ВВЕДЕНИЕ
В современных условиях привычно мыслить категориями застройки огромных промышленных районов, строительства целых городов. Когда-то для этого нужны были столетия. Камень к камню, постройка к постройке - медленно, но неуклонно разрастались кварталы, подминая под себя земляные валы, выбираясь за крепостные стены.
Один из древних наказов человеку гласит: построй дом, вырасти дерево, воспитай ребенка. Именно в этом - построить, вырастить, воспитать - зримые черты жизни и ее высший смысл. Именно это является движущей, созидательной силой человеческого сообщества и его развития.
Швейцарский философ и инженер Г.Эйхельберг так описывает эволюционный путь развития общества и его научно-технический прогресс: «Полагают, что возраст человечества примерно равен 600 тыс. лет. Представим себе движение человечества в виде марафонского бега на 60 км., который, где-то начинаясь, заканчивается в центре одного из наших городов. Большая часть 60-километрового расстояния пролегает по весьма трудному пути - через рощи и девственные леса. Об этом ничего неизвестно. Только в самом конце, на 58-59 километре бега, мы находим наряду с первобытными орудиями труда пещерные рисунки, как первые признаки культуры. На последнем километре пути все больше проявляются признаки земледелия. За двести метров до финиша дорога, покрытая каменными плитами, ведет мимо римских укреплений. За сто метров - наших бегунов обступают средневековые городские строения. До финиша остается еще 50 метров. Там стоит человек, умными и понимающими глазами следящий за бегом - это Леонардо да Винчи. Осталось только 10 метров. Они начинаются при свете факелов и скудном освещении маленькими лампами. Но при броске на последних 5 метрах происходит ошеломляющее чудо: свет заливает ночную дорогу, повозки без тяглового скота мчаться мимо, машины шумят в воздухе, и пораженный бегун, ослепленный светом прожекторов, оказывается в окружении фото - и теле корреспондентов».
Как видно из этого, научно-технический прогресс проявляется во всех областях человеческой деятельности с определенным ускорением. Между открытием фотоэффекта и появлением фотографии прошло 102 года. Для изобретения телефона потребовалось 50 лет, радио - 35 лет, телевидения и радарных установок - 14 лет. Для создания атомных электростанций потребовалось 15, а атомной бомбы 6 лет. Атомный реактор был освоен за 4 года. Всего 5 лет потребовалось для освоения транзистора и лазера. В настоящее время
такую динамику развития общества принято называть научно-техническим прогрессом (НТП).
Значителен прогресс и в строительной сфере. Если при строительстве пирамиды Хеопса было затрачено, примерно, 160 млн. чел. - часов, то при сооружении Братской ГЭС, превосходящей по строительному объему пирамиду Хеопса в 5-6 раз, было затрачено менее 50 млн. чел. - часов. Однако строительство египетских пирамид назвало первого инженера в истории человечества. Им стал жрец Имхоттеп.
В настоящее время, инженером (лат. ingenium - талант, мысль, умение) принято называть работника, который творчески умеет использовать научные знания. Он должен уметь проектировать и строить промышленные, гражданские здания и сооружения. Рационально применять машины и оборудование, разрабатывать (применять) производственные методы, используя различные инструменты или их комплекты. Инженер должен уметь конструировать эти элементы, пользоваться ими, знать принцип их действия и предугадывать их поведение в определенных условиях. Он обязан в соответствующей степени учитывать требования экономики, техники безопасности и сохранности оборудования, быть в высочайшей степени организатором производства.
Основная созидательная сила общества в значительной степени проявляется в области строительства. Аристотель говорил: «Сначала мы создаем наши города, облик наших зданий, а затем они создают нас».
Благодаря строительству общество получает все то, без чего невозможно материальное производство. Строительство является единственной отраслью, которое существует только для того, чтобы создавать новые, восстанавливать и реконструировать действующие основные фонды: фабрики, заводы, шахты, дороги, жилые дома, сельскохозяйственные постройки и многие другие сооружения. Таким образом, строительством можно называть процесс возведения зданий и сооружений, включающий соответствующие комплексы строительных работ.
Однако возведение современных зданий и сооружений связано с возникновением сложного комплекса проблем, решение которых, прежде всего, обусловлено внедрением в сферу строительства комплексно механизированных и автоматизированных способов ведения работ, наиболее экономичных технологий, современных методов планирования и управления. Кроме того, в течение последних 50 лет в практике строительства наблюдается три важных изменения в методике возведения зданий: применение тепловой изоляции; разработка более герметичных ограждающих конструкций здания; внедрение нагнетаемых нагревающих и охлаждающих систем. Каждое из этих новшеств сделало дома более комфортными, но менее долговечными.
Ранее построенные жилые дома были холодными и менее комфортными, но они выдержали испытание временем. Современные здания исключительно комфортны, но в них очень часто возникают достаточно серьезные проблемы уже в процессе их эксплуатации. Подавляющее большинство домов в современных условиях строится из хороших материалов высококвалифицированными специалистами. Но эксплуатация подобных зданий усложняется. Сегодня, например, применяются краски лучшего качества, чем это было раньше, но с ними возникает больше технологических проблем. Изоляционные материалы сегодня более качественны, чем были вчера, но и с ними проблем больше. Сегодня устанавливают окна более высокого качества, но при их установке также возникают большие технологические проблемы. То есть, применение новых, более качественных материалов и умение их применять, еще не является решением проблемы долговечности. Кроме того, возведение сооружений, разнообразных по своему конструктивному решению, может осуществляться в разнообразных условиях, что требует применения соответствующих технологий и производственных затрат.
Технология (techno - искусство, мастерство + logos – мысль, слово) это не только наука о способах переработки материалов и полуфабрикатов, но и способ взаимодействия функционирующих систем, образующих простые и комплексные процессы, определяющим моментом которых является степень потенциала интеллекта, его объем, как главного источника создаваемой прибыли. Из всего множества можно выделить три типа технологий.
Технология создания объекта;
Технология функционирования объекта;
Технология саморегулируемых систем.
Под объектом может подразумеваться продукция вида работ (каменная кладка), законченная продукция, здание, город, атомные подводные лодки и др. Качество технологии будет тем выше, чем больший потенциал интеллекта внесен в создание этого объекта знаниями соответствующих наук.
Например, город будет тем лучше и эффективнее, чем лучшие архитектурные решения будут приняты, созданы лучшие строительные материалы и конструкции, будет использовано лучше качество проектирования, планирования, организации, управления, лучшие знания других, необходимых наук. Поэтому технологические науки объединяют в единую систему знаний все существующие в мире науки.
К саморегулируемым (эргатическим) системам, в которых люди с помощью технологий реализуют свой потенциал и удовлетворяют потребности, относятся семья, любой производственный процесс первых двух типов технологи, любое поселение людей, деревня, город, страна, область, регион, континенты, население земли. В этих системах качество технологий определяется также потенциалом интеллекта, в них реализованным.
В настоящее время пока отсутствует методика измерения потенциала интеллекта. О качестве технологии приходится судить по косвенным значениям различных групп показателей: экологических, экономических, социальных, военных, медицинских и пр. Каждому качеству технологии соответствуют определенные значения этих показателей.
При этом люди создают для себя систему управления, которая должна улучшать качество технологии, а, следовательно, и значения соответствующих групп показателей. Поэтому не могут существовать такие понятия, как «экономическое, социальное, медицинское, экологическое и др. развитие». Это всего лишь группы показателей, значения которых следственны от качества используемых технологий. Следовательно, управлять следует качеством технологий, а не каким-либо следственным от него развитием.
Можно, например, улучшить экономические показатели в системе, а она будет продолжать деградировать, а не развиваться. Система развивается, если обеспечивает приращение потенциала интеллекта, который вкладывается рационально в систему. Таким образом, инвестиции, есть реализация дополнительного потенциала интеллекта в технологию функционирования системы. Однако при этом необходима диагностика качества технологии, чтобы выявить, где этот потенциал, и в каком объеме он необходим.
Анализ технологических задач позволил сформулировать 7 законов функционирования технологии:
1. Всякое взаимодействие и движение имеет соответствующую технологию, которая является частью системы и должна изучаться как большая система с декомпозицией задач.
2. Любая технология есть материализуемый или уже материализованный потенциал интеллекта.
3. Каждая технология имеет свое качество, диапазон его улучшения, диапазон емкости потенциала интеллекта.
4. Каждая технология имеет свой жизненный цикл, определяемый не только величиной диапазона емкости потенциала интеллекта, но и скоростью его реализации.
5. Чем выше качество технологии, тем большую прибыль создают процессы, в которых они реализуются, тем ниже скорость старения.
6. Чем выше потенциал интеллекта в технологии функционирующей системы, тем большим потенциалом интеллекта должна обладать система управления, ибо при определенных значениях этого потенциала она может быть недостаточно эффективной или убыточной.
7. Уровень демократии в функционирующей системе должен соответствовать ее качеству технологии.
В настоящее время во многих управленческих процессах отсутствует четкая технологическая взаимосвязь промежуточных результатов, направленных на достижение конечной цели. Одновременно, не всегда однозначно обозначена ответственность участников за сбои в достижении результатов. Это приводит к тому, что вся оценка за получение конечной цели концентрируется на участниках, завершающих технологический маршрут. Истинные источники сбоев в управлении зачастую не выявляются.
Поэтому одним из способов реализации технологических задач является, например, в строительной сфере, разработка математических моделей строительных процессов, проектирование технологических нормалей, определяющих последовательность реализации законов технологии и, в частности, технологии возведения зданий и сооружений или их частей.
Ответить на поставленные вопросы призвана дисциплина «Технология возведения зданий и сооружений» (ТВЗС).
Под ТВЗС понимают: совокупность знаний в области техники, технологии, организации и экономики производственных процессов, целенаправленно используемых при выпуске строительной продукции в виде отдельных зданий и сооружений или их частей.
Дисциплина «Технология возведения зданий и сооружений» изучает:
1. Проектирование и планирование технологических процессов.
2. Структуру производственного процесса.
3. Порядок и последовательность осуществления процессов и операций.
4. Согласование и увязку процессов во времени и пространстве.
5. Способы осуществления процессов.
6. Средства, применяемые при реализации процессов.
7. Трудовые и материальные ресурсы, необходимые при возведении зданий и сооружений.
8. Способы обеспечения эффективности производства.
Общая структура дисциплины «Технология возведения зданий и сооружений» приведена в таблице 1.1. По своему объему и сложности изучения ТВЗС может быть подразделена на отдельные уровни с I по VI. Некоторые из них связаны с действием отдельного человека – субъекта (S). Отдельные уровни зависят от системы коллективной индификации субъект – субъект (S-S). Наконец часть уровней отражают действия человека в процессе создания конечной продукции субъект – объект – субъект (S-O-O).
1. Основные понятия и общие положения
1.1. Строительная продукция и классификация строительных объектов.
Под общим понятием «строительная продукция» или «строительный объект» следует подразумевать как отдельные части строящихся объектов, так и законченные здания и сооружения. Под строительной продукцией подразумевают также введенные в эксплуатацию промышленные предприятия и цехи, жилые дома, здания общественного назначения и другие, вновь построенные или реконструированные объекты.
Строительная продукция, как правило, стационарна, а рабочие и орудия труда перемещаются по мере возведения сооружения с одного участка на другой. В этом отношении процесс возведения любого сооружения принципиально отличается, например, от конвейерного производства со стационарными постами технологического воздействия и перемещающейся продукцией.
Строительные объекты чрезвычайно разнообразны по своему назначению, расположению в пространстве, объемно-планировочному и конструктивному решению. Следовательно, принципы, на основании которых следует классифицировать строительные объекты, также могут быть различны. Рассматривая здания и сооружения как строительные объекты, при возведении которых необходимо осуществлять выполнение комплексов строительно-монтажных работ с помощью прогрессивных методов строительства, возникает задача по выявлению закономерностей подобных комплексов, расположению их во времени и пространстве. С этой точки зрения, строительные объекты классифицируются следующим образом:
Примерная структура дисциплины ТВЗС
Таблица 1.1.
По назначению. К этой группе можно отнести жилые и гражданские здания, здания промышленного назначения, инженерные сооружения, сельскохозяйственные и гидротехнические сооружения.
По расположению в пространстве. В этом случае строительные объекты можно разделить на три группы:
- линейно-протяженные сооружения в виде мостов, эстакад, тоннелей, дорог различного назначения, каналы и трубопроводы,
- сосредоточенные объекты, к которым можно отнести сооружения, расположенные на ограниченной территории,
- территориально-разрозненные объекты, которые находятся на значительном расстоянии друг от друга, но связанные между собой одним функциональным назначением. К ним можно отнести жилые и гражданские здания в сельской местности, здания и сооружения, расположенные в близи автомобильных и железных дорогах.
По строительно-технологическим признакам здания и сооружения следует подразделять на однородные и неоднородные объекты, прямым образом влияющие на форму и сложность строительных потоков.
1.1.1. Технологические признаки однородных объектов
К однородным объектам относят сооружения с повторяющимися элементами или блоками элементов, монтируемые с помощью одинаковых технологических приемов. Однородные объекты должны иметь одинаковые или группы одинаковых участков с постоянной (стабильной) технологией производства основных работ на каждом их них.
Для таких объектов в качестве монтажного участка принимается такая наименьшая часть здания (сооружения), на которой, например, возможно осуществить раздельным методом, например, непрерывный монтаж сборных конструкций с соблюдением необходимых технологических перерывов для получения достаточной прочности бетона в стыках. Однородные объекты могут иметь одинаковые или неодинаковые участки, размеры и объемы работ, в пределах которых зависят от принятых методов и последовательности их выполнения.
Однородные объекты с одинаковыми участками (захватками) или секциями, принято называть такие, в которых подобные участки многократно повторяются. Это позволяет организовать при их возведении ритмичный темп выполнения работ. К ним относятся жилые, некоторые гражданские, одноэтажные или многоэтажные промышленные здания легкой, приборостроительной, радиотехнической промышленности. Однородными с одинаковыми участками могут быть линейные сооружения в виде дорог, каналов или трубопроводов.
К однородным объектам с неодинаковыми участками принадлежит большинство одноэтажных промышленных зданий среднего и тяжелого типов. Такие объекты даже при полной унификации однотипных конструкций не удается расчленить на участки одинаковые по размерам и объему работ. Так, например, на внутренних участках многопролетных одноэтажных зданий могут отсутствовать наружные ограждающие стены. Возможен вариант, когда монтаж основных конструкций на некоторых участках может быть ограничен лишь монтажом элементов покрытия, а колонны и подкрановые балки предварительно устанавливаются при проходах монтажного крана на смежных участках. При возведении однородных объектов с неодинаковыми участками сохраняется стабильная технология производства работ, но продолжительность потоков может быть различной.