И.В. Волков. К вопросу снижения затрат при изготовлении

К ВОПРОСУ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
КОРПУСОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ С ПОПЕРЕЧНОЙ
СИСТЕМОЙ НАБОРА
И.В. Волков
ФГОУ ВПО «ВГАВТ», Нижний Новгород Россия
Предлагается математическая модель железобетонного корпуса с поперечной
системой набора, созданная на базе основных схем расчетов прочности корпусов
данного типа.
Описывается алгоритм поиска наилучших параметров данной модели. За
критерий оптимизации принимается минимум строительной стоимости корпуса,
являющейся функцией стоимости материалов и трудозатрат.
Математическая модель корпуса основана на базе двух расчетных модулей:
модуля по определению армирования плит корпуса и модуля по определению
армирования ребер.
Модуль определения армирования плит представляет собой алгоритм
вычисления минимально необходимых по условиям прочности площадей рабочей
арматуры двух слоев армирования, разнесенных по толщине плиты. Плита
рассчитывается по схеме жесткозаделанной по концам балки-полоски. В связи с тем,
что распределение усилий в продольном направлении балки-полоски неравномерно,
предполагается, что также неравномерным будет и распределение материалов по ее
длине, в случае её оптимальной конструкции. Балка-полоска разбивается по длине на n
элементов. В пределах своей длины каждый элемент имеет постоянное сечение. В
качестве внешних нагрузок на каждый элемент принимаются три вида усилия:
- Основной изгибающий момент от воздействия гидростатического давления забортной
воды, за вычетом собственного веса, или другого воздействия с наружной стороны
обшивки;
- Второстепенный изгибающий момент от воздействия нагрузок изнутри корпуса, под
которыми чаще всего понимается давление воды, налитой в корпус при испытаниях на
водонепроницаемость, с учетом собственного веса конструкций, или же локальные
нагрузки от устанавливаемого оборудования;
- Осевое усилие на плиту от воздействия общего изгиба судна, воспринимаемое
плитой совместно с основным изгибающим моментом.
Минимальные площади армирования, определяемые алгоритмом, являются
функциями входных параметров, среди которых можно выделить исходные данные и
расчетные переменные. В качестве основной переменной принято расстояние между
центрами тяжести площадей слоев армирования ha. Относительно данной переменной
составляются функции стоимости каждого элемента и сумма стоимостей всех
элементов для балки-полоски в целом. Функции учитывают лишь стоимости
составляющих материалов. Нахождением минимума функции стоимости балкиполоски находятся оптимальные параметры плиты с точки зрения затрат материалов.
Аналогично, с помощью модуля определения армирования ребер,
оптимизируется конструкция поперечных ребер корпуса. В качестве внешних усилий,
действующих на элемент ребра, приняты следующие:
- Основной изгибающий момент от гидростатического воздействия забортной воды, за
вычетом собственного веса, или другого воздействия со стороны наружной обшивки;
- Второстепенный изгибающий момент от воздействия на ребро нагрузок изнутри
корпуса с учетом собственного веса;
- Срезывающая сила, действующая на элемент, принимаемая как наибольшее значение
из срезывающих сил от воздействий, описанных в двух предыдущих видах усилий.
Определение оптимальных параметров ребра также производится в ходе
нахождения минимума функции его стоимости, основной переменной в которой
является расстояние между центрами тяжести двух слоев армирования ребра Ha.
Математическая модель всего корпуса объединяет в себе алгоритмы подбора
характеристик плит и ребер основных перекрытий корпуса, и помимо параметров ha и
Ha всех связей, являющихся переменными, содержит наиболее важный параметр,
общий для всех перекрытий – величину шпации а.
В рассматриваемой задаче оптимизации корпуса учитываются также
производственные трудозатраты путем постатейного нахождения трудоемкости
строительства корпуса по нормативам МЛТИ-120-2743-89 «Постройка корпусов
железобетонных и понтонов композитных судов, плавучих надводных сооружений и
причалов различных типов».
Статьи трудоемкости по видам работ при производстве корпуса вычисляются по
формулам, приводимым в МЛТИ, в зависимости от параметров конструкции,
определяемых в ходе решения математической модели, или, если это невозможно,
принимаемых условно из общей практики или прототипов.
К ВОПРОСУ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
КОРПУСОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ С ПОПЕРЕЧНОЙ
СИСТЕМОЙ НАБОРА
И.В. Волков
(ФГОУ ВПО «ВГАВТ», Нижний Новгород Россия)
Аннотация – Излагается математическая модель проектирования корпуса
железобетонного судна с поперечной системой набора с позиций минимизации затрат
материала и трудоемкости при изготовлении.
TO THE QUESTION OF LOWERING THE EXPENDITURES DURING THE
CONSTRUCTION OF HULLS OF REINFOCED CONCRET SHIPS WITH
TRANSVERSE SYSTEM OF FRAMING
Ivan V. Volkov
(Volzhskaya State Academy of Water Transport, Nizhniy Novgorod, Russia)
Abstract – Mathematical model of reinforced concrete ship hull designing with
transverse system of framing is shown from the position of minimization of materials and
labour requirement during its construction.