МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

МАРЮХІН Володимир Миколайович

УДК 69.056.55:69.032.2

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ЗВЕДЕННЯ

БАГАТОПОВЕРХОВИХ КАРКАСНИХ БУДІВЕЛЬ

Спеціальність 05.23.08 - Технологія промислового і цивільного будівництва

Автореферат дисертації на здобуття

наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ 2001

Дисертація є рукопис

Робота виконана в Харківському художньо-промисловому інституті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор

Торкатюк Володимир Іванович,

Харківська державна академія міського господарства Міністерства освіти і науки України, кафедра “Безпека життєдіяльності”

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, ст.н.сп. Федоренко Петро Петрович, Науково-дослідний інститут будівельного виробництва, архітектури та житлової політики (Київ), завідуючий лабораторією технічного обстеження та підсилення будівельних конструкцій;

кандидат технічних наук, доцент Жван Віктор Денисович, Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури, кафедра технології будівельного виробництва.

Провідна установа: Придніпровська державна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України (Дніпропетровськ).

Захист відбудеться “06” 06 2001 р. о 15 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.03 Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: м.Київ, Повітрофлотський пр-т, 37.

Зі змістом дисертації можна ознайомитись в бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: м. Київ, Повітрофлотський пр-т, 37.

Автореферат розісланий “03” 05 200 1 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Д 26.056.03, к.т.н., доцент Шебек М.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність обраної теми. Проблеми зведення багатоповерхових будівель і споруд, вирішених за каркасною конструкційною схемою, вимагають розв’язання багатьох технічних, організаційно-технологічних та економічних задач, пов’язаних з підвищенням ефективності їх будівництва. Однією з найважливіших проблем є розрахунок раціональних параметрів технологічного процесу монтажу будівельних конструкцій – одного, з основних чинників зведення багатоповерхових каркасних будівель.

Для досягнення високих показників українським будівельникам в непростих сучасних соціально-економічних умовах, що склалися в Україні, в короткі терміни необхідно створити нові прогресивні форми, що поєднують науку і виробництво, управління науково-технічним прогресом в галузі технології монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

Нині досягненню світового рівня в багатоповерховому каркасному будівництві перешкоджає сучасний стан справ у всьому комплексі технологічних, організаційних та інших складових їх зведення взагалі і процесі монтажу будівельних конструкцій зокрема.

Для удосконалення функціонування цього комплексу існуючих наукових розробок недостатньо. Це стосується, насамперед, сучасних організаційних форм, пов’язаних з ринковими відносинами всіх компонентів будівельного комплексу, світового досвіду (аналіз передових технологій і технічних засобів відсутній). Концептуальним базисом індустріально-технологічної системи є уявлення про складну систему як про адитивну сукупність об’єктів і відношень та відповідний математичний апарат, внаслідок чого спостерігається не тільки ускладнення формалізації цілісності і адаптивності системи, але й визначення рівнів організації та автономності всіх компонентів системи. Результатом такого ускладнення є неадекватність моделей, частковий відхід від комплексності дослідження і обмеження прикладних рекомендацій, що в свою чергу не відповідає вимогам діючої економічної політики, новим організаційним формам, які випливають з ринкових відносин, світовому досвіду, соціальним задачам і, отже, не може застосовуватись в сучасних умовах.

Таким чином, вдосконалення технологічного процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель необхідно розглядати як системну трансформацію, що здійснюється на основі фундаментальних наукових досліджень в умовах якісних змін економічної ситуації. Фактично це означає, що необхідно створити технологічні основи процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель. Рішення цієї проблеми є актуальним як в науковому, так і в прикладному аспектах.

Зв’язок із сучасними науковими програмами, планами, темами. Роботу було виконано відповідно до “Основних напрямків соціальної політики на 1997-2000 роки” згідно з Указом Президента України від 18.10.1997 р. №11666; Наказом Держбуду України “Комплекс коротко- і довгочасних засобів, спрямованих на збільшення виробництва конкурентоспроможної продукції, проведення структурних перетворень в будівельному і житлово-господарському комплексі, створення нових робочих місць, підвищення прибутковості державної діяльності, забезпечення своєчасного проведення розрахунків з бюджетом і виплатою заробітної платні” від 28.12.1999р. №313; Наказом Держбуду України “Про першочергові заходи щодо реалізації Послання Президента України Верховній Раді України “Україна: вступ в ХХІ століття” від 01.03.2000 р. №39; “Проектом розвитку виробничої бази системи Укрексімбанк” №40 від 25.12.1997 р., а також Постановою правління Національного банку України про розвиток матеріальної бази банку та інфраструктури; напрямками науково-дослідної роботи, що проводилась на кафедрі інженерно-технічних дисциплін Харківського художньо-промислового інституту “Розробка і впровадження у виробництво енергозберігаючих технологій монтажу будівельних конструкцій” (Київ, НДР ХХПІ №196004732, 1997 р.).

Мета і задачі дослідження. Створення апарату, який включає концепцію, моделі, методи дослідження і оптимізацію технологічної системи процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель, що забезпечують комплексне вирішення проблем технологічних основ процесу монтажу з раціональними параметрами, складової частини системи багатоповерхового каркасного будівництва.

Об’єкт дослідження: процес монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

Предмет дослідження: технологічна система монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

Методи дослідження:

1. Загальна теорія систем, системно-структурний аналіз, математичне моделювання - для дослідження і моделювання технологічної системи монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

2. Оптимізація, теорія прийняття рішень - для оптимізації та автоматизації технологічної системи.

3. Експертні оцінки, математична статистика, теорія імовірностей, прикладна геометрія - для оцінки, обробки й представлення результатів досліджень і досягнутих показників.

Основні задачі досліджень:

1. Аналіз теорії і практики багатоповерхового каркасного будівництва, який дозволить визначити мету і задачу дослідження.

2. Аналіз особливостей процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель, для визначення і вибіру домінуючих чинників, що забезпечують його ефективне функціонування.

3. Дослідження і вибір раціональних засобів механізації та обладнання для монтажу конструктивних елементів багатоповерхових каркасних будівель.

4. Дослідження особливостей і вдосконалення процесу формування міцністних параметрів вузлових монтажних з’єднань конструктивних елементів багатоповерхових каркасних будівель.

5. Дослідження стійкості будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель в процесі транспортування до місця зведення об’єкту, складування, укрупнювального складання і безпосередньо монтажу.

6. Розробка логіко-математичних моделей, які дозволять забезпечити ефективне управління процесом монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

7. Оптимізація вибору технологічних рішень монтажу.

8. Впровадження результатів роботи і визначення їх ефективності.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що науково-прикладна проблема технологічних основ монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель вирішена шляхом розробки технологічної системи монтажу будівельних конструкцій, яка включає міцністні, організаційні, технічні та економічні складові.

1. Вперше з позицій загальної теорії систем обгрунтована концепція технологічної системи монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель як цілісної, відкритої, організованої, адаптивної структури, створеної з неоднорідних складових. Це дозволило визначити рівень автономності системи, її організаційну структуру і функції, засоби вдосконалення адаптивності, стратегію оптимізації.

2. Вперше досліджено кількісні зміни стану технологічних систем процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель, що відбуваються під впливом різних зовнішніх факторів. Доведена необхідність проведення комплексних і однонаправлених змін складових систем, спрямованих на підвищення ефективності їх функціонування при змінах зовнішніх факторів. Ігнорування цього принципу призводить до порушення цілісності системи і падіння інновацій, а в окремих випадках - до форс-мажорних обставин та навіть руйнування будівель.

3. Вдосконалено методи моделювання технологічної системи процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель за рахунок використання сучасних методів теорії систем, графоаналітичних методів, а також конкретизовано параметри обмеження, функціональні залежності.

4. Вперше запропонована і реалізована інноваційна стратегія оптимізації, що поєднує в собі математичні методи, технологічні і організаційні інновації. Її використання дозволить прогнозувати напрямки інновацій і цілеспрямовано змінювати цільові функції і обмеження, досягаючи за допомогою використання низки ітерацій рівня оптимальності, який перевищує показники окремо взятих математичних і технологічних складових.

5. Вдосконалено методи комплексної оцінки технологічної системи процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових будівель, завдяки чому досягнуто більшого ступеню інтеграції з моделлю технологічної системи, що в свою чергу дозволяє зробити оцінки більш репрезентативними і корисними для вирішення оптимізаційних задач.

Практична значимість отриманих результатів полягає в тому, що за рахунок впровадження комплексного рішення щодо вдосконалення технології монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель на різних об'єктах в Україні досягнуто скорочення трудових витрат на 5-10%, собівартості зведення - майже на 10-15% і тривалості - на 10-15%. Завдяки цьому сума отриманого економічного ефекту перевищила 500 тис. гривень, що, зокрема, відображено в бізнес-планах ВАТ Державного експортно-імпортного банку України.

За впровадження у будівництво окремих комплексних рішень автору було присуджено Державну премію України.

Практична цінність роботи полягає в тому, що розроблені методики і отримані результати експериментальних досліджень, використані в реальних виробничих умовах, мали позитивний вплив на підвищення економічної ефективності галузі багатоповерхового каркасного будівництва в загальній системі капітального будівництва, яка полягає в розробці і реалізації нових методів зведення об’єктів, методики оцінки прогресивності рішень з урахуванням технологічності і матеріаломісткості обладнання та оснащення для виконання виробничих операцій, пов’язаних із монтажем будівельних конструкцій, а також рекомендацій щодо розрахунку оптимальних параметрів і структури цих систем.

Особистий внесок здобувача. До захисту винесено:

1. Концепцію технологічної системи монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

2. Графоаналітичні моделі технологічної системи монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

3. Комплекс технологічних рекомендацій щодо вдосконалення параметрів процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

4. Методику оцінки рівня прогресивності об’ємно-планувальних і архітектурно-конструктивних рішень сучасних багатоповерхових будівель і організаційно-технологічних рішень з урахуванням їх технологічності, матеріало- та енергомісткості.

5. Прийоми розробки принципів вдосконалення техніки, технології і організації монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель на всіх просторово-часових рівнях з метою їх відображення в бізнес-планах зведення об’єктів.

6. Особливості експериментального і теоретичного дослідження нових операцій і процесів підготовки й установки в проектне положення конструкцій багатоповерхових каркасних будівель, з урахуванням теорії просторово-часового розвитку і стабілізації будівельних потоків.

7. Результати впровадження нових рішень під час розробки бізнес-планів по формуванню і забезпеченню ефективності виробничих систем монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель в реальних виробничих умовах.

Участь автора в спільних публікаціях охарактеризована в супровідних документах.

Апробація результатів дисертації. Про основні положення дисертації доповідалось і було отримано схвалення на науково-технічних конференціях та засіданнях науково-технічних рад Харківського художньо-промислового інституту (1996 - 1998р. р. -3 доповіді):

1. Особливості та основні напрямки підвищення рівня технологічності проектних рішень.

2. Методи та особливості оцінки эфективності перспективного розвитку конструктивних рішень багатоповерхових каркасних будівель та споруд.

3. Визначення вартості монтажу будівельних об’єктів методом середньої вартості окремих конструктивних елементів;

Харківського державного технічного університету будівництва і архітектури (2000 - 2001 р. р. - 2 доповіді):

1. Концептуальні проблеми формування якісної освіти в Україні за сучасних умов; перспективні напрямки їх вдосконалення.

2. Основні напрямки та методи підвищення ефективності реалізації проектів в будівельній галузі України;

на Міжнародній науково технічній конференції "Україна на порозі XXI сторіччя: економіка, державність", секція 3 '' Менеджмент підприємства і маркетингова діяльність в м. Вінниця (2000 р. - 1 доповідь). "Проблемы маркетинга инвестиций в строительстве и пути повышения его надежности"; на виставці - ярмарку науково-методичних розробок та ідей вищих навчальних закладів "Харківська вища школа: методичні пошуки на рубежі століть" (2001 р. - 1 доповідь). "Історичні тенденції розвитку висотного будівництва у формуванні містобудівних ансамблів міст Слобожанщини";

на V Молодіжному форумі "Радіоелектроніка і молодь в XXI столітті", Секція "Економіка і менеджмент" (2001р. - 1 доповідь): "Экономические проблемы менеджмента в строительной отрасли Украины".

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані в 13 наукових працях, з яких 6 – у фахових виданнях, що входять до переліку, затвердженому ВАК України [1–6], 5 статей [8–11,13] у збірниках наукових праць, одна монографія [12] і одна доповідь [7] у тезах конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків А, Б, В, Д, Ж. Матеріал викладено на 148 сторінках. Робота містить 49 малюнків, 19 таблиць. Список використаних джерел включає 234 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі пропонується загальна характеристика роботи.

Аналіз стану справ у галузі багатоповерхового каркасного будівництва в Україні, країнах СНД і далекого зарубіжжя, представлений в першому розділі, доводить наступне.

Зведення виробничих будівель з підвищеною кількістю поверхів під час нового будівництва і реконструкції виробництв в умовах дефіциту територій вельми ефективно і дозволяє скоротити площу забудови на 30-40%. Проте, забезпечуючи їх багатоцільове використання і просторову гнучкість обсяжно-планувальних рішень, зведення таких будівель водночас вимагає негайного розв’язання багатьох складних питань, пов’язаних з підвищенням ефективності монтажу будівельних конструкцій, що доволі часто знаходиться на критичному шляху зведення будівель і споруд, а також безпеки виконання монтажних робіт.

У зв’язку з розвитком ринкових відносин в Україні, інвестування капітального будівництва все частіше доводиться здійснювати в умовах зростаючої невизначеності і ненадійності отримання очікуваного прибутку. Відсутність надійних методів аналізу врахування факторів ризику негативно позначається на розвитку будівельної галузі зокрема та економіки України в цілому, внаслідок чого гальмується процес вкладання капіталу в економіку України.

Над вирішенням цієї проблеми працюють в КНУБА, ХДТУБА, ПДАБА, Держбуді України і інші.

Виконано чималу кількість досліджень, спрямованих на вивчення особливостей технології монтажу багатоповерхових каркасних будівель.

Питанням технології монтажу багатоповерхових каркасних будівель присвячені роботи А.А.Гусакова, Л.С.Авірома, В.С.Баліцкого, Р.І.Фокова, С.М.Булгакова, В.І.Швиденко, Д.Ф.Гончаренко, В.М.Кірноса, Р.Б.Тяна, В.Ф.Залуніна, К.В.Черненко, Е.К.Завадскаса, В.І.Торкатюка, В.А.Афанасьєва, С.Ф.Чернишова, В.П.Матохина, І.А.Дмитрука, П.П.Федоренка, С.А.Ушацького, В.Д.Жвана, Ж.Зейтуна, С.Парада (Франція); Ф.Харта, Ф.Хана, Х.Зонтага (ФРН); Гаррі Гранта (США) та інших.

Однак в українській науково-технічній літературі, в спеціальній літературі, що видавалась в країнах СНД і далекого зарубіжжя, а також в багатьох дисертаційних роботах і роботах НДІ недостатньо висвітлено проблему, пов’язану із розробкою комплексної системи технології монтажу елементів каркасів, призначеної для створення високоякісної конкурентоспроможної продукції в галузі багатоповерхового каркасного будівництва з урахуванням особливостей сучасних ринкових відносин.

Все це вимагає методичного обгрунтування, поглибленого опрацювання механізму моделювання процесів формування і керування будівельними системами – одного з напрямків підвищення ефективності капітального будівництва, результатом чого має бути створена методика розробки обгрунтованого бізнес-плану зведення багатоповерхових каркасних будівель, де основними критеріями є економічна ефективність капітальних вкладень і виробничі фонди; собівартість продукції; основні виробничі фонди; виробнича потужність - максимально можливий обсяг будівельно-монтажних робіт; обертові засоби і фонди; прибуток і рентабельність.

Під час будівництва окремої багатоповерхової будівлі чи їх комплексів можуть використовуватись різні варіанти зведення, обумовлені великою кількістю взаємопов’язаних складових, які необхідно враховувати при розробці бізнес-планів (мал. 1.).

В другому розділі дисертації доведено, що під час розробки бізнес-планів зведення багатоповерхових каркасних будівель постійно виникає необхідність прийняття технологічних рішень в системі “постачання-складування-безпосередньо монтаж”, концепція якої грунтується на таких принципах: врахування досліджених параметрів в ході реального процесу зведення об’єктів; узагальнення результатів аналізу і висновків, зроблених на основі емпіричних досліджень на побудованій теоретичній моделі реального виробничого процесу.

Керованими величинами, що дозволяють здійснювати цільовий вплив на виробничу систему, є: організаційно-технологічна структура системи U; величина резервного запасу збірного залізобетону Z; час між окремими поставками D.

В дисертації доведено, що на ефективність функціонування системи “постачання - резерв - монтаж” великий вплив мають геометричні параметри якості як виготовлення, так і встановлення елементів каркасу в проектне положення.

Основним елементом зведення багатоповерхових каркасних будівель із збірного залізобетону є вузол з’єднання збірних елементів. Функціональне призначення вузла з’єднання збірних залізобетонних конструкцій - надійність статичної роботи каркасу та його естетичність – обумовлює відповідну величину поля розсіювання замикаючої ланки, тобто припущення dZ, яке можна знайти, скориставшись виразом:

, (1)

де xi - передаточне відношення j-ої складової ланки розмірного ланцюга; di - припущення j-ої складової ланки; kj - коефіцієнт відносного розсіювання розподілення j-ої складової ланки; Кz - також для замикаючої ланки розмірного ланцюга.

В збірному багатоповерховому каркасному будівництві проблема якості пов’язана із забезпеченням точності монтажу будівельних конструкцій, яка вирішується завдяки надійному геодезичному забезпеченню і використанню спеціального обладнання для тимчасового закріплення конструкцій в процесі монтажу. Також встановлено, що найбільш ефективною є вивірка за допомогою зеніт-приладів.

Для оцінки якості монтажу було досліджено два найбільш поширених методи: вільний і примусовий з використанням різних технічних засобів.

Обробка статистичних даних дозволила апроксимувати зв’язок собівартості оснащення ( – одиночних кондукторів і – групового кондуктора) та часу експлуатації їх на будівельному майданчику відповідно до оптимального використання і технічних можливостей (t, год.) такими аналітичними залежностями:

, (2)

. (3)

Якщо уявити у вигляді кривих залежність витрат на виготовлення та монтаж конструкцій від точності виготовлення, а також проаналізувати їх перед закладенням в бізнес-план, можна обрати економічно обгрунтовану систему припущень.

На основі виконаних досліджень розроблено і побудовано графоаналітичну залежність, яка дозволяє визначити сумарні витрати на виготовлення і монтаж конструкцій каркаса в залежності від показника точності їх виготовлення.

Для якісної оцінки фактора точності приймають середньозважені відхилення монтованих елементів каркасу:

, (4)

де – відхилення і-го елементу відповідного виду;

Рі - загальна маса елементів і-го ряду;

n - кількість видів елементів монтованого каркасу.

Умови надійної статичної роботи каркасу в процесі монтажу мають бути враховані в бізнес-плані, якщо можливе (граничне) навантаження на несучий елемент каркасу в даний (розрахунковий) період монтажу не буде перевершувати несучу властивість конструкції або конструктивного елементу:

, (5)

де – розрахункове зусилля, діюче на конструкцію, яка забезпечує надійну статичну роботу каркасу в процесі монтажу, помножене на відповідний коефіцієнт n*; Nн - зусилля від нормативних навантажень; m* - коефіцієнт навантаження; m’ – коефіцієнт умов роботи; k0 - коефіцієнт однорідності матеріалу; Rн - нормативний опір матеріалу; F - геометричні параметри несучих елементів каркасу, які забезпечують надійну статичну і динамічну роботу каркасу на даному просторово-часовому рівні зведення будівлі чи споруди; Ф - функція, яка відповідає типу зусилля (стиснення, розтягнення, зріз тощо).

В бізнес-плані необхідно відобразити оптимальну послідовність розвитку потоку монтажу будівель за умов їх групового розміщення.

Для розв’язання цього питання під час дослідження бажано було б обрати не якісь абстрактні багатоповерхові каркасні будівлі, а реальний об’єкт, на прикладі якого можна було б розглянути найтиповиші проблеми, що виникають при зведенні багатоповерхових каркасних будівель чи споруд, враховуючи необхідність монтажу устаткування і всіх інших аспектів будівництва багатоповерхових каркасних будівель.

Розв'язання задачі оптимальної послідовності розвитку потоків монтажу за умов групового розміщення будівель і поєднання улаштування збірних збірно-монолітних і монолітних конструкцій, які досить часто присутні у всіх без винятку багатоповерхових каркасних будівлях, можна поділити на два етапи: перший - оптимізація напрямків розвитку монтажних (як ведучих) потоків з урахуванням особливостей одночасного зведення групи об’єктів і визначальних організаційно-технологічних факторів (х1, х2, …, х8); другий - встановлення раціональних величин параметрів оптимального потоку - довжина технологічних циклів tц, тривалість монтажу. Зі зміною напрямку розвитку потоків (горизонтальний, вертикальний чи ступеневий) змінюватимуться критерії

оптимальності (собівартість БМР - Сi і тривалість монтажу Ті). Тоді

. (6)

Для знаходження оптимальної послідовності розвитку потоків вирішувались питання: формування ситуацій послідовності монтажу (6 варіантів), визначення закономірностей змін параметрів виробництва, знаходження мінімального значення критеріїв (Сі, Ті), визначення розрахункових параметрів потоку.

Варіанти розвитку монтажних потоків при одночасному зведенні групи об’єктів представлено на мал. 2, закономірності зміни питомої (на 1 м висоти будівлі) собівартості Сі і виробітку монтажників Qi – мал. 3, а тривалості - мал. 4.

І,ІІ,…, ІV – варіанти розвитку монтажних потоків

Умовні позначки:

Проведені дослідження довели, що найбільш раціональними напрямками розвитку потоків є горизонтальний або ступеневий з максимальним упередженням розвитку потоку у просторі по відношенню до всіх будівель, що зводяться одночасно (варіанти I, II, IV), в один поверх, які забезпечують найменшу собівартість БМР і довжину монтажних потоків.

Детальний графоаналітичний аналіз моделей показав, що існують варіанти одночасного зведення групи різних за своїм обсяжно-планувальним і конструктивним рішенням будівель, які забезпечують закладену в бізнес-плані тривалість будівництва комплексів багатоповерхових каркасних будівель

В третьому розділі викладено результати досліджень основних параметрів організаційно-технологічної структури монтажу при зведенні багатоповерхових каркасних будівель. Виходячи з основних положень топології, цілісний монтажний процес при зведенні багатоповерхових каркасних будівель представлено у вигляді системи взаємодіючих структурних елементів. Аналіз діючої на об’єктах багатоповерхового каркасного будівництва цілісної системи постачання, складування і установлення конструкцій дозволив виявити основні можливі параметри єдиної структури “постачання - резерв - установлення”: погрузка збірного залізобетону, транспортування, формування резервного запасу, безпосередньо установка конструкцій.

В перебігу дослідження проведено аналіз основних параметрів організаційно-технологічної структури системи “постачання - резерв - установлення” у відповідні відрізки часу залежно від резерву конструкцій, який використовується під час монтажу: І - з приоб’єктного складу; ІІ - за човниковою схемою; ІІІ - за маятниковою схемою; IV - із резерву, який формується на центральному складі; V - із резерву, який формується за змішаною схемою.

Поєднання розрахункових і експериментальних даних дозволило отримати похідну інформацію для побудови математичної моделі залежності параметрів оптимізації від домінуючих факторів організаційно-технологічних параметрів будівель, до яких відносяться: х1 - кількість одночасно монтованих будівель; х2 - тривалість часу між поставками конструкцій; х3 - розмір максимального резервного запасу конструкцій, кратний кількості захваток; х4 - кількість монтованих елементів на просторовій ділянці, шт.; х5 - тривалість перебування об’єкту в системі; х6 - ступінь членіння об’єкту на просторові ділянки, кількість ділянок; х7 - тривалість очікування на включення просторових ділянок в роботу, год.; х8 - послідовність виконання обєднаних монтажних процесів.

За критерії оптимальності взято Y1(Ті) і Y2 (Сі).

За результатами розрахунків, проведених в ОЦ “Укрексімбанк” було побудовано модель першого нормативного стану системи на основі використання і обробки масиву статистичних даних:

(7)

(8)

Проаналізувавши рівняння (7) і (8), можна зробити такі висновки. На тривалість монтажних робіт, перш за все, впливає тривалість перебування елементу в системі (+28,453х5). Звичайно, не викликає ніякого сумніву, що х4 - кількість елементів, які монтуються на просторовій ділянці (+180,277 х4).

Подовження часу між окремими постачаннями конструкцій відповідно спричиняє довготривалість монтажних робіт в цілому. Скорочення часу перед включенням просторових ділянок у роботу дозволяє знизити собівартість (-2,030 х5) і тривалість монтажу.

Довготривалість організаційних перерв спричиняє часове подовження всіх параметрів зведення будівлі. Послідовність виконання взаємоповязаних монтажних процесів (х8) і кількість одночасно монтованих будівель (х1) практично однаково впливають на показники оптимізації [(1,985 х1) і (2,3517 х8) для Y1(Ti)] і [(7,561 х1) і (1,018 х8) для Y2(Сi)]. Проте будь-яка інша кількість одночасно монтованих будівель (межах 3-6) призводить до збільшення вартості і тривалості робіт.

Четвертий розділ присвячений висвітленню проблеми багатокритеріального вибору організаційно-технологічних рішень в процесі монтажу багатоповерхових каркасних будівель.

Методика багатокритеріального вибору поряд з апаратом імітаційного моделювання відкриває нові можливості підвищення ефективності проектування і технології монтажу. Поєднання двох таких напрямків науки дозволяє підвищити ефективність використання ЕОМ в процесі проектування організації і технології зведення багатоповерхових каркасних будівель. Застосування методики багатокритеріального вибору дозволяє найбільш доцільно провести імітаційний експеримент пошуку раціональних організаційно-технологічних рішень.

При розробці бізнес-планів монтажу будівельних конструкцій в розділі “Ключові техніко-економічні показники роботи підприємства, які фіксуються в бізнес-плані” основними показниками є: питома собівартість монтажу на мікрорівні; чиста поточна вартість на монтажні роботи; трудовитрати на монтаж однієї тони конструкцій; загальна тривалість монтажних робіт.

Обираючи найбільш раціональний з декількох варіант монтажу багатоповерхових будівель, слід звертати увагу на те, що деякі варіанти, поступаючись альтернативним по одному показнику, можуть перевершувати їх по іншому.

Задачу вибору найбільш раціонального варіанту монтажу можна вирішити різними методами. Проте, оскільки за мету ставиться не стільки вибір найраціональнішого варіанту монтажу, скільки визначення пріоритетних варіантів монтажу для їх відображення в бізнес-плані, найефективнішим є метод знаходження критерія близькості до ідеальної точки (цю проблему висвітлено в даній науковій праці).

Важливим елементом стабільності рішень, які закладаються в бізнес-плані, є визначення ефективності використання монтажних кранів впродовж року.

Розв'язання цієї проблеми на основі близькості до ідеальної точки не завжди дає позитивний результат та вимагає вирішення низки додаткових задач і виконання певних умов. Особливо це стосується тих випадків, коли для порівняння обираються декілька варіантів і значення порівнювальних показників варіюються в дуже широкому діапазоні, а значення інших - в дуже вузькому. Для розв'язання цих задач запропоновано метод ентропії.

У п’ятому розділі розглянуто методику визначення економічної ефективності формування раціональних організаційно-технологічних і технічних параметрів процесу монтажу багатоповерхових каркасних будівель.

Розглянуто теоретичні основи і передумови визначення витрат на формування процесу монтажу багатоповерхових каркасних будівель з раціональними параметрами.

На стадії попереднього складання бізнес-плану доведено доцільність визначення вартості монтажу об’єктів багатоповерхового каркасного будівництва методом середньої вартості окремих конструктивних технологічних елементів.

Доведено вплив типізації, серійності та уніфікації проектних рішень і повторюваності організаційно-технологічних рішень на ефективність зведення будівель:

для серії ИИ-60: , (9)

для серії ИИ-20: , (10)

для серії ИИ-04: , (11)

де рік використання tО1,2,…,10, а СN - відображено у відносних одиницях.

Знайдено економічну ефективність досягнення і забезпечення раціональних організаційно-технологічних і технічних параметрів процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будинків для їх відображення в бізнес-планах і використання автоматизованих методів багатоваріантного проектування.

ВИСНОВКИ

В дисертації розроблено теоретичні та експериментально обгрунтовані засоби й прийоми формування і вибору раціональних параметрів організаційно-технологічного процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель, які при використанні для розв’язання певних задач, наприклад, розробки бізнес-планів для будівельних фірм і корпорацій, дозволяють скоротити терміни зведення об’єктів в межах економічної доцільності, зекономити трудові й матеріальні ресурси за рахунок технічного вдосконалення виробничих процесів, пов’язаних із монтажем, підвищенням технологічності конструктивних рішень та ефективності управління.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають в наступному.

1. Отримані результати дослідження дозволяють створити теоретичні основи обгрунтування і побудування багаторівневих структурних моделей і засобів системного моделювання організаційно-технологічних, технічних та економічних рішень, спрямованих на підвищення ефективності монтажу багатоповерхових каркасних будівель з метою їх використання при складанні бізнес-планів.

2. Узагальнення проблем комп’ютерного моделювання і створення інформаційних систем з метою розробки організаційно-технологічних рішень з монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель, а також проведений аналіз тенденцій розвитку інформаційних технологій довів, що в умовах ринкових відносин, мінливих цілей і критеріїв різнопланових завдань багатоповерхового каркасного будівництва, при складанні бізнес-планів необхідна єдина багатофункціональна адаптивна модель, яка може забезпечити надійність організаційних, технологічних і технічних систем.

3. Аналіз досліджень, які реалізують основи теорії відображення процесів монтажу багатоповерхових каркасних будівель, проведений вітчизняними і закордонними вченими, визначив необхідність оперативної розробки адекватного апарату інформаційно-програмно-математичного відображення заданих особливостей монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

4. Запропоновано показники знаходження інтенсивності прояву відображаючих факторів і розроблено методику якісної оцінки складності умов монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

5. На основі проведених досліджень, при складанні бізнес-планів технології зведення і монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових будівель стало можливим зробити формально-морфологічний опис одно- і багатокритеріальних моделей вибору найкращого рішення у відповідності до складності робіт, кількості ресурсів, умов праці, зміни виробничих ситуацій, розроблено комплекс типових моделей і алгоритмів з функціональними залежностями між ними. Структурний аналіз інформаційних потоків визначив основні принципи інформаційно-математичного моделювання, послідовну структурно-предметну галузь в кожній інтерактивній процедурі згідно виявлених залежностей між критеріями раціональності параметрів монтажу і показників, що на них впливають.

6. Підготовлені і класифіковані основні моделі, які віддзеркалюють в бізнес-плані процес монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель і споруд:

·

·

·

·

7. Розроблено методики моделювання і вибору раціональних параметрів процесу монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних об’єктів, які включають до бізнес-плану, відповідають сучасному суспільно-політичному та економічному стану справ в Україні, тобто умовам переходного періоду до ринкових відносин, коли необхідно враховувати з одного боку вірогідний характер надходження запасу, а з другого - задоволення вимог замовника і раціональне використання ресурсів будівельних фірм.

8. Результати досліджень пропонують принципово нові можливості для дослідження зв’язку між особливостями архітектурно-конструктивних рішень плануємих будівель і проблемами економічних взаємовідносин, які виникають в процесі інвестування об’єктів будівельної галузі дозволяють об’єднати різні питання і процеси у будівництві, порізнені спеціалізацією і відомчою роздільністю, а також допомагають успішно вирішити будівельні завдання в умовах перехідного періоду до ринкової економіки в Україні.

9.

Результати проведених під час роботи над дисертацією досліджень дозволять більш ефективно вирішувати всі вищезгадані проблеми будівництва.

Перспективними напрямками досліджень є: обгрунтуваність комплексу технічних і кадрових інновацій, узагальнення отриманих результатів і розвиток нормативної бази, узгодження технології будівництва з прогресивними матеріалами і конструкціями, в тому числі для розв’язання питання енергозбереження.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ:

Статті у фахових виданнях, які входять до переліку затвердженому ВАК України:

1. Марюхин В.Н. Выбор рационального варианта монтажа на основании близости к идеальной точке. // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 1999, №7. - с.160-163.

2. Торкатюк В.И., Бутник С.В., Тремполец О.В., Марюхин В.Н. Анализ транспортной технологичности железобетонных конструкций горизонтальных дисков жесткости. // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 1999, №8. - с.154-160.

Здобувачу особисто належить постановка, концепції і вирішення проблеми формування параметрів системи “постановка-резерв-установка” (розділ 2).

3. Торкатюк В.И., Тремполец О.В., Марюхин В.Н., Кулик В.Т., Денисенко А.П. Проблемы формирования колористики городской среды. //Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2000, №9. - с.207-219.

Здобувачу особисто належить встановлення ролі залежності містобудівних функцій багатоповерхового каркасного будівництва і технологія формування їх естетичних якостей в процесі зведення (розділ 1).

4. Торкатюк В.И., Марюхин В.Н., Кулик В.Т., Денисенко А.П., Васильев Д.И. Теоретические основы и особенности прогнозирования перспективной занятости в строительной отрасли Украины. //Коммунальное хозяйство городов: Научно-технический сборник. Вып. 27. - К.: Техника, 2001. - с.287-302.

Здобувачу особисто належить постановка і вирішення задач формування елементів оптимізації організаційно-технологічних рішень по зведенню багатоповерхових будівель і забезпечення їх людськими ресурсами (розділ 3).

5. Торкатюк В.И., Марюхин В.Н., Бутник С.В., Васильев Д.И., Пыхтина Т.Б. Анализ особенностей формирования рациональных прочностных параметров монтажных дюбельных соединений. //Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2000, №11. - с.88-100.

Здобувачу особисто належить постановка і вирішення міцністних параметрів монтажних з’єднань при багатокриторіальному виборі організаційно-технологічних рішень по монтажу багатоповерхових каркасних будівель (розділ 4).

6.

Здобувачу особисто належить концепція вирішення питань формування раціональних технологій при зведенні багатоповерхових каркасних будівель і їх відображення в бізнес-планах (розділ 1,5).

Додаткові публікації, матеріали і тези конференцій:

7. Торкатюк В.І., Дмитрук І.А., Марюхін В.М. Особливості та основні напрямки підвищення рівня технологічності проектних рішень. //Тези науково-методичної конференції професорсько-викладацького складу та аспіратнів інституту за підсумками роботи в 1996 р. /Упор. Бикова Л. Харків: ХХПІ, 1997. - с.122-127.

Здобувачу особисто належить концепція і вирішення проблеми підвищення рівня технологічності проектних рішень в багатоповерховому каркасному будівництві (розділ 2).

8. Торкатюк В.И., Бутник С.В., Марюхин В.Н. Определение стоимости монтажа строительных объектов методом средней стоимости отдельных конструктивных элементов. //Зб. “Традиції та новації у вищий архітектурно-художній освіті”. Під загальн.ред. Трегуб Н.Є.. - Харків: ХХПІ, 1998, №1. - с.103-104.

Здобувачу особисто належить методика визначення вартості монтажно-будівельних об’єктів при попередньому формуванні бізнес-планів (розділ 5).

9. Торкатюк В.И., Марюхин В.Н., Тремполец О.В. Взаимосвязь эффективности проектных решений и качественных показателей строительства. //Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 1999, №7. - с.210-215.

Здобувачу особисто належить концепція впливу якісних показників проектних рішень на формування технології зведення багатоповерхових каркасних будівель (розділ 3).

10. Торкатюк В.И., Марюхин В.Н., Бутник С.В., Петухова Е.А. Методы и особенности оценки эффективности перспективного развития конструктивных решений многоэтажных каркасных зданий и сооружений /Зб. “Традиції та новації у вищий архітектурно-художній освіті”. Під загальн.ред. Трегуб Н.Є.. - Харків: ХХПІ, 1997, №6. - с.107-108.

Здобувачу особисто належить розробка методики визначення перспективного розвитку багатоповерхового каркасного будинку будівництва і шляхів вдосконалення технологій їх зведення (розділ 4).

11. Торкатюк В.И., Марюхин В.Н., Торкатюк М.Т., Бутник В.П., Дмитрук И.А., Бутник С.В. Моделирование организационно-технологических процессов возведения комплексов энергосистем. /Зб. “Традиції та новації у вищий архітектурно-художній освіті”. Під загальн.ред. Трегуб Н.Є. - Харків: ХХПІ, 1998, №2. - с.103-104.

Здобувачу особито належать вирішення завдань вдосконалення технології зведення багатоповерхових каркасних будівель в комплексах енергосистем (розділ 4).

12. Марюхин В.М. (в співавторстві). Розвиток архітектури, будівництва та мистецтва на Слобожанщині (XVII-XX ст.). /В кн. “Історія Слобідської України”. Навч. посібник з народознавства та краєзнавства. / За ред. В.Ш.Торкатюка, О.Л.Сидоренка – Х.: Основа, 1998.-368с.

Здобувачу особисто належить дослідження впливу багатоповерхових будівель на архітектуру і будівництво містобудівних систем України (розділ 1).

13. Таркатюк В.И., Тремполец О.В., Марюхин В.Н.Анализ пространственной монтажной устойчивочти горизонтальных дисков жесткости многоэтажных каркасных зданий . //Збірник наукових праць “Управління проектами та розвиток виробництва”. Придніпровська державна академія будівництва і архітектури. – Дніпропетровськ, 2000.-с.32-45.

Здобувачу особисто належить концепція і вирішення завдань забезпечення міцнісних параметрів при вдосконаленні технології зведення багатоповерхових каркасних будівель (розділ 3,4).

АНОТАЦІЇ

В.М.Марюхін. Удосконалення технології зведення багатоповерхових каркасних будівель. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 “Технологія промислового і цивільного будівництва”. Харківський художньо-промисловий інститут, Харків, 2001.

В дисертації розглянуто питання удосконалення технології зведення багатоповерхових каркасних будівель.

Проведено аналіз ключових техніко-економічних показників роботи будівельних організацій, які мають знайти відображення у бізнес-плані зведення і монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель.

Досліджено організаційно-технологічні структури бізнес-плану зведення об’єктів багатоповерхового каркасного будівництва, служби маркетингу в будівельній організації і її функції.

Встановлено, що однією з основних складових бізнес-плану технології зведення об’єктів багатоповерхового каркасного будівництва є система “постачання - резерв - установлення”, яка залежить від геометричних параметрів якості виготовлення і монтажу збірних залізобетонних конструкцій і особливостей розвитку потоку монтажу в просторі й часі.

Розроблено методику оптимізації організаційно-технологічних параметрів зведення об’єктів багатоповерхового каркасного будівництва і багатокритеріального вибору цих параметрів.

Запропоновано технічні, технологічні й організаційні рішення, включення яких у бізнес-план дозволить підвищити ефективність багатоповерхового каркасного будівництва.

Ключові слова: багатоповерхове каркасне будівництво; бізнес-план; виготовлення, транспортування, монтаж конструкцій; моделювання процесу; багатокритеріальний вибір, типізація; серійність, уніфікація, ентропія, економічна ефективність.

W.N. Marjuchin. "Perfection the technology of building designs of multi-storey frame structures". - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.23.08 - Technology of industrial and civil engineering. The Kharkov art - industrial institute, Kharkov, 2001.

In the dissertation the questions of formation business-plan in multi-storey frame construction are considered.

The analysis of key technical and economic parameters of work of building organizations fixed in business - plan is done.

The investigated organizational-technological structures business-plan of erection of objects of multi-storey frame construction, service of marketing in building organization and its function.

It's established, that one of the basic compound business-plan of erection of objects of multi-storey frame construction is the system "delivery - reserve - installation", which depend on geometrical parameters of quality of manufacturing and installation of modular Ferro-concrete designs and features of development of a flow of installation in space and time.

The technique of optimization of organizational-technological parameters of erection of objects of multi-storey frame construction and many-factorial of a choice of these parameters is developed.

The offered technical, technological and organizational decisions, which inclusion in business-plan will allow will raise efficiency of multi-storey frame construction.

Key words: multi-storey frame construction; business-plan; manufacturing, transportation, installation of designs; modeling of process; many-factorial a choice, unification, entropy, economic efficiency.

В.Н.Марюхин. Совершенствование