Применение технологического инжиниринга, как стратегии по повышению надёжности металоконструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение технологического инжиниринга, как стратегии по повышению надёжности металоконструкций

Смирнов Никита Вячеславович

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая

Григорьевича Столетовых

Аннотация

В современном мире постройка новых высотных зданий, особенно для коммерческого назначения, очень затратно с экономической точки зрения. А если здание будет разрушено из-за природных или техногенных факторов, последствием этого будет не только угроза жизни тех, кто находиться в нём, но и огромные убытки, которые понесут его владельцы. Поэтому надёжность металлоконструкции является одним из самых важных аспектов при проектировании. В данной статье мы рассмотрим каким образом повышается надёжность металлоконструкций с помощью инжиниринга.

Ключевые слова: инжиниринг, анализ данных, металлоконструкция, технологии. инжиниринг металлоконструкция технология

Vladimir State University named after Alexander Grigorievich and Nikolai Grigorievich Stoletov

APPLICATION OF TECHNOLOGICAL ENGINEERING AS A STRATEGY FOR INCREASING THE RELIABILITY OF METAL

Abstract: In the modern world, the construction of new high-rise buildings, especially for commercial purposes, is very costly from an economic point of view. And if the building is destroyed due to natural or man-made factors, the consequences will not only threaten the lives of those inside, but also result in huge losses for its owners. Therefore, the reliability of metal structures is one of the most important aspects in the design process. In this article, we will consider how the reliability of metal structures is increased through engineering.

Key words: engineering, data analysis, metal construction, technology.

Подземные толчки магнитудой меньше 2,5 для человека не ощутимы, таких за год происходят тысячи, а фиксируют их только специализированным оборудованием. При магнитуде выше 6 могут пострадать здания, но таких гораздо меньше. Разрушительная сила землетрясения зависит не только от магнитуды, но и от расположения его гипоцентра.

Сейчас наиболее известным инжиниринговым центром, который изучает и разрабатывает металлоконструкции, для создания требований к постройки надёжных инженерных объектов, является «E-Defence» схему которого можно увидеть на Рисунке 1.

В нём разработали и установили самый большой симулятор землетрясений. В центре его ангара установлена сейсмоплатформа 20 на 15 метров и весом 800 тонн [1]. С каждой стороны у неё по 5 гидравлических привода, которые толкают платформу в нужные стороны, снизу расположены ещё 14 приводов, которые обеспечивают вертикальные колебания. Двигатели и баки с азотом для питания платформы, находятся в соседнем помещение. Такая конструкция позволяет инженерам идеально производить условия землетрясения и отслеживать как решаться различные здания. Сейсмо - платформа выдерживает массу до 1200 т и может трясти её с ускорением до 15 м/с²[1]. Для симуляции необходимы точно и контролируемо прикладывать силу и сейсмические записи настоящих землетрясений. Внутри каждого привода находиться поршень на 30 тонн, который приводиться в движение маслом под высоким давлением. Давление обеспечивают баки с жидким азотом, нагревая его, азот переходит в газообразное состояние и расширяется в 694 раза, что создаёт довольно простой способ обеспечивать высокое давление. Но несмотря на это, сохранять высокое давление на протяжение долгого времени нет возможности. На Рисунке 2 изображено расположение приводов, держащих платформу.

Поток азота к каждому приводу регулируется электронным серво клапаном, что позволяет отрегулировать время и силу воздействия. Приводы движутся только в одном измерение, поэтому крепление на прямую к платформе не дала бы нужной гибкости, и они бы получили повреждения. Чтобы этого избежать, инженеры разработали специальные семиметровые муфты, через которые сила приводов передаётся сейсмоплатформе.

Первым что испытали на данном симуляторе, были два деревянных дома, один из них разрушился, а в устоявшем доме, были заранее установлены деревяные скобы, балки и металлические крепления, благодаря им, он не рухнул. Это испытание показало, что необходимо разработать требования, которые контролировали бы постройку новых зданий. Ведь это можно сделать с помощью простых и недорогих средств. В 1981 году правительство Японии, на основе этих исследований, утвердило новые требования к строительству домов. Из тех зданий, что строились после этого года, во время землетрясений, обрушились лишь 0,3 процента домов, что в 30 раз меньше, чем раньше [2].

Кроме разрушения самого здания исследователи учитывают и влияние мебели на жизни людей. Часто во время землетрясения, люди получают травмы от предметов, которые на них падают, например это может быть шкаф или холодильник. Половина травм, которые люди получают, находясь в домах, из-за того, что на них падает какая-либо мебель, поэтому инжиниринговый центр «E-Defence» проверяет не только устойчивость зданий, но и придумывает как обеспечить безопасность внутри домов.

Одним из первых инженерных проектов, который должен противостоять землетрясениям, является подвесной мост Akashi Kaikyo в Японии. Он соединяет острова, расстояние между которыми составляет почти 4 км, а расстояние между центральных опор составляет 1990,80 метров [4]. Во время его строительства, в 16 км от него находился гипоцентра одного из сильнейших землетрясений произошедшего в 1995 году [2]. Хоть гипоцентр и находился к мосту очень близко, он почти не пострадал, но из-за того, что породы под ним сместились, старый проект потерял актуальность. Используя технологический инжиниринг, конструкцию доработали, удлинив мост всего на 80 см, что позволило ему не разрушаться в дальнейшем.

На данный момент большинство домов Японии способны выдержать довольно сильные землетрясения, следующей задачей на данный момент является сохранить инженерные коммуникации, ведь даже если само здание не рушиться, обычно лопаются трубы, и дома остаются без воды и электричества.

Специалисты по-разному формулируют назначение инжиниринга, например компания «Росатом» [5] разделяет предметную область инжиниринга на следующие составляющие:

• Инженерное дело, которое включает в себя проектирование, решение технических задач.

• Сооружение объектов «под ключ».

• Управление сроками строительства и стоимостью объекта.

При воплощение инвестиционных проектов инжиниринг всегда был связан с бизнес-процессами. В России и за рубежом имеются отличия в объёмах конструкционных работ, документальном оформлении и предъявленным требованиям к проекту.

Технологический инжиниринг в первую очередь -- это разработка новых технологий, которые позволяют создавать наиболее надёжную, дешёвую продукцию хоть в сфере машиностроения, хоть в сфере строительства. Тестирование разрабатываемой продукции, помогает лучше исследовать механики воздействия на неё различных факторов, что даёт возможность совершенствовать изделия, повышая их надёжность и работоспособность.

Примеры различных компаний и проектов, которые мы рассмотрели в данной статье, говорит о том, что для развитие предметной области технологического инжиниринга, необходимо переходить от решения частных задач к комплексному инжинирингу. Для создания базы знаний, которая поможет в дальнейшем проектировать более надёжные объекты по всему миру, учитывая их географическое расположение.

Литература:

1. Беседина, С. В. Применение методов математического моделирования при обеспечении безопасности / С. В. Беседина, Д. А.

Кандудин, В. И. Муравьев // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. - 2019. - № 1(10). - С. 37-40. - EDN KGAILV.

2. Козлов, Л. Е. Актуальные вопросы региональной политики Японии после землетрясения Тохоку / Л. Е. Козлов, А. С. Алейникова, Л. В. Ковалевич // Территория новых возможностей. Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. - 2014. - № 3(26). - С. 107-116. - EDN TMIYKV.

3. Caputo A.C., Di Salvo G. An economic decision model for selective assembly. Int. J. Prod. Econ. Elsevier B.V. 2019 Т. 207 С. 56-69.

4. Иванова, Н. В. Бионический аспект строительства мостов на примере автомобильного моста в Волгограде / Н. В. Иванова, А. В. Макаров, С. А. Калиновский // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. - 2020. - № 1(31). - С. 60-64. - EDN JZCGZG.

5. Королев, А. Г. Современный строительный инжиниринг в электроэнергетике России / А. Г. Королев // Вестник МГСУ. - 2011. - № 6. - С. 167-175. - EDN OWFRZB.

Размещено на Allbest.ru