CC BY
45
INNOVATIVE BUSINESS PROCESS MANAGEMENT SYSTEMS IN THE DIGITAL ECONOMY Gorshkova E.A.*, Dobryshina L.N.**, Mikhalevich L.Y.** *Moscow polytechnical university ** State university of management
Abstract
The organization of modern construction production requires the use of effective methods of using material and labor resources. One of the progressive methods of systematic, continuous and rhythmic construction is the flow method. Features of this method of organizing production allow the simultaneous construction of several objects, including large and technologically complex.
The flow method provides a rhythmic output of construction products and uniform use of labor resources. The application of the method is one of the advanced technologies of modern construction production, is widely used both nationwide and abroad. This method allows you to integrate various innovations, use all kinds of communication systems and the latest technology.
Keywords:
construction organization, the flow line method, строительные потоки, construction optimization Date of receipt in edition:22.07.18 Date of acceptance for printing: 25.07.18
УДК 69.058
ПРОВЕДЕНИЕ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ЗА ТЕХНИЧЕСКИМ И НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННЫМ СОСТОЯНИЕМ ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В РАМКАХ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА УНИКАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
Д.В. Топчий*, А.Ю. Юргайтис*, В.С. Чернигов**, Е.О. Кочурина* *Национальный исследовательский московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ)
** ООО «Научно-исследовательский институт проектирования, технологии и экспертизы строительства»
Аннотация
Авторы описывают опыт проведения научно-технических изысканий в рамках научно-технического сопровождения строительства и проектирования на крупных объектах строительного комплекса города Москвы (в том числе уникальных). Приводятся аналитические данные по результатам исследования напряженно-деформированного состояния свайного фундамента при этапном нагружении в процессе реализации циклов возведения объекта капитального строительства.
Ключевые слова:
научно-техническое сопровождение строительства и проектирования, мониторинг напряженно-деформированного состояния, свайный фундамент, тензометрия История статьи: Дата поступления в редакцию 03.09.18
Дата принятия к печати 05.09.18
Введение
В процессе проектирования комплекса зданий и сооружений на основании действующей нормативно-технической базы (в том числе [1]) разработчики проектной документации в целях гарантированной обеспеченности заданной надежности и безопасности объекта учитывают в нормалях проектирования целый спектр коэффициентов надежности (табл.1).
Таблица 1
Коэффициенты надежности, согласно СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»
Обозначение коэффициента
№ Наименование вида коэффициента надежности, согласно надежности, согласно СП
п/п СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»
1 Коэффициент надежности по материалу
2 Коэффициент надежности по нагрузке
3 Коэффициент надежности по условию работы
4 Коэффициент надежности по уровню ответственности объекта строительства
5 Коэффициент надежности по назначению
6 Коэффициент надежности по грунту
Использование данных коэффициентов является одной из основополагающих особенностей расчета конструкций зданий и сооружений по методике двух предельных состояний (табл. 2), повсеместно применяемом сегодня для конструкторских расчетов (в том числе поверочных). Однако четко регламентированная существующей нормативно-технической базой процедурность определения габаритов сечений несущих элементов каркасов и фундаментов зданий, армирования железобетонных конструкций, местоположения необходимых усиливающих элементов (например, видимые и скрытые капители, усиление зон продавливания от колонн и т.д.) из условия прочности, жесткости и устойчивости на практике не всегда позволяет добиться оптимальных типоразмеров элементов. В первую очередь, это касается вопросов экономической целесообразности (экономии), а также трудо- и материалоемкости при проектировании и возведении уникальных объектов (табл. 3, [3]).
Таблица 2
Расчет конструкций зданий и сооружений по современной методике двух предельных состояний
№ п/п Предельное состояние Суть расчетных операций
1 Первое предельное состояние Определение несущей способности конструктивного элемента (по прочности и устойчивости для сжатых элементов)
2 Второе предельное состояние Определение максимально допустимых деформаций из условия беспрепятственного функционирования в соответствии с заданным назначением и физиологически-эстетических требований
Таблица 3
Формальные признаки особо-опасных, технически сложных и уникальных зданий и сооружений в соответствии с действующей нормативно-технической базой
№ п/п Категория объекта Определение объектов представителей Нормативная ссылка
1 Особо опасные 1. Объекты использования атомной энергии, 2. гидротехнические сооружения, 3. сооружения связи, 4. линии электропередачи и иные объекты электросетевого хозяйства напряжением 330 киловольт и более, 5. объекты космической инфраструктуры, 6. объекты инфраструктуры воздушного транспорта, 7. объекты капитального строительства инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования, 8. метрополитены, 9. портовые гидротехнические сооружения, 10. тепловые электростанции, 11. подвесные канатные дороги, 12. различные опасные производственные объекты. Градостроительный кодекс Российской Федерации Глава 6. Архитектурно-строительное проекти-рование,строительство, реконструкция объектов капитального строительства (статьи с 47 по 55) Статья 48.1. Особо опасные, технически сложные и уникальные объекты
2 Технически сложные
3 Уникальные объекты 1. Высота более чем 100 метров; 2. пролеты более чем 100 метров; 3. наличие консоли более чем 20 метров; 4. заглубление подземной части (полностью или частично) ниже планировочной отметки земли более чем на 15 метров.
Материалы и методы исследования
В основе данной работы лежит технология последовательной установки в тело сваи фундаментного поля датчика для контроля напряжений (в зависимости от нагрузки) марки ТЗБ (тензометр закладной для бетона).
Характеристики применяемого оборудования представлены в таблице 4.
Таблица 4
Описание используемого оборудования. Тензометр закладной для бетона (Тип ТЗБ-100; ТЗБ-200)
№ п/п Характеристика применяемого оборудования Значение
1 Измерительная база тензометра (приведенная длина мм.) 100;200
2 Диапазон измеряемых механических напряжений, кг/см2 300
3 Чувствительность тензометра (мВ/В)/(кг/см2) 0,032
4 Погрешность тензометра, % +-2
5 Рабочий диапазон температур. С -30......+60
6 Допустимая перегрузка. % от НПИ 50
7 Входное электрическое сопротивление, Ом 355.5
8 Выходное электрическое сопротивление, Ом 350.2
9 Напряжение питания постоянного тока, не более, В 12.0
10 Потребляемая мощность, не более, ВА 0.4
11 Электрическое сопротивление изоляции, Мом, не менее 1000
12 Степень защиты оболочки по ГОСТ 14254 (МЭК 529-89) 1Р65
Для работы также применялись: полнотелые железобетонные сваи-стойки 110.30-11у квадратного сечения размером 300х300 мм и 100.40-11у размером 400х400 мм, фотографии образцов приведены далее по тексту.
Теоретическая часть
Очевидно, что нормативно-техническая база, регулирующая строительное проектирование и производство, как бы динамично и рефлексивно она не актуализировалась и не дополнялась, не может предусмотреть бесконечное множество особенностей зданий и сооружений, а также уникальных особенностей условий строительства, встречающихся на практике. Максимизация типизации объектов по определению невозможна в условиях развитого творчества инженерной мысли при создании уникальных объектов, каждого — со своей особой спецификой (в части архитектуры, конструктива, инженерного наполнения системами, местоположения и т.д.).
В настоящее время проектирование подобных уникальных объектов осуществляется на основании аналогичного опыта, с применением апробированных решений на иных объектах уникального строительства, поддающихся хотя бы сколь угодно малому сравнительному и корреляционному анализу по своим техническим и конструктивным характеристикам. При том, что теория подобия, как раздел математики, сама по себе не всегда позволяет добиться оптимизированных производственных решений, проектные организации не всегда корректно проводят подобный анализ, в результате чего инвестору строительного проекта приходится идти на дополнительные издержки, обусловленные перестраховкой в процессе конструкторского проектирования элементов зданий и сооружений.
В качестве примера стремления к оптимизации габаритов сечений несущих элементов, а следовательно — снижению материалоемкости и сметной стоимости строительства, можно привести практический опыт авторского коллектива по мониторингу действительного напряженно-деформированного состояния свай фундаментной части крупного уникального объекта на территории города Москвы. Цель данного мониторинга — установление действительного тензора напряжений и его соотнесение с расчетными величинами, полученными в результате проектирование Генпроектной организацией на основе условно схожих объектов (см. табл. 5).
Таблица 5
Цели мониторинга напряженно-деформированного состояния бетона свай фундамента уникального объекта
№ п/п Категория задач Достигаемый эффект
1 Строительный контроль Обеспечение безопасности и надежности конструкций; своевременное реагирование в случае наступления критического (предельного состояния)
2 Финансовый менеджмент Использование латентных запасов по несущей способности конструктивных элементов; снижение материалоемкости строительного производства; положительный экономический эффект
3 Научная организация Накопление и систематизация знаний о действительном
труда (НОТ) поведении структуры материала под нагрузкой с учетом ступеней загружения каркаса здания; актуализация нормативно-правовой базы в части уникальных объектов; составление рекомендаций по проектированию и строительству уникальных объектов, сгруппированных по признакам подобия (объекты — представители)
Практическая часть
На рассматриваемом объекте применяются полнотелые железобетонные сваи-стойки 110.30-11у квадратного сечения размером 300х300 мм (секция 1) и 100.40-11у размером 400х400 мм (секция 6). Технология последовательной установки в тело сваи фундаментного поля датчика для контроля напряжений (в зависимости от нагрузки) марки ТЗБ приведена в Табл. 6.
Таблица 6
Технология последовательной установки в тело сваи фундаментного поля датчика для контроля напряжений (в зависимости от нагрузки) марки ТЗБ
№ п/п
Состав операций
Фотофиксация с объекта научно-технического сопровождения
1
На поверхности сваи при помощи керноотборника высверливается отверстие диаметром 80мм и глубиной 400мм (варьируется в зависимости от типоразмера.
Продолжение таблицы
№ п/п Состав операций Фотофиксация с объекта научно-технического сопровождения
2 Через проделанное отверстие на выровненное ремонтным составом дно канала устанавливается тензометр. /"• , - V Ж ■ . ." ¿ШЙНВ КрЯ Ям
3 При помощи ремонтного состава прочность которого в проектном возрасте составляет не менее 100% от проектного класса бетона сваи (400х400мм — В30; 300х300мм. — В40) отверстие с датчиком омоноличивается. В процессе бетонирования визуально контролируется вертикальность положения тензодатчика. Для предупреждения повреждения питающего датчик провода он помещается в металлическую гофру.
Перед проведением испытаний на строительной площадке проводится ряд подготовительных работ. Для перевода единиц напряжения, возникающего под воздействием проектных нагрузок в теле бетона, в единицы массы устанавливается градуировочная зависимость путем испытаний контрольных образцов бетона с установленным в нем закладным тензометром.
В качестве контрольных образцов для установки тензометра используются образцы сваи длиной
600мм (рис. 1).
В качестве контрольных образцов для установки тензометра используют специально изготовленные формы с размерами 300х300х300мм.
Процесс омоноличивания датчика происходит в момент бетонирования конструкции пилона (стены) со смонтированным тензометром с применением идентичной бетонной смеси. При этом условия твердения контрольного образца должны соответствовать условиям твердения конструкции.
Рис. 1. Подготовка к испытаниям контрольного образца
Испытания контрольных образцов осуществляется при помощи гидравлического пресса (рис. 2). При этом показания получаемые на весоизмерительном преобразователе считаются косвенной характеристикой, а значения нагрузки (кН) на испытательном прессе — прямой.
Нагружение контрольных образцов происходит ступенчато. На протяжении равных промежутков времени фиксируются значения прямой и косвенной характеристики.
Результаты
На основании этих данных устанавливается гра-дуировочная зависимость (рис. 3) позволяющая коррелировать нагрузку (кН) от напряжений возникающих в теле бетона.
Выводы
Для повышения качества ведения строительного контроля на объектах уникального строительства может проводится упомянутый в настоящей статье комплекс мер научно-технического сопровождения, в рамках которого и проводились указанные тензо-метрические исследования. Несмотря на то, что значимость и актуальность подобного рода научных изысканий для строительства уникальных объектов очевидны, на данный момент не существует современного законодательства, четко регламентирующего состав и области применения различных видов научных изысканий при проведении научно-технического сопровождения строительства и проектирования (НТСС). Своевременный мониторинг за состоянием уникальных объектов позволит действовать в интересах как конечного потребителя, получающего на выходе качественный готовый строительный продукт, так
Рис. 2. Испытание контрольных образцов при помощи гидравлического пресса
X X о
ас т
<
о. га X /
(
А
/Г
_
✓ ♦
1
--
_
Ж
„
-2С 00 59
)00 -1С )00 10 Нап 00 20 ряжени 00 я в 30 бето 00 не 40 00 50 У = 00 60 4Е-06Х2 00 70 + 0,0336 00 80 х+71,6
Рис. 3. Установленная градуировочная зависимость по результатам и первоначального инвестора, испытаний контрольных образцов существенно снизив материало-
емкость производственного процесса по созданию объекта. При этом проектные организации получаю очень важный контроль за действительным состоянием конструкций в процессе возведения, реагируя на возможные нештатные ситуации, вызванные банальными ошибками проектирования, несовершенством законодательной базы в части конструкторских расчетов объектов уникального строительства и другими деструктивными факторами.
Таблица 6
Этапы получения показаний измерительного оборудования и камеральной обработки результатов научно-технического сопровождения строительства и проектирования уникального объекта
№ п/п Этапы получения показаний измерительного оборудования и камеральной обработки результатов научно-технического сопровождения строительства и проектирования уникального объекта
Снятие показаний с приборов на строительной площадке и пересчет с помощью установленной градуировочной зависимости по следующим ступеням загружения несущего каркаса здания:
- Начальные измерения (после окончания твердения ремонтного раствора)
- Измерения после бетонирования фундаментной плиты
- Измерения после возведения подземной части здания
- Измерения после возведения 50% ж/б конструкций надземной части здания
- Измерения после возведения 100% ж/б конструкций надземной части здания
-Измерения после возведения внутренних стен и перегородок, фасадов (после завершения общестроительных работ на обследуемой секции)
Аналитические исследования тензора напряжений в соответствии с проектными (расчетными) данными
Формирование выводов и рекомендаций по дальнейшей безопасной и надежной эксплуатации возводимых конструкций, в том числе составление рекомендаций по снижению материалоёмкости конструкций при возведении аналогичных объектов
ЛИТЕРАТУРА
1. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*
2. [http://www.tenso-m.ru/]
3. Кодекс РФ от 29.12.2004 N 190-ФЗ, Градостроительный кодекс Российской Федерации
4. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.
5. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».
6. ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения.
7. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
8. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.
9. ТСН 50-304-2001 Основания, фундаменты и подземные сооружения в г. Москва
10. СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений
11. СП 45.13330.2012 (СНиП 3.02.01-87) Земляные сооружения, основания и фундаменты
12. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Топчий Д.В., Юргайтис А.Ю., Чернигов В.С., Кочурина Е.О. Проведение тензометрического мониторинга за техническим и напряженно-деформированным состоянием подземной части зданий и сооружений в рамках научно-технического сопровождения строительства уникальных объектов. — Системные технологии. — 2018. — № 28. — С. 140—148 .
B.O. Ky^MH
CONDUCTING TENSOMETRIC MONITORING OF THE TECHNICAL AND STRESS-STRAIN STATE OF THE UNDERGROUND PART OF BUILDINGS AND STRUCTURES WITHIN THE FRAMEWORK OF SCIENTIFIC AND TECHNICAL SUPPORT FOR THE CONSTRUCTION OF UNIQUE FACILITIES
D. Topchy*, A. Yurgaytis*, V. Chernigov**, Е. KonypMHa*
*Moscow state university of civil engineering (national research university)
**LLC «Scientific Research Institute of Design, Technology and Expertise of Construction»
Abstract
The authors describe the experience of carrying out scientific and technical research in the framework of scientific and technical support for the construction and design of large-scale construction projects in the city of Moscow (including unique ones). Analytical data are presented on the results of research of the stressed-deformed state of the pile foundation during the loading in the process of realization of the construction cycle
Keywords:
scientific and technical support of construction and design, monitoring of stress-strain state, pile foundation, tensometry
Date of receipt in edition: 03.09.18 Date of acceptance for printing: 05.09.18
УДК 624
ЧИСЛЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА СОСТАВНЫХ БАЛОК Б.Ф. Кужин
Национальный Исследовательский Московский Государственный Строительный Университет, Москва
Аннотация
В данной статье представлены расчет составного стержня на динамическое воздействие методом последовательных аппроксимаций и методом конечных элементов, сравнение результатов. Цель данной статьи определение пределов рационального применения МПА; развитие теории А.Р. Ржаницына применительно к расчету составных стержней с ненулевой толщиной шва.
Ключевые слова:
составной стержень, динамический расчет, численные методы расчета, метод последовательных аппроксимаций, теория Ржаницына, Патран История статьи: Дата поступления в редакцию 11.09.18
Дата принятия к печати 19.09.18
Дифференциальное уравнение равновесия балки с учетом инерционных сил:
1
