Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Формообразование строительных конструкций. Монография
.pdf
31
развитие неблагоприятных длительных процессов в кон-
струкционных материалах сооружения, что не было в должной
мере учтено действующими нормативными документами, не-
корректно оценено при проектировании или стало следствием
скрытого брака в процессе строительства или даже во время
ремонтов;
влияние внешних воздействий, не учтенных нормами
проектирования или проявившихся только при эксплуатации
конкретных сооружений и отмеченных системой надзора за
объектом (или за группой объектов с аналогичными наборами
конструктивных форм);
проявление при эксплуатации принципиальных недо-
статков новой конструктивной формы, не учтенных при ее
генерации и во время разработки проекта;
накопление в зоне сооружения неблагоприятных факто-
ров воздействия сооружения на окружающую среду, в том
числе и на другие технические системы;
появление или накопление во внешней среде природных
или техногенных факторов, потенциально опасных для экс-
плуатации сооружения.
– Разработка проекта реконструкции сооружения — возможно
с внесением изменений в ряд конструктивных форм. Если по каким-либо причинам проект реконструкции отклоняется, то неизбежен переход к новому проекту с радикальной заменой конструктивных форм, т.е. зарождается новый цикл для другой композиции конструкций, а цикл прежних форм завершается.
– Выполнение строительно-монтажных работ по реконструкции
сооружения, включая обычно и обновление технологического оборудования, при введении временных ограничений в режим нормальной эксплуатации или при ее временном прекращении (в мостостроении — устройство временного обхода). Обновление проекта эксплуатации сооружения. Модернизация системы
наблюдений и контроля работы реконструированного сооружения.
– Обследование (при необходимости — испытания) сооружения и его приемка в постоянную эксплуатацию.
● Этап 12. Полное прекращение эксплуатации.
32
На этом этапе происходит полное прекращение функционирования сооружения как технической системы заданного назначения вследствие:
– исчерпания срока службы по назначению с последующим
демонтажом оборудования и конструкций;
– аварии или транспортной катастрофы и невозможности частичного или полного последующего восстановления или реконструкции;
– развития постепенно прогрессирующих разрушений наиболее ответственных несущих элементов, что не допускает полного
восстановления их работоспособности в связи с невозможностью
устранения причин, вызывающих разрушения;
– уничтожения — в результате техногенной или природной
катастрофы, а также преднамеренного.
2.3. СИСТЕМНЫЙ ХАРАКТЕР ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
После определения и описания этапов, представленных на рисунке, рассматривается взаимосвязь между ними. Процесс эксплуатации сооружения входит в несколько возможных этапов и
может включать эксплуатацию временную, опытную, постоянную — до ремонтов, после ремонтов, до реконструкции и после
реконструкции.
Каждое сооружение, представляющее одну или несколько
конструктивных форм, «поддерживает» их развитие двумя способами: через свою реконструкцию и, что наиболее существенно,
благодаря передаче на новый цикл формообразования потока информации, «снимаемой» с конструктивных форм на каждом из
представленных выше этапов цикла. Такая информация, охватывающая все стороны зарождения и обоснования новых идей конструирования, этапы проектирования, строительства, эксплуатации, реконструкции, демонтажа сооружения, оказывается своеобразным аналогом генетической информации биологических
систем. Продолжая аналогию, можно сказать, что носителями
«технических генов» становятся сложившиеся творческие коллективы, и, прежде всего, конкретные личности, «создатели» и
«хранители» конструкций.
33
Идейная генерация, создание, развитие конструктивных, как и
архитектурных, форм сооружений — неотъемлемая, фундаментальная черта цивилизаций, их исторические «портреты». Уничтожение сведений (древних «баз данных»), ограничение и подавление деятельности активных и пассивных носителей информации
о «секретах» возведения сооружений приводило к угасанию общества, к подрыву его способности самосохранения и развития.
По-видимому, рассматриваемый процесс (см. рисунок) является хорошим аналогом для иллюстрации наиболее интересных
современных гипотез о сущности живой материи [181]. Естествознание, опираясь на положение о невозможности снятия абсолютно точных копий с любых материальных оригиналов, может
определить жизнь как параллельные процессы неизбежного
накопления и коррекции дефектов отображения материальных
сред различной природы. Можно сказать, что изменчивость и
наследственность есть две равноправные стороны жизненного
процесса. Прекращение коррекции (мутаций) — это гибель системы, в том числе и технической, если она создается человеком
для своего выживания на планете и не содержит явной или скрытой угрозы самоуничтожения жизни. Коррекция не может быть
полноценной в недостаточно открытой системе.
Именно поэтому системы, близкие к замкнутым, в том числе и
не развивающиеся «консервативные» технические системы,
включая и сооружения различного предназначения, в конце концов, обречены на деградацию, т.е. на переход к упрощенным (малозатратным) техническим решениям, в конкретных условиях
наиболее доступным к применению. При этом быстро теряется
квалификация создателей конструкций, восстановление которой
через новые поколения строителей требует десятков лет. Этим
можно объяснить наличие длительных периодов застоя в развитии конструктивных форм при отсутствии условий для общего
прогресса экономики.
Чем больше количество циклов, т.е., чем через большее число
реальных объектов пройдет конструктивная форма, тем больше
оснований для применения вероятностных методов при создании
на базе такой конструктивной формы более совершенных сооружений.
34
Для конкретного сооружения цикл может прерываться на различных этапах, оставляя после себя данные о причинах, приведших к остановке не менее, а возможно, и более значительных,
чем сведения о благополучно осуществленных и успешно функционирующих объектах. Только наличие определенного информационного «поля», разносторонней информации, накопившейся
по ряду представителей (циклов) одной конструктивной формы,
обеспечивает потенциальную возможность повторения ее циклов.
На этапе «накопление предпосылок», в том числе и не вполне
объективно, может быть признан достаточным набор существующих конструктивных форм для повторного применения в усовершенствованном исполнении, и тогда цикл продолжается, минуя этап 2. Но рано или поздно накопление изменений в окружающей среде, в экономике и в социальной сфере заставляет
общество пересматривать возможности используемых («потребляемых») технических систем, включая и сооружения с их набором конструктивных форм.
Однако уже на этапе «Генерация…» углубленное изучение
возможностей предлагаемой новой конструктивной формы может
выявить скрытую несостоятельность или малую эффективность
замысла и вернуть поиск на предыдущий этап — «Накопление
предпосылок». Особенно внимательно следует относиться к
предложениям, выдвигаемым без учета предшествующего опыта развития известных конструктивных форм. Конечно, среди
таких предложений могут быть и исключительно эффективные,
революционные для своей отрасли, но обычно, в общей массе,
такие предложения, выдвигаемые, как правило, не «профессионалами», оказываются тупиками. Первый «тревожный» сигнал
— наличие обширной рекламы новой идеи до ее последова-
тельного обоснования.
Еще в 50-е гг. XX в. возникли идеи генерации новых изобретений в любых отраслях техники с помощью эвристических алгоритмов, построенных на базе анализа описаний и формул большого числа патентов и авторских свидетельств [8; 187]. Формализация на международном уровне логики обоснования новизны и
полезности заявляемых решений весьма специфична и достаточно
регламентирована, что определило популярность и успех таких
алгоритмов. Появление ЭВМ и последующая компьютеризация
35
общества обеспечили внедрение алгоритмов генерации изобретений во многих областях техники на основе теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) [9; 40; 86]. В 70—90-е гг. XX в. накопившийся опыт изобретательской деятельности, в том числе и с
применением ТРИЗ, и развитие информационных технологий привели к появлению теоретических обобщений ТРИЗ на языке системного анализа с притязаниями на открытие «законов развития
технических систем» и к их формулированию [138; 195].
Обращает внимание отсутствие к началу XXI в. информации о
сколько-нибудь заметном влиянии идеологии ТРИЗ на научнотехнический прогресс в строительной отрасли экономики, в том
числе и в мостостроении, — в России и в других странах. Это
можно объяснить следующим образом.
Во-первых, каждый цикл работы конструктивной формы в
строительстве, в отличие от многих других отраслей техники,
исторически растянут во времени на десятилетия и даже столетия. Поэтому, как правило, отсутствует потребность в «скорост-
ной» переработке специалистами накопленных данных: новые
технические решения и проекты «зреют» долгие годы, опираясь,
прежде всего, на прогресс материаловедения и машиноведения.
Во-вторых, информация (в том числе и патентная) о сооружениях эксплуатируемых, строящихся, проектируемых и прекративших функционирование по прямому или иному назначению,
хорошо систематизирована и весьма доступна специалистам как
на национальном, так и на международном уровнях. Поэтому
привлечение искусственного интеллекта программных компьютерных средств к поиску новых решений не столь актуально,
как, например, в некоторых отраслях машиностроения или в отраслях, производящих средства потребления, где рынок заставляет обновлять, создавать более совершенную продукцию ежегодно
и даже чаще.
В-третьих, разработка программ создания сооружений, в том
числе и в транспортном строительстве, — многоцелевой (много-
критериальный) процесс, охватывающий решение задач для не-
скольких областей и уровней экономики. Такой процесс невоз-
можно свести к чисто изобретательским задачам. Гораздо важнее
отобрать полезные (отчасти и новые) решения по совокупности
36
критериев качества для нескольких уровней проектирования в
рамках крупного инновационного проекта.
В-четвертых, сооружения и, тем более, их комплексы — доро-
гостоящие объекты для частных или государственных инвестиций в странах с любым уровнем развития экономики. Поэтому
очень велика тенденция к проявлению консерватизма при окончательном выборе технических решений и технологий их реализации: все новое должно быть опробовано в экспериментальных
проектах с ограниченными затратами.
В-пятых, во многих отраслях строительства, например, в мостостроении, между человеком — потребителем и физическим
участником эксплуатации сложной технической системы, включающей конструктивные формы сооружений, во многих важнейших случаях «располагаются» такие ответственные участники
процесса эксплуатации объекта строительства, как «железнодорожный подвижной состав» или «автомобиль». Учет свойств и
возможностей развивающихся во времени транспортных средств
существенно отражается на темпах генерации и развития конструктивных форм сооружений. Застой в прогрессе железнодорожного подвижного состава и автомобилей или достижение их
показателями некоторого локального во времени оптимума существенно замедляет темпы разработки новых технических решений мостовых сооружений.
В-шестых, на развитие строительных конструкций значительное влияние, часто даже определяющее, оказывает архитектура,
принципы которой не сводятся к закономерностям развития технических систем и не могут в полной мере учитываться в ТРИЗ.
На этапе «Инновационный проект», пока еще новом в России
для промышленности и строительства, определяются общие схемы
внедрения научно-технических достижений поисковых разработок, которые привели к генерации наиболее перспективных для
внедрения конструктивных форм, и возможная программа инвестиций для осуществления инновационного проекта. Для этого
разрабатываются инвестиционные проекты, учитывающие в мак-
симальном объеме специфику и неопределенности реализации новых технических решений в условиях конкретной экономики.
На этапе «Инженерный проект» предпочтение может быть отдано варианту сооружения с иной конструктивной формой, чем
37
этого хотели разработчики новых технических решений, и тогда
информация, полученная на предыдущих этапах, может стать основой реализации нового цикла на других объектах, вне конкретного инженерного или даже инновационного проекта.
На этапе «Рабочее проектирование» может быть выявлен,
например, после проведения расширенных изысканий, отдельный
непреодолимый недостаток конструктивной формы, в целом эффективной, или появится ранее не рассматривавшийся или даже
отклоненный вариант технического решения, рассматриваемый
повторно под давлением экономических или иных факторов, не
связанных с конструированием. И тогда, к сожалению, не считаясь с потерями времени и средств на проектирование, приходится
признанную и принятую ранее к разработке конструктивную
форму оставить без объекта своего внедрения, а цикл на этом обрывается. Проблема в том, что многим проектным предприятиям
еще далеко до уровня, очерченного в указанных выше трудах, и
только нарастание конкуренции в проектировании обеспечит необходимое повышение эффективности и качества проектов.
В целом разработка проектов сооружений в начале XXI в. постепенно поднимается на новую качественную ступень «комплексного проектирования жизненного уровня конструкций» с
научно обоснованным прогнозированием долговечности сооружений.
На этапе «Подготовка к осуществлению проекта» цикл может
быть надолго прерван или вообще прекращен — в силу только
внешних причин (например, экономических), не связанных с какими-либо нюансами конструирования. История техники знает
много подобных примеров.
Этапы 1…6 не отвечают строго принятым в разное время и не
вполне согласованным действующим нормативным документам
и ведомственным регламентам в области строительного проектирования, однако вполне адекватно отражают их сущность и задачи применения. Определения этапов 1…6 остаются корректными
и после вступления в действие с 01.07.2003 г. (с последовавшими
изменениями и дополнениями) закона Российской Федерации «О
техническом регулировании», в силу которого должна быть, в
частности, пересмотрена и вся нормативная база строительства.
38
На этапах 7 и 8, относящихся к возведению сооружения и протекающих с большим совмещением во времени, причины прекращения цикла могут быть, как и выше, «внешними». Но на этапе «Строительство» при выполнении работ «нулевого» цикла
(подготовка оснований и возведение фундаментов) иногда
вскрываются ошибки изысканий площадки строительства, створа, трассы, не вскрытые даже экспертизой.
На этапах «Строительство», «Капитальные ремонты» и «Реконструкция» возможны и известны аварии, перечеркивающие
предыдущие замыслы и планы внедрения или развития конструктивных форм и приводящие к огромным убыткам. Причины аварий могут быть не связаны, по крайней мере, явно, с техническими решениями или даже с недостатками и упущениями проекта
производства работ. Понятие «авария сооружения», в качестве
повторяющегося, к сожалению, спутника процесса формообразования, подробно рассмотрено в прил. 2.
Спорным можно считать вопрос о возможности вести строительство объекта до полного завершения разработки его проекта.
Конечно, если речь идет о реализации проекта, включающего
только хорошо зарекомендовавшие себя многократным применением конструктивные формы, стройку допустимо начинать, опираясь на поэтапную выдачу проектной документации. Такая организация строительства, по-видимому, совершенно недопустима
(в том числе и при экспериментальном строительстве), если в
проект закладываются новые конструктивные формы. Спешка и
форсирование освоения инвестиций в таких случаях могут не
только снизить эффективность внедрения новых технических
решений, но и подорвать к ним доверие, что может привести к
отказу от их повторного применения.
На этапе «Полное прекращение эксплуатации» рассматриваются основные возможности прерывания цикла формообразования в его «материальном» воплощении, оставляя лишь информационную среду для потенциально возможного продолжения существования и развития конструктивной формы в новых циклах
на новых объектах.
Возможен, однако, и новый цикл работы конструкций на новом месте в прежнем или несколько ином качестве. Это доказано
и примерами реконструкции двух железнодорожных арочных
39
мостов через р. Москва, возведенных в первые десятилетия XX в.
по проекту выдающегося отечественного учѐного-мостостроителя
Л.Д. Проскурякова и «сплавленных» по реке в новые створы для
эксплуатации в качестве пешеходных, так называемых «обитаемых» мостов.
В отечественную практику современного строительства все
больше входят понятия научного и инженерного сопровождения
проектирования и строительства сооружений. Эти понятия хорошо соотносятся с предлагаемым здесь представлением о цикличности процесса формообразования.
Научное сопровождение — это, во-первых, выполнение комплекса НИР или НИОКР на этапах 1…4, где гораздо точнее употребить термин «научное опережение проекта», во-вторых, для
особо сложных объектов строительства, реконструкции и ремонта сооружений, — выполнение, при необходимости, на этапах
5…12 конкретных научных работ по внедрению результатов ранее выполненных исследований, в том числе и при экспериментальном строительстве, в-третьих, — участие в разработке проектов эксплуатации возведенных сооружений и в мониторинге их
технического состояния (этап 9), в-четвертых, — участие в получении объективных оценок последствий и в принятии решений
по ликвидации аварийных состояний, возникших в процессе выполнения строительно-монтажных работ или в период эксплуатации сооружений.
К сожалению, сегодняшний опыт отечественного мостостроения свидетельствует о том, что, как правило, научное сопровождение развертывается на 5-м и редко на 4-м этапах цикла формообразования (см. рисунок), когда уже приняты принципиальные,
а иногда и окончательные технические решения, которые науке
достается только «подправлять», а иногда и «спасать». Действующая система финансирования прикладной науки и отсутствие
инвестиций в разработку инновационных проектов в отечественном мостостроении не способствуют его подлинному прогрессу.
Инженерное сопровождение — это контроль объемов и качества выполнения строительно-монтажных работ в соответствии с
рабочей документацией, ППР и технологическими регламентами.
Каждое удачно осуществленное сооружение — это успешно реализованная попытка компромисса человека с природой, упорядо-
40
чивание среды обитания людей на основе экосистемного метода,
снижение энтропии этой среды в рамках создаваемых природнотехнических систем [179]. Чем сложнее природные условия и применяемые технологии, тем сложнее сооружение, его конструктивные формы, тем обычно более длителен цикл внедрения и, к сожалению, тем больше случаев прерывания этого цикла.
Рассмотренный выше цикл формообразования (см. рисунок)
можно признать в условиях рыночной экономики аналогом «инвестиционного цикла».
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
1. Создание конструктивных форм можно рассматривать как своеобразный циклический процесс. В каждом сооружении фиксируется определенный «коллектив» конструктивных форм различных уровней сложности, и формы совершают, по меньшей мере, один цикл своего развития в течение всего периода существования объекта.
2. Каждый цикл можно разбить на отчетливо проявляющиеся этапы,
хотя хронологически отдельные этапы по выполнению ряда работ могут
частично наслаиваться друг на друга. Циклы могут приостанавливаться,
навсегда обрываться и даже повторяться для одного и того же объекта.
3. Генерация и развитие конструктивных форм сооружений проходят в
своеобразной информационной среде, где можно выделить информационную оболочку, непосредственно окружающую определенный объект или
комплекс однородных объектов, которая обменивается данными с более
обширными сферами информационного пространства. Чем лучше налажен такой информационный обмен, тем больше предпосылок к прогрессу
и расширению внедрения конструктивной формы.
4. В циклах отдельных сооружений некоторые этапы могут осуществляться в минимальных объемах или вообще отсутствовать. Последнее
обстоятельство, скорее всего, свидетельствует о негативных тенденциях
в развитии конструктивных форм и требует пристального внимания специалистов и, в первую очередь, экспертов и заказчиков сооружений. Поэтому отчетливое представление о цикличности процесса формообразования имеет большое практическое значение.
5. С определенной условностью можно выделить 12 этапов наиболее
полного цикла формообразования: накопление предпосылок к измене-
нию конструктивных форм, генерация новых конструктивных форм,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]