее распространенных башен Н-180м, у которых пирамидальная часть изготавливается в виде отдельных марок (россыпью), а элементы призматической этажерки выше отм.155м - в виде пространственных секций длиной по 5м.
Мачты в основном изготавливаются в виде пространственных секций длиной до 9м, с учетом технологии монтажа этих сооружений наращиванием самоподъемным ползучим краном. При этом наблюдается тенденция увеличения длины секций с целью сокращения числа перестановок подвесного ползучего крана при монтаже. В тоже время очень длинные секции, требующие для монтажа их более тяжелый кран, большей грузоподъемности, не уменьшают в целом трудоемкости монтажа.
Были также разработаны унифицированные элементы металлоконструкций антенных опор высотой 100м и более, на основе которых выполняются различные проекты строительства башенных сооружений. Параметры башен в процессе проектирования подлежат определению по своему функциональному назначению в зависимости от размещаемого на них технологического оборудования и возможной перспективе установке дополнительного. Кроме того, на основе унифицированных конструкций разработаны башни для размещения и функционирования антенного оборудования многоканальной цифровой радиорелейной связи высотой до 120м. Параметры этих башен определены на основе теоретических исследований прочности и деформативности опор разной высоты с учетом требуемой стабильности углового положения посадочных мест антенн [69]. Башни компонуются из укрупненных монтажных секций, включающих различные сборочные конструкции и их элементы. Основные несущие элементы башен - стойки и раскосы -выполнены из стальных труб и снабжены деталями для взаимного соединения их на месте возведения.
Опираясь на вышеназванные принципы, в стране был построен и продолжает строиться ряд металлических антенных башенных сооружений высотой 50, 75, 100, 150, 160, 180, 205, 310, 325м различных форм по очертанию и выполненных в основном, из прокатных профилей, либо из труб и круглых стержней.
Строительство мачтовых сооружений разной высоты, изготовленных преимущественно из прокатных профилей трехгранного или четырехгранного сечения, также ведется в широком масштабе.
Одним из важных факторов, учитываемых при возведении мачтовых сооружений, является допускаемое отклонение их от вертикали, зависящее в основном от величин предварительного (начального) натяжения оттяжек.
В практике строительства этому вопросу в стране и за рубежом уделяют большое внимание, причем поиски идут в двух направлениях. В отечественном опыте используются наиболее дешевые канаты для оттяжек, но требующие для их натяжения специальных натяжных устройств, а за рубежом применяются более дорогостоящие канаты с параллельными проволоками без свивки, которые мало вытягиваются со временем, поэтому в процессе эксплуатации практически отпадает необходимость в натяжных устройствах.
За рубежом мачты изготавливают россыпью - отдельными стержнями или укрупненными элементами, полностью оцинкованными на заводе изготовителе и собираемыми на монтаже на оцинкованных болтах. Характерным для многих стран, проектирующих и возводящих опоры для антенных сооружений, является применение металлических сплошностенчатых трубчатых мачт взамен решетчатых, благодаря тому, что цилиндрический ствол мачты обеспечивает надежную защиту от непогоды и ветра обслуживающий персонал. Кроме того, круглая геометрическая форма мачты в плане позволяет любое расположение оттяжек и любую ориентацию, что очень важно с технологической точки зрения. При цилиндрической форме мачты также удобнее осуществлять противокоррозионную защиту, следить за состоянием ее поверхности, производить повторную окраску и пр.
Влияние конструктивных решений антенных сооружений на выбор технологии их монтажа
На практике зачастую отдается предпочтение таким сооружениям, которые в первую очередь отвечают требованиям расчетных положений и эксплуатации, хотя в должной мере они зачастую не удовлетворяют производственно-технологическим условиям их изготовления и монтажа.
Так, с одной стороны, конструкция ствола мачты РРЛ в виде цельносварной трубы рациональна тем, что с одной стороны, совмещая в себе несущие и офаждающие функции, она подвержена минимальному воздействию ветровой нагрузки, с другой, сварные стыки секций такой мачты не приспособлены для сборки и сварки в горизонтальном положении. Следовательно, чтобы такой тип мачты можно было бы смонтировать поворотом вокруг монтажных шарниров, предварительно собранного в горизонтальном положении сооружения, необходима другая конструкция стыка секций мачты. Это подтверждает тот факт, что назрела необходимость проведения анализа существующих конструктивных форм сооружений на соответствие их технологичности монтажа, так как зачастую теряется универсальность многих прогрессивных методов возведения при попытках их применения на сооружениях неоднократного использования для нужд связи [14].
Исследованию влияния конструктивных форм сооружений на технологичность монтажа предшествует изучение геометрических параметров их. Так, разбивка секций конструкций башенных сооружений производится, как правило, через 8м или в соответствии с компоновкой фидерно-волноводных трактов. Элементы поясов, распорок и раскосов секций башен предусматриваются с учетом изготовления и транспортировки с мест изготовления в виде отдельных отправочных марок (россыпью). Длина распорок и раскосов при этом назначается из условия одиночного подъема их на монтаже (длиной не более 25м и массой не более Зт.) Площадки башенных сооружений предусматриваются, как правило, укрупненными отправочными марками с размерами по ширине до 3250мм и по длине до 13 м. Монтируемые блоки секций башен с габаритными размерами стороны основания 2200 ... 3250мм проектируют плоскими.
Секции мачтовых конструкций в зависимости от высоты, технологических нагрузок, района возведения в основном принимают габаритными пространственными трех или четырехгранными с базами 800, 1350...3250мм. Длина секций мачт с базой 800мм - 4500мм, с большими размерами - 6750мм. Масса монтируемых секций мачт, при этом - до 12т. Увеличение базы секций такого типа мачт вызвано большими высотами и значительными эксплуатационными, технологическими нагрузками.
Диаметры цилиндрических мачт принимаются 1600, 2200, 2400 и 3200мм, а длина их секций - 4500, 6000, 9000мм, что кратно ширине листов стандартных размеров. Естественно, что масса секций, зависящая от насыщенности внутренними элементами и расчетной толщины листов, не должна превышать грузоподъемности самоподъемного ползучего крана в случае монтажа сооружений методом наращивания.
Далеко не полностью отмеченные геометрические параметры антенных сооружений, продиктованы требованиями нормативных документов, в основе которых заложены два характерных способа монтажа: наращиванием с помощью специальных самоподъемных ползучих кранов и поворотом собранного в горизонтальном положении сооружения вокруг монтажных шарниров. Но апробированные при возведении подобных сооружений новые, более совершенные методы монтажа, благодаря которым достигается значительная экономия материально-трудовых ресурсов, позволяют сделать вывод о необходимости пересмотра традиционно применяемых конструктивных форм сооружений.
«Наложение» новых методов монтажа на существующие традиционные конструктивные формы вызывает нередко выполнение в производственных условиях дополнительных мероприятий, таких как ужесточение отдельных элементов конструкций, устройство монтажных крепежных деталей и пересмотра монтажных стыков. Чтобы этого избежать, необходимо соответствующие требования применяемой технологии монтажа учитывать еще на стадии проектирования сооружений.
В соответствии с нормативными требованиями, конструктивную форму сооружения следует определять с учетом обеспечения экономии стали, технологичности изготовления, условий принятого метода монтажа, рационального размещения на генплане и удобства эксплуатации [93, 95].
Для снижения трудоемкости изготовления металлоконструкций сооружений и ускорения их возведения также следует учитывать в проектных решениях требования и возможности наиболее производительных технологических операций при изготовлении и монтаже, обеспечить удобство и простоту их выполнения, шире использовать унифицированные стандартные элементы и узлы.
Так, ЦНИИ «Проектстальконструкция» в свое время были разработаны типовые опоры антенных сооружений для РРЛ в двух вариантах: с трехгранным стволом для промежуточных станций и с четырехгранным -для узловых. Опоры выполнены из унифицированных элементов, секции которых имеют габарит 2500x2500x6750мм и изготовляются из труб с безфасоночным соединением.
Экономия от применения разработанных конструкций составила до 20% по массе металла и до 25% по стоимости строительно-монтажных работ. При анализе конструктивных форм антенных сооружений нельзя обойти и такой фактор, как учет причин аварий их при монтаже или в процессе эксплуатации. При проектировании в конструкцию закладываются конкретная проектная надежность и конструкции рассчитываются на эксплуатационные нагрузки. В процессе же изготовления и монтажа конструкции получают свою фактическую надежность, Нарушения требований проекта, норм и правил производства работ приводят нередко к снижению фактической надежности по сравнению с проектной, что может явиться даже причиной возникновения аварийных ситуаций (табл. 2.1).
Методика экспериментальных исследований модели башенного антенного сооружения на монтажные нагрузки
Одним из эффективных путей дальнейшего совершенствования методики и техники моделирования является сочетание физического и математического моделирования с применением информационных компьютерных технологий. Условием для достижения основной цели моделирования, поставленной в настоящей работе, является обоснование кинематической схемы подъема сооружения, представленной в главе 2. Проведение исследований предусматривает выполнение задач, предусматривающих определение рациональной кинематической схемы подъема и напряженного состояния сооружения от действия монтажных нагрузок, подтверждение расчетных предпосылок работоспособности монтажных приспособлений и такелажной оснастки, проверка расчетного алгоритма и выполнение технико-экономического анализа конструктивно-компоновочного решения, соответствующего методу его монтажа.
Непосредственно для возможности проведения экспериментальных исследований была проведена подготовительная работа, в которую входила наклейка тензорезисторов на конструкции моделей испытуемого антенного башенного сооружения и портала (основного монтажного приспособления) в соответствии с принятыми схемами испытательных установок и с соблюдением определенной технологии, установка прогибомеров, закрепление механических тензометров, запасовка полиспаста и, наконец, предварительное опробование всей системы подъема модели (рис.3.3.).
Ввиду того, что значительный интерес на всех этапах монтажа башенного сооружения представляет собой распределение усилий в канате, являющегося связующим звеном для «башни-портала», было уделено особое внимание назначению каната для моделируемой схемы монтажа. В качестве искомого был принят стальной канат диаметром 2мм крестовой свивки 6x7+1, подобный натурному стальному канату диаметром 21,5 мм типа ТЛК-0 конструкции 6x37+1. Для определения разрывного усилия моделируемый канат подвергся испытанию на разрывной машине Р-5, грузоподъемностью 5Н, причем среднее значение усилия, при котором произошел разрыв каната, составило 280кг.
Так как ставилась задача определения натяжения каната на всех этапах подъема смоделированной башни индикатором натяжения ИН-11, была произведена его тарировка путем последовательного нагружения каната диаметром 2мм эталонными грузами, в результате чего была исполнена тарировочная диаграмма.
Для соблюдения одного из принципов теории подобия, касающегося определенного соотношения массы модели и натуры башни и учитывая то, что при изготовлении была в целом уменьшена масса модели, для возможности выдержки указанного соотношения, до начала проведения экспериментальных исследований был произведен дополнительный пригруз Qi., пропорционально распределенный по центрам тяжести отдельных частей модели сооружения. Соответственно, пригруз для Б1 составил Qi =5,5кг, для Б2 - Q2=2,8Kr, для БЗ - Q3 = 1,2кг.
Снятие показаний деформаций в интересующихся точках производилось при помощи автоматического измерителя АИ-1. Кроме проволочных датчиков сопротивления для контроля и сопоставления отдельных величин деформаций на основании принятой k схемы испытательной установки модели башни были установлены и механические тензометры системы Аистова /ТА/ и системы Гугенбергера /ТГ/. Для определения прогибов модели башни в первоначальный момент подъема были установлены индикаторы часового типа (прогибомеры) у оголовка башни и под стыком между вторым и третьим блоком. Таким образом, в соответствии с поставленной целью исследования было осуществлено; а) измерение деформаций моделей башни и портала; б) определение углов подъема модели башни и портала на всех этапах монтажа; в) определение прогибов модели башни; г) определение натяжений каната на всех этапах монтажа. Определение указанных параметров проводилось по следующим этапам: 1 этап - состояние покоя; этап - отрыв портала; 3 этап - отрыв башни; 4 этап - промежуточное положение подъема башни; 5 этап — положение неустойчивого равновесия. Для имитации возрастания усилий в элементах модели башни и портала осуществлялся дополнительный пригруз 2Qf , затем 3Qj , также " пропорционально распределенный по центрам тяжести составляющих частей модели башни.
В процессе проведения эксперимента проводилось регулярное измерение усилий в смоделированном канате в зависимости от угла наклона портала, а также проверялась равномерность натяжения его в полиспастнои системе (рис.3.4.)
Оценка экономичности конструктивных форм башенных антенных сооружений по требованиям технологичности их монтажа
По данным многочисленных исследований [115] стоимость 1т металлоконструкций возводимых высотных сооружений, к которым относятся антенные башенные, значительно выше стоимости конструкций зданий и других сооружений промышленного типа. При этом если стоимость конструкций увеличивается в 1,65 раза, то стоимость монтажа в 6,15 раза, а трудоемкость на монтаже в 6 раз, что объясняется значительным отличием способов возведения сооружений и необходимостью использования специальных, монтажных механизмов и оборудования.
В связи с этим, технология монтажа имеет не только существенное, но порой решающее влияние на выбор конструктивной формы сооружения, а определение основных технико-экономических показателей, характеризующих заключительный этап его создания становится первостепенной задачей; а) трудоемкость монтажа сооружения Тс =Кет(Тукр +Тусг +ТМС) (4.4), где Km- -коэффициент, учитывающий вспомогательные и транспортные операции; Тукр —трудоемкость укрупнения конструкций башенного сооружения (при методе монтажа «падающим» порталом эта величина достигает 85-90% от общей трудоемкости); Тусг -трудоемкость установки сооружения в проектное положение (подъем, закрепление и выверка); Тмс —трудоемкость выполнения монтажных соединений б) стоимость монтажа конструкций См =амТМе(1+Кнм) +Смех (4.5), где ам -зарплата монтажа за 1 чел-час; Кнм -коэффициент накладных расходов на заработную плату, равный 0,8.
Кроме отмеченных показателей для более детального анализа принятых конструктивных решений антенных башенных сооружений и методов их монтажа предпочтительно учитывать следующую систему коэффициентов, характеризующих исключительно работу грузоподъемных механизмов и монтажного оборудования: коэффициент внутрисменного использования механизмов и оборудования Квем = Фсм -Тп / Фсм 1 (4.7), где Фем -сменный фонд времени работы механизмов и оборудования, час; Тп —время простоя механизмов и оборудования, час. коэффициент машинного времени механизмов и оборудования, характеризующий удельный вес времени, затрачиваемый непосредственно на монтаж сооружения в их общем времени производительного использования Кмаш =Тмаш / Фсм - Тп 1 (4.8), где Тмаш -машинное время работы механизмов и оборудования, час. -коэффициент использования мощности механизмов и оборудования KHM = N,j,airr/Nycr l (4.9), где N HUfT, NyCT -фактически используемая и установленная мощности механизмов и оборудования, квт.
Определение технико-экономических показателей по формулам (4.4...4-9) позволяет более объективно оценить оптимальный вариант как конструктивного решения сооружения, так и метода его возведения. Что касается монтажа башенных антенных сооружений связи, то предлагаемый метод в основном предопределен практически любой конструктивной формой их, обеспечивает надежную монтажную устойчивость в процессе их возведения и представляет собой наиболее реальный путь к автоматизации процессов монтажа.
Экономическая эффективность инвестиций при внедрении прогрессивных методов монтажа башенных антенных сооружений
Известно, что основными условиями эффективности возведения сооружений являются продолжительность и стоимость строительно-монтажных работ.
Показатель стоимости строительной продукции включает в себя стоимость материалов и стоимость выполнения работ. Вопросы, связанные с проектированием технологии строительно-монтажных работ решаются на уровне простых технологических процессов, выполняемых каждым рабочим, входящим в состав звена или бригады. С другой стороны, этот уровень позволяет избежать подробной детализации действий рабочего и обеспечивает моделирование результатов труда бригады в целом.
В конечном счете, простой технологический процесс представляет собой совокупность действий строительных машин с привлечением необходимой монтажной оснастки и людей, выполняющих последовательно одни и те же технологические операции. Таким образом, эффективность инвестиционной сферы определяет качественно новый технико-технологический уровень выполнения работ.
В связи с увеличением объема возведения башенных антенных сооружений, необходимость скорейшего их ввода в эксплуатацию, требует внедрения в монтажное производство наиболее прогрессивных и безопасных методов монтажа, каким является предложенный в настоящей работе.
При методе монтажа отмеченных сооружений «падающим» порталом, предусмотренная повторяемость выполняемых операций (при укрупнительной сборке) способствует повышению технологической производительности труда и обеспечивает высокопроизводительную качественную сборку и должный инженерный контроль в процессе выполнения работ.
Для сопоставления технико-экономических показателей, с целью определения экономической эффективности инвестирования проектов, связанных с внедрением в производство более эффективной технологии строительно-монтажных работ, в качестве эталонного метода монтажа Л. башенных сооружений принят традиционный метод наращиванием с помощью самоподъемного механизма. В основе принятия управленческих решений инвестиционного характера лежат оценка и сравнение объема предполагаемых инвестиций и будущих денежных поступлений [37]. Метод расчета чистого приведенного эффекта основан на - сопоставлении величины исходной инвестиции (1С) с общей суммой дисконтированных (т.е. сопоставимых по времени) чистых денежных поступлений, генерируемых ею в течение прогнозируемого срока. V Общая накопленная величина дисконтированных доходов (PV) и чистый приведенный эффект (NPV) соответственно рассчитываются по формулам: PV = Y—3-г- (4.10) где Рк — годовой доход; (1+г) к - коэффициент дисконтирования. NPV = Y Рк t -1С (4.11) Индекс рентабельности (PI) рассчитывается по формуле: Р1 = У Р" -.1С (4.12) Коэффициент эффективности инвестиций определяется по формуле: ARR = — (4.13), где PN - среднегодовая прибыль; RV - остаточная или ликвидационная стоимость.
Экономическая эффективность применения новой технологии производства строительно-монтажных работ определяется по разности приведенных затрат в расчете на сопоставимую единицу выполняемых работ. В нашем случае при сравнении разных методов монтажа металлических башенных опор радиорелейных линий высотой 120м, за единицу измерения принимается конечная продукция, т.е. 1т. смонтированных конструкций. В соответствии с нормативными требованиями по определению экономической эффективности использования в строительстве прогрессивной техники, расчет годового экономического эффекта от применения нового технологического процесса и способа организации производства и управления, обеспечивающих экономию производственных ресурсов без изменения конструктивных решений сооружений производится по формуле: Э = (3,-32)А2 (4.14), где 3 и Зг - приведенные затраты на единицу объема работ, выполняемых соответственно с применением традиционной (эталонной) и новой технологии монтажных работ; Аг - годовой объем работ, выполняемых в расчетном году с применением новой технологии в соответствующих единицах измерения. Итоговые экономические показатели, приведенные в табл. 4.1, подтверждают значительные преимущества метода монтажа сооружения в полносборном виде «падающим» порталом, как с точки зрения экономии материально-технических ресурсов, так и возможности отмеченного метода обеспечивать более высокую выработку работающих, следствием чего является сокращение сроков ведения монтажных работ [105].
