hн и hк – минимальная и максимальная толщина прорабатываемого слоя, см;

pн и pк – минимальная и максимальная плотность бетонной смеси, т/м3;

Пн и Пк – минимальная и максимальная пористость бетонной смеси, %;

pон и pок – минимальное и максимальное атмосферное давление на смесь, МПа; γбсн и γбск – минимальное и максимальное статическое давление на смесь, МПа;

tвибн и tвибк – минимальная и максимальная продолжительность вибрирования, с;

tперн и tперк – минимальная и максимальная продолжительность перестановки вибратора, с.

С помощью выражения Eр = f (Rв) строится график. При этом E принимается для пористости П = 0,04. Предельный радиус действия внутреннего вибратора rо будет соответствовать на полученной кривой

точке Eр = Eр,min.

Проведенные соискателем исследования позволили выявить основные факторы, влияющие на ОТН работы глубинных вибраторов

(таблица 2.43).

Таблица 2.43. Факторы, влияющие на ОТН работы глубинных вибраторов

2.8. Моделирование организационно-технологической надежности работы комплектов машин для перевозки грузов

Весь транспорт, обеспечивающий доставку грузов от поставщиков непосредственно на строительные площадки, является технологическим. По своей роли этот транспорт уже не ограничивается механическим перемещением грузов в обслуживаемом строительном производстве. Он приобретает характер одного из организующих

89

факторов и, в первую очередь, обеспечивает ритмичность производства строительно-монтажных работ и ввода объектов в эксплуатацию. Выбор способа организации технологических перевозок комплектов материалов и изделий полностью зависит от принятого способа выполнения строительно-монтажных работ.

Проблема согласованной работы автомобильного транспорта с обслуживаемым строительным производством очень актуальна, поэтому важное значение приобретает разработка транспортного процесса путём его моделирования. Формализация транспортного процесса в строительстве обычно начинается с изучения его структуры, в результате чего, появляется так называемое содержательное описание процесса, представляющее собой первую попытку чётко изложить закономерности, характерные для исследуемого процесса и постановку

задачи. Содержательное описание − исходный материал для последующих этапов формализации: построения формализованной схемы и математической модели, а также программного обеспечения [165, 166].

Характерный пример моделирования транспортного процесса изложен ниже. Рассматривая АТП, которое имеет ограниченный парк машин, обслуживающих строительную организацию требуется организовать такое закрепление машин для перевозки материалов и конструкций, при котором суммарные затраты на доставку грузов будут минимальными. Задача может быть решена с теми или иными допущениями и ограничениями несколькими методами.

1.Перебором всех возможных вариантов.

2.Симплекс-методом.

3.С помощью транспортной задачи.

4.С помощью задачи о назначении.

5.С помощью теории игр.

6.Методом Монте-Карло и т.д.

Требуется, из перечисленных выше методов, выбрать наиболее подходящий метод решения подобного типа задач. Предполагается, на первом этапе для каждого вида груза выбирать оптимальный транспорт. Эта задача будет решена перебором всех возможных вариантов. Далее с помощью задачи о назначении будет выбран конкретный транспорт для перевозки грузов. Затем будут рассчитаны затраты на доставку грузов по назначению. К сожалению, нет абсолютной уверенности, что разрабатываемый метод окажется самым оптимальным. Задача эта сложная. Не исключена возможность разработки алгоритмов и программ для решения данной задачи методом Монте-Карло и с помощью теории игр.

Сменная производительность автотранспорта

90

tат = tпогр + Lгруж +tразгр + Lпор , Vгруж Vпор

N ≥ Nсут ,

Lнгруж ≤ Lгруж ≤ Lкгруж ,

Lнпор ≤ Lпор ≤ Lкпор ,

Vгружн ≤Vгруж ≤Vгружк ,

Vпорн ≤Vпор ≤Vпорк ,

Tсн ≤ Tс ≤Tск ,

Kгн ≤ Kн ≤ Kгк ,

Kвн ≤ Kв ≤ Kвк , tпогрн ≤ tпогр ≤ tпогрк ,

tразгрн ≤ tразгр ≤ tразгрк ,

где Pат – грузоподъемность автотранспорта, т; n – количество проектировок;

tат – время цикла транспортного процесса, ч;

N – необходимое количество автотранспорта, исходя из условия обеспечения непрерывной работы и дальности возки груза;

равномерно распределенные случайные величины:

Tc – продолжительность смены, ч;

Kв – коэффициент использования машины по времени, учитывающий

неизбежные внутрисменные простои, вызванные технологией и организацией работы машин;

Kг – коэффициент использования автотранспорта по грузоподъемно-

сти;

tпогр – время погрузки автотранспорта с учетом установки машины под

погрузку, с;

Lгруж, Lпор – расчетное расстояние перемещения грунта и длина пути

порожнего хода автотранспорта, м;

Vгруж, Vпор – скорость движения груженого и порожнего автотранспор-

та, м/с;

tразгр – время разгрузки автотранспорта с учетом установки машины под

разгрузку, с;

диапазоны изменения случайных величин:

Lнгруж и Lкгруж – минимальное и максимальное расстояние перемещения грунта автомобилем-самосвалом, км;

91

Lнпор и Lкпор – минимальная и максимальная длина пути порожнего хода автотранспорта, км;

Vгружн и Vгружк – минимальная и максимальная скорость движения груженого автотраспорта, км/ч;

Vпорн и Vпорк – минимальная и максимальная скорость движения порожнего автотраспорта, км/ч;

Tсн и Tск – минимальная и максимальная продолжительность смены, ч;

Kгн и Kгк – минимальный и максимальный коэффициент использования автотранспорта по грузоподъемности;

Kвн и Kвк – минимальный и максимальный коэффициент использования машины по времени;

tпогрн и tпогрк – минимальное и максимальное время погрузки автотранспорта, ч;

tразгн и tразгк – минимальная и максимальная продолжительность раз-

грузки автотранспорта, ч.

Проведенные соискателем исследования позволили выявить основные факторы, влияющие на ОТН работы автотранспорта (таблица

2.44).

Таблица 4.44. Факторы, влияющие на ОТН работы автотранспорта

2.9. Моделирование организационно-технологической надежности работы монтажных кранов

Выбор комплектов монтажных кранов для возведения объектов является центральным звеном обоснования организационно- технологических схем строительства отдельных зданий, сооружений и их комплексов при разработке проектов организации строительства и

92

при выборе наиболее рациональных методов производства строитель- но-монтажных работ во время разработки проектов производства работ на отдельном здании.

Для автоматизации выбора комплекта монтажных кранов для строительства зданий и сооружений создана экономико-математическая модель формирования комплектов машин для обеспечения нужд строительства и база данных по автомобильным, башенным, гусеничным и пневмоколёсным кранам. С помощью этой модели из базы данных выбирается необходимый в конкретных условиях комплект монтажных кранов для производства строительно-монтажных работ с минимальными затратами [164].

Общая схема автоматизированного выбора монтажных кранов для строительства зданий и сооружений представлена на рисунке 2.9. Процесс формирования комплекта строительных кранов позволяет по единой методике оценить эффективность как отдельной машины, так и любого комплекта, показатели которых хранятся в базе данных.

Для уменьшения объема информации, необходимой для подбора марки монтажного крана, и упрощения поиска табличная информация аппроксимирована с помощью полиномов второй степени. Применение математических моделей для подбора марки крана позволило повысить эффективность использования ЭВМ за счет сокращения объема информации, упрощения поиска и уменьшения времени счета при стандартной ошибке не более одного процента.

Модель подбора монтажных кранов объединяет в себе две модели. Во-первых, модель подбора кранов по техническим параметрам. Во- вторых, имитационную модель экономического обоснования выбора кранов с учетом ОТН их работы. На рисунке 2.10 приведена расчетная схема монтажа конструкций стреловыми кранами на гусеничном, пневмоколесном и автомобильном ходу.

93

Ввод исходных данных для формирования комплектов монтажных кранов

Создание модели технологии монтажа сооружения

Рисунок 2.9. Схема автоматизированного выбора монтажных кранов для строительства зданий и сооружений

94

Hш − высота от уровня стоянки крана до шарнира пяты стрелы, м;

e − расстояние от шарнира стрелы до оси вращения крана, м;

Ниже приведена имитационная модель работы монтажных кранов с учетом ОТН их работы.

i=1

n

∑Tручi Ni Tруч = i=1 n ,

∑Ni

i=1

Hпi = Hоi + H з + H элi + Hсi ,

Tсн ≤ Tс ≤ Tск ,

Kвн ≤ Kв ≤ Kвк , Hпнi ≤ Hвi ≤ Hвкi , Vпн ≤Vп ≤Vпк ,

αiн ≤ αi ≤ αiк ,

ωн ≤ ω ≤ ωк ,

Sтнi ≤ Sтi ≤ Sткi , Vтн ≤Vт ≤Vтк , Sднi ≤ Sдi ≤ Sдкi , Vдн ≤Vд ≤Vдк ,

Hонi ≤ Hоi ≤ Hокi ,

где n – количество проектировок;

Q − средняя масса элементов, монтируемых краном, т;

96

Тц − средняя продолжительность рабочего цикла (складывающаяся из времени, затрачиваемого на строповку груза, на перемещение груза к месту монтажа, на его удержание при временном закреплении, на его расстроповку и возвращение грузозахватного органа в исходное положение), мин;

Труч − среднее время ручных операций (строповка элементов, установка, временное крепление, выверка и расстроповка), мин;

Тмаш − среднее время машинных операций, включающее подъем крюка с грузом и опускание свободного крюка, поворот стрелы вокруг вертикальной оси при подаче элемента от площадки складирования к месту его установки, передвижку крана вдоль фронта работ, мин;

Pмi − масса i-го элемента, поднимаемого краном, т;

Pсi − масса строповочных устройств и монтажной оснастки для i-го элемента, т;

Hз − запас по технике безопасности между опорой и элементом при его перемещении к месту установки, м;

Hэлi − высота монтируемого i-го элемента, м;

Hсi − монтажная высота строповочных приспособлений для монтажа i- го элемента, м;

Ni − количество i-х элементов, шт.;

равномерно распределенные случайные величины:

Tc – продолжительность смены, ч;

Кв − коэффициент использования крана по времени;

Нпi − средняя высота подъема и опускания крюка крана при монтаже i- го элемента, принимается ориентировочно по монтажному разрезу, м;

Vп −

αi − средний угол поворота крана при монтаже i-го элемента, град;

ω−

Sтi − расстояние перемещения элемента по горизонтали за счет перемещения грузовой каретки башенных кранов с балочной стрелой при монтаже i-го элемента, м;

Vт − скорость перемещения грузовой каретки, м/мин;

Sдi − средняя длина продольной передвижки крана при монтаже i-го элемента, м;

Vд − скорость перемещения крана, м/мин; Кс − коэффициент совмещения операций;

97

Hоi − средняя отметка, на которую устанавливают i-й элемент (от уровня стоянки крана до опоры), м;

Тручi − время ручных операций при монтаже i-го элемента, мин;

диапазоны изменения случайных величин:

Tсн и Tск – минимальная и максимальная продолжительность смены, ч;

Kвн и Kвк – минимальный и максимальный коэффициент использования машины по времени;

Hпнi и Hпкi – минимальная и максимальная высота подъема и опускания крюка крана при монтаже i-го элемента, м;

Vпн и Vпк – минимальная и максимальная скорость перемещения крюка по вертикали, м/мин;

элемента по горизонтали за счет перемещения грузовой каретки башенных кранов с балочной стрелой при монтаже i-го элемента, м;

Vтн и Vтк – минимальная и максимальная скорость перемещения грузовой каретки, м/мин;

Sднi и Sдкi – минимальная и максимальная длина продольной передвижки крана при монтаже i-го элемента, м;

Vдн и Vдк – минимальная и максимальная скорость перемещения крана, м/мин;

Kсн и Kск – минимальный и максимальный коэффициент совмещения операций;

Hонi и Hокi – минимальная и максимальная средняя отметка, на которую устанавливают i-й элемент, м;

Tручн i и Tручк i − минимальное и максимальное время ручных операций

при монтаже i-го элемента, мин.

Общая трудоемкость работ на объекте определяется по формуле

Qобщ = Tм Nр + ∑Qвсп , (2.46)

а суммарная трудоемкость вспомогательных работ – по формуле

∑Qвсп = Qтр + Qм.д. + Qр + Qпр , (2.47)

где Тм − продолжительность работы крана на объекте, смен;

98

Nр − состав звена монтажников, включая машиниста крана, чел.; ΣQвсп − суммарная трудоемкость вспомогательных работ, чел.-смен; Qтр − трудоемкость транспортирования крана, чел.-смен;

Qм.д. − трудоемкость монтажа, демонтажа, чел.-смен; Qр − трудоемкость текущего ремонта, чел.-смен;

Qпр − трудоемкость прочих подготовительных и заключительных работ (устройство и разборка подкрановых путей), чел.-смен.

В ряде случаев при расчете эксплуатационной производительности крана учитывают также возможное снижение производительности в зависимости от технического состояния машины, квалификации машиниста, комфортности управления машиной при помощи коэффициента Км = 0,85.

Проведенные исследования позволили выявить основные факторы, влияющие на ОТН работы монтажных кранов (таблицы 2.45–2.47).

Таблица 2.45. Факторы, влияющие на ОТН работы монтажных кранов

99

Таблица 2.47. Характеристика модели сменной производительности стреловых кранов

Модель подбора башенных кранов

Расчетная схема выбора башенного крана приведена на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11. Схема для определения требуемых параметров башенных кранов

Башенные краны подбираются следующим образом:

–определяется требуемая грузоподъемность.

–определяется требуемая высота подъема крюка.

–определяется требуемый вылет крюка для башенных кранов определяется с учетом максимального приближения крана к строящемуся зданию по формуле

Lкр = Rх + d + B , (2.48)

B − ширина здания, включая толщину стен, м;

d − расстояние между поворотной платформой и стеной здания (или выступающими ее частями;

100

Rx − радиус хвостовой части для кранов с нижним противовесом, у которых габарит поворотной платформы выступает за крановый путь или для кранов с верхним противовесом половина ширины подкранового пути, м.

Для автоматизации расчета ОТН использования комплектов и отдельных машин с помощью имитационных моделей разработано соответствующее программное обеспечение. Последнее позволяет для любой имитационной модели работы строительных машин методом Монте-Карло сформировать выборку заданного объема и определить её принадлежность закону нормального. Далее с заданным уровнем ОТН определяется производительность, себестоимость и другие показатели работы машин. Ниже приведен пример расчета стоимости, продолжительности и ОТН работы гусеничного крана СКГ-25-36 (рисунок 2.12).

Разработанные в СГУПС имитационные модели оценки организа- ционно-технологической надежности использования машин и механизмов позволяют по единой методике оценивать надежность работы строительных машин и механизмов. Предложенный алгоритм формирования парков машин и механизмов с учетом их применения в реальных комплектах является универсальным. Он может быть использован для производства земляных работ, монтажа зданий и так далее. При этом можно оценить эффективность приобретения новых машин и механизмов с учётом уже имеющейся в парке номенклатуры машин и механизмов.

Предложен метод оценки организационно-технологической надёжности работы строительных машин, позволяющий прогнозировать основные показатели их работы. Этот метод является универсальным и его можно использовать для оценки работы ОТН любых парков, комплексов, комплектов и отдельных строительных машин.

101