Матричный способ
Наименее трудоемким способом расчета поточной организации работ является предложенный проф. В. А. Афанасьевым матричный способ.
Матрица представляет собой таблицу, образованную пересекающимися строками и графами, в которые заносятся соответствующие данные. В зависимости от назначения показателей, вписанных на ординате матрицы, различают системы BP (виды работ) и ФР (фронты работ). Для фиксации всех расчетных показателей каждый прямоугольник сетки матрицы разбивается на шесть прямоугольников (по два в трех уровнях); для фиксации связей между работами и частными фронтами вводятся специальные полосы, или графы. В левом верхнем прямоугольнике вписываются продолжительности работ, в верхнем среднем — ранние сроки выполнения работ, в правом нижнем — поздние сроки выполнения работ, в правом верхнем — общий резерв времени работ. Незаполненные прямоугольники заштриховываются (рис. 3.4).
Для расчета неритмичного потока с непрерывным использованием ресурсов составляется исходная матрица в системе ФР и выявляются такие сроки начала отдельных работ (частных потоков) в общем потоке, которые обеспечивали бы максимальное сближение частных потоков и непрерывное использование ресурсов (ресурсные связи равны нулю, а фронтальные связи могут иметь численное значение).
Расчет неритмичных потоков с непрерывным освоением частных фронтов (фронтальные связи равны нулю) выполняется аналогично, но в этом случае исходная матрица продолжительностей работ составляется в системе BP.
Выполним расчет неритмичного потока на следующем примере. Неритмичный поток с продолжительностью разнородных работ (А, Б, В и Г), заданных матрицей), выполняется на четырех частных фронтах (I, II, III, IV). Сетевая модель данного неритмичного потока при учете ресурсных и фронтальных связей представлена на рис. 3.5.
Рис. 3.4. Расчетные матрицы а — в системе ФР; б — в системе BP
Рис. 3.5. Сетевая модель с фронтальными и ресурсными связями
Рис. 3.6. Расчетная матрица
Расчет на матрице выполняется в следующей последовательности. Вписываем в левые верхние прямоугольники каждого блока матрицы продолжительность работ на разных фронтах, а в средние левые прямоугольники каждого блока — подсчитанные ранние сроки выполнения работ (раннее начало — раннее окончание). Подсчитываем поздние сроки выполнения работ (позднее начало — позднее окончание) и заносим их значения в правые нижние прямоугольники каждого блока матрицы.
Общие резервы работ определяем как разность между поздним и ранним началом или между поздним и ранним окончанием каждой работы и полученные значения резервов вписываем в правые верхние прямоугольники каждого блока матрицы.
Определяем численные значения разрывов во времени окончания предшествующих по виду работ и начала последующих (ресурсные связи), а также окончания предшествующих по каждому частному фронту работ и начала последующих (фронтальные связи). Численные значения вписываем в соответствующие прямоугольники, фиксирующие связи между работами и фронтами.
Анализ матрицы (рис. 3.6) показывает, что она включает все расчетные параметры потока и работы, находящиеся на критическом пути, резервы которых равны нулю. Для наглядности эти работы на матрице включены в прямоугольники, обведенные жирной линией.
Применение теории матриц в строительных расчетах
Конечные элементы, из которых собирается расчетная схема любой конструкции, имеют общие характеристики. Так, для любого конечного элемента определяющим является число его степеней свободы, то есть общее число всех возможных перемещений во всех узлах конечного элемента. При этом для элемента одного типа можно учитывать как все, так и лишь некоторые из возможных перемещений в узле. Количество учитываемых узловых перемещений определяется контекстом решаемой задачи.
Выбор типов конечных элементов для моделирования конструкции определяется в первую очередь особенностями исходной системы. В каждом конкретном случае для моделирования системы выбираются соответствующие конечные элементы с числом и характером степеней свободы (узловых перемещений), определяющих основные особенности работы системы.
В зависимости от числа учитываемых в расчете степеней свободы в узле конечного элемента формируется матрица жесткости конечного элемента.
Матрица жесткости представляет собой универсальный математический объект, используемый в методе конечных элементов для описания упругих свойств как отдельных элементов, так и более крупных частей рассматриваемой системы, а также всей системы целиком. Матрица жесткости может быть составлена и для бесконечно малого элемента.
По определению матрица жесткости представляет собой таблицу значений реакций в связях узлов конечного элемента от единичных перемещений, последовательно задаваемых по направлению этих связей.
Фактически матрица коэффициентов при неизвестных канонических уравнений метода перемещений представляет собой матрицу жесткости конструкции.
Если обратиться к таблицам традиционного метода перемещений, легко заметить, что в них содержатся элементы матрицы жесткости стержневого конечного элемента b.
Порядок матрицы жесткости определяется числом учитываемых степеней свободы конечного элемента. Для конечного элемента a с двумя степенями свободы в каждом узле (это линейные перемещения по направлению каждой из осей системы координат) порядок матрицы жесткости (4×4).
Для конечного элемента b, также имеющего две степени свободы в узле (линейное вертикальное перемещение и угол поворота),
порядок матрицы, как и в предыдущем случае, (4 × 4).
Для конечного элемента c с тремя степенями свободы в узле (двумя линейными перемещениями по направлению осей координат и углом поворота) порядок матрицы жесткости (6 × 6). Заметим, что элемент c объединяет элементы a и b. Тем не менее все рассматриваемые конечные элементы имеют право на самостоятельное существование.
Конечный элемент d используется для расчета тонких плит. В каждом узле такого конечного элемента учитываются три степени свободы. Порядок матрицы жесткости элемента (12 × 2).
Последний конечный элемент e может быть использован для расчета массивных конструкций. В каждом узле такого элемента учитывается шесть степеней свободы.
Виды моделей в строительстве
Линейный график Ганта
На оси ординат в строгой технологической последовательности все виды монтажно-строит. работ одновременно с хар-ками и параметрами (объемы работ, стоимости, трудоемкости, продолжительности, состав бригад, звеньев)
На оси абсцисс указ. календарные единицы времени (дни, месяцы, годы) в завис от сроков стр-ва
— содержание подробных характеристик
— отображение всех видов работ, включая вспомогательные и сопутствующие
— возможность построения графика движения рабочих
— определение материальных ресурсов в любой момент времени
Недостатки
— не просматриваются связи между отдельными работами
— не указывается место и порядок освоения объекта (фронт работ)
График потока – циклограмма Проф. Будников, 1937 г.
— Отобр. технологич. посл-ть видов работ, сроки и место производства работ
— возможность увидеть количество частных фронтов и порядок их освоения
— указываются связи между работами, возможность отобразить график движения рабочих
— увязка работ во времени и пространстве
— позв. увидеть движение ресурсов
— отсутствие подробных характеристик работ
— небходимость разбивки здания на фронты
— возможность отображения только основных видов работ
На оси ординат откладываются отрезки времени, соотв частным фронтам (захваткам), в ходе из освоения. на оси абсцисс – время производства работ. Ход и сроки работ отобр. наклонной линией. потребность в ресурсах выписывается под сеткой графика.
1958 Келли, Уолкер, 1925 – Эрикмус (Россия)
График представляет собой сеть, образующуюся стрелками (работами и связями) и небольшими кругами, к-рые отобр. начала и окончания работы. Кроме того, они явл. событиями.
график может быть исполнен в масшт. или безмасшт. форме.
· возможность показать четкие технологические связи между работами
· дает отобр. всех видов работ
· Выявляет резервы времени работ, а так же критический путь – путь наиб. величины (max продолжительность). События на этом пути не имеют резервов времени.
· При возрастании кол-ва работ усложняется и теряет наглядность
· не содержат детальных характеристик видов работ
· не отображают порядок освоения фронтов и потребн. в ресурсах
Расчет временных зданий
Временными зданиями называют надземные подсобно-вспомогательные и обслуживающие объекты, необходимые для обеспечения производства строительно-монтажных работ.
Количество временных зданий на строительных площадках может быть различным в зависимости от объемов работ, численности работающих и условий строительства.
Объемы временного строительства рассчитывают отдельно для определения потребности в административных и санитарно-бытовых зданиях на основе расчетной численности персонала. На стадии ПНР число рабочих определяют по календарному плану.
Nобщ = (Nрабmax + Nитр + Nслуж + Nмоп)К
Nрабmax – максимальное число рабочих
Nрабmax = Nосн + Nнеосн + Nмонт
Nосн – рабочие основного производства по ГДР
Nнеосн – подсобные рабочие, неосновного производства, 20-30% Nосн
Nмонт – числ. монтажников технологического оборудования, 20-40% Nосн
Nитр = Nрабmax · 0,06 – числ. инженерно-технических работников
Nмоп = Nрабmax · 0/04– младший обслуживающий персонал и охрана
К – коэффициент, учитывающий невыхода на работу, 1.05 – 1.06
Комплекс помещений должен быть рассчитан на всех рабочих, занятых в строительстве (включая спецподрядные организации).
На строительном объекте должны быть помещения: гардеробные с умывальниками, душевыми и сушильными; помещения для обогрева, отдыха и приема пищи; прорабская, туалет, навес для отдыха и место им курения; устройства для мытья обуви, щит со средствами пожаротушения, диспетчерская, проходная, медпункт.
Требуемые на период строительства площади временных помещений (Fтp) определяют по формуле
После расчета площадей выполняют подбор типов временных помещений, рассматривая в основном инвентарные передвижные, контейнерные, блочные сборно-разборного типа, определяют их размеры, в соответствии с которыми и наносят помещения на стройгенплан. Применение неинвентарных зданий экономически нецелесообразно и допускается в исключительных случаях.
Бытовые городки следует располагать вне опасных зон (на расстоянии не менее 50м) и с наветренной стороны господствующих ветров по отношению к установкам, выделяющим пыль, вредные газы и т.п., вблизи въездов на строительную площадку.
Матричная модель – модель строительного объекта с указанием исходных данных для выполнения расчета и составления расписания работ на каждом фронте.
Матрицы бывают двух видов:
· ОВР – ордината вид работ
· ОФР – ордината фронт работ
· четкое прослеживание связей между работами
· также можно определить резервы времени
· возможность расчета по частным фронтам и отображение порядка их освоения
· простота и наглядность
· отсутствие технологических связей между работами
· отсутствие характеристик работ
· невозможность определения ресурсов в каждый момент времени
Связи объединяют работу в единую систему и устанавливают отношение между отдельными элементами.
· связи одновременности (с нулевыми растяжениями) – максимальное сближение видов работ, увязка потока;
· с запаздыванием. При этом растяжение характеризуется положительными числами (при расчете периода развертывания)
· с опережением. Растяжение характеризуется отрицательными числами (при расчете периода развертывания).
Виды связей:
1. Ресурсная (организационная) связь – связь между смежными работами одного вида, выполняемыми на смежных фронтах. Отражает степень непрерывности смежных работ внутри частного потока. Характерна для НИР, когда после завершения работы на первом фронте, начинают работать на другом частном фронте. Непрерывно, без простоев. Растяжение ресурсных связей =0
2. Фронтальная (технологическая) связь – между работами разных видов, выполняемых на одном частном фронте. Они отображают непрерывность освоения частных фронтов, т.е. после завершения предшествующей работы начинается последующая, фронт не простаивает. Растяжение фронтальных связей =0. (НОФР)
| А | Б | В | Г | Д |
| I | ||||
| II | ||||
| III | ||||
| IV |
Мы можем выполнять земл. работы на II фронте и фундамент на I фронте.