Эта система открывает путь повышения производительности САТС за счет сокращения времени простоя под погрузкой и разгрузкой.

Технология монтажа крупнопанельных жилых зданий предопределяет возможность непрерывного ведения монтажных работ. Реализация этой возможности в существенной степени зависит от способа доставки сборных элементов на строительный объект и организации их разгрузки на объекте. От технологии доставки зависят также затраты на погрузочно-разгрузочные работы, затраты на оборудование приобъектных складов, трудоемкость работ и другие показатели. В то же время существующие способы доставки, как показывают опыт и анализ, обладают рядом недостатков, основными из которых являются необходимость отвлечения башенного крана от монтажных работ для разгрузки прибывающих конструкций и длительные простои транспортных средств на объектах. Эти недостатки приводят к нерациональному ведению монтажа, увеличивают его продолжительность, снижают эффективность транспортного и монтажного процессов.

2 ^х -осный полуприцеп-панелевоз Одна ось - с односкатнойошиновкой. Грузоподъёмность 16 т

2 ^х -осный полуприцеп-площадка Одна ось - с односкатной ошиновкой/ Грузоподъёмность 20 т

3 ^х -осный полуприцеп-панелевоз с односкатной ошиновкой. Грузоподъёмность 20 т

3 ^х -осный полуприцеп-площадка Одна ось - с односкатной ошиновкой. Грузоподъёмность 25 т

3 ^х -осный полуприцеп-площадка с двухскатной ошиновкой. Грузоподъёмность 29 т

3 ^х -осный плетевоз с односкатной ошиновкой. Грузоподъёмность 25 т

Рис. 4.3 Конструкции САТС с увеличенной грузоподъёмностью для строительства

Недостатки существующих способов, кроме редко применяемого пока "монтажа с колёс", могут быть устранены при доставке изделий в крупнотоннажных контейнерах на автотранспортных средствах, оборудованных погрузоч-но - разгрузочными устройствами. Разработка такой технологии выполнена ЦНИИОМТП Госстроя РФ.

Для обеспечения условий рационального ведения монтажных работ и достижения наибольшей эффективности при организации строительства с использованием новой технологии необходимо было решить следующие задачи:

Определить размер запаса сборных элементов на строительных объектах (число груженых контейнеров, доставленных на объект с некоторым опережением по отношению к моменту начала монтажа изделий), обеспечивающий бесперебойное ведение монтажных работ. Размер запаса должен быть минимально возможным, поскольку от него зависит потребность в контейнерах.

Определить число контейнеров, обеспечивающее бесперебойное снабжение строительных объектов изделиями.

Выбрать оптимальную конструктивную схему автотранспортных средств для доставки крупнотоннажных контейнеров.

Выбрать такие модели транспортных средств и такое их число, которые обеспечивают наибольшую эффективность работы (оптимальный комплект).

Выбрать наиболее эффективные типы контейнеров, поскольку для доставки элементов крупнопанельных жилых зданий могут быть использованы контейнеры различных типов.

Необходимость решения поставленных задач предопределило:

- разработку методики определения оптимального размера запаса изделий на строительном объекте;

- разработку методики расчёта необходимого числа контейнеров каждого типа;

- разработку методики выбора оптимальной конструктивной схемы транс портных средств для доставки сборных элементов по новой технологии;

- разработку методики выбора оптимального комплекта транспортных средств;

- экспериментальную проверку основных теоретических предпосылок;

- разработку рекомендаций по размерам запаса изделий на строительных объектах;

- разработку общей методики выбора оптимальных комплектов средств механизации для новой технологии доставки элементов крупнопанельных жи лых зданий (транспортных средств и контейнеров) в конкретных условиях строительства.

Кроме того, при этом решалась задача определения области эффективного применения новой технологии.

Установлено, что из всех известных конструкций транспортных средств для доставки контейнеров со сборными элементами крупнопанельных зданий оптимальными являются средства в составе тягача и полуприцепа с двумя погрузочно - разгрузочными устройствами, осуществляющими боковое перемещение контейнера с грузовой платформы полуприцепа на уровень земли.

Установлено также, что для доставки сборных конструкций крупнопанельных зданий предназначены контейнеры четырех типов:

- открытый контейнер - для стеновых панелей, панелей перекрытия, элементов лестниц и других изделий;

- контейнер - платформа - для санитарно - технических кабин, блоков лифтовых шахт, элементов лестниц и других изделий;

- контейнер с наклонной грузовой платформой - для панелей перекрытий шириной 3,6 м;

- контейнер с центральной фермой - для стеновых панелей и панелей перекрытий.

Применение контейнеров третьего типа являются обязательным (при наличии в здании панелей перекрытий шириной 3,6 м), других типов - альтернативным. Оптимальный комплект контейнеров для доставки всех элементов здания (типы контейнеров и их необходимое число, обеспечивающие наилучшие экономические показатели) зависит от условий строительства.

Задача разработки методики определения оптимального размера запаса изделий на объектах решалась на основе методов теории массового обслуживания. Взаимодействие башенного крана (бригады монтажников) и транспортных средств, доставляющих контейнеры со сборными элементами, рассматривалось как замкнутая одноканальная система массового обслуживания с ожиданием, в которой башенный кран выступает как обслуживающий аппарат, а поступление контейнеров с изделиями на объект представляет собой поток требований на обслуживание. При допущении о пуассоновском характере указанной системы (то есть распределения времени между поступлением контейнеров и экспоненциальном законе распределения времени монтажа сборных элементов различных рейскомплектов) получены зависимости вероятностей простоя башенного крана Р _к и транспортных средств Р _т от размера запаса и других факторов:

где:

Z- размер запаса изделий на объекте, рейскомплекты;

N _o - число транспортных средств, обслуживающих рассматриваемый объект;

а - коэффициент, равный Уц,

Результаты расчёта вероятностей Р _к и Р _т показали целесообразность увеличения размера запаса изделий на объекте. С другой стороны, при увеличении размера запаса возрастает потребность в контейнерах и затраты на них. В связи с этим принято следующее понятие: "оптимальный запас". Оптимальным запасом изделий является их объём, выраженный в числе рейскомплектов, превышение которого на 1 обеспечивает экономический эффект, не больший, чем затраты на 1 контейнер, т.е. для которого

где:

λ - средняя интенсивность поступления транспортных средств на объект, ед./ч;

μ — среднее число рейскомплектов изделий, которые монтажная бригада может смонтировать за 1 час, ед./ч.

Э(Z _onm ; Z _опт +1) - экономический эффект от увеличения размера запаса с Z _onm до ( Z _onm + 1) рейскомплектов;

З ^к _пс - приведенные затраты на 1 контейнер за период монтажа здания. Критерий Э(Z _onm ; Z _опт +1) < З ^к _пс может быть представлен в виде:

где:

У _ч - ущерб, причиненный при одном часе простоя башенного крана и монтажной бригады, руб.;

Т ^с _кр - время работы башенного крана в сутки, маш.-ч;

Р _к ( Z ) - вероятность простоя крана при размере запаса в Z рейскомплектов;

Р _к ( Z+ 1)- то же, при размере запаса в (Z+1) рейскомплектов;

К _м - коэффициент, учитывающий долю занятости крана на монтажных работах;

З ^к _пг - годовые приведенные затраты на 1 контейнер, руб.; Д _р - число рабочих дней в году.

Проблема определения необходимого числа контейнеров решена с использованием аппарата теории вероятностей. Число контейнеров того или иного типа, требующихся для обслуживания одного объекта в ходе его монтажа (текущая потребность), рассматривается как дискретная величина. Закон распределения этой величины, т.е. соотношение, устанавливающее связь между всеми возможными значениями текущей потребности и соответствующими им вероятностями, зависит от последовательности монтажа сборных элементов, размера запаса изделий на объекте и других факторов и может быть задан в виде гистограммы. Для установления этого закона в работе разработана соответствующая методика.

При возведении нескольких объектов максимально возможная потребность в контейнерах равна сумме максимальных потребностей для каждого объекта:

где:

т - число объектов.

При большом количестве объектов необходимое число контейнеров того или иного типа N _{к о6щ} может быть принято меньше значения N _{к о6щ} ^max , поскольку потребность в N _{к о6щ} ^max контейнеров будет иметь место в очень редких случаях. Уровень уменьшения величины N _{к о6щ} по сравнению с N _{к о6щ} ^max , оценивается параметром ε - вероятностью того, что текущее значение общей потребности в контейнерах больше, чем N _{к о6щ} , то есть

С использованием предельной теоремы теории вероятностей получена формула для расчёта необходимого числа контейнеров для нескольких объектов:

где:

М _о6щ и δ _о6щ - соответственно математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение текущих значений общей потребности в контейнерах рассматриваемого типа;

С(ε) - коэффициент, зависящий от уровня снижения числа необходимых контейнеров и определяемый с использованием Табл. 4.10 для функций Лапласа:

Таблица 4.10 Значения коэффициента С( ε )

В частном случае, когда на всех возводимых объектах законы изменения потребности в контейнерах одинаковы (М _i = const = М ; δ _i = const = δ ):

Установлено, что число контейнеров, необходимое для обслуживания строительных объектов с разными законами распределения потребности в контейнерах, является таким же, как и для условных объектов, каждый из которых имеет закон распределения, соответствующий некоторым средним для реальных объектов условиям (наиболее типовой дом, средняя величина запаса изделия и др.). Это дает основание использовать для расчёта значительного числа контейнеров формулу 4.45 с определением параметров только для объекта с "усредненными" условиями.

При решении вопроса выбора оптимального комплекта автотранспортных средств - моделей машин и потребности в них - удельные приведенные затраты на доставку сборных элементов j -той группы i -той моделью транспортных средств предлагается определять по формуле:

где:

a _i , b _i и d _i - коэффициенты, зависящие от нормативов затрат, а также от технико-эксплуатационных показателей транспортных средств;

М _ij - среднее значение массы комплектов поставок изделий j -той группы при доставке их на средствах i -той модели, т;

L _ср - среднее расстояние перевозки, км;

Q _ij - годовая производительность средств j -той модели на доставке изделий i -той группы, т/год;

K _{исп. i} - коэффициент, определяемый следующим образом:

где:

т - число строительных объектов;

W _ig - общая масса элементову'-той группы в g-том доме, т;

Т _{м . д .} - нормативная продолжительность монтажа сборных элементов g-ного дома, дни;

Q _ij ^сут - среднесуточная производительность транспортных средств, т/сутки;

знак Σ означает, что суммирование проводится для изделий, перевозимых на i -той модели, а [ w ] есть ближайшее большее по сравнению с w целое число.

Оптимальный комплект средств определяется по критерию:

S — общее число групп сборных элементов;

К- номер модели средств, на котором доставляются изделия j -той группы;

Wj - общая масса элементов j -той группы на всех объектах.

Основные предпосылки теоретических разработок были проверены при экспериментальных исследованиях, которые проводились на строительных объектах гг. Москвы, Кемерово, Горького и Минска. В частности, были проведены:

- проверка гипотезы о наличии резервов сокращения продолжительности монтажа за счет высвобождения башенного крана от разгрузки прибывающих сборных элементов;

- определение закона распределения времени монтажа изделий различных рейскомплектов;

- проверка обоснованности определения необходимого числа контейнеров на основе использования закона распределения потребности в контейнерах на всех объектах.

Кроме того, была проведена проверка работоспособности и соответствия функциональному назначению образцов автотранспортных средств для контейнерной доставки сборных элементов и крупнотоннажных контейнерах. Образцы были созданы по техническим требованиям, разработанным ЦНИИОМТП (новизна конструкции транспортного средства защищена авторским свидетельством), на основании результатов расчётов, выполненных в соответствии с методиками.

Для проверки гипотезы о наличии резервов сокращения продолжительности монтажа был проведен хронометраж работы башенного крана и монтажной бригады. Установлено, что в зависимости от способа доставки доля занятости крана на разгрузке сборных изделий составляет 6 - 18% рабочего времени. При высвобождении башенного крана от указанных работ резервы времени для его дополнительного участия на монтаже (с учётом занятости монтажников) составляют 3 - 9% рабочего времени.

Для определения закона распределения времени монтажа элементов различных рейскомплектов фиксировалась длительность монтажа отдельных изделий, после чего рассчитывалась общая продолжительность монтажа всех изделий рейсокомплекта, полученные данные были обработаны методами математической статистики. Установлено, что закон распределения времени монтажа сборных элементов различных рейскомплектов с достаточной степенью вероятности соответствует экспоненциальному, что совпадает с допущением, сделанным при теоретических разработках.

Проверка предложенного подхода к расчёту необходимого числа контейнеров проводилась с использованием данных о последовательности монтажа конструкций серий III-97, III-121 и 137С. Были получены законы распределения общей потребности в контейнерах для нескольких объектов и проведена их оценка по параметрам М _общ и δ _общ , используемыми для расчёта по формуле 4.44. Установлено, что значения М _общ и δ _общ , полученные расчётным путем по разработанной при теоретических исследованиях методике, попадают в доверительные интервалы, определяемые с надежностью 95% по экспериментальным данным. Это позволило утверждать, что предложенный подход может быть принят.

Полученные результаты позволили сделать вывод о соответствии основных положений разработанных в работе методик для решения соответствующих вопросов при организации строительства с применением контейнерной доставки сборных элементов.

На основе методики определения оптимального размера запаса изделий на строительных объектах с использованием экспериментальных данных были рассчитаны размеры запаса для конкретных условий, рекомендуемые значения запаса даны в виде номограмм в зависимости от расстояния между объектом и заводом - изготовителем изделий L, величины ущерба, причиняемого при 1 часе простоя башенного крана У _ч и от сменности работы строительного объекта (рис. 4.4, рис. 4.5).

Рис. 4.4 Номограмма для определения оптимального размера запаса изделий на строительном объекте при двухсменной работе (Т ^с _кр =15 ч)

Методами математического моделирования с использованием экспериментальных данных был определен допускаемый уровень s уменьшения числа необходимых контейнеров по сравнению с максимально возможной потребностью (см. формулу 4.43). Установлено, что значение £ зависит от числа возводимых объектов и от среднего размера запаса изделий на объектах строительства (Табл 4.11).

Рис. 4.5 Номограмма для определения оптимального размера запаса изделий на строительном объекте при трёхсменной работе (Т ^с _кр =22 ч)

Таблица 4.11 Допускаемые значения параметра ε

Взаимосвязь разработанных при теоретических исследованиях методик и тот факт, что проведение расчётов по одной из них невозможно без проведения расчётов по другим, вызвали необходимость разработки общей методики выбора оптимальных комплектов средств механизации для новой технологии доставки -транспортных средств и контейнеров. Общая методика разработана на базе отдельных методик и на основе опыта их практического использования применительно к зданиям серий III-97, III-121, 137С и других.

Область эффективного применения новой технологии доставки сборных элементов крупнопанельного жилищного строительства определялась по критерию приведенных затрат. Исследования показали, что эта область зависит от двух факторов:

- от расстояния между строительными объектами и заводом - изготовителем изделий;

- от условий строительства, определяющих необходимость специальной подготовки основания строительной площадки (укладку плит или т.п.) для стоянки полуприцепов при их отцепке при работе по методу монтажа "с колёс".

Так, при наличии затрат на обустройство площадок для стоянки полуприцепов с саморазгрузкой, контейнерная доставка эффективнее всех существующих способов при среднем расстоянии от строительных объектов до завода - изготовителя до 40 - 45 км.