Підвищення технологічності перепланувань із влаштуванням прорізів у стінах та перегородках промислових та цивільних будівель

Размещено на http://www.allbest.ru/

державний вищий навчальний заклад

«придніпровська державна академія

будівництва та архітектури»

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ПІДВИЩЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОСТІ ПЕРЕПЛАНУВАНЬ ІЗ ВЛАШТУВАННЯМ ПРОРІЗІВ У СТІНАХ ТА ПЕРЕГОРОДКАХ ПРОМИСЛОВИХ ТА ЦИВІЛЬНИХ БУДІВЕЛЬ

Камєнєв Олександр Семенович

Дніпропетровськ - 2010

Анотація

Камєнєв О.С. Підвищення технологічності перепланувань із влаштування прорізів у стінах та перегородках промислових та цивільних будівель. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 - технологія та організація промислового та цивільного будівництва. - Державний вищий навчальний заклад " Придніпровська державна академія будівництва та архітектури", Дніпропетровськ, 2009.

Розглядається науково-прикладне завдання підвищення ефективності та безпеки влаштування прорізів у стінах і перегородках із цегли та залізобетону при модернізації переважно цивільних будинків із їх переплануванням. Встановлено кількісні залежності зростання витрат сталі, трудомісткості, заробітної платні та собівартості влаштування прорізів від їх майбутніх розмірів та матеріалу стін, які використано для розробки відповідної методики організаційно-технологічної підготовки розглянутих робіт.

Встановлено межі доцільного використання сучасних дрилів, перфораторів, фрезерів, дискових та канатних пилок в залежності від товщини конструкцій, різновиду матеріалу та обсягів робіт, що дозволило розробити рекомендації як з підбору відповідного механізованого інструменту, так і розмірів та кроку отворів для утворення сталевих обойм підсилення прорізу. Запропоновано нові та нормалізовано відомі конструктивно-технологічні рішення, які забезпечують скорочення термінів виконання робіт та мінімізують використані для цього ресурси сталі, праці, енергії та обладнання і пристосувань.

Ключові слова: реконструкція, технологічність, прорізи у стінах, собівартість, безпека, обладнання.

Аннотация

Каменев А.С. Повышение технологичности перепланировок при устройстве проемов в стенах и перегородках промышленных и гражданских зданий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - технология и организация промышленного и гражданского строительства. - Государственное высшее учебное заведение "Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры", Днепропетровск, 2009.

В работе рассматривается научно-прикладная задача повышения эффективности и безопасности устройства проема в стенах и перегородках из кирпича и железобетона при модернизации преимущественно гражданских зданий с их перепланировкой. Обосновано методологию и собрано необходимую статистическую информацию для установления закономерностей влияния конструктивно-технологических параметров проемов в стенах на конечные технико-экономические показатели отобранных проектов. С помощью корреляционно-регрессионного анализа получены зависимости между размерами пролета проема и металлоемкостью конструкций для его устройства. Количественно эта зависимость показывает, что если предварительно рассматривается два возможных варианта размеров пролетов, один из которых в два раза превышает другой, то металлоемкость большего в 3-4 раза увеличивается по сравнению с меньшим.

Кратное увеличение пролета проема в кирпичной стене приводит в среднем к такому же увеличению трудоемкости работ по его устройству. Двукратное увеличение размера пролета проема в кирпичных стенах предполагает увеличение зарплаты рабочих на его устройство не менее чем на 120%. В пределах доверительного интервала увеличения размера пролета проема в железобетонных стенах с 1,5 до 3 м, затраты труда рабочих увеличиваются с 75,2 до 229,5 человеко-часов, а заработная плата - в среднем с 677 до 2091 грн., т.е. потребность в этих ресурсах возрастает более чем в 3 раза. Исследовано влияние показателя размера высоты проема и установлено, что увеличение его высоты в кирпичных стенах от стандартного 2 м до 3 м (в полтора раза) приводит к увеличению трудоемкости в среднем с 88,5 человеко-часа до 161,3 человеко-часа, т.е. более чем в 1,8 раза.

Корреляционно - регрессионным анализом данных проектов устройства проемов в стенах из кирпича с доверительной вероятностью 99 % установлено, что в пределах увеличения пролета от 1 до 3,5… 4 м, стоимость работ по их устройству возрастает не менее чем на 5 тыс. грн. на каждый метр увеличения его пролета и при пролетах более 2 м этот рост ускоряется, а двукратное увеличение размера пролета проема в железобетонных стенах увеличивает стоимость его устройства более чем в 3 раза.

Методами дисперсионного анализа установлены границы применимости балочной и рамной систем усиления металлоконструкциями обойм. Показано, что с увеличением пролета более чем 1,75 м, объективно необходимо проектирование рамного каркаса усиления, что влечет за собой неоднократное увеличение его металлоемкости. Поэтому на прединвестиционном этапе проектирования лица, принимающие принципиальные решения, должны учитывать полученные закономерности и либо ограничивать пролет, либо сознательно идти на его увеличение с неизбежным существенным увеличением затрат всех ресурсов и сроков производства работ.

Разработана методика рациональной организационно-технологической подготовки и реализации проектов устройства проемов в стенах и перегородках при модернизации преимущественно гражданских зданий. Прединвестиционный этап предполагает рассмотрение возможных вариантов перепланировок с соответствующим положением и размерами проемов, а на этапах рабочего проектирования и реализации проекта решаются вопросы подбора механизированного инструмента и способов выполнения работ с минимальными затратами ресурсов и безусловной безопасностью при производстве работ, а также последующей эксплуатацией объекта модернизации.

Исследовано технологические и конструктивные особенности современного инструмента и оборудования для образования отверстий, прорезов и штраб в конструкциях из стали, бетона и кирпича. Это позволило установить границы целесообразного использования современных дрелей, перфораторов, фрезеров, дисковых и канатных алмазных пил в зависимости от толщины конструкций, вида материала и объемов работ, а также разработать соответствующие рекомендации как по подбору соответствующего инструмента, так и размеров и шага отверстий для стягивания металлоконструкций усиления проема. Применительно к современным алмазным технологиям, хронометражными наблюдениями определены средние затраты ресурсов (нормы времени, себестоимость, расход дисков и воды для охлаждения) в зависимости от толщины и прочности материала стены.

На основе полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований предложены новые и нормализованы известные конструктивно-технологические решения по устройству проемов в стенах, направленные на сокращение сроков и уменьшение потребления ресурсов (стали, труда, энергии, оборудования и приспособлений). Часть из них имеют правовую защиту в Украине. Практическое внедрение результатов работы при проектировании и реализации проектов модернизации трех гражданских объектов в г. Запорожье позволило сократить трудоемкость работ по устройству проемов не менее чем на 25%, затраты стали для конструкций усиления - на 60%, существенно сократить продолжительность выполнения работ и получить суммарный, документально подтвержденный экономический эффект - 41 тыс. грн. при безусловном обеспечении безопасности как производства, так и дальнейшей продолжительной эксплуатации модернизированных зданий.

Ключем слова: реконструкция, технологичность, проемы в стенах, себестоимость, безопасность, оборудование.

Annotation

Kamenev O.S. Increasing of technology of replanting using the openings in the walls and partitions of the industrial and civil buildings. - Manuscript.

Thesis for a Candidate degree of Technical Sciences on specialty 05.23.08 - Technology and Organization of Industrial and Civil Engineering. - State higher educational establishment “Pridneprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dnipropetrovs'k, 2009.

The thesis considers scientific and applied task of efficiency and prevention installing of openings in the walls and partitions made of brick and prestressed concrete during modernization (mostly civil buildings) with their replanting. The author has considered quantitative regularities of increasing expenses of steel, laboriousness, wages and cost price settling of openings which depend on their future sizes and wall materials using for elaborating corresponding methods.

Boundaries of advisable usage of modern drills, perforators, milling cutters, disk and cable saws (depending on thickness) material and volume of works have been put. It's made it possible to work out recommendations on selection of corresponding mechanical instruments and sizes and step of openings for forming of steel cartridge for slit strengthen. The author proposed new constructive technological decisions and normalized known ones. They provide the reducing of working time and minimizing the recourses of steel, work, energy, equipment and devices.

Keyword reconstruction, technology, slits in the walls, cost price, prevention, equipment.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Концепції сталого розвитку світової цивілізації та подоланню наслідків світової фінансово-економічної кризи в будівельно-комунальному комплексі України відповідає розширення обсягів реконструкції цивільних і промислових об'єктів. Адже збереження створеного в минулому сторіччі житлового фонду та об'єктів соціально - побутового і культурного призначення за рахунок грамотної експлуатації та своєчасної реконструкції стає першочерговим завданням для України. Але, безумовно, необхідне науково-дослідне та проектне супроводження цих робіт потребує подальшого вдосконалення, що обґрунтовується відносною новизною та специфічністю проблеми, яка на даний момент необхідного вирішення поки що не отримала. Одним з таких завдань означеної проблеми є узагальнення, розробка і впровадження ефективних пропозицій з розробки технологічних і конструктивних рішень улаштування прорізів у стінах при проектуванні та здійснення модернізації з переплануванням переважно нижніх поверхів цивільних будівель.

З таким завданням найчастіше зустрічаються замовники (інвестори), проектувальники та підрядчики у тому випадку, коли, наприклад, розташовану на нижньому поверсі квартиру (квартири) намічено санкціоновано вилучити з житлового фонду та перепрофілювати у будівельний об'єкт іншого функціонального призначення. Намічені зміни найчастіше передбачають необхідність влаштування окремого “парадного ” входу, бажано на головному фасаді будівлі, та об'єднання декількох кімнат всередині квартири (квартир) у загальний простір зального чи анфіладного типу. Це означає, що необхідно зробити наскрізні прорізи, а іноді й повністю розібрати несучі стіни та перегородки, причому без будь-яких негативних наслідків для вищерозташованих конструкцій та інженерних систем функціонуючої будівлі, а також з мінімізацією виробничих витрат (матеріали і конструкції, машини і механізми, паливо та енергія, працезатрати і кошти), та скорочення термінів реалізації проекту за умови дотримання вимог охорони праці і промислової санітарії як працюючих, так і оточуючих, як при виробництві робіт, так і подальшій довготривалій експлуатації модернізованого об'єкту.

Аналіз вітчизняного та зарубіжного виробничого досвіду і доступних науково-технічних джерел показав, що комплексного вирішення з урахуванням згаданих вище чинників та нового високоефективного обладнання, до теперішнього часу не отримано. Тому науково-прикладне завдання розробки і впровадження високоефективної технології і організації модернізаційних робіт, що супроводжуються утворенням або розширенням прорізів у стінах та перегородках, є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконувалась у відповідності з «Програмою реконструкції житлових будинків перших масових серій», затвердженою Постановою Кабінету Міністрів України №820 від 15.05.1999р. та Законом України №525-V від 22.12.2006 р. «Про комплексну реконструкцію кварталів (мікрорайонів) застарілого житлового фонду». Як конкретне завдання, що витікає із згаданих загально - державних документів, робота виконувалася відповідно до одного з напрямків наукових досліджень кафедри технології будівельного виробництва Державного вищого навчального закладу "Придніпровської державної академії будівництва та архітектури" за темою "Розробка нових технологій і технічних засобів для влаштування прорізів у несучих стінах при модернізації цивільних будинків із їх переплануванням та збільшенням корисної площі" (номер держреєстрації 0109U001402, рівень участі здобувача - виконавець).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності виробництва будівельно-монтажних робіт із модернізації будівель з переплануванням та утворенням прорізів у стінах і перегородках шляхом удосконалення технології та організації.

Сформульована мета обумовила необхідність вирішення наступних завдань:

- аналіз вітчизняного та зарубіжного досвіду виробництва реконструктивних робіт в цивільних будівлях з їх переплануванням та влаштуванням нових прорізів, а також наукових розробок, які складають методологічну основу оцінки технологічності проектно-конструктивних рішень з метою формування наукової гіпотези, мети і завдань дослідження;

- класифікація можливих конструктивно-технологічних рішень виробництва робіт з модернізації з улаштуванням прорізів, факторів та показників їх технологічності з формуванням визначальних, розробка методики дослідження та встановлення їх кількісних взаємозв'язків з метою пошуку ефективних напрямків удосконалення технології і організації робіт;

- враховуючи отримані закономірності, обґрунтування напрямків цілеспрямованої розробки нових конструктивно-технологічних рішень в роботах з перепланування з улаштуванням прорізів в несучих стінах для підвищення ефективності і безпеки;

- детальна розробка технології і організації виробництва робіт за обґрунтовано вибраними напрямками, впровадження нових техніко-технологічних рішень в учбовий процес, практику проектування і виробництва робіт із реконструкції, оцінка соціально-економічної ефективності впровадження результатів дослідження.

Об'єкт дослідження: організаційні проекти і технологія модернізації цивільних будинків з їх переплануванням та утворенням прорізів у стінах і перегородках, як складова частина процесу продовження їхнього життєвого циклу.

Предмет дослідження: зв'язки та закономірності, що виникають у процесі керування ресурсами при розробці і реалізації цих проектів.

Методи дослідження: системно-структурного аналізу і загальної теорії систем при обґрунтуванні і виборі факторів, а також показників, що визначають результати модернізації будинків із влаштуванням прорізів; хронометражних спостережень, математичної статистики і моделювання при обробці експериментальних даних; аналізу і синтезу при розробці нових конструктивно-технологічних рішень, які втілюються у реальних проектах, отриманні теоретичні й експериментальні результати.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- вперше встановлено закономірності впливу конструктивних рішень прорізів на прогнозовані техніко-економічні показники проектів реконструкції, що визначають прогнозовану ефективність заходів з модернізації перепланування цивільних будівель;

- дістало подальший розвиток обґрунтування меж можливого застосування балочної та рамної технології підсилення майбутніх прорізів залізобетонними обоймами в залежності від їх розмірів та матеріалу стін, що дозволяє більш зважено, з урахуванням прогнозованих витрат ресурсів, підходити до вибору доцільного варіанту модернізації із перепланування ще на стадії технічного завдання для робочого проектування;

- удосконалено взаємозв'язки конструктивно-планувальних особливостей будівель, що підлягають модернізації із влаштуванням прорізів, з можливістю і технічними характеристиками сучасного механізованого інструменту та обладнання, що може застосовуватися для виконання провідних технологічних процесів при їх влаштуванні;

- дістало подальший розвиток обґрунтування доцільних напрямків і розробка нових конструктивно-технологічних рішень перепланування будинків для скорочення тривалості виконання робіт та строків окупності необхідних для цього інвестицій із одночасним підвищенням безпеки виконання модернізаційних заходів.

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:

- розроблена, опублікована та реалізована на практиці науково обґрунтована методика вибору раціональної технології та організації робіт із модернізації з улаштуванням прорізів на різних етапах організаційно-технологічної підготовки реконструкції;

- обґрунтовані, розроблені, запатентовані і впроваджені в проекти реконструкції нові конструктивно-технологічні рішення та пропозиції щодо доцільних варіантів перепланування будинків із скороченням витрат ресурсів, строків окупності необхідних для цього інвестицій та одночасним підвищенням безпеки виконання заходів із модернізації;

- реалізовані організаційно-технологічні і конструктивні пропозиції з модернізації трьох цивільних об'єктів м. Запоріжжя (реконструкція квартири на першому поверсі житлового будинку під відділення банку «Надра» по вул. Червоногвардійська, 27; реконструкція підвалу під приміщення для магазину по вул. Нижньодніпровська, 23; реконструкція багатофункціонального комплексу відпочинку по пр. Леніна, 175) дозволили зменшити трудомісткість робіт із влаштування прорізів не менш ніж на 25%, витрати металоконструкцій - на 60%, суттєво зменшити тривалість виконання робіт і отримати сумарний, документально підтверджений економічний ефект 41 тис. грн. при безумовному забезпеченні безпеки як виробництва робіт, так і подальшої довготривалої експлуатації модернізованих будинків.

Особистий внесок здобувача: в опублікованих у співавторстві працях полягає в аналізі сучасного стану вирішення завдання [1,2 - 7, 10, 13, 16], обґрунтуванні й розробці методики досліджень [5, 6, 10, 12, 16], встановленні закономірностей впливу факторів і показників технологічності реконструктивних заходів на їх результати [1, 7 - 10, 14 - 16], обґрунтуванні та розробці удосконаленої технології виробництва робіт із влаштування прорізів [1, 12 - 14, 16] і методики раціонального організаційно-технологічного проектування цих робіт [1, 6, 15]. У запатентованих конструктивно-технологічних розробках автора результатами досліджень обґрунтовані шляхи удосконалення технології виробництва робіт і окремі конструктивні рішення [17, 18].

Апробація результатів дисертації: результати досліджень доповідалися й одержали позитивну оцінку на наукових семінарах і засіданнях кафедр технології будівельного виробництва, фінансів, планування і організації виробництва Державного вищого навчального закладу "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури" (2005-2009 р.р.), на міжнародній науково - практичній конференції, «Стародубовскі читання» (м. Дніпропетровськ 2006-2009рр.,), міжнародній конференції "Інноваційні технології життєвого циклу об'єктів житлово-цивільного, промислового і транспортного призначення", (м. Ялта, 2007-2009рр.); ІХ Українській науково-практичній конференції «Безпека життєдіяльності у ХХІ столітті. Якість житлового середовища - 2009» (м. Дніпропетровськ, 2009р.), міжнародному науково-практичному семінарі «Теорія і практика виробництва і застосування ніздрюватого бетону у будівництві» (м. Ялта, 2009р.), науково-технічних радах будівельних, науково-дослідних і проектних організацій, виробничих підприємств та фірм.

Публікації. Результати досліджень висвітлені у 18 публікаціях, у тому числі в 1 брошурі, 15 статтях у наукових фахових виданнях, що входять до переліку, затвердженого ВАК України, та 2 патентах України на корисні моделі.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація підпорядкована розв'язанню поставлених в ній задач. Робота складається з вступу, 4 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 133 найменувань і 3 додатків. Повний обсяг - 131 сторінка. Дисертація містить 9 таблиць і 27 рисунків. Додатки представлені на 20 сторінках.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність теми, викладені мета і завдання дослідження, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів, особистий внесок здобувача, наведені дані щодо апробації та публікацій.

У першому розділі виконано аналіз теорії і практики виробництва робіт з реконструкції цивільних будинків, показано актуальність і висунуто гіпотезу про можливість підвищення ефективності модернізаційних заходів у встановленому майбутніми дослідженнями взаємозв'язку з конструктивно-планувальними рішеннями об'єктів. Обґрунтовується доцільність використання системного підходу та теорії технологічності при комплексному розгляді поставленої науково-прикладної задачі.

Родоначальниками й активними послідовниками розробленої Н.П. Бусленком теорії систем і системного моделювання у будівельній галузі в колишньому Радянському Союзі варто назвати професорів В.А. Афанасьєва, В.І. Большакова, С.М. Булгакова, Д.Ф. Гончаренка, О.А. Гусакова, М.Ф. Друкованого, Е.К. Завадскаса, О.М. Лівінського, В.І. Торкатюка, Р.Б. Тяна, С.А. Ушацького, Р.І. Фокова, Т.М. Цая, А.К. Шрейбера, К.А. Шрейбера, та багатьох інших. Потім, вже в незалежній Україні, користуючись методологією системного підходу, виконані відомі роботи докторів наук Г.В. Бадеяна, А.І. Білоконя, С.Д. Бушуєва, В.Т. Вечерова, А.Д. Єсипенко, В.Ф. Залуніна, В.М. Кірноса, І.В. Корінька, О.І. Менейлюка, Н.М. Мхітаряна, І.Д. Павлова, О.М. Пшінька, П.П. Федоренка, В.К. Черненка, Л.М. Шутенка й інших дослідників.

В останні десятиліття активний розвиток одержали також роботи, що мали на меті пошук ефективних організаційно-технологічних рішень при модернізації спочатку виробничих, а потім і цивільних будинків. До таких віднесемо роботи В.А. Давидова, Б.С. Дамаскіна, Л.М. Діденка, А.Д. Єсипенко, Є.П. Матвєєва, В.Т. Меркушова, П.В. Монастирьова, Є.В. Полякова, Р.Б.Папирніка, М.Т. Ральчука, А.Б. Родіионцева, І.І. Романенка, А.Г. Ройтмана, В.В. Савйовського, Г.А. Саркісяна, В.І. Тернового, Є.П. Уварова, Г.Г. Фаренюка, А.А. Франівського, В.Т. Шаленного, В.Б. Шевельова й інших.

Раніше модернізація будівель із переплануванням передбачала влаштування невеликих за розміром прорізів, коли було достатньо попередньо влаштувати металеві або залізобетонні балки-перемички, після чого можна приступати до розбирання чи руйнування матеріалу стіни. Значно пізніше запропоновані способи улаштування прорізів великих розмірів з попереднім монтажем переважно двосторонніх сталевих рам, які як мінімум з трьох сторін обрамляють майбутній проріз, що знайшло відображення в ДБН В 3.1-1-2002. Більш детальних пояснень технології виробництва подібних робіт відшукати досить складно. Аналізуючи реально виконані проекти, можна помітити багато протилежних вказівок. Проаналізовані російські проекти виробництва робіт з улаштування прорізів практично завжди обумовлюються монтаж системи тимчасового розвантаження або підсилення для безпеки їх виконання. Окрім того, дуже часто такі відповідальні роботи виконують або взагалі без проекту, або за проектом, який має грубі помилки.

Для влаштування прорізів використовують як традиційний, хоч і суттєво удосконалений останнім часом, ручний інструмент, так і принципово новий, набагато ефективніший. Все частіше з цією метою використовують алмазні технології з гідравлічними дисковими або канатними пилками. Перераховані факти поки що не знайшли необхідного відображення у доступних першоджерелах. Однак їх літературний огляд та аналіз виробничого досвіду виконання робіт із влаштування прорізів у стінах дозволили висунути робочу гіпотезу, сформулювати мету і поставити завдання дисертаційного дослідження, розробити його структурно-логічну послідовність та можливі методи виконання.

У другому розділі обґрунтовано методологію та зібрано необхідну статистичну інформацію для встановлення закономірностей впливу конструктивно-технологічних параметрів прорізів у стінах на кінцеві техніко-економічні показники відібраних проектів. На основі обробки даних більш ніж 40 реалізованих проектів перепланування із влаштуванням або розширенням прорізів в Україні та Російській Федерації встановлено, що найбільший вплив на їх кінцеві техніко-економічні показники мають такі фактори, як матеріал стін, розміри прольоту і висота майбутнього прорізу. Адже із зростанням розмірів прорізу збільшуються витрати ресурсів на його влаштування (металоємність конструкції підсилення, трудомісткість та собівартість виконання робіт). Маючи робочі креслення всіх згаданих проектів, була проведена робота з складання власних кошторисів для кожного з них за сучасною українською методикою у пакеті комп'ютерних програм АВК-3. Одномірний статистичний аналіз отриманих варіаційних підтвердив можливість використання початкових даних для проведення парного кореляційно-регресійного аналізу.

Було висунуто припущення про те, що є чітко означена зона, де достатньо влаштувати лише перемичку над прорізом, а також зона, де обов'язкове влаштування рамної системи сталевих конструкцій підсилення, і є проміжок, де різні проектувальники застосовували балочну або рамну системи. Задавшись необхідною 95-відсотковою ймовірністю та обробивши дані за методикою дисперсійного аналізу було встановлено, що межі можливого застосування балочної схеми підсилення - не більше прольоту в 1,75 - 1,8 м, а при більших прольотах - необхідне обов'язкове влаштування підсилення із вертикальними конструкціями зі сталі.

Кількісно залежність прогнозованих витрат сталі (М) від прольоту майбутнього прорізу у цегляній стіні (L) виражається отриманим рівнянням параболи:

M = (0,137547 + 0,217394•L)².

Отримана залежність підтверджує гіпотезу про зростання витрат сталі із збільшенням розміру прольоту прорізу: із його зростанням у два рази від (1 до 2 м), металоємність обойми зі сталі зростає з 0,13 т до 0,33 т, тобто майже у три рази, а якщо ж взяти інший інтервал двократного зростання прольоту, наприклад із 1,5 м до 3 м, то підставивши ці значення, отримаємо зростання з 0,21 т до 0,62 т, тобто рівно у три рази. Однак вказаний висновок можна зробити лише у зазначених межах змін незалежної змінної (від 0,5 до 3,5-4,0 м).

Знайшла підтвердження і гіпотеза про непропорційне зростання витрат інших ресурсів із збільшенням прольотів L прорізів, що передбачається утворити:

кошторисна трудомісткість робіт зростає за мультиплікативною моделлю (Tp_cm):

Tp_cm = 70,429•L^1,44341,

як наслідок, кошторисна заробітна плата робітників (З_пл) теж зростає за мультиплікативною моделлю у вигляді наступного рівняння:

З_пл = 649,437•L^1,44853_,

вартість робіт з улаштування прорізу, який необхідно утворити у стіні із цегли (Дц):

Дц = 3929,99•L^1,33543.

Остання модель, наприклад, пояснює 52,6% зміни Дц в залежності від зміни прольоту прорізу L. Кореляційне відношення R = 0,725, значення F-критерію Фішера 35,54. Стандартна помилка 0,767, а середня абсолютна погрішність (MAE) склала 0,6358. Таким чином, кореляційно-регресійний аналіз даних щодо проектів влаштування прорізів у стінах із цегли із 99 % достовірною ймовірністю встановив, що в межах зростання прольоту від 1 до 3,5 - 4 м вартість робіт із його влаштування зростає у середньому не менш ніж на 5 тис. грн. на кожен метр збільшення його прольоту, при прольотах більше 2 м цей ріст прискорюється, а двократне зростання розміру прольоту прорізу у залізобетонних стінах збільшить прогнозовану вартість його влаштування більш ніж у три рази.

Але достовірно прогнозувати вартість влаштування прорізів (та й інших згаданих раніше показників) можна лише в межах розмірів ширини прорізу від 0,5 до 3,5м, максимум 4 м, і лише у цегляних стінах.

У межах довірчого інтервалу зростання розміру прольоту прорізу у залізобетонних стінах від 1,5 до 3 м витрати праці робітників на його влаштування зростають з 75,2 до 229,5 людино-годин, а заробітна плата збільшується у середньому з 677 до 2091 грн., тобто потреба в цих ресурсах зростає більш ніж у три рази.

Досліджено кількісний вплив показника висоти прорізу. Встановлено, що зростання висоти прорізу у цегляних стінах від стандартного 2 метрового до 3 м (у 1,5 рази) спричиняє збільшення трудомісткості у середньому із 88,5 людино - годин до 161,3 людино-години, тобто більш ніж в 1,8 рази.

Отримані об'єктивні закономірності впливу конструктивно-планувальних характеристик об'єкту модернізації із його переплануванням та влаштуванням прорізів у стінах і перегородках на кінцеві техніко-економічні показники проектів виконання цих робіт стали основою для оцінки ефективності таких проектів на передінвестиційній стадії. Для цього необхідна розробка відповідного методичного забезпечення, що і є складовою частиною наступного розділу дисертації.

У третьому розділі проводяться дослідження нового інструменту і обладнання, а потім, з урахуванням отриманих результатів, розробляється методика їх використання як на стадії перспективної організаційно-технологічної підготовки, так і на стадії розробки і реалізації робочого проекту модернізації цивільного об'єкту із його переплануванням та влаштуванням прорізів у стінах і перегородках.

На передінвестиційному етапі методика передбачає обґрунтування доцільних планувальних рішень при модернізації на основі встановлених залежностей очікуваних техніко-економічних показників від запропонованих конструктивних рішень. На етапі проектування і реалізації проекту вирішуються питання добору механізованого інструменту та способів виконання робіт із мінімальними витратами ресурсів та безумовною безпекою при виробництві робіт і наступною довготривалою експлуатацією модернізованого об'єкту.

Досліджено технологічні і конструктивні особливості сучасного інструменту і обладнання для влаштування отворів, прорізів і штраб у стінових конструкціях із сталі, бетону і цегли. Це дозволило встановити межі доцільного використання сучасних дрилів, перфораторів, фрезерів, дискових та канатних пилок в залежності від товщини конструкції, різновиду матеріалу та обсягів робіт, а також розробити рекомендації як з підбору відповідного механізованого інструменту, так і розмірів та кроку отворів, що проектуються для утворення сталевих обойм підсилення прорізу.

Як приклад, отримані залежності засвідчують можливість використання універсальних електричних дрилів для утворення отворів у сталі та залізобетоні максимальним діаметром до 18 мм (у металевих конструкціях) та до 40 мм у залізобетоні відомих фірм Bosch, DeWALT, STERN, Makita тощо потужністю 750 - 1000 Вт. Якщо ж потрібно утворювати більші прорізи, то слід переходити на використання спеціалізованого інструменту (отвори у конструкціях із металу - за допомогою дрилів, у бетоні і цеглі - перфораторів, штраби у цеглі - фрезерів, прорізи у бетоні і залізобетоні - алмазних пилок із дисковим або канатним робочим органом і електрогідравлічним приводом).

Досліджено техніко-технологічні можливості сучасних технічних засобів для влаштування прорізів у залізобетоні на основі алмазних технологій. На основі хронометражних спостережень встановлено середні витрати ресурсів (трудомісткість, собівартість, витрати дисків та води для охолодження) в залежності від товщини та міцності матеріалу стіни.

На стадії робочого проектування виникають питання як підбору механізованого інструменту для утворення отворів і прорізів, так і обсягів цих робіт. Встановлені залежності, які дозволяють визначити діаметри та кількість отворів для болтових з'єднань, що стягують протилежні частини залізобетонної конструкції обойми (рис. 2). Виходячи із № основного сталевого профілю (перемички) над майбутнім прорізом, товщини стіни та її матеріалу, за сортаментом знаходять товщину стінки д металевої конструкції.

Користуючись отриманою залежністю та її графіком, визначають орієнтовно діаметр гвинтового з'єднання d. Діаметр отвору приймається на 1 - 2 мм більшим за діаметр металевих болтів або шпильок. Виходячи із діаметру гвинтового з'єднання, визначаються із можливим кроком гвинтів z:

z = 168 + 21 d.

Отриманий результат округляють до 50 мм. Таким чином, далі можна визначитись і з кількістю отворів, що треба просвердлити у стіні.

У четвертому розділі на базі попередньо отриманих результатів теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано нові та нормалізовано відомі конструктивно-технологічні вирішення, які забезпечують скорочення термінів виконання робіт та мінімізують використані для цього ресурси сталі, праці, енергії та обладнання і пристосувань. Ці рішення захищені в Україні двома патентами на корисні моделі. В останньому з них запропоновано нову послідовність виконання робіт із використанням сучасного алмазного інструменту. Як і в раніше запатентованих способах, перед влаштуванням прорізу монтується і включається у роботу металева конструкція рами (або балки) підсилення, а вже потім, під захистом цієї системи, проводяться роботи з монтажу обладнання і виконується власне руйнування матеріалу стіни. Щоб виконати ці роботи, запропоновано обладнання для прорізання бетону стіни закріплювати не у спеціально попередньо утворених отворах у цій стіні (як до цього часу рекомендувалось виробниками обладнання), а на рамі каркасу підсилення майбутнього прорізу.

Практичне впровадження результатів роботи при проектуванні та реалізації проектів модернізації трьох цивільних об'єктів у м. Запоріжжя (підвалу під приміщення для магазину по вул. Нижньодніпровська, 23; квартири під відділення банку «Надра» по вул. Красногвардійська, 27, нежитлових приміщень під багатофункціональний комплекс відпочинку по пр. Леніна, 175) дозволило скоротити трудомісткість робіт із влаштування прорізів не менш ніж на 25%, витрати сталі для металоконструкцій підсилення - на 60%, суттєво зменшити тривалість виконання і отримати сумарний, документально підтверджений економічний ефект - 41 тис. грн. при безумовному забезпеченні безпеки як виробництва робіт, так і подальшої довготривалої експлуатації модернізованих будинків.

Висновки

Науково-кваліфікаційна робота містить нове вирішення актуального науково-прикладного завдання підвищення ефективності та безпеки влаштування прорізів у стінах і перегородках із цегли та залізобетону при модернізації переважно цивільних будинків із їх переплануванням, що знайшло відображення у наступному:

1. Аналіз першоджерел і практики реконструктивних робіт дозволив висунути припущення, що існують на цей час поки що малодосліджені взаємозв'язки результуючих показників технологічності і конструктивно-технічних рішень з улаштування прорізів у стінах будинків, які підлягають модернізації. Отримавши, а потім і використовуючи ці взаємозв'язки, можна прийняти відносно більш ефективні проектні конструктивно-технологічні рішення, які забезпечують соціально-економічний ефект при їх використанні.

Обґрунтовано методологію та зібрано необхідну статистичну інформацію для встановлення закономірностей впливу конструктивно-технологічних параметрів прорізів у стінах на кінцеві техніко-економічні показники відібраних проектів. Одномірний статистичний аналіз отриманих варіаційних підтвердив можливість використання вихідних даних для проведення парного кореляційно-регресійного аналізу.

2. Згаданим методом отримано достовірні залежності, які з імовірністю у 99% встановлюють наявність зв'язку між розміром прольоту прорізу та витратами сталі на його влаштування. Кількісно цей зв'язок показує, що якщо проектом попередньо розглядається два можливі варіанти розміру прольоту, один із яких у два рази більший за інший, то витрати сталі на влаштування більшого у 3-4 рази перевищать витрати сталі на менший.

Встановлено також, що кратне зростання розміру прольоту прорізу у цегляних стінах веде у середньому до такого ж збільшення трудомісткості робіт із його влаштування. Дворазове збільшення прольоту прорізу у цих стінах потребує збільшення заробітної платні робітників не менш ніж на 120%. У межах довірчого інтервалу зростання розміру прольоту прорізу у залізобетонних стінах від 1,5 до 3 м, витрати праці робітників зростають з 75,2 до 229,5 людино-годин, а заробітна плата збільшується у середньому з 677 до 2091 грн., тобто потреба в цих ресурсах зростає більш ніж у три рази.

3. Досліджено кількісно вплив показника розміру висоти прорізу і встановлено, що зростання висоти прорізу у цегляних стінах від стандартного у 2 м до 3 м (у 1,5 рази) спричиняє збільшення трудомісткості у середньому із 88,5 людино - годин до 161,3 людино-години, тобто більш ніж в 1,8 рази.

Кореляційно-регресійний аналіз даних щодо проектів влаштування прорізів у стінах із цегли із 99 % достовірною імовірністю встановив, що в межах зростання прольоту від 1 до 3,5 … 4 м, вартість робіт із його влаштування зростає у середньому не менш ніж на 5 тис. грн. на кожен метр збільшення його прольоту і при прольотах більше 2 м цей ріст прискорюється, а двократне зростання розміру прольоту прорізу у залізобетонних стінах збільшить прогнозовану вартість його влаштування більш ніж у три рази.

Методами дисперсійного аналізу проектних даних встановлено межі раціонального застосування балочної схеми попереднього підсилення конструкцій стін при влаштуванні прорізів - не більше прольоту в 1,8м, а при більших прольотах - обов'язкове влаштування підсилення і вертикальними конструкціями із сталі.

4. Розроблена методика раціональної організаційно-технологічної підготовки та реалізації проектів влаштування прорізів у стінах і перегородках при модернізації переважно цивільних будівель. На передінвестиційному етапі ця методика передбачає обґрунтування доцільних планувальних рішень при модернізації на основі встановлених залежностей очікуваних техніко-економічних показників від запропонованих конструктивних рішень. На етапі проектування і реалізації проекту вирішуються питання добору механізованого інструменту та способів виконання робіт із мінімальними витратами ресурсів та безумовною безпекою при виробництві робіт і наступною довготривалою експлуатацією модернізованого об'єкту.

5. Досліджено технологічні і конструктивні особливості сучасного інструменту та обладнання для влаштування отворів, прорізів і штраб у стінових конструкціях із сталі, бетону і цегли. Це дозволило встановити межі доцільного використання сучасних дрилів, перфораторів, фрезерів, дискових та канатних пилок в залежності від товщини конструкції, різновиду матеріалу та обсягів робіт, а також розробити відповідні рекомендації як по підбору відповідного механізованого інструменту, так і розмірів та кроку отворів, що проектуються для утворення сталевих обойм підсилення прорізу.

Отримані залежності засвідчують можливість використання універсальних електричних дрилів для утворення отворів у сталі та залізобетоні максимальним діаметром до 18 мм (у металевих конструкціях) та до 40 мм у залізобетоні відомих фірм Bosch, DeWALT, STERN, Makita тощо потужністю 750 - 1000 Вт. Якщо ж потрібно утворювати більші прорізи, то слід переходити на використання спеціалізованого інструменту (отвори у конструкціях із металу - за допомогою дрилів, у бетоні і цеглі - перфораторів, штраби у цеглі - фрезерів, прорізи у бетоні і залізобетоні - алмазних пилок із дисковим або канатним робочим органом і електрогідравлічним приводом).

Досліджено техніко-технологічні можливості сучасних технічних засобів для влаштування прорізів у залізобетоні на основі алмазних технологій. Хронометражними спостереженнями встановлено середні витрати ресурсів (трудомісткість, собівартість, витрати дисків та води для охолодження) в залежності від товщини та міцності матеріалу стіни. Ці опубліковані дані рекомендуються в якості нормалізованих.

6. На базі попередньо отриманих результатів теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано нові та нормалізовано відомі конструктивно-технологічні рішення, які забезпечують скорочення термінів виконання робіт та мінімізують використані для цього ресурси сталі, праці, енергії та обладнання і пристосувань. Частина з них має правовий захист в Україні у вигляді двох патентів на корисні моделі.

Практичне впровадження результатів роботи при проектуванні та реалізації проектів модернізації трьох цивільних об'єктів у м. Запоріжжя дозволило скоротити трудомісткість робіт із влаштування прорізів не менш ніж на 25%, витрати сталі для металоконструкцій підсилення - на 60%, суттєво зменшити тривалість виконання і отримати сумарний, документально підтверджений економічний ефект - 41 тис. грн. при безумовному забезпеченні безпеки як виробництва робіт, так і подальшої довготривалої експлуатації модернізованих будинків.

будівля монтажний стіна конструктивний

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Методичні рекомендації з вибору та впровадження раціональних проектно-технологічних вирішень із влаштування великорозмірних прорізів у стінах при реконструкції будівель [В.Т. Шаленний, Р.Б. Папірник, О.С. Камєнєв, Л.В. Кислиця, А.О. Скокова, і П.Є. Уваров] - Дніпропетровськ: ПДАБтаА, 2009. - 28с.

2. Камєнєв О.С. Шляхи подальшого використання та модернізації великопанельних будинків з врахуванням їх місцезнаходження і екологічного стану /В.Т. Шаленний, Б.Г. Клочко, О.С.Камєнєв, С.Є.Понизов, В.П. Холоднюк, А.Г. Вигонний //Строительство, материаловедение, машиностроение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2005. - Вып.34.- С.36-39.

3. Каменев А.С. Методические аспекты учета местоположения и техсостояния при выборе модернизации либо ликвидации гражданских зданий первых массовых серий /В.Т. Шаленный, А.С. Каменев, К.Б. Дикарев //Новини науки Придніпров'я. - 2006.- №3.- С.33-39.

4. Каменев А.С. Развитие технологий модернизации гражданских зданий на основе организационно-инвестиционной модели продления их жизненного цикла /В.Т. Шаленный, К.Б. Дикарев, Л.В. Калныш, А.С. Каменев, С.Е.Понизов //Строительство, материаловедение, машиностроение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2006.- Вып. 37. - С.516 - 521.

5. Каменев А.С. Состояние вопроса и пути решения задач повышения тегнологичности перепланировок с устройством проемов в стенах и перегородках /А.Н. Березюк, В.Т. Шаленный, А.С. Каменев, В.Н. Мазуренко //Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури.-2006.- №1. - С.20-29.

6. Каменев А.С. К вопросу подбора механизированного инструмента для образования отверстий и проемов в существующих конструкциях зданий и сооружений /В.Т. Шаленный, Л.В. Калныш, А.С. Каменев, В.Н. Мазуренко //Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури.-2006. - №7-8. - С.87-91.

7. Каменев А.С. Совершенствование технологий модернизации зданий и сооружений для повышения ее инвестиционной привлекательности /А.Н. Березюк, В.Т. Шаленный, П.И. Несевря, К.Б. Дикарев, Л.В. Калныш, А.С. Каменев, С.Е. Понизов //Строительство, материаловедение, машино-строение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2007.- Вып.41, ч.3. - С.44-48.

8. Каменев А.С. Исследование технологических параметров современного электромеханизированого инструмента для образования отверстий и штраб /В.Т.Шаленный, Л.В. Калныш, А.С. Каменев //Строительство, материаловеде-ние, машиностроение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2007. - Вып. 40.- С.46-50.

9. Каменев А.С. Исследование технологичности устройства или расширения проемов при реконструкции стен /В.Т. Шаленный, П.И. Несевря, А.С. Каменев //Строительство, материаловедение, машиностроение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2007. - Вып.43.- С.580-585.

10. Каменев А.С. Альтернативные технологии модернизации домов мас-совой застройки не крупных городов /А.Н. Березюк, В.Т. Шаленный, П.И. Несевря, Р.Б. Папирнык, С.Е. Понизов, О.А. Бицоева, А.С. Каменев, А.А. Москаленко, А.А. Скокова, А.Ю. Сморода //Строительство, материало-ведение, машиностроение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2008. - Вып.47. - С.73-79.

11. Камєнєв О.С. Дослідження технологічності влаштування або розширення прорізів для вікон та дверей при реконструкції стін /О.С. Камєнєв //Коммунальное хозяйство городов. - К.: Техніка, 2008. - Вып. 81.- С.73-78.

12. Камєнєв О.С. Нормалізація технології влаштування прорізів у цегляних несучих стінах при переплануванні будинків /А.М. Березюк, В.Т. Шаленний, Р.Б. Папірник, К.Б. Дікарєв, О.С. Камєнєв //Строительство, материаловедение, машиностроение.- Днепропетровск: ПГАСА, 2009. - Вып.48, ч.2- С.114-119.

13. Камєнєв О.С. Обґрунтування і технологія влаштування прорізів у цегляних несучих стінах при переплануванні будинків /В.Т. Шаленний, Р.Б. Папірник, К.Б. Дікарев, О.С. Камєнєв, І.Л. Грузинський //Строительство, материаловедение, машиностроение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2009. - Вып.49. С.55-59.

14. Камєнєв О.С. Удосконалення технологій влаштування прорізів у цегляних та залізобетонних стінах для модернізації з переплануванням будівель /В.Т. Шаленний, Р.Б. Папірник, О.С. Камєнєв, А.А. Павлюк //Промислове будівництво і інженерні споруди. -2009. - №3. - С. 34-38

15. Камєнєв О.С. Методика раціональної організаційно-технологічної підготовки і реалізації проектів влаштування прорізів у стінах і перегородках при реконструкції будинків /В.Т. Шаленний, П.І. Несевря, О.А. Біцоєва, О.С. Камєнєв //Строительство, материаловедение, машиностроение. - Днепропетровск: ПГАСА, 2009. - Вып.50. - С.609-615.

16. Камєнєв О.С. Особливості раціонального проектування та виробництва робіт із влаштування великорозмірних прорізів у зведених стінах та перегородках /В.Т. Шаленний, Р.Б. Папірник, О.С. Камєнєв, А.О. Скокова //Строительство, материаловедение, машиностроение. Серия: Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве. - Днепропетровск: ПГАСА, 2009. - Вып.49. - С.55-59.

17. Спосіб реконструкцій багатоповерхових будівель.: Пат. України №38575, МПК6 E04G23/02, /В.І. Большаков, В.Т. Шаленний, П.І. Несевря, Ю.О. Кожанов, О.С. Камєнєв, Р.Б. Папірник, О.О. Сьора, О.А. Біцоева, Є.В. Кожевников, - №и20089644; Заявл. 23,07,08.09; Опубл. 12.01.09, Бюл. №1. -4 с.

Размещено на Allbest.ru