preskočiť na hlavný obsah

Dynamické modelovanie debnenia vo výstavbe

/up/images/featured/images/Dynamicke_modelovanie_debnenia_vo_vystavbe_0.png

Nástrojom pre automatizované modelovanie vstupov alebo výstupov pri plánovaní pomocných konštrukcií vo výstavbe môžu byť viaceré softvéry, ale v praxi nie je vždy zaručená ich vzájomná integrita, potrebná pre bezproblémový prenos informácií. Cieľom modelovania je minimalizovať ako náklady na jednotlivé prvky týchto konštrukcií, tak aj na ich montáž, demontáž, ošetrovanie, údržbu, dopravu a manipuláciu s nimi. V príspevku sme prezentovali algoritmus pre automatizované zostavenie histogramov pomocných konštrukcií. Grafické zobrazenie dennej potreby debnenia je použiteľné pre jeho optimálne plánovanie v konkrétnych podmienkach výstavby.

Softvéry pre projektovanie stavieb by mali obsahovať nástroje pre sledovanie potreby nielen pracovných a materiálnych zdrojov, ale aj pomocných konštrukcií, akými sú debnenia, lešenia, alebo objekty zariadenia staveniska, teda prvky určené na viacnásobné použitie v rámci svojej životnosti. Jednou z požiadaviek súčasnosti je integrita softvéru pre projektovanie pomocnej konštrukcie, kde je plánované množstvo, rozmery a poloha prvkov, alebo ich kompletov pre jednotlivé pracovné zábery stavby, so softvérom na projektovanie stavby v 5D prostredí.

Debnenie vo výstavbe

Debnenie netvorí súčasť stavebného diela, len napomáha jeho výstavbe. Určené je pre jednorazové alebo viacnásobné použitie [1] [2]. Keď prestane plniť svoju funkciu - prenášať zaťaženia z výstavby, zdemontuje sa, a preto ho môžeme opakovane použiť. Jeho fázy nasadenia do výstavby sú: dodávka, manipulácia a skladovanie na stavbe; zmontovanie v zábere; užívanie v zábere pri plnom alebo čiastočnom zaťažení; čiastočná alebo úplná demontáž v zábere; ošetrovanie a presun na miesto nasledovného nasadenia na stavbe, do ďalšieho záberu alebo na skládku; uvoľnenie debnenia zo stavby. Pri návrhu sa posudzujú vlastnosti zabudovaného betónu a požiadavky vyplývajúce z tvaru, polohy a objemu odebnených konštrukcií.

Cieľom modelovania je minimalizovať náklady na jednotlivé prvky debnenia (kúpa, odpisy, prenájom, a pod.) aj náklady na montáž, demontáž, ošetrovanie, údržbu, dopravu a manipuláciu s debnením. Tieto náklady tvoria priemerne 25 % z celkovej ceny betónovej konštrukcie a sú vždy funkciou času. Minimálny čas tz potrebný na užívanie debnenia v jednom pracovnom zábere stanovíme zo vzorca:

tz = Em=1tj+ tp[č.j.];
kde:
tz - minimálna doba užívania debnenia v zábere [č .j.],
m - počet čiastkových procesov,
tj -čas trvania čiastkového procesu v zábere [č. j.],
tp - technologická prestávka, po ktorej je možné uvoľnenie debnenia zo záberu [č. j.].

Zníženie času nasadenia debnenia je možné skrátením trvania čiastkových procesov, alebo úpravou vlastností betónu a podmienok výstavby tak, že skrátime technologickú prestávku pre oddebnenie. Náklady na úpravu podmienok, alebo vlastností betónu, by ale nemali byť vyššie ako úspora za debnenie.

Ak je stavba, objekt alebo konštrukcia priestorovo rozdelená na viac záberov, môžeme minimalizovať celkové náklady na debnenie vhodným časovým a priestorovým zosúladením prác. Členenie objektu na viaceré pracovné zábery je prvým predpokladom k tomu, aby debnenie mohlo byť počas výstavby viacnásobne použité, a tak sa výrazne znížilo jeho množstvo na stavbe. Pre viac pracovných záberov ŽB konštrukcie objektu nie je možné použiť jednoduchý výpočet ako pre plánovanie doby jeho nasadenia na jeden záber.

Časový plán nasadenia debnenia vychádza z prácnosti čiastkových procesov, zloženia pracovných čiat, dĺžky a počtu pracovných zmien, možností priestorového členenia stavby a musí zohľadniť požadovanú lehotu výstavby. Je logické, že členenie objektu na väčšie množstvo záberov umožní pri časovom plánovaní väčšiu variabilitu pri kombinovaní postupnej, súbežnej alebo prúdovej metódy výstavby. Ladením časového plánu je možné priebeh výstavby naplánovať tak, aby boli nielen dodržané stanovené lehoty výstavbových etáp, ale aby bolo rovnomerné a plynulé čerpanie zdrojov pri neprekročení ich disponibility.

Optimalizácia nasadenia debnenia

Optimálnosť nasadenia debnenia do výstavby môžeme posudzovať z 2 pohľadov:

1)    Pre danú lehotu a zostavený časový plán výstavby sa navrhne debnenie, t. j. posudzujú sa rôzne varianty nasadenia debnenia (typ, množstvo, sortiment prvkov a možnosť opakovaného použitia debnenia v záberoch stavby v súčinnosti s technológiou a časovým rozvrhom armovania a betónovania, ako aj s technologickými parametrami betónu a podmienkami jeho ukladania a ošetrovania),

2)    Vopred navrhnutý rozvrh nasadenia debnenia sa zohľadní pri tvorbe časového plánu výstavby (vopred je určený typ a množstvo prvkov, pri viacnásobnej obrátkovosti debnenia je pre jednotlivé zábery vyladená prvková skladba debnenia a určený postup pre presun debnenia medzi zábermi stavby).

Cieľom plánovania debnenia je nájsť také technicky a technologicky prijateľné riešenie (typ, množstvo, postup nasadenia a náklady), ktoré je z pohľadu realizátora stavby optimálne.

Vstupom pre jeho plánovanie je: výrobná dokumentácia stavby pre objekty a konštrukcie, kde je špecifikovaný ich tvar, rozmery, poloha, objem a materiálna skladba; rozpočet stavby; časový plán realizácie stavby zohľadňujúci priestorovú, technologickú a časovú štruktúru výstavbového procesu, so zdrojovým a nákladovým ohodnotením procesov výstavby; selekcia stavebných procesov pre realizáciu ktorých je potrebné debnenie; výkresová dokumentácia tvaru a skladby debnenia pre jednotlivé konštrukcie alebo pracovné zábery objektu; informácie o podmienkach výstavby a ich vplyvu na veľkosť a zmenu zaťaženia debnenia v čase jeho nasadenia, priebeh nárastu pevností betónu a technológia spracovania čerstvého betónu [3].

Výstupy z modelov nasadenia debnenia do výstavby sú určené pre: ladenie časového plánu výstavby s cieľom znížiť celkové náklady na výstavbu; časové plánovanie pri obmedzenej disponibilite debnenia; výber optimálneho typu debnenia pre konkrétnu stavbu, pre danú lehotu výstavby určenie optimálneho množstva prvkov alebo kompletov debnenia a určenie optimálnej obrátkovosti ich nasadenia (minimalizácia nákladov na odpisy alebo prenájom prvkov); určenie a minimalizáciu nákladov na montáž a demontáž pomocných konštrukcií; určenie a minimalizáciu nárokov a nákladov na zariadenie staveniska; minimalizáciu výstavbových rizík; špecifikáciu technologických parametrov betónu, a pod.

Pri plánovaní nasadenia debnenia vo výstavbe môžu byť vstupné aj výstupné informácie spracované formou dokumentácie, databáz, grafov, empirických výpočtových algoritmov a pod.

Plánovanie a analýza zdrojov vprocese výstavby

Podstata plánovania a analýzy zdrojov je spoločná pre všetky modely výstavby, bez ohľadu na formu spracovania alebo na používaný softvér. Analýzu zdrojov môžeme zatriediť do 3 problémových okruhov, t. j. sumarizovanie, rozvrh a vyrovnávanie zdrojov.

Sumarizovanie zdrojov, ktoré je podkladom pre ich vyrovnávanie a rozvrh, je výpočet priebehu intenzity nasadenia jednotlivých zdrojov na celom projekte pre konkrétny časový plán. Ak v danom období nemá realizátor projektu zdroje k dispozícii, alebo ich používanie je ekonomicky nevýhodné, sú potrebné úpravy, ktoré sa dajú docieliť zmenami technológie a organizácie projektu. Výhodnosť takýchto zmien sa dá posudzovať z hľadiska dosahu na časový plán projektu, na intenzitu a plynulosť využitia zdrojov a na celkovú hospodárnosť využitia zdrojov. Toto posudzovanie je veľmi prácne a bez použitia počítača vo väčšine prípadov prakticky neuskutočniteľné.

Pri počítačovom spracovaní modelu výstavby sú zdroje zvyčajne zaradené iba do jednej z 2 skupín:

1)    Materiálny zdroj - priradené jednotky materiálu pre produkciu alebo spotrebu;

2)    Pracovný zdroj (stroje a pracovníci) - priradené hodiny práce.
Softvéry pre projektovanie stavieb by mali obsahovať nástroje pre sledovanie potreby nielen pracovných a materiálnych zdrojov, ale aj pomocných konštrukcií, akými sú debnenia, lešenia, alebo objekty zariadenia staveniska, určené na viacnásobné použitie vrámci svojej životnosti.

Zdrojový graf

Jedným z nástrojov pre plánovanie a analýzu zdrojov výstavby je počítačom generovaný zdrojový graf, ktorý zobrazuje pracovné, nákladové alebo alokačné informácie pre jeden zdroj alebo skupinu zdrojov na časovej stupnici. Priebeh intenzity nasadenia zdrojov vprojekte sa nazýva aj súčtová čiara zdroja.

Podľa spôsobu definície rozoznávame súčtovú čiaru v časových rezoch a súčtovú čiaru v časových intervaloch. Výsledný graf nárokov projektu na zdroje môže byť vykreslený ako histogram, ktorý sa vždy viaže na tú istú premennú, alebo ako stĺpcový diagram, kde sa stĺpce viažu na rôzne premenné.

Súčtová čiara nárokov projektu na kty zdroj, ak je tento kumulatívny, sa dá pretransformovať do tzv. kumulatívnej súčtovej čiary nárokov projektu na k-ty druh zdroja. Jej hodnota, pre ľubovoľný časový bod, je interpretovaná ako celkový nárok projektu na k-ty druh zdroja od času jeho začiatku po čas t.

Spôsob sumarizovania potreby zdrojov a jeho grafické zobrazenie závisí od zaradenia zdroja do skupiny, t. j. či ide opracovný alebo materiálny zdroj, alebo o pomocnú konštrukciu. Jednotky pracovného zdroja priradené k činnosti nie sú kumulatívne a počas trvania činnosti sa zobrazuje zadaná hodnota priradenia. Jednotky priradeného materiálneho zdroja sa väčšinou rovnomerne prepočítavajú na časovú jednotku trvania činnosti, v grafe je väčšinou počas trvania činnosti zobrazená priemerná hodnota, pripadajúca na jednotku času. Materiálne zdroje sú kumulatívne, apreto je možné zobraziť aj kumulatívnu súčtovú čiaru.V súčasnosti dostupné softvéry pre časové plánovanie výstavby neumožňujú sumarizovanie potreby pomocných konštrukcií pri ich opakovanom používaní. Na histograme (obr. 1) je ukážka grafického zobrazenia potreby pomocnej konštrukcie v čase výstavby.

Návrh nástroja pre sumarizovanie potreby debnenia

Softvéry pre účely plánovania debnenia by mali umožňovať: vytváranie súpisu a dimenzovanie prvkov debnenia pre pracovné zábery podľa požiadavky na prenos zaťažení; zadávanie termínov pre začatie montáže debnenia v záberoch výstavby; zadávanie termínov pre čiastočné a úplné uvoľnenie debnenia zo záberov v závislosti od termínu ukončenia čiastkových procesov, ktorých realizácia je podmienená debnením; ako aj v závislosti od podmienok výstavby a vlastností materiálov, ktoré majú vplyv na veľkosť prenášaného zaťaženia; zadávanie množstva debnenia pre pracovné zábery v termíne začatia jeho montáže a „mínusového" množstva debnenia v termíne jeho uvoľnenia zo záberov; bilancovanie dennej potreby debnenia - tabelárne alebo grafické spracovanie histogramov v časových rezoch alebo časových intervaloch.

Histogram pomáha určiť tie časové rezy alebo intervaly, v ktorých dosahuje potreba debnenia v čase výstavby svoje maximum. Lokálne maximum väčšinou limituje aj množstvo prvkov debnenia, ktoré je nutné zabezpečiť pre konkrétnu stavbu. Ladením plánu výstavby so zameraním na vyrovnávanie potreby debnenia je možné znížiť jeho množstvo na stavbe, a tým výrazne znížiť náklady.

Dynamický model pre optimálne plánovanie nasadenia debnenia

Navrhovaný model (obr. 2) uľahčuje posúdenie a výber optimálneho variantu nasadenia debnenia pre určený časový plán výstavby. Umožňuje aj posúdenie, ako zmeny vonkajších podmienok, alebo technologických parametrov betónu, prípadne aj zmeny systému debnenia, ovplyvnia časový plán výstavby alebo náklady na debnenie a pod.

Pre dynamické modelovanie debnenia vo výstavbe je potrebná výrobná dokumentácia a to:

1) Plán realizácie betónových konštrukcií objektov stavby, kde je riešená priestorová, technologická a časová štruktúra stavby;
2) Projekt debnenia;
3) Špecifikácia betónu pre konkrétne podmienky výstavby.

Na základe týchto podkladov je potrebné pre variantné modelovanie kvantifikovať nasledovné vstupy:

i - označenie (počet) záberov objektu;
TZi - termín začatia procesu realizácie betónovej konštrukcie v i-tom zábere;
ti - doba trvania procesu realizácie betónovej konštrukcie v i-tom zábere;
TKÍ = TZi + ti - termín ukončenia procesu realizácie (betonáže) debnenej konštrukcie v i-tom zábere;
tpi - technologická prestávka na získanie pevnosti betónu pre čiastočnú demontáž debnenia;
tp2 - technologická prestávka na získanie pevnosti betónu umožňujúcej úplné oddebnenie konštrukcie;
Pi - súpis prvkov debnenia v i-tom zábere pre plné zaťaženie;
Pči - súpis prvkov debnenia v i-tom zábere pre čiastočné zaťaženie.

Histogram (obr. 3) poskytuje informácie o potrebnom počte prvkov debnenia a o čase ich užívania na objektoch stavby, čo je podkladom pre výpočet nákladov na debnenie. Ak nie je k dispozícii softvérový nástroj pre generovanie histogramov pomocných konštrukcií, podkladom pre rozvrh a vyrovnávanie potreby prvkov alebo kompletov debnenia môžu byť aj spracované histogramy iných, s debnením priamo súvisiacich zdrojov, ako napr. nasadenie pracovníkov, prácnosť procesu pre zadebnenie konštrukcií alebo objem spracovaného betónu. Grafy potreby zdrojov slúžia pre lepšiu orientáciu pri analýze a následnom ladení optimálneho plánu nasadenia debnenia do výstavby. Z časového hľadiska sa pri preplánovaní prác v jednotlivých záberoch objektu využívajú známe optimalizačné metódy rozvrhu alebo vyrovnávania potreby zdrojov. Počítačové spracovanie navrhovaného modelu umožní generovať histogramy debnenia pre rôzne varianty vstupov. Bez počítačovej podpory, pre väčšie súrodé aj nesúrodé investičné celky, sumarizovanie potreby debnenia môže byť veľmi zdĺhavé.

Automatizácia plánovania nasadenia debnenia

Nástrojom pre automatizované modelovanie vstupov alebo výstupov pri plánovaní pomocných konštrukcií vo výstavbe môžu byť viaceré softvéry, ale vpraxi nie je vždy zaručená ich vzájomná integrita potrebná pre bezproblémový prenos informácií.

Integrita softvéru pre projektovanie pomocnej konštrukcie, akou je debnenie alebo lešenie, kde je plánované množstvo, rozmery a poloha prvkov, alebo kompletov pomocnej konštrukcie pre jednotlivé pracovné zábery stavby, so softvérom na projektovanie stavby

v 5Dprostredí, je jednou z požiadaviek súčasnosti [4]. Softvérové prostredie 5D projektu stavby, kde v 3D je model tvaru konštrukcií budovanej stavby + 4D náklady + 5D časový plán výstavby, by malo reagovať aj na špecifikáciu požiadaviek pre nástroje, umožňujúce optimálne plánovanie pomocných konštrukcií.

Základným predpokladom pre automatizované plánovanie pomocných konštrukcií pomocou softvérov pre plánovanie projektov je rozšírenie triedenia zdrojov z 2 na 3 samostatné skupiny zdrojov a to: 1) Pracovné sily - pracovné hodiny pre ľudí, strojohodiny pre mechanizmy; 2) Pracovné predmety -materiál; 3) Pracovné prostriedky -pomocné konštrukcie, zariadenie staveniska, a pod. Ďalším predpokladom je vytvorenie nástrojov pre ich analýzu vrámci časového plánu výstavby, kde jedným z možných dynamických nástrojov pre sumarizovanie potreby pomocných konštrukcií je aj prezentovaný model na sledovanie nasadenia debnenia na stavbe. Uvedený model je možné použiť aj pre analýzu potreby lešenia, objektov zariadenia staveniska a pod.

Článok vznikol v rámci riešenia projektu VEGA 1/0689/08 Riadenie interakcií parametrov výstavbových štruktúr.

Ing. Renáta Bašková, PhD

Obr. 1 Grafické zobrazenie potreby pomocnej konštrukcie v čase[os x – čas (dni), os y – objem (m. j.)]
Obr. 2 Dynamický model pre sledovanie potreby debnenia na stavbe
Obr. 3 Grafické spracovania potreby debnenia v čase pre konkrétnu stavbu

zdroj: VYDAVATEĽSTVO EUROSTAV, spol. s r.o.

Obsah textu nie je možné bez súhlasu autora / autorov ďalej šíriť a publikovať


Páčil sa vám článok?

áno: 166     nie: 139

Odporúč

pošli na vybrali.sme.sk

 

Odporúč známemu


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všetky práva vyhradené. Ochrana údajov –  Podmienky poskytnutia služby