Многопараметрическая унификация марок типовых ригелей
Действующие типовые серии ИИ 20 (1,420-12) и 1,420-6 запроектированы для обслуживания конечного множества типовых проектных ситуаций. Каждая из них характеризуется определенным сочетанием значений параметров, представляющих условия работы ригеля в системе каркаса. К таким параметрам относятся характеристики габаритных схем (число этажей, пролетов, высота этажа и т. п.), нагрузки, географические районы строительства, функциональное назначение соответствующей рамы (рядовая, торцевая и т. п.), местоположение пролета или его номер, номер этажа. Марки типовых ригелей фиксированного типоразмера назначены следующим образом. Выявлены основные параметры, значительно влияющие на усилия. К ним отнесены функциональное назначение рамы, расположение пролета (крайний или средний) и временная нагрузка. Полное множество проектных ситуаций разбито на непересекающие- ся подмножества, которые отвечают возможным сочетаниям значений основных параметров. Для каждого подмножества проектируется одна унифицированная марка, например для ригелей крайних пролетов рядовых рам под нагрузку 500 кгс/м2. Область применения унифицированной марки включает ситуации, отличающиеся характеристиками габаритных схем, снеговыми и ветровыми районами, номерами этажа, а следовательно, и значениями усилий. Диапазоны усилий для ригелей пролетом 12 м приведены в табл. 1.
В качестве расчетных принимаются граничные значения диапазона- усилий, отвечающие отдельным проектным ситуациям. В большинстве других ситуаций ригели обладают избыточной несущей способностью, что является причиной потерь материалов при унификации конструкций (по сравнению с индивидуальным проектированием для каждой проектной ситуации). Экономичность сортамента при этом во многом зависит от того, насколько удачно выполнена унификация проектных ситуаций. При большом их числе задача усложняется, и эмпирические методы не могут гарантировать оптимального решения даже при высокой квалификации проектировщика.
Уменьшение потерь материалов, вызываемых унификацией типовых конструкций, является весьма настоятельной экономической задачей, решению которой может способствовать использование методики построения сортаментов типовых конструкций на базе экономико-математических методов.
Приводим основные положения соответствующей методики унификации марок типовых ригелей.
1. Выявляется перечень типовых проектных ситуаций, в которых конструкция будет использована. Для этого строится структурная модель области применения сортамента, имеющая вид дерева. Уровни дерева отвечают параметра области (нагрузки, параметры каркасов, месторасположение элементов в системе каркаса). Характер ветвления отвечает допустимым сочетаниям параметров. Концевые узлы однозначно соответствуют множеству проектных ситуаций.
2. Определяются поштучные потребности в каждой проектной ситуации. При большом числе проектных ситуаций для этой цели удобно использовать построенную структурную модель. Исходной информацией служат распределение площадей и числа элементов каркаса по значениям параметров области применения. Информационный массив формируется адэкватно структурной модели указанной области. Это позволяет сформировать вектор статистических параметров для каждой проектной ситуации, используя известную процедуру обхода дерева. Компоненты этого вектора используются для получения численных значений искомых потребностей-
3. Строится унифицируемый ряд конструкций. Вначале проектируется оптимальная конструкция для каждой проектной ситуации, в результате чего получаем исходный ряд. Он дополняется конструкциями, предназначенными для обслуживания некоторых групп проектных ситуаций (комбинированные конструкции) ; целесообразно, например, включить конструкцию, удовлетворяющую всем проектным ситуациям.
4. Устанавливаются возможности использования ригелей унифицированного ряда в рассматриваемом множестве проектных ситуаций путем поверочных расчетов на соответствующие векторы усилий. Каждая конструкция унифицируемого ряда проверяется относительно каждой проектной ситуации. Результаты проверки можно представить матрицей проектных ситуаций, элементы которой равны 1 или 0 (конструкция «проходит» или нет). Марки ригелей исходного ряда (и соответствующие проектные ситуации), как правило, не удается расположить в такой последовательности, чтобы марки. Задачи унификации таких рядов получили название многопараметрических.
5. Выполняется унификация ряда, включающего конструкции исходного ряда и комбинированные конструкций. Решение находится из условия минимизации потерь от унификации марок при заданном их количестве. Учитываются потребности в проектных ситуациях; технико-экономические показатели конструкций и возможности использования каждой марки во множестве проектных ситуаций. Задача решается на ЭВМ методами математического программирования, учитывающими ее многопараметрический и целочисленный характер
Приведенная методика многопараметрической унификации ригелей многоэтажных каркасов использована как элемент методологического обеспечения при разработке в ЦНИИПромзданий автоматизированной системы проектирования типовых железобетонных конструкций (ТЛП ТЖБК). ,л
Расчеты выполнены без учета влияния серийности марок на стоимость изготовления. Однако в рассмотренном примере марки ригелей в пределах каждой из нагрузок отличаются только дасаРетром или числом стержней напрягаемой арматуры и опорных выпусков. Удорожание расширенного сортамента связано только с переналадками при заготоййе стержней. Учитывая универсальный характер оборудования в арматурном производстве, а также незначительность затрат на заготовку (менее 1 % стоимости конструкций в целом), можно утверждать, что увеличение числа марок в сортаменте практически не приведет к удорожанию 1 м3 изделия. Более определенно влияние серийности на.стоимость
Выводы
Внедрение методики многопараметрической унификации позволит улучшая техникр-экономические показатели сортаментов типовых железобетонных ригелей, в частности снизить расход стали на 5—10%.
Предлагаемую методику можно использовать для реализации процсса- построении сортамента железобетонных ригелей на ЭВМ.