10806

И.С. Кузнецова, В.В. Мартос

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ КРИТЕРИЕВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ МОНТАЖА СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Основным организационно-технологическим документом на строительной площадке, по которому осуществляется производство строительно-монтажных работ, является проект производства работ (ППР). Для его разработки необходимы подробные исходные данные, богатая справочная база, требуются знания о составе и порядке разработки такой документации. Зачастую, проектировщик, при разработке ППР и технологических карт (ТК) в его составе прибегает к помощи уже существующих ППР и ТК по интересующему его вопросу по аналогичным работам. Тем самым, применяет имеющийся опыт, который корректирует, подстраивая под условия конкретной строительной площадки. Но в области монтажа светопрозрачных конструкций возникают сложности с поиском таких вспомогательных документов.

На процесс проектирования конструктивных и организационнотехнологических решений влияют следующие факторы: вид применяемого стекла/стеклопакетов (размеры, масса); тип несущего каркаса; вариант крепления; оснащённость организации, выполняющей монтажные работы, необходимой техникой и оборудованием; условия строительной площадки: стеснённость, этапы реализации относительно других видов работ, обеспечение безопасности и технологичности метода.

Для их систематизации требуется выработка основных критериев.

В данной работе выполнен анализ уже разработанных и апробированных ППР с целью оценки наиболее часто встречаемых условий, возникающих при монтаже светопрозрачных конструкций.

Качественная оценка рассматриваемых ППР реализуется в том числе с помощью лепестковых диаграмм (рис. 1), которая наглядно представляет конкретные условия, для которых будет разрабатываться методика по проектированию организационно-технологических решений по монтажу светопрозрачных конструкций современных зданий.

90

Рис. 1. Общий вид лепестковой диаграммы

Для оценки проектов производства работ были выбраны следующие

в) точечное за внутренние стенки; г) за наружное стекло; д) прижимными планками.

3.Вид применяемого стекла: а) гнутое; б) двухкамерный стеклопакет; в) однокамерный стеклопакет; г) многослойное стекло.

4.Вид конструкции: а) перегородки и полы; б) крыша и козырьки; в) ограждение лифтовых шахт; г) витражи и окна; д) ограждение; е) КСФН (конструкции светопрозрачные фасадные навесные).

5.Вид здания или сооружения, где устраиваются светопрозрачные

6.Материал каркаса: а) пластик; б) дерево; в) сталь; г) алюминий.

7.Вес стекла: а) до 50кг; б) до 100 кг; в) до 500 кг; г) до 1000 кг; д)

св. 1000 кг.

В качестве основы для правильного формирования критериев послужили следующие апробированные ППР:

91

1.ППР разрабатывался на монтаж остекления строящегося аэропорта

вгороде Красноярске. Производилось остекление лифтовых шахт многослойным стеклом – триплекс, его крепление устраивалось точечным на стальных опорах - спайдерах. Размещение монтажников при производстве работ осуществлялось на перекрытиях здания в том месте где это было доступно, в иных случаях использовались вышки-тура. Для подъема стекла к месту крепления в ППР был разработан временный подъёмный механизм при помощи электролебедок, закрепленных на напольном покрытии здания и системой канатов, крепление которых производилось к несущим конструкция покрытия здания. Вес стекла в данном проекте не превышал 500 кг. При подъёме стекла использовался вакуумный подъёмник. По итогам проведения анализа ППР на остекление лифтовых шахт была составлена диаграмма см. рисунок 2.

2.ППР на монтаж светопрозрачных витражные конструкций строящегося торгового центра в городе Перми. Применяется алюминиевый стоечно-ригельный тип каркаса с заполнением из однокамерных стеклопакетов, которые крепятся прижимными планками. Строительномонтажные работы выполняется бригадой монтажников с фасадного подъёмника при подаче стекла к месту крепления автомобильным краном. Всё конструкции монтируются поэлементно сначала каркас, затем заполнение и последней выполняется обустройство узлов и декоративная отделка витражей. Диаграмма см. рисунок 3.

3. ППР на монтаж цельностеклянных козырьков над выходными группами строящегося аэропорта в городе Красноярске. В данном случае использовалась система KIN LONG - вантовая система с точечным

92

креплением стёкол. Стекло многослойным - триплекс. Подачу стекла производил автомобильный строительный кран. При производстве строительно-монтажных работ монтажники размещались на инвентарных строительных лесах и производили крепление из 3х положений. Вес стекла в данном случае не превышает 100 кг. Монтаж производился поэлементно, сначала крепёжные элементы потом стекло. Проанализировав ППР по монтажу цельностеклянных козырьков над выходными группами получим диаграмму следующего вида см. рисунок 4.

4. ППР на монтаж зенитных фонарей со светопрозрачных запылением строящегося торгового центра в город Тула. Строительномонтажные работы производятся бригадой монтажников, размещающихся на кровле знания и вышке-тура, установленной на перекрытии нижележащего этажа. Каркас фонарей алюминиевый стоечно-ригельного исполнения с заполнением из однокамерных стекло пакетом закрепленных прижимными планками. Вес стеклопакетов позволяет монтажникам перемещать его с места складирования на кровле к месту установки вручную, с использованием ручных вакуумный присосок. Монтаж осуществляется поэлементный, сначала установка каркаса зенитных фонарей, затем светопрозрачное заполнение и в конце обустройство узлов и декоративная отделка смонтированной конструкции. По итогам анализа ППР на установку зенитных фонарей со светопрозрачным заполнением диаграмма приобрела следующий вид см. рисунок 5.

На рисунке 6 представлена диаграмма всех проанализированных ППР по монтажу светопрозрачных конструкций. Обобщенная картина позволит нам найти точки совпадения и определить основные критерии, на основании которых будет производиться разработка типовой инструкции

93

по проектированию организационно-технологических решений по монтажу светопрозрачных конструкций.

Наиболее часто встречающемся видом конструкции со светопрозрачных заполнением являются козырьки над входными группами и кровля зданий. Подъем и перемещение стекла к месту установки выполняется грузоподъемным краном, сборка светопрозрачных конструкций выполняется поэлементная, вес стекла не превышает 500 кг. При производстве работ монтажники размещаются на вышках-тура.

Рис. 6. Сравнительная лепестковая диаграмма

Всвою очередь, тип каркаса, его материал, вид применяемого стекла

испособ крепления однозначно определить нельзя.

По итогам данной работы был проведен анализ проектов производства работ, было выполнено сравнение полученных диаграмм и определение основных критерий.

В дальнейшем планируется подготовить алгоритм качественной оценки систематизированных критериев (балльной системы) на основании практического материала для правильного и системного принятия организационно-технологических решений с учётом снижения трудоёмкости проектируемых работ, ускорению монтажа, снижению рисков по охране труда. Составление такого анализа позволит правильно оценивать трудоёмкость предстоящих работ и их затраты, в том числе на этапе договорных отношений.

Литература 1. ГОСТ 33079-2014. Конструкции фасадные светопрозрачные

навесные. Классификация. Термины и определения.

94

Л.Ю. Мареева, Е.Н. Облетов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ РЕБРИСТОГО КУПОЛА

Расчет любого сооружения начинают с составления расчетной схемы сооружения, т.е. принятия некой расчетной модели. Под расчетной схемой понимают упрощенную, идеализированную схему, которая отражает наиболее существенные особенности реального сооружения, определяющие его поведение под нагрузкой.

Для определения внутренних усилий, возникающих в конструкции, после создания геометрии расчетной схемы, назначения жесткостных характеристик и задания нагрузок, производится линейный расчет. Суть расчета в том, что каждое отдельное воздействие прикладывается к недеформированной расчетной схеме в предположении, что в элементах конструкции нет никаких внутренних сил, вызванных предыдущим загружением. Здесь имеет место принцип независимости действия сил: расчет производится для каждого отдельного силового фактора, затем внутренние усилия, являющиеся результатом приложенных воздействий, суммируются.

Однако загружение сооружений в действительности не происходит мгновенно. Например, снег не выпадает всем расчетным значением на покрытие, полезная нагрузка ложится также постепенно. Получается, часть нагрузки заставляет схему деформироваться, а другая часть прикладывается уже на деформированную схему, которая в свою очередь испытывает напряжения. Учесть такое поведение конструкции позволяет геометрическая нелинейность. Нелинейный расчет состоит в дифференциальном приложении нагрузок. Это означает, что при расчете нагрузки не учитываются одновременно, а постепенно возрастают.

Задачей исследования стало сравнение значений изгибающего момента Мд, полученного по результатам линейного расчета в ПК SCAD с последующим учетом деформирования схемы через коэффициент ξ, определяемый согласно методике СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции» и изгибающего момента Мд, полученного непосредственно по результатам выполнения нелинейного расчета в ПК SCAD.

Объект исследования: деревянный ребристый купол диаметром L = 30 м и стрелой подъёма f = 7,5 м (рис.1).

95

Рис. 1. Расчетная схема ребристого деревянного купола.

Сбор нагрузок осуществляется согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки

ивоздействия». Загружения, составляющие основу расчета:

—собственный вес конструкции (L1);

—постоянная нагрузка от покрытия (L2);

—снеговая нагрузка по первому варианту загружения схема Б.11

Приложение Б СП 20.13330.2016 (L3);

—снеговая нагрузка по второму варианту загружения схема Б.11

Приложение Б СП 20.13330.2016 (L4);

—ветровая нагрузка схема В.1.4 Приложение В СП 20.13330.2016

(L5).

Для наглядности разницы полученных значений проведем параллельный расчет двух схем ребристого купола: в классической (линейной) постановке и геометрически нелинейной. Для расчета по деформированной схеме был изменен тип конечного элемента с учетом геометрической нелинейности (с 5 на 305) и задана стадийность загружений, а также выбран метод расчета. Так, шаговый метод позволит получить решение задачи после каждого шага приложения нагрузки.

Выведем результаты расчета в табличной форме (табл.1).

Таблица 1. Сравнительный анализ двух методов расчета схемы купольного покрытия.

Анализируя полученные данные, мы видим, что максимальный изгибающий момент при решении задачи в нелинейной постановке изменяется по отношению к максимальному изгибающему моменту, вычисленному по п. 7.17 [2], на + 6,6 %. Однако, необходимо отметить, полученные данные справедливы при расчете на симметричную нагрузку и при учете коэффициента 0,35 в жесткостных характеристиках деревянного

96

элемента при нелинейном расчете, что было замечено некоторыми исследователями и реализовано в данной работе.

В результате численного эксперимента, можно сделать вывод, что расчет нелинейных систем является более сложной задачей по сравнению с решением линейных задач, т.к. приходится отказаться от принципа суперпозиций, с другой стороны, метод дает более точные результаты и приближает поведение расчетной модели к реальной работе при эксплуатации. При выполнении нелинейного расчета в результате сразу получается момент по деформированной схеме, но процесс расчета приобретает итерационный характер, связанный с пересчетом внутренних усилий после каждого уточнения геометрических характеристик поперечного сечения.

Литература

1.СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Актуализированная редакция СНиП 2.01.07–85*, свод правил: утв. Минстрой России 03.12.2016, дата введ. 06.04.2017. – М.: Минстрой России, 2017 – 95 с.;

2.СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции». Актуализированная редакция СНиП II–25–80, свод правил: утв. Минстрой России 27.02.2017, дата введ. 28.08.2017. – М.: Минстрой России, 2017 – 102 с.;

3.М. Ф. Сухов, Д. А. Кожанов. Нелинейные задачи строительной механики. [Текст]: учеб. пособие / М.Ф. Сухов, Д.А. Кожанов; Нижегор. гос. архитектур. – строит. ун–т – Н.Новгород: ННГАСУ , 2017. – 66 с.;

4.Мурат Амирханов. Геометрически нелинейный расчет стальной рамы. [Электронный ресурс]/ М.Амирханов.- Электрон. текстовые дан. Режим доступа: https://blog.infars.ru/geometricheski-nelinejnyj-raschet-stalnoj- ramy-v-pk-skad, свободный, (дата обращения: 19.09.2018);

5.Гранкин К.В. К расчету сжато–изгибаемых клеедеревянных конструкций по деформированной схеме с помощью учета геометрической нелинейности в комплексе SCAD Office 11.5 и Lira Soft. [Электронный ресурс]/Интернет–журнал «Науковедение» Том 8, №4 (2016). Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/03TVN416.pdf, свободный, (дата обращения 20.09.2018).

97

О.П. Мельниченко

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ АНДРОПОМОРФНЫХ РОБОТОВ

Расширение применения роботов в промышленном производстве обусловлено не только стремлением к повышению производительности, но

инасущной проблемой обеспечить высокое качество продукции и стабильность этого показателя при больших партиях или при частых изменениях объектов производства. При снижении стоимости промышленных роботов весомые успехи отмечаются в повышении их служебных характеристик, гибкости и надёжности. Самые же значительные достижения наблюдаются в области систем управления роботами, благодаря использованию в них новых поколений микропроцессоров, которые обеспечивают увеличение их функциональнопроизводственных возможностей [1].

Сварка в среде инертных газов неплавящимся электродом применяется при создании металлоконструкций из жаростойких и коррозионностойких сталей, а также цветных металлов и их сплавов, обеспечивает высокие механические свойства металла сварного соединения и хороший внешний вид шва [2]. В том числе, аргонодуговая сварка неплавящимся электродом используется для сварки титана и его сплавов, активно используется для автоматической сварки неповоротных стыков труб.

Для получения сварных швов высокого качества при различных видах серийности производства, обеспечения их повторяемости и снижения трудоёмкости выполнения изделия, в современном производстве используют шестиосевые сварочные роботы антропоморфного типа различной конфигурации исполнения, предназначенные для выполнения задач любой сложности. При аргонодуговой сварке для получения швов с высокой стабильностью геометрических параметров используют системы лазерного слежения за стыком, производящие геометрическую адаптацию робота по текущим значениям координат свариваемого стыка.

Автоматизация процесса сварки вольфрамовым электродом в среде инетных газов с помощью роботов применяется в производстве и позволяет получить высокое качество сварного шва, отсутствие брызг, практическое отсутствие шлаков. Этот метод очень универсален. Он дает возможность работы с разными материалами, причем в любом положении

идля большинства видов соединений.

98

Для роботизированной сварки TIG применяются сварочные горелки специальных конструкций с водяной системой охлаждения, которые обеспечивают компактное расположение горелки в зажиме робота. Сварочные горелки дополняются устройством внешней подачи присадочной проволоки в зону сварки.

Роботизированная TIG сварка обеспечивает ряд преимуществ, в том числе автоматизацию и повторяемость, однородность и последовательность сварных швов с увеличением производительности - особенно если учесть скорость позиционирования горелки между сварными швами. С помощью сварочного робота обеспечивается доступ к сварным швам, к которым он может быть затруднен для ручной горелки или, например, если требуется вращение горелки во время сварки, что было бы невозможно при ручном процессе.

Сварные соединения из теплоустойчивой стали эксплуатируются при температуре до 873 К, давлении до 25,5 МПа, наличии высоких напряжений. Необходимую надёжность имеют соединения, выполненные аргонодуговой сваркой. Но при толщине 4…8 мм сварка производится в 3…7 проходов, что снижает производительность. Повышение производительности может быть достигнуто однопроходной сваркой с активирующим флюсом, которая позволяет увеличить глубину проплавления, скорость сварки и уменьшить погонную энергию [3].

При использовании активирующих флюсов при сварке удаётся повысить ряд характеристик шва, влияющих на его работоспособность. Нанесением на поверхность свариваемого металла слоя флюса небольшой толщины (но не менее 0,2 – 0,25 мм), состоящего из галогенидов и некоторых окислов, можно существенно увеличить проплавляющую способность дуги и уменьшить, таким образом, коэффициент формы шва. При этом благодаря увеличению концентрации тепловой энергии в активном пятне повышается эффективность проплавления и снижаются затраты погонной энергии при сварке. Для сварки титана применяют флюсы систем SrF2 – LiF (АНТ – 15 А), CaF2 – MgF2 (АНТ – 17 А),

CaF2 – LiF – LaF5 (АНТ – 19А).

Для аустенитной стали применяют флюсы системы CaF2 – LiF, а также TiO2 – MgO – LiF. Для стали перлитного класса применяют флюсы системы TiO2 – MgF2. При сварке листового титана толщиной до 5 мм коэффициент формы шва может быть доведён до единицы, при этом погонная энергия, необходимая для проплавления металла, может быть уменьшена в 2 раза. Высокая проплавляющая способность дуги при наличии флюса связана с повышенной сосредоточенностью теплового потока в пятне нагрева. Флюс на поверхности металла увеличивает напряжение на дуге на (1 – 4,7) В, в зависимости от состава флюса [4].

Эффект повышения проплавляющей способности можно получить, если к защитному инертному газу добавить порошковые фториды BF3,

99