Лекция 1. Моделирование строительного производства

 

1. Системный подход к моделированию в строительстве

2. Виды моделей в строительном производстве.

3. Правила построения сетевых моделей.

4. Элементы и параметры сетевых графиков.

5. Порядок построения сетевых графиков.

6. Расчет сетевого графика.

7. Разновидности сетевых моделей и графиков.

8. Оценка качества сетевых графиков.

1) Существует теория моделей – раздел математики, где применяется математическая логика в алгебре. Модели разрабатываются с разной степенью условности (абстрактности).

При этом строительное производство рассматривается как система ресурсы – продукция, которая состоит из 3 компонентов: ресурсов, продукции и производственного процесса (рис. 1.1 – 1.3).

Рис. 1.1. Модель процесса ресурсы – продукция

 

 

Рис. 1.2. Системная организация строительства

Рис. 1.3. Системная организация строительства объекта

Проектирование реального процесса ресурсы – продукция, предназначенного для достижения определенных целей, может вызывать определенные трудности.

Организация и планирование строительного производства предполагают согласование работ во времени и пространстве, т. е. разработку моделей выполнения согласованного во времени и пространстве комплекса работ с целью достижения высоких технико-экономических показателей строительного производства.

2) При моделировании строительного производства применяют следующие модели: балансовые модели, сетевые модели; имитационное моделирование; поточные модели; балансовые модели, графические модели.

Балансовая модель базируется на сопоставлении наличия ресурсов (материальных, трудовых, финансовых) и потребность в них. Балансовый метод заключается в определении, количественном измерении и сопоставлении показателей, характеризующих потребности объектов строительства, с аналогичными показателями источников получения ресурсов.

Имитационное моделирование применяется для поиска рациональных вариантов организации строительства. В ходе имитационного моделирования оцениваются сроки строительства, выбираются даты начала и окончания строительства. Модель позволяет следить за ходом реального процесса в любой промежуток времени и производить соответствующие изменения.

При организации, планировании и управлении строительством широкое применение получили изобразительные модели, т.е. графические:

линейный календарный график;

циклограмма;

сетевой график;

таблицы – матрицы (рис. 1.4).

Линейный календарный график предложен в конце ХIX в. Г.Л. Гантом. К его достоинствам относятся:

1. Простота построения и наглядность.

2. Содержание достаточно подробных характеристик видов работ и данных о потребностях в исполнителях и механизмах на каждую единицу времени.

3. Возможность отображения на одном графике всего перечня работ как основных, так и прочих.

Основной недостаток – не обеспечивается необходимая увязка работ.

Циклограмма – эта форма календарного плана была предложна русским инженером в 1914 г. и использована при строительстве моста через р. Оку в г. Муроме.

В начале 1930 г. эта форма графиков получила дальнейшее развитие в работах М.С. Будникова. Циклограмма отображает не только технологическую последовательность и сроки, но и место производства работ.

Большой вклад в развитие теории изобразительных моделей в виде циклограммы был внесен проф. В.А. Афанасьевым. Его работа «Поточная организация строительства» является классикой в области моделирования организационно-технических процессов.

Сетевой график предложен Дж.Е. Келли и М.Р. Уолкером в конце 50‑х гг. Он представляет собой ориентированный граф – сеть, образуемую стрелками (работами и связями) и кружками (событиями), обозначающими начало и окончание каждой работы и связи. В России сетевое моделирование получило развитие в работах проф. Рыбальского.

 

Рис. 1.4. Изобразительные (графические) модели

Особенности моделирования комплекса работ.  Для разработки модели организации любых производственных и непроизводственных процессов необходимо:

детализировать все элементы, работы, задачи, виды деятельности, т.е. установить требуемый перечень действий, обеспечивающих достижение поставленной цели;

установить последовательность их выполнения, исходя из технологических и организационных зависимостей. Выяснить все ограничения, наложенные на последовательности;

определить время (стоимость) выполнения каждой работы, каждого мероприятия.

3) Составляется сетевой график слева направо от исходного события к конечному. Форма сетевого графика должна быть максимально простой, по возможности без пересечений, большинство работ следует изображать горизонтальными линиями. Каждая работа имеет только два события, нельзя допускать появления работ, имеющих одинаковый ход. В сетевом графике не должно быть тупиков, «хвостов», циклов. Необходимо правильно изображать сложные работы. Если те или иные работы начинаются после частичного выполнения предшествующих, то эту работу следует разбить на части, при этом каждая часть работы (захватка) в графике, будет считываться самостоятельной работой, которая имеет свои предшествующие и последующие события.

4) Элементами сетевых графиков являются: работы, события, путь.

Работы делятся на:

Действительные – производственный процесс, требующий затрат времени и ресурсов.

Ожидание – процесс, требующий затрат только времени.

Фиктивная работа – процесс, не требующий затрат времени и ресурсов. Вводится только для отображения зависимости или технологической последовательности выполнения процесса.

Событие – факт окончания одной или нескольких работ.

Путь – непрерывная последовательность работ.

Полный путь – суммированный путь от исходного до последнего события.

Критический путь – полный путь, имеющий наибольшую продолжительность.

Раннее начало выполнения работы () - тот срок, раньше которого работа не должна начаться.

Позднее начало выполнения работы ) - тот срок, позже которого работа не должна начаться.

Раннее окончание выполнения работы () - тот срок, раньше которого работу завершить нельзя.

Позднее окончание выполнения работы () - тот срок, позже которого работа заканчиваться не должна.

Общий резерв времени работы ) – срок, на который можно сдвинуть начало выполнения работы, не изменяя времени критического пути.

Частный резерв времени выполнения работы () – время, на которое можно отодвинуть окончание работы, не изменяя при этом раннего начала последовательности работы.

Время работы:

,        (1.4)

где Q – трудоемкость процесса;

Н_вр. – норма времени;

V - объем работы;

N – количество исполнителей;

S - сменность.

5) Перед началом построения сетевой модели следует установить:

Какие работы должны завершиться раньше, чем начнется рассматриваемая работа.

Какие работы могут быть начаты после завершения данной работы.

Какие работы могут быть выполнены одновременно с данной работой.

6) Расчет сетевого графика

Расчет может выполняться вручную или на электронно-вычислительной машине (ЭВМ). Для «ручного» способа существует 2 варианта: универсальный (табличный) и графический – на модели (секторным методом). При расчете на ЭВМ в программу закладывается табличный способ.

После расчета сетевого графика производится его календаризация (привязка к датам, рабочим дням), а после – корректировка (оптимизация) сетевого графика.

7) Разновидности сетевых моделей и графиков

По структуре сетевые модели могут быть каноническими и альтернативными.

По количеству целей сетевые модели могут быть одноцелевыми и многоцелевыми.

По точности определения временных оценок сетевые графики могут быть: детерминированными (когда точно указано время), вероятностными, смешанными.

По охвату программы:

1. Комплексный укрупненный сетевой график (разрабатывается в проекте организации строительства).

2. Сетевой график на конкретный объект (разрабатывается в проекте производства работ) с четким отображением всех видов работ.

3. Локальные сетевые графики (отдельные группы работ).

4. Сводный сетевой график на программу строительной организации (составляется в проекте организации работ).

8) Оценка качества построения сетевых графиков производства по следующему параметру:

Коэффициент равномерности распределения ресурсов по объекту:

              (1.5)

 

Среднее количество потребляемого ресурса на объекте:

                       (1.6)

Максимальное количество потребления ресурсов в смену:

Продолжительность работ по критичному пути:

Фактическая трудоемкость (материалоемкость, стоимость):

(чел.-дн.; м-дн.; руб-дн.);

Для отдельно строящегося объекта ; для комплекса .

 

Лекция 2. Подготовка строительного производства

 

Организация инженерных, технико-экономических и экологических изысканий. Задача инженерных изысканий – получить данные, необходимые для технически правильного и экономически целесообразного решения основных вопросов проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Экономические изыскания проводятся для определения географического района и места строительства. Выявление возможности обеспечения строящихся предприятий сырьем, материалами, топливом, водой, электроэнергией, газом, транспортом, а также использования для нужд строительства местных строительных материалов, производственной базы, рабочих кадров.

При этом рассматриваются все затраты, в первую очередь поддающиеся учету:

Стоимость земельного участка.

Стоимость аренды, затраты на приобретение или строительство.

Расходы на перевозки сырья, горючего, готовой продукции.

Затраты на энергию и водоснабжение.

Налоги и страхование.

Оплата рабочей силы.

Расходы на передислокацию, включая потери от остановки на некоторый срок.

Принимаются во внимание и так называемые неподдающиеся учету затраты:

Конкуренция нанимателей рабочей силы.

Отношения профсоюзов.

Отношения муниципальных властей.

Муниципальные постановления о выплате компенсации, страхование от безработицы, уборка отходов, загрязнения воздуха, шум и т.п.

Расходы, связанные с метеорологическими условиями и другими природными условиями.

Экологические изыскания зоны строительства проводятся с целью установления безопасности пребывания людей. Делается анализ грунтов, воздуха, почвы, воды, растений, направления ветра. Особое внимание обращается на наличие вредных веществ, загазованности, радиации, запылениях, возможности заноса ветром вредных веществ со стороны и др. Заказчику выдается лицензия и экологический паспорт.

Инженерные изыскания заключаются в комплексном изучении природных условий района строительства – геологических, геодезических и метеорологических – для получения необходимых данных, обеспечивающих разработку проектных решений зданий и сооружений и их строительство.

Инженерно-геодезические изыскания позволяют получить топографо-геодезические материалы для проектирования и строительства, инженерно-геологические – определяют климатические особенности района, глубину промерзания грунтов, рельеф, геологические строения, гидрогеологические условия, физико-механические свойства грунтов, химический состав подземных вод, их агрессивность к бетону, описание месторождений местных строительных материалов и количественную оценку их запасов.

Инженерно-гидрометеорологические изыскания производятся в исключительных случаях (затопление территории, изменение климата и т. п.).

Организация инженерных изысканий осуществляется специальными подразделениями на основе рабочих программ по заданию заказчика в три периода: подготовительный, полевой, лабораторно-камеральный.

Разрешение на изыскание получает заказчик в главном управлении геодезии и картографии (ГУГК). По результатам изысканий составляется технический отчет. В нем излагаются методика и способы выполнения, а также объемы отдельных видов работ, анализ и оценка их точности. К отчету прилагаются графические данные.

В отчет по геодезическим изысканиям входят:

1. Пояснительная записка.

Топографические планы и карты.

1. Продольные и поперечные профили.

2. Ведомость координат и высот пунктов геодезических сеток.

3. Инженерно - геологические выработки.

Подготовка строительного производства

Цель – создать условия для бесперебойного и технически грамотного осуществления строительных работ.

    Задачи:

Планомерное развитие и осуществление СМР индустриальными методами.

Ввод объекта в установленные сроки.

Получение необходимой прибыли.

Высокое качество работ.

Взаимная увязка всех участников строительства.

    Виды: общая подготовка, подготовка объекта, организации, СМР.

Строительство каждого объекта допускается осуществлять после разработки и утверждения ПОС и ППР.

    Организационные решения этих документов должны обеспечить:

согласованную работу всех участников строительства;

комплектную поставку материальных ресурсов;

ведение работ индустриальными методами;

выполнение работ поточными методами;

высокую культуру ведения СМР и строгое соблюдение безопасности труда;

соблюдение условий по охране окружающей природной среды;

высокую конкурентоспособность.

Они охватывают:

подготовку строительного производства;

разработку ПОС и ППР;

обеспечение материально-техническими ресурсами;

обеспечение механизацией и транспортом;

организацию труда рабочих;

обеспечение качества СМР;

оперативно-диспетчерское управление;

требования к организации строительного производства в условиях реконструкции объектов;

охрану окружающей среды.

    Исходные материалы для разработки ППР:

Задание на разработку, выдаваемое строительной организации, с указанием сроков выполнения.

ПОС.

Необходимая рабочая документация.

Условия поставки конструкций, оборудования, использования строительных машин, транспорта, обеспечения кадрами, ПТК.

Материалы обследования действующих предприятий (при реконструкции).

Общая организационно-техническая подготовка

Обеспечение проектно-сметной документации.

Отвод площадки строительства в натуре.

Оформление финансирования.

Заключение договоров.

Оформление разрешения и допуска на производство работ.

Снос и перенос зданий, переселение.

Обеспечение подъездными путями и причалами; водо-,энерго-, теплоснабжением (трансформаторные подстанции, водозаборные устройства, очистные сооружения, линии электропередачи, канализационные коллекторы и т.д.); система связи; бытового обслуживания кадров.

Организация поставок материалов и оборудования.

Сооружение и устройство средств связи для управления строительством.

Подготовка к строительству объекта

Разработка документации по организации работ.

Обеспечение всех объектов трудовыми и техническими ресурсами с увязкой по срокам.

Создание системы управления.

Подготовка к строительству организации

Изучение ИТР проектно-сметной документации.

Детальное ознакомление с условиями строительства.

Разработка ППР на вне- и внутриплощадочные подготовительные работы.  

Разработка ППР на возведение зданий и их частей.

Выполнение работ подготовительного периода с учетом природоохранных требований и безопасности труда.

Подготовка к производству СМР

Передача закрепленных на местности геодезических знаков.

Освобождение строительной площадки для производства СМР.

Планировка площадки, искусственное понижение грунтовых вод.

Перекладка и прокладка новых инженерных систем.

Устройство постоянных и временных дорог.

Ограждение территории, размещение временных зданий и сооружений.

Организация связи для обеспечения диспетчерского управления.

Обеспечение противопожарным водоснабжением, инвентарным освещением, средствами сигнализации.

Организация инструментального хозяйства и обеспечение нормокомплекта.

Оборудование площадок и стендов для укрупнительной сборки.

Создание необходимого запаса стройматериалов.

Поставка и перебазирование на рабочее место строительных машин и оборудования, мехустановок.

 

Лекция 3. Методика проектирования стройгенпланов
и расчет потребности в ресурсах

Строительные генеральные план (СГП) – план площадки, подлежащий застройке, в котором кроме возводимых зданий и сооружений показываются объекты хозяйства.

Строительные генеральные планы (СГП) различаются в составе проекта производства работ и проекта организации строительства:

В степени детализации организационных решений.

В полноте номенклатуры строительного хозяйства.

В точности расположения объектов строительного хозяйства.

В проекте организации строительства разрабатывается общеплощадочный строительный генеральный план. Он менее детализирован, чем объектный строительный генеральный план.

Масштабы строительного генплана: М 1:100, М 1:200, М 1:400, М 1:500, М 1:1000. 

В составе проекта организации работ строительный генеральный план разрабатывается, как правило, на комплекс объектов.

В составе проекта производства работ разрабатываются объектные строительные генеральные планы. Они разрабатываются отдельно на подземную и надземную часть производительных работ.

Для сложных объектов в составе проекта производства работ могут разрабатываться строительные генеральные планы по выполнению отдельных сложных видов работ: бетонирование, монтаж каркаса и т. д.

На строительном генплане должны быть:

Строящиеся и существующие здания и сооружения.

Подлежащие к сносу здания и сооружения.

Постоянные существующие и проектируемые инженерные сети.

Существующие и строящиеся дороги.

Горизонтали, отображающие рельеф местности.

Реперы.

Монтажные механизмы (строительные краны, подъемники).

Подкрановые пути башенных кранов с показателем заземления подкрановых путей и тупиковых упоров.

Пути для передвижения стреловых большегрузных кранов, направление движения и стоянки стреловых кранов.

Зона складирования материалов, конструкций и оборудования.

Опасные зоны с соответствующими указателями.

Временные сети водопровода, электроснабжения, водоотведения.

Временные здания складского, санитарно-бытового и производственного назначения.

Элементы обустройства строительной площадки (питьевые фонтаны, место для курения, беседки для отдыха и т.д.).

Временные дороги с указанием расширений для стоянки машин под разгрузкой, для стоянки машин перед выездом для мойки колес, с указанием радиуса (R) закругления при повороте дороги (минимальный R=12 м), с указанием ширины дороги (при одностороннем движении минимальная ширина равна 3,5 м, при двухстороннем движении – 6 м), с указанием типа покрытия и уклона дороги, с указанием направления движения, с указанием дорожных знаков.

Фирменный щит строительства.

Схемы движения машин, людей.

Дорожки для передвижения рабочих и т.д.

Принципы проектирования строительного генерального плана:

Решения по организации строительства площадки необходимо увязывать с составленными документами проекта производства работ, прежде всего, с технологическими картами и календарным графиком.

Решения по организации строительства площадки следует увязывать с генеральным планом.

Размещение временных складов, механических установок и транспортных путей должно осуществляться таким образом, чтобы расстояние перемещения грузов было в пределах строительной площадки и число перевозок было бы минимальным.

Протяженность временных сетей должна быть минимальной, в т. ч. для электроснабжения.

Все решения должны отвечать требованиям охраны труда и окружающей среды, требованиям противопожарной безопасности.

На строительном генеральном плане должно быть предусмотрено наиболее полное обеспечение бытовых нужд работников (для проекта производства работ).

Затраты на временные здания должны быть минимальны.

Временные здания и сооружения должны располагаться на участках, не подлежащих застройке до конца периода строительства.

Порядок проектирования строительного генерального плана:

Наносятся контуры подлежащих строительству зданий и сооружений.

Наносятся контуры существующих близлежащих зданий и сооружений.

Наносятся горизонтали.

Постоянные инженерные сети.

Производится привязка строительного крана.

Определяются границы опасных зон.

Проектируется размещение складских площадок и временных дорог.

Проектируется размещение временных зданий или временных инженерных сетей.

Наносится ограждение строительной площадки.

Наносятся средства обустройств строительной площадки и др.

 

Временные здания проектируются с учетом района строительства, порядка освоения строительной площадки, графика движения рабочих.

Количество и номенклатура временных зданий определяется в зависимости от объема и характера СМР, территориального расположения, местных условий.

За основу расчета принимается списочное число рабочих О_с в максимальной смене, которое определяется по графику движения рабочей силы:

,

(1.7)

где О – рабочие основного производства;

Н = 0,2 О – рабочие неосновного производства;

ИТР = 0,08(О+Н) – инженерно-технические работники;

МОП = 0,03(О+Н) – младший обслуживающий персонал;

П = 0,05(О+Н) – практиканты.

Определение функциональных групп и номенклатуры зданий приведено на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Алгоритм расчета временных
административно-хозяйственных зданий

Временные здания бывают следующих видов:

Производственного назначения

Передвижные растворобетонные узлы.

Плотнично-столярные мастерские.

Мастерские по ремонту и хранению средств малой механизации.

Кровельно-изоляционные материалы.

Малярные станции.

Штукатурные станции.

Административно-хозяйственные.

Конторы СМУ, прораба и т. п.

Проходные.

Диспетчерские.

Закрытые склады.

Культурно-бытового и санитарного назначения.

Столовые, комнаты для приема пищи.

Гардеробные.

Душевые и умывальные.

Туалеты.

Жилые и общественные

Общежития.

Магазины.

Бытового обслуживания.

Клубы, кино, дискотеки, танцплощадки.

Для формирования комплекса мобильных зданий используются данные табл.1.1.

Таблица 1.1

НОРМАТИВЫ ПОТРЕБНОСТИ ВРЕМЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

6 м^2	3–5 м^2 на 1 ИТР	4 раб. на 1 1 м^2	0,1 м^2 но не <8 м^2	По расчету	0,5 м^2 на 1 раб.	0,2 м^2 на 1 раб.	2,5–4 м^2 на 1 душ; 15 чел на 1 душ. сетку	2–2,5 м^2, 15-20 чел. на 1 очко
Проходная	Контора  прораба  и здравпункт	Комната приема пищи	Комната обогрева	Закрытый склад	Гардероб с умывальником	Обеспыливание и сушка одежды	Душевые	Санузел

  

Расчет потребности в воде

Для обеспечения строительных площадок водой используют существующие системы водопровода населенных мест, открытые водоемы и речную воду, грунтовые вод. Необходимо стремиться использовать постоянные сети водоснабжения. Следить за качеством воды.

Сети могут проектироваться трех типов: тупиковые, кольцевые, смешанные. Уклон временного трубопровода – не менее 0,005. Трубы газовые – 50, 70, 80, 100 мм, чугунные – 50, 75, 100, 125, 150, 200 мм.

Предусматривается не менее двух противопожарных гидрантов, расположенных на расстоянии не более 150 м друг от друга, 5 – 50 м от здания, 2,5 м – от дороги.

За расчетный секундный расход воды принимается наибольшее из двух значений:

,

(1.8)

где Р_б – расход воды на хозяйственно-бытовые нужды, ;

Р_пр – расход воды на производственные нужды;

Р_пож - расход воды на противопожарные нужды.

 – соответственно расход воды на питье, умывание и приготовление пищи; на принятие душа, л/c,

(1.9)

где N – наибольшее количество работающих в одну смену, чел.;

b – норма водопотребления на 1 чел. в смену (10…15 л/см – без канализации, 20–25 – при канализации);

а – норма водопотребления на 1 чел. – 30–40 л;

t – продолжительность работы душевой установки;

n – число часов работы в смену;

К – коэффициент непрерывности водопотребления в течение смены (К = 2 – канализация или К = 3 – нет канализации);

,

(1.10)

где 1,2 – коэффициент на неучтенные расходы воды;

– расчетный расход воды на производственные нужды, л/cм;

К – коэффициент неравномерности потребления воды в течение смены. Для строительных работ К = 1,5.

Р_пож – расчетный секундный расход воды на пожаротушение:

до 10 га – 10 л/см;

до 20 га – 15 л/см;

более – 15 л/см.

Диаметр трубопровода:      

,

(1.11)

где V – скорость движения воды в трубах (1…2 м/c).