автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Оптимизация конструктивных элементов железобетонных корпусов судов внутреннего плавания

УДК 629.12.011.25

УУ4ъД356?

ВОЛКОВ Иван Владимирович

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОРПУСОВ СУДОВ ВНУТРЕННЕГО

ПЛАВАНИЯ

Специальность 05.08.03 - Проектирование и конструкция судов

2 5 НОЯ 2010

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород 2010

004613567

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта»

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент С.Н. Гирин

Официальные оппоненты: доктор технических наук

О.Е. Литонов

кандидат технических наук, доцент В.П. Лобастов

Ведущая организация: ОАО ЦКБ «Монолит»

Защита диссертации состоится 2 декабря 2010 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 223.001.02 при ФГОУ ВПО ВГАВТ по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а, аудитория 281.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО ВГАВТ.

Автореферат разослан «2» ноября 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного сове! доцент, к.т.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Опыт массовой постройки и эксплуатации железобетонных судов позволил владельцам оценить такие их качества, как долговечность, надежность и эксплуатационную эффективность, благоприятные условия отстоя пришвартованных и обслуживаемых судов; судостроителям - технологичность, низкую металлоёмкость, невысокую стоимость, простоту постройки и нетребовательность к высокой оснащенности предприятий. Для большинства стоечных судов и плавсооружений масса корпуса не является основным показателем, поэтому повышенная масса корпуса в железобетонном исполнении, по сравнению со стальным, не умаляет вышеперечисленных достоинств.

После 30-50 лет эксплуатации корпуса железобетонных судов, при надлежащем выполнении правил и норм при их строительстве и в процессе эксплуатации, находятся в хорошем состоянии. Наглядным примером качества и долговечности судов, построенных из железобетона, являются монолитные доки грузоподъемностью 4000 т и 6000 т. Обследования технического состояния железобетонных конструкций плавдоков, эксплуатирующихся на Канонерском судостроительном заводе в Санкт-Петербурге, выполненные специалистами ОАО ЦКБ «Монолит» в 2000 году, показали, что за более чем 60-ти летний период интенсивной эксплуатации при отсутствии комплексного капитального ремонта корпуса доков находятся в рабочем состоянии.

В настоящее время широкое распространение получило направление переоборудования и модернизации находящихся в длительной эксплуатации плавучих сооружений на железобетонном корпусе. При этом перепланировка и отделка современными материалами или полная замена, по желанию заказчика, осуществляется только для верхнего строения. Железобетонный корпус, как правило, не требует ремонта. Таким образом, при сравнительно небольших затратах на модернизацию можно за короткий срок получить современный плавучий офис, гостиницу, ресторан и т.д. Однако количество старых железобетонных корпусов ограничено, поэтому актуальной становится потребность в строительстве новых корпусов, требующих при проектировании учета потребности рынка и современной экономической ситуации.

Теоретической основой исследований в области проектирования и оптимизации металлических судов являются работы В.В. Ашика, A.B. Бро-никова, В.Н. Пашина. Вопросы проектирования корпусов судов из железобетона развиты в работах И.Н. Сиверцева, Н.М. Егорова, Г.М. Синцова, К.К. Амельяновича, В.Б. Протопопова и др. Вместе с тем ранее в работах по проектированию конструкций железобетонных судов вопросам оптимизации уделялось недостаточное внимание из-за сравнительно небольших затрат на проектирование и строительство корпусов.

В настоящее время в условиях рыночной экономики величины затрат, определяющие стоимость корпуса, такие как стоимость материалов и единицы рабочего времени, меняются в широких пределах, и нахождение конструктивных параметров корпуса, таких как толщины плит, высоты ребер, шпацию, при которых его стоимость была бы наименьшей, т.е. решение задачи оптимизации, является весьма актуальной.

Объектом исследования является конструкция железобетонного корпуса судна стоечного типа.

Предметом исследования являются методы оптимизации конструктивных элементов железобетонного корпуса.

Цель работы заключается в разработке методики определения конструктивных параметров элементов корпуса, имеющего наименьшую строительную себестоимость.

Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

1. Выбор критерия оптимизации железобетонного корпуса.

2. Обоснование метода расчета прочности железобетонных судовых конструкций на основе анализа существующих методов и выполнение экспериментальной проверки сделанного выбора.

3. Выявление закономерности влияния параметров отдельных связей корпуса на стоимость и массу их материалов.

4. Получение зависимостей, позволяющих определять характеристики армирования связей при известной их геометрии.

5. Разработка математической модели проектирования элементов корпуса судна и целевой функции себестоимости, учитывающей материальные и трудозатраты.

6. Анализ эффективности предложенных решений на примере конкретного проекта.

Методы исследования: теоретические с использованием зависимостей строительной механики корабля и теории упругости; экспериментальные с использованием методов тензометрирования; численные с использованием современных программных комплексов, реализующих метод конечного элемента: «А№У8», «Лира»; математического программирования с использованием современных оболочек «ЕХЕЬ», «МАТЬАВ».

Научная новизна заключается:

- в разработке методики проектирования элементов железобетонного корпуса, оптимального с точки зрения строительной себестоимости, и реализации её с помощью ряда программ для ЭВМ;

- в разработке алгоритма определения оптимальных параметров изгибаемого элемента прямоугольного сечения и реализации его в программе для ЭВМ;

- в выводе зависимостей для минимального армирования железобетонных элементов балок-полосок плит и ребер при воздействии на них изгиба, внецентренного растяжения и среза по условиям прочности и трещиностойкости;

- в уточнении расчетных формул, приводимых Российским Речным Регистром для определения разрушающего усилия внецентренно растянутых элементов;

- в экспериментальном и теоретическом исследовании работы жестко-заделанных тонких железобетонных плит, загруженных равномерно-распределенной нагрузкой, и моделирующих работу плит наружной обшивки.

Практическая ценность:

- Предложен и реализован в ряде программ для ЭВМ алгоритм, позволяющий определять основные параметры элементов корпуса железобетонного судна с наименьшей строительной себестоимостью.

- Даны предложения по уточнению и корректировке Правил Российского Речного Регистра.

Внедрение результатов. Предложенная методика использована в ЦКБ «Монолит» при выполнении работ по модернизации проекта 123/823. Показано, что применение методики позволяет снизить себестоимость постройки корпуса на 10,6%.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии в кораблестроительном и энергетическом образовании, науке и производстве» (Н. Новгород, 2006 г.); Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Новые технологии водного транспорта» (Н. Новгород, 2007 г.); 8-ой международной конференции RAO/CIS OFFSHORE 2007 (С-Петербург, 2007 г.); на 9-ой международной конференции RAO/CIS OFFSHORE 2009 (С-Петербург, 2009 г.); Научно-технической конференции по строительной механике корабля, посвященной памяти профессора П.Ф. Папковича (С. Петербург, 2009 г.); Международном научно-промышленном форуме «Великие Реки» (Н. Новгород, 2010 г.),

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в шести печатных работах, две из которых в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и пяти приложений. Основной текст диссертации изложен на 199 с. машинописного текста, содержит 55 рисунка и 9 таблиц. Список библиографических источников включает 113 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показывается актуальность проводимого исследования, ставится цель диссертации. Приводится краткое описание работы и решаемых в ней задач.

В первой главе работы рассматривается специфика железобетонного судостроения, которая, с одной стороны, обусловлена природой железобетона как композитного материала, формируемого одновременно с изготовлением конструкции, а с другой стороны - номенклатурой судов и плавсредств, целесообразных и экономически выгодных в железобетонном исполнении. Приводится краткий ретроспективный обзор основных' этапов развития отрасли, научных и опытно-конструкторских работ, выполненных на различных этапах.

Проводится обзор традиционно сложившихся подходов к проектированию конструкции железобетонных корпусов; обосновывается и выбирается критерий оптимизации - минимум строительной себестоимости корпуса. Показано, что применяемые ранее подходы к проектированию судовых корпусов не учитывали стоимости строительства корпуса или учитывали её косвенно. Для стоечных судов и судов технического флота ранее принятые критерии оптимальности при проектировании, сводящиеся к минимизации массы корпуса, теряют актуальность. Так как увеличение массы корпуса стоечного судна не приводит к значительным эксплуатационным издержкам, то его строительная стоимость выступает на первый план при определении критерия оптимальности.

Здесь же, в третьем параграфе главы, приводится анализ составляющих себестоимости постройки корпуса, ориентированный на производственные показатели Городецкой судоверфи (Судоремонтно-Судостроительной Корпорации), проведенный с целью определения основных укрупненных закономерностей и факторов, определяющих производственную себестоимость корпуса.

Величина себестоимости железобетонного корпуса представляется как функция двух переменных стоимости сырья Рс (тыс.руб.) и основной заработной платы производственных рабочих Ртр (тыс.руб.) в виде:

. С = 1,15 • Рс + 8,91 • Розр, тыс. руб.

На конкретных проектах показывается соотношение основных компо--нентов в составе полной себестоимости и между собой (таблица 1).

Трудоемкость, стоимость материалов и одного чел.часа при определении величины Р03„ принимаются по данным Городецкой судоверфи за 2007 год.

Номер проекта 33 137 62 47Б 61А

Размерения 1-хВхН, м 65x14x3,6 65x14x3,2 45x12x3,0 35x9,6x2,8 20x7,0x2,0

Масса ж/б корпуса, т 616 570 331 208 76,5

Стоимость материалов на корпус без учета металла, млн.руб 1,06 8,7% 0,99 8,5% 0,58 8,9% 0,35 10,0% 0,14 5,4%

Масса металла, т 73,6 63,0 36,5 28,1 7,3

Стоимость металла, млн.руб 1,55 12.7% 1,32 11,3% 0,77 11,8% 0,59 16,1% 0,15 6,1%

Сумма стоимости материалов Рс, млн.руб 2,61 21,3% 2,32 19,8% 1,34 20,7% 0,94 26,7% 0,29 11,5%

Составляющая себестоимости зависящая от стоимости сырья 1,15Рс, млн.руб 3,00 24,5% 2,66 22,7% 1,54 23,8% 1,08 30,7% 0,33 13,2%

Трудоемкость изготовления корпуса, тыс.чел.ч 21,2 20,8 11,4 5,63 5,01

Основная зарплата производственных рабочих Розп, млн.руб 1,03 8,5% 1,02 8,7% 0,56 8,6% 0,27 7,8% 0,24 9,7%

Составляющая себестоимости зависящая от зарплаты производственных рабочих 8,91 Розп, млн руб 9,22 75,5% 9,04 77,3% 4,96 76,2% 2,45 69,3% 2,18 86,8%

Полная себестоимость, млн.руб 12,22 100% 11,71 100% 6,50 100% 3,53 100% 2,51 100%

Выявлено, что сумма статей затрат, связанных с основной заработной платой рабочих, которая в свою рчередь определяется трудоемкостью, и сумма затрат, связанных со стоимостью материалов, идущих на строительство, составляют примерное соотношение 3:1 в составе строительной себестоимости. Отсюда делается вывод о том, что повышение технологичности корпусных конструкций в большей мере способствует снижению себестоимости чем экономия материалов и сырья. Таким образом, аспекты материалоемкости и трудоемкости при проектировании корпусов необходимо рассматривать параллельно, отдавая предпочтение технологичности и принимая за критерий оптимальности конструкции минимум

её строительной себестоимости......

Вторая глава. При разработке оптимизируемой модели корпуса необходимыми являются зависимости, определяющие связи между её параметрами. Из всех зависимостей, прежде всего, следует отметить условия прочности элементов корпуса. Расчетные положения по прочности судов внутреннего плавания определяются действующими Правилами Российского Речного Регистра и принимаются в качестве основных при разработке математической модели корпуса, однако некоторые из них нуждаются в корректировке.

В частности, пункты, касающиеся определения действующих расчетных усилий, предполагающие работу железобетонных элементов как упругих изотропных тел. Бетон по своей природе упруго-пластичен, и характеристики прочности бетона при сжатии на порядок превышают аналогичные характеристики при его растяжении. В связи с этим, железобетонные элементы на практике зачастую работают с трещинами, что учитывается Правилами Регистра и нормируется их раскрытие, однако появление трещин не учитывается при определении расчетных усилий. Например, при расчете балки-полоски железобетонной плиты в соответствии с рекомендациями Регистра вычисляются изгибающие моменты в опасных сечениях по правилам строительной механики, считая её упругой и изотропной. В действительности же картина работы балки иная. При определенной нагрузке на балку в опорном её сечении, где действует наибольший момент, произойдет появление первых трещин в растянутой зоне, в связи с этим жесткость сечения может быть существенно снижена. Это, в свою очередь, с учетом статической неопределенности, приведет к существенному перераспределению изгибающих моментов.

Для оценки степени значимости данного недостатка расчетных положений Правил Регистра, а также поиска более совершенных методов оценки прочности выполнен сравнительный анализ существующих методов расчета железобетонных элементов, применяемых как в судостроении, так и в гражданском строительстве. Основную долю массы железобетонного корпуса составляют плиты (наружная обшивка, переборки, настилы и т.д.), поэтому в качестве примера рассмотрена плита наружной обшивки железобетонного корпуса размерами в плане 2,0x1,4 м и толщиной 50 мм. Условия опирания плиты соответствуют жесткому защемлению её по контуру, нагрузка принимается равномерно распределенной. Сравнительный анализ методик оценки прочности данной плиты приводится в первом параграфе второй главы. В анализе по разным расчетным методам определяется напряженное состояние опорных и пролетных сечений плиты по двум направлениям вдоль сторон опорного контура. Расчет плиты производится в два этапа. На первом этапе определяются изгибающие моменты в указанных сечениях, показанные на схеме (рисунок 1).

Расчет изгибающих моментов выполнен:

— по Правилам Российского Речного Регистра, как для тонких, изотропных, упругих пластин;

— по данным таблиц А. С. Калманока;

— по методу Г. Маркуса;

— с использованием программного комплекса «Лира», в котором учитывается физическая нелинейность бетона и перераспределение моментов в процессе нагружения плиты.

Рисунок 1 - Расчетная схема плиты

/,=¿0 м

У

На втором этапе расчета производится оценка деформативности, тре-шиностойкости и прочности сечений плит по найденным на первом этапе изгибающим моментам.

Оценка производится по следующим методам:

— по допускаемым напряжениям или методом «упругого бетона», который в настоящее время почти не применяется в расчетах местной прочности, однако одобрен Речным Регистром при расчетах общей прочности корпусов;

— по состоянию разрушения, принятому Речным Регистром за основной;

— по теории Мурашева;

— по нелинейной деформационной модели, принятой СНиП 52-012003 и СП 52-101-2003.

Помимо определения напряженного состояния оценивалась несущая способность и деформативность плиты по методу предельного равновесия. Также проводилось моделирование работы плит методом конечных элементов (МКЭ) с применением объемных элементов в программных комплексах (ПК), позволяющих учитывать физическую нелинейность бетона и процесса трещинообразования (ПК «Лира» и «А№У8»).

Выявились существенные различия (до 50%) как в величинах изгибающих моментов, так и в значениях напряжений, определенных по разным методам. Для оценки правдоподобия рассмотренных методов и выбора из них наиболее близкого к реальной картине работы железобетонной плиты выполнено экспериментальное исследование поперечного изгиба жестко защемленных железобетонных плит.

Описание проведения эксперимента и анализа полученных результатов приводится во втором параграфе второй главы. Опытные образцы конструкции плит выполнялись двух типоразмеров: 2,0x2,0 м и 2,0x1,4 м.

В зависимости от размеров плиты имеют различные толщины и армирование. Каждая плита выполнялась в трех экземплярах. Исследуемые плиты имели маркировку и характеристики, приведенные в таблице 2. Таблица 2 - Характеристики плит

Маркировка плиты П-1.1; П-1.2; П-1.3 П-2.1; П-2.2; П-2.3

Размеры в плане, м 2,0x1,4 2,0x2,0

Толщина, мм 50 60

Рабочая арматура (количество на метр, класс диаметр) рерхняя 10АШ6 10АШ6

нижняя 10АШ8 10АШ8

Распределительная арматура (количество на метр, класс диаметр) верхняя 10АШ6 10АШ6

нижняя 10АШ8 10АШ8

Класс бетона ВЗО ВЗО

Верхний защитный слой, мм 10 10

Нижний защитный слой, мм 5 5

Положение арматуры в плитах (верхняя и нижняя) видно на схеме на-гружения (см. рисунок 2). Жесткая заделка обеспечивалась за счет конструктивного защемления кромок плиты и надежной анкеровки выпусков арматуры в массивном контуре, выполненном в виде рамки сечением 300><500мм, расположенной по периметру образца. Создание равномерно распределенной нагрузки моделировалось за счет загружения всей площади плиты шестнадцатью сосредоточенными силами, передаваемыми через систему рычагов от домкратов.

Рисунок 2 - Принятая схема испытаний образцов

г

В процессе проведения испытаний решались задачи по установлению причин разрушения опытных конструкций, а также по определению следующих величин:

® нагрузки, вызывающей возникновение первых трещин; | о нагрузки, при которой ширина раскрытия трещин достигает величины 0,1мм;

! • напряжений в арматуре и бетоне в зависимости от изменения внешней I нагрузки;

® раскрытия трещин в зависимости от изменения внешней нагрузки, а также построение картины характера их образования; ' ® прогибов в зависимости от изменения внешней нагрузки; ® разрушающей нагрузки.

Для замера деформаций в арматуре использовались тензорезисторы с базой 10 мм. Они устанавливались на арматуру до бетонирования методом наклейки на цианоакрилат на заранее зачищенную и выровненную от поперечных выступов поверхность. Для замера деформаций в бетоне сжатой зоны использовались тензорезисторы с базой 20 мм. Величины внеш-I ней нагрузки измерялись динамометрами, подведенными к домкратам.

Ширина раскрытия трещин определялась с помощью микроскопа с мик-| рометрической насадкой. Усредненные величины деформаций сжатой и I растянутой поверхностей пролетных сечений плит двух направлений замерялись компараторами базой 400 мм. Величины прогибов измерялись I индикаторами часового типа в пяти точках (в центре и четвертях пролетов I плит) Кроме этого, для наглядности соответствия выбранных условий опирания жесткому защемлению, замерялись углы поворота опорных се-I чений плиты с помощью угломеров.

| Опытные конструкции были изготовлены путем формовки, их как монолитной, конструкции в опалубке, Все плита изготавливались в ' условиях лаборатории ЦКБ «Монолит», процесс изготовления, отражен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Изготовление плит

При бетонировании опытных образцов из партии используемого бетона были изготовлены стандартные контрольные образцы: ку-быЮхЮхЮ см - 6 штук и призмы 10x10x40 см — 3 штуки на каждый образец. Контрольные образцы испытывались на прочность при сжатии, осевом растяжении при раскалывании и растяжении при изгибе во время эксперимента над плитами. Прочностные характеристики арматуры были получены экспериментально путем испытания на разрыв.

Испытания проводились в эллинге ресурсных и статических испытаний (ЭРСИ) Центрального Научно-йсследовательского Института им. акад. А.Н. Крылова, по результатам испытаний составлен «протокол № ЭР-314-33 от 05.02.2030 испытаний опытных тонкостенных высокоарми-рованных плит из железобетона (конструкции ЭР-ЭП-314-33)».

Плиты нагружались четырежды до различных уровней нагрузки, нагрузка и разгрузка каждого нагружения производилась ступенями. В процессе первых трех нагружений на каждой ступени нагрузки снимались показания механических приборов и опрашивались показания тензорезисторов. Для последнего нагружения, производимого до разрушения, опрос механических приборов, требующий непосредственной близости с испытуемой конструкцией, производился при нагрузках, не превышающих 60% от разрушающей из соображений безопасности. Процесс снятия показаний приборов и осмотра испытуемой плиты отображен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Проведение испытаний

Величины, замеренные механическими приборами, а также деформации, полученные по результатам тензометрирования конструкции, с целью последующего сравнения с расчетными их значениями усреднялись по группам аналогично работающих и расположенных датчиков и приборов для всех плит серий. Из всех тензодатчиков одной плиты выделялись

двенадцать групп, в пределах которых показания усреднялись. Тензодат-чики, характер работы которых существенно отличался от характера работы остальных из группы, и это отличие не поддавалось объяснению, исключались из рассмотрения. Тензометрирование конструкции показало, что во всех группах датчиков имеется существенный разброс показаний по длине участка, что объясняется появлением трещин, а также изменением изгибающего момента вдоль цепочек датчиков (особенно ярко это выражено для опорных участков плит).

Оценка соответствия теоретических данных экспериментальным производилась путем сопоставления следующих величин, полученных в ходе эксперимента и вычисленных по различным теориям: наибольших и средних напряжений в растянутой и сжатой арматурах, а также в сжатой зоне бетона; расстояние между трещинами в растянутой поверхности бетона и их раскрытие; наибольший прогиб в центре плиты.

Проведенное сопоставление расчетных и экспериментальных данных позволило сделать следующие выводы:

1. Картина распределения напряжений, полученных пересчетом результатов тензометрирования, оказалась наиболее близкой к распределению расчетных напряжений, определенных по комбинации методов определения изгибающих моментов по ПК «Лира» с оболочечным элементом, учитывающим физическую нелинейность, и нахождением напряжений по нелинейной деформационной модели (НДМ) без учета растянутого бетона по трещине.

2. Значения расчетных напряжений, полученные с использованием модели упругой, изотропной плиты, имеют значительные отклонения от экспериментальных в безопасную сторону.

3. Расчетные напряжения, полученные методом конечных элементов с использованием объемных конечно-элементных моделей, имеют заниженные величины напряжений и прогибов в сравнении с экспериментальными значениями, что говорит о погрешностях методов в опасную сторону, причем для ПК «Лира» это проявляется в большей степени, нежели для «АКБУБ».

4. Наилучшее совпадение экспериментального значения прогиба в центре плиты получено с вычисленным по формуле СП 52-101-03 (далее просто СП) для изгибаемых элементов при рассмотрении пролета плиты вдоль распределительной арматуры (вдоль длинного пролета плиты) и определением радиусов кривизны по НДМ.

5. Замеренные величины раскрытия трещин наилучшим образом согласуются с вычисленными по Правилам Речного Регистра, при использовании моментов, определенных в ПК «Лира» с применением оболочечного элемента и учетом физической нелинейности. Расчеты по положениям СП (по НДМ) так же показали близкие значения раскрытия, однако вычисленные расстояния между трещинами значительно превышают опытные.

6. При расчетах сечений по НДМ прослеживается тенденция к занижению расчетных средних напряжений в сжатом бетоне и завышению средних напряжений в растянутой арматуре, из чего следует, что используемое СП выражение для коэффициента учета работы растянутого бетона между трещинами \|/ для тонких судостроительных плит требует уточнения.

7. При назначении параметров изгибаемых железобетонных сечений (на начальных стадиях проектирования) отсутствует возможность учета перераспределения жесткости и физической нелинейности, поэтому внутренние усилия можно определять по Правилам Речного Регистра как для упругих систем.

Третья глава. Проектирование конструкции корпуса судна при его известной компоновочной схеме обычно сводится к проектированию составляющих его связей. В свою очередь проектирование каждой связи в отдельности сводится к назначению таких её параметров, как геометрические размеры, прочностные характеристики составляющих материалов, параметры армирования различных сечений. Данные параметры элементов корпуса взаимосвязаны и эта взаимосвязь в наибольшей степени определяется условиями прочности, трещиностойкости и другими конструктивными и расчетными требованиями различных нормативных документов. Подбирая различные соотношения параметров элементов, составляющих корпус, можно по-разному определять их характеристики и качество при обеспечении соответствующих условий. Так, например, рассматривая изгибаемую балку можно при известной площади поперечного сечения растянутой арматуры определить необходимое плечо её работы, то есть высоту и ширину балки. Или же, наоборот, зная её геометрию, подобрать необходимую площадь армирования.

Для определения влияния различных соотношений параметров элемента на стоимость материалов, идущих на его изготовление, как составляющую себестоимости всего корпуса и влияния на массу элемента, как важнейшую из характеристик конструкции, определяющую в значительной мере водоизмещение всего судна, решалась задача оптимизации железобетонного изгибаемого элемента. Решение данной задачи излагается в первом параграфе третьей главы.

Рассматриваемый элемент имеет прямоугольное сечение, армированное двумя слоями арматуры, разнесенными по высоте, и загружен двумя изгибающими моментами различного направления. Такой элемент моделирует работу балки-полоски плиты корпуса судна, подверженной чистому изгибу. Задача оптимизации решается методом перебора исходя из реально существующих марок стали, бетона и значений диаметров проката арматурной стали, подбирается минимально необходимая высота сече-

ния по условиям прочности от воздействия двух моментов. Для каждой комбинации параметров элемента определяется его масса и стоимость, отбираются комбинации с наилучшими показателями, а также ряд промежуточных комбинаций, которые могут представлять интерес для проектировщика. По данным величинам проектировщик может оценить качество подобранного элемента.

Во втором параграфе третьей главы приводится вывод зависимостей, определяющих минимальную площадь армирования призматических элементов плит и ребер при их известных геометрических и прочностных характеристиках, основанный на требованиях Правил Российского Речного Регистра по прочности и раскрытию трещин.

Рассмотрены балочные элементы ребер и балок-полосок плит корпуса. Для учета неравномерности распределения усилий по длине балка разбивается на несколько участков, в пределах которых она считается призматической. Параметры сечения каждого участка подбираются по условиям прочности, раскрытия трещин и прочих требований Регистра или другой нормативной документации.

В качестве внешнего воздействия на элемент балки-полоски принималось три вида усилия:

- Основной изгибающий момент от воздействия гидростатического давления забортной воды или другого воздействия с наружной стороны обшивки Мж11.

- Второстепенный изгибающий момент от воздействия нагрузок изнутри корпуса на плиты перекрытия, под которыми чаще всего понимается гидростатическое давление воды, налитой в корпус при испытаниях на водонепроницаемость Мт.

- Осевое усилие на плиту от воздействия общего изгиба судна N.

Рассмотрены возможные сочетания основных усилий. Момент Моа может воздействовать на плиту совместно с осевым усилием N, приводя к вне-центренному растяжению. Момент Мт обычно возникает отдельно от осевого усилия N. Таким образом, балка-полоска в общем случае может быть загружена одной из трех характерных схем нагружения: внецентренное растяжение, внецентренное сжатие и изгиб. На практике случай нагружения по схеме внецентренного сжатия не оказывается лимитирующим для сечения плит по прочности, поэтому данная схема не рассматривалась.

Выведены выражения, определяющие минимальное армирование элемента при действии как основного, так и второстепенного моментов. Вывод основан на зависимостях Правил Регистра по определению разрушающего момента изгибаемого элемента.

Для случая внецентренного растяжения рассмотрены два расчетных варианта: с большим и малым эксцентриситетом; получены зависимости для определения минимальной площади растянутой арматуры. Схемы расчетных случаев приведены на рисунке 5.

Рисунок.5 - Расчетные схемы сечения элемента балки-полоски при внецентрен-ном растяжении: а) с малым эксцентриситетом; б) с большим эксцентриситетом;

Выведенные зависимости для площади растянутой арматуры Рп, элемента балки-полоски плиты с характеристиками: \ =5 см, а„ =1 см, аь =0,5 см, 6 = 100 см, Ярг =30 МПа, ЯеН =235 МПа, Мь = 2 кН м, 0 < Мр < 20 кНм, 0 < N < 300 кН представлены графически на рисунке 6, из которого видно, что при смене расчетных схем происходит скачок величины , которого физически быть не может.

Рисунок 6 - Характер зависимости ^

от М и N '

р р

по формулам Регистра

К. см1

Скачки в несущей способности сечения возникают вследствие того, что за центр изгиба сечения в случае большого эксцентриситета принимается геометрический центр тяжести всего сечения. Однако сечение работает не полной площадью. Работает лишь арматура и часть бетона в сжатой зоне. При выходе линии действия приведенного усилия за пределы арматуры в расчетных зависимостях происходит резкий скачок величины с (расстояние от центра изгиба до центра тяжести растянутой арматуры)

И + а „ + а. до значения —--—

от значения

ъ-к

Дня устранения данного явления в случае большого эксцентриситета за точку приложения усилия принят центр тяжести приведенного сечения, в которое включены площади арматуры и площадь бетона величиной г-Ъ-Я

-— (где Ъ - ширина балки-полоски). Расстояние от центра тяжести

Кн

приведенного сечения до центра тяжести растянутой арматуры определялось по формуле

Л.

с = ■

Я,

Ь-2-\ И + а.-1

Д + Я. + -

Я,

, см.

■г-Ь

В качестве условия смены расчетного случая с большого на малый эксцентриситет принято выполнение неравенства т < 0. Предложенное

изменение позволило избавиться от скачка в зависимости ^ от М и

п р

Np . Полученная таким образом зависимость для того же элемента графически представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Характер зависимости В" от М „ и N

п р р

по предлагаемым зависимостям

На рисунке 8 показана зависимость разрушающего усилия Nр, определенного как функции от действующих усилий М и N, по предлагаемым зависимостям и установленным Регистром. Разрушающие усилие определены для элемента балки-полоски плиты с параметрами: \ =5 см, ап -1 см, аь = 0,5 см, Ъ = 100 см, Дрг = 30 МПа, Я,„ = 235 МПа, ^ = 3

Рисунок 8 - Характер зависимости Ыр от М и N

Площадь армирования для элемента ребра выведена из формул Регистра по аналогии с элементом балки-полоски. В качестве внешних нагрузок на элемент таврового ребра принимаются три вида действующих усилий:

- изгибающий момент от воздействия давления забортной воды М^ или другого воздействия с наружной стороны обшивки;

- изгибающий момент от воздействия нагрузок изнутри корпуса Мт на ребро, которым может являться вес какого-либо оборудования или давление воды в корпусе при испытаниях на не проницаемость;

- срезывающая сила Уср, которая принимается как наибольшее из двух

сил Кс„ и Кт >от воздействий, описанных в двух предыдущих видах усилий.

Из требований Регистра к раскрытию трещин, как плит, так и ребер, выведены зависимости для определения максимально возможного диаметра применяемых стержней или величины добавочной площади растянутой арматуры.

По результатам проведенного в первой главе технико-экономического анализа выявилось существенное и определяющее влияние трудозатрат изготовления корпуса судна на его себестоимость, взятую в качестве критерия оптимальности конструкции. Это обстоятельство указывает на необходимость оптимизации конструкции корпуса по трудозатратам. Трудозатраты строительства корпуса в наибольшей степени определяются трудоемкостью изготовления. Таким образом, оптимизация конструкции по трудозатратам сводится к минимизации трудоемкости* её изготовления. Сама же трудоемкость зависит от параметров конструкции и условий производства, поэтому при выполнении расчетов оптимизации необходимо задаться конкретным проектом.

В качестве судна-представителя выбран ребристый корпус с поперечной системой набора и главными размерениями 65,0x14,0x3,2 м. (проект ЦКБ «Монолит» арх. №123/823). Нахождение трудоемкости изготовления корпуса-прототипа с целью её последующей минимизации по принятым в настоящее время при эскизном проектировании методикам расчета по укрупненным показателям представляется нецелесообразным. В этом случае минимизация трудоемкости свелась бы к минимизации массы корпуса. Хотя, ..зачастую, минимизация массы означает конструктивное усложнение корпуса, большое насыщение её металлом, в конечном счете, ведущее к увеличению трудозатрат и себестоимости корпуса. В этой связи целесообразно определять трудоемкость изготовления корпуса постатейно.

Определение трудоемкости изготовления постатейно и оптимизация трудозатрат описывается в третьем параграфе третьей главы работы. В таблице 3 приводятся результаты расчета и значения статей трудоемкости.

По результатам расчета делаются выводы о том, что действующие нормативы МЛТИ-120-2743-89 устарели и приводят к сильно заниженным значениям статей трудоемкости. Сводные данные по расчетной трудоемкости (четвертый столбец таблицы 3) показали, что её сумма меньше значений трудоемкости аналогичных корпусов, строившихся ранее, примерно в два раза. В этой связи отдельные статьи трудоемкости корректировались с целью приведения их к более реальным значениям. Корректировка, производилась путем введения добавочных коэффициентов, полученных по результатам сопоставления значений трудоемкости, подсчитанной по нормативам и значениям нормировочной трудоемкости, выдаваемой рабочим на заводах по нарядам.

Для оптимизации трудозатрат из расчета трудоемкости были выделены виды работ, зависящие от конструктивных параметров корпуса (толщин плит, высот ребер, шпации и т.д.). Таким образом, трудозатраты связанные с величиной основной заработной платы производственных рабочих, были представлены в виде функции от параметров корпуса. Прини-

мая данные параметры за переменные и находя их значения, при которых функция трудозатрат имеет минимум, находится оптимальная с точки зрения трудозатрат конструкция корпуса.

Таблица 3 - Сводные данные по трудоемкости проекта 123/823

Вид работ Технологический процесс Расчет» ная трудоемкость, чел.ч Коэффициент приведения Приведенная трудоемкость, чел.ч

1 и Сортаровка арматурной стали. 5 2,89 14

2 . з § а Обработка стали, поступающей в бухтах, на правильно-отрезном станке. 79 2,89 228

3 Ш Правка арматурной стали вручную 16 2,89 46

4 Я е а- 5езка арматурной стали диаметром свыше 10мм на стайках. 18 2,89 53

5 < s ибка арматурной стали на станке типа С-146 А. 250 2,89 723

6 Гибка арматурной стали вручную. 33 2,89 97

7 Сборка и сварка каркасов ребер 581 1,395 811

8 ? о Разметка стенда и установка металлической опалубки при сборке каркасов секций 77 1,395 107

9 га а подготовка стенда к бетонированию 251 1,395 350

10 о Установка выпусков (каркасов ребер) секции на матрице. 119 1,395 166

11 ^ Сборка каркасов секций 817 1,395 1140

12 8- Сварочные работы при сборке каркасов секций 108 1,395 150

13 а о [Изготовление закладных 82 1,395 115

14 О X 5 Установка закладных деталей при сборке каркасов ребер и секций. 61 1,395 85

15 $ [Изготовление прокладок защитного слоя. 142 1 395 198

16 и Изготовление контрольных образцов. 65 1,395 90

17 Подготовка секции к бетонированию. 256 1,395 357

18 £ Приготовление бетонной смеси 149 3,924 583

19 S "8 р. Бетонирование секций 280 1,395 391

20 Распалубка секций 64 1,395 89

21 о Правка контурной опалубки 91 1,395 127

22 1 Насечка бетонной поверхности и кромок секций. 707 1,395 986

23 i Доводка секций до товарного вида. 441 1,395 615

24 Й Транспортные работы при изготовлении секций 219 1,395 305

25 Монтаж корпусных конструкций на стапеле 147 5,639 832

26 Установка и снятие лесов. 390 1,395 544

27 1 Арматурные работы при формировании железобетонного корпуса 714 3,193 2279

28 8 Сварка стержней арматуры 451 1,395 630

29 s Сдача арматурных стыков на комплектность и качество 76 3,921 298

30 (в Один капитальный и три текущих ремонта опалубки 208 1,635 340

31 £ Установка опалубки стыков 900 1,654 1489

32 Г Бетонирование стыков омоноличивания 315 1,772 559

33 1 л о Распалубка стыков 564 1,33 749

34 Уход за бетоном стыков и секций после распалубки путем полива водой. 61 1,395 85

35 Расчистка и отделка бетонной поверхности стыков 192 3,427 657

36 S. о Транспортные работы при стапельной сборке 96 1,395 134

37 9 Подготовка отсеков железобетонного понтона к сдаче Регистру 355 2,003 711

38 Гидравлические испытания отсеков железобетонных понтонов ;о сдачей Регистру 282 2,003 565

Итого 9662 1,832 17697

В четвертой главе работы представлены рекомендации по использованию полученных решений при проектировании железобетонных корпусов судов.

В первом параграфе дано описание разработанной автором программы для ЭВМ реализующей алгоритм оптимизации параметров поперечного сечения железобетонного изгибаемого элемента, разработанный в третьей главе. В результате расчетов, выполненных по данной программе, выявились следующие тенденции:

- Отношение минимальной стоимости элемента к стоимости элемента с минимальной массой, так же как и отношение минимальной массы к массе элемента с минимальной стоимостью, колеблется в пределах от 0,5 до 0,7.

- В вариантах элементов с минимальной стоимостью преобладает бетон меньшей стоимости и прочности, в элементах же с минимальной массой, напротив, бетон более прочный и дорогой.

- Зависимость стоимости стали от её предела текучести не оказывает существенного влияния, как на массу, так и на стоимость железобетонных элементов. В связи с этим сделан вывод о целесообразности применения для рабочей арматуры стали с повышенным пределом текучести. Однако в этом случае необходимо уделять пристальное внимание обеспечению раскрытия трещин не более допускаемого.

Данные выводы о зависимостях стоимостей элементов и их масс позволили учесть их в дальнейшем, рассматривая корпус в целом, и упростить ход решения задачи оптимизации корпуса.

При оптимизации по стоимости различных связей в составе корпуса отдельно, по аналогии с оптимизацией балки-полоски плиты обшивки, произведенной в первом параграфе главы,- отсутствует возможность учета влияния конструкции одних связей на конструкцию других. Так, при оптимальных параметрах каждой связи в отдельности, конструкция корпуса в целом может отличаться от оптимальной, даже если в качестве критерия принять лишь стоимость составляющих конструкцию материалов.

Конструкция корпуса имеет такие параметры, как шпация или расстояние между переборками, которые имеют влияние на расчетные схемы сразу нескольких связей, из чего следует, что назначать их необходимо, рассматривая характеристики не одной, а множества связей. Поэтому, при оптимизации корпуса необходимо рассматривать конструкцию целиком.

Во втором параграфе четвертой главы приводится описание математической модели корпуса ребристой конструкции с конструктивно технологической схемой корпуса-прототипа проекта №123/823. Математическая модель составлена на основе требований действующих Правил Российского Речного Регистра к прочности, раскрытию трещин и конструктивному исполнению связей с учетом принятых во втором параграфе поправок. Себестоимость

корпуса рассматривается как функция от его геометрических параметров, учитывающая материалозатраты и трудозатраты.

Алгоритм вычисления себестоимости реализуется с помощью ряда написанных автором программ для ЭВМ, в которые задаются геометрические размеры связей корпуса, выполняется расчет их армирования по зависимостям, выведенным во втором параграфе главы, находится отдельно стоимость материалов, идущих на изготовление всего корпуса,, трудоемкость, и рассчитывается себестоимость строительства. Решается задача оптимизации конструкции корпуса, сводящаяся к минимизации функции себестоимости. Минимальное значение функции и значения параметров конструкции корпуса находятся встроенными средствами, программы Ма^аЬ. Показана возможность снижения себестоимости корпуса до 10,6%.

В третьем параграфе приводятся предложения по уточнению и корректировке Правил Речного Регистра.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложена методика проектирования корпуса, имеющего минимальную себестоимость постройки, количественно учитывающая как материалозатраты, так и трудозатраты, а также требования Правил Речного Регистра. Методика реализована в виде программ для ЭВМ.

2. Разработан и реализован в программе для ЭВМ алгоритм определения оптимальных параметров прямоугольного сечения железобетонного изгибаемого элемента по критерию минимума стоимости материалов и минимума массы.

3. Показано, что в качестве критерия оптимизации железобетонного корпуса может быть принята строительная себестоимость. В ходе технико-экономических проработок выявлено, что затраты,- связанные с основной заработной платой, которые определяются трудоемкостью, и затраты на материалы, идущие на строительство в составе полной себестоимости, соотносятся примерно как 3:1.

4. Предложены зависимости для включения в Правила Речного Регистра по определению разрушающего усилия внецентренно растянутых элементов, позволяющие исключить некоторые неточности, содержащиеся в Правилах.

5. На основании экспериментальных и теоретических исследований тонких жесткозаделанных железобетонных плит показана целесообразность учета физически нелинейных свойств и перераспределения усилий в расчетах прочности железобетонных элементов.

б. Получены зависимости для определения минимального армирования железобетонных элементов ребер, подверженных срезу и изгибу, и балок-полосок плит, подверженных изгибу и внецентренному растяжению, по условиям прочности и раскрытия трещин.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В сборниках аннотированных ВАК

1. Волков И.В. К вопросу снижения затрат при изготовлении корпусов железобетонных судов с поперечной системой набора./ В сб. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. Вып. 51(335). С-Петербург, 2010. -С. 153-164.

2. И.В. Волков. Определение параметров армирования железобетонных плит обшивки судового корпуса. / В сб. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. Вып. 55(339). С-Петербург, 2010. - С. 71-81

В прочих сборниках

1. Волков И.В. Новые тенденции в конструировании железобетонных корпусов./ Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии в кораблестроительном и энергетическом образовании, науке и производстве". НГТУ, Н.Новгород, 2006. -С. 446-449.

2. Волков И.В. Выбор критерия оптимизации железобетонных судовых корпусов./ Труды 9-й международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO/CIS Offshore 2009).С-Петербург - СПб.: ХИМ-ИЗДАТ, 2009. - Т.2 - С. 224-227.

3. Волков И.В. Определение оптимальных характеристик поперечного сечения железобетонного изгибаемого элемента прямоугольной формы, армированного круглой арматурой. / Вестник ВГАВТ. - Вып.22 -Н. Новгород, 2007. - С. 21-29.

4. Волков И.В. К вопросу снижения затрат при изготовлении корпусов железобетонных судов с поперечной системой набора. Тезисы докладов конференции по строительной механике корабля, посвященной памяти профессора П.Ф. Папковича 26-27 ноября 2009 г.: С.Петербург, ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. - С. 88-89.

Формат 60x84 '/16. Гарнитура «Тайме». Ризография. Усл. печ. л. 1,2. Уч.-изд. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ 614.

Издательско-полиграфический комплекс ФГОУ ВПО «ВГАВТ»

603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а

ВВЕДЕНИЕ.

1. НАПРАВЛЕНИЕ ОПТИМИЗАЦИИ КОНСТРУКЦИИ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО СУДОВОГО КОРПУСА.

1.1 Краткий обзор научных работ и основных этапов развития отрасли.

1.2 Подходы к проектированию и выбор критерия оптимальности конструкции.

1.3 Анализ составляющих себестоимости постройки корпуса.

2. АНАЛИЗ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ.

2.1 Сравнительный анализ методов расчета железобетонных плит.

2.1.1 Расчетные положения.

2.1.2 Определение расчетных изгибающих моментов в сечениях плиты.

2.1.3 Оценка прочности, деформативности и трещиностойкости.

2.2 Экспериментальное исследование прочности плит.

2.2.1 Подготовка и проведение испытаний.

2.2.2 Определение расчетных диаграмм деформирования материалов

2.3 Анализ результатов эксперимента, обоснование выбора расчетного метода для оптимизации конструкции корпуса.

3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РЕБРИСТОГО КОРПУСА

3.1 Оптимизация параметров поперечного сечения железобетонного изгибаемого элемента из критериев минимума стоимости материалов и массы элемента.

3.2 Оптимизация связей корпуса по армированию с учетом их работы на изгиб, растяжение и срез, а также проверки по раскрытию трещин.

3.2.1 Армирование плит по условиям прочности.

3.2.2 Армирование ребер по условиям прочности.

3.2.3 Проверка армирования плит и ребер по раскрытию трещин. 150 3.3 Оптимизация конструкции ребристого корпуса по трудозатратам.

4. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПОЛУЧЕННЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОРПУСОВ СУДОВ.

4.1 Реализация алгоритма подбора оптимальных характеристик поперечного сечения железобетонного изгибаемого элемента.

4.2 Разработка алгоритма и программы оптимизации ребристого корпуса.

4.3 Предложения по уточнению и корректировке Правил Речного Регистра.

После 30-50 лет эксплуатации, корпуса железобетонных судов, при надлежащем выполнении правил и норм при их строительстве и в процессе эксплуатации, находятся в хорошем состоянии. Поэтому в настоящее время широкое распространение получило направление переоборудования и модернизации находящихся в длительной эксплуатации плавучих сооружений на железобетонном корпусе. При этом перепланировка и отделка современными материалами или полная замена, по желанию заказчика, осуществляется только для верхнего строения. Железобетонный корпус, как правило, находится в хорошем состоянии, не требует ремонта и способен прослужить второй срок эксплуатации.

Таким образом, при сравнительно небольших затратах на модернизацию можно за короткий срок получить современный плавучий офис, гостиницу, ресторан и т.д. Однако данный ресурс не безграничен, и актуальной становится потребность в строительстве новых корпусов, требующих при проектировании учета потребности рынка и современной экономической ситуации.

В советский период, когда наиболее широкомасштабно велась разработка проектов железобетонных стоечных судов всех типов, стоимости материалов и трудозатрат практически не изменялись или находились в определенных, мало изменяемых соотношениях. Сейчас же, в условиях рыночной экономики, величины затрат, определяющие стоимость корпуса, таких как стоимость материалов и единицы рабочего времени, меняются чаще и в более широких пределах, и нахождение параметров конструкции, при которых её стоимость была бы наименьшей, т.е. решение задачи оптимизации, является весьма актуальной.

Цель диссертации заключается в разработке методики определения конструктивных параметров элементов корпуса, имеющего наименьшую строительную себестоимость.

Для осуществления заданной цели в работе решаются следующие задачи:

В первой главе работы в историческом ключе характеризуются основные этапы развития отрасли, приводятся научные и опытно-конструкторские работы, проводимые на различных этапах.

Проводится обзор традиционно сложившихся подходов к проектированию конструкции железобетонных корпусов, а также обосновывается и выбирается критерий оптимизации - минимум производственной себестоимости корпуса.

Здесь же, в третьем параграфе главы, приводится технико-экономический анализ, проведенный с целью определения основных укрупненных закономерностей и факторов, определяющих производственную себестоимость корпуса, ориентированный на производственные показатели Городецкой судоверфи (Судоремонтно-Судостроительной Корпорации). На конкретных проектах показано соотношение основных компонентов в составе полной себестоимости и между собой. Выполненный анализ показал, что сумма статей затрат, связанных с основной заработной платой рабочих, которая в свою очередь определяется трудоемкостью, и сумма затрат, связанных со стоимостью материалов, идущих на строительство, составляют примерное соотношение 3:1 в составе строительной себестоимости. Так как стоимость корпуса примерно на 75% определяется трудоемкостью его изготовления, то её снижение и повышение технологичности конструкции имеют большую возможность снижения строительной себестоимости, чем экономия на материалах и сырье. Таким образом, аспекты материалоемкости и трудоемкости при проектировании корпусов необходимо рассматривать параллельно, отдавая предпочтение технологичности и принимая за критерий оптимальности конструкции минимум её строительной себестоимости.

При разработке оптимизируемой модели корпуса необходимо выделить зависимости, определяющие связи между её параметрами. Из всех зависимостей, прежде всего, отметим условия прочности элементов корпуса. Расчетные положения по прочности судов внутреннего плавания определяются действующими Правилами Речного Регистра и принимаются в качестве основных при разработке математической модели корпуса, однако некоторые из положений Регистра автором подвергаются сомнению. В частности пункты, касающиеся местной прочности в части определения действующих расчетных усилий (п.7.3.13, п.7.3.16 и п.7.3.17 [80]), предполагающие работу железобетонных элементов как упругих изотропных тел. Бетон по своей природе упруго-пластичен, а характеристики прочности бетона при сжатии на порядок превышают аналогичные характеристики при его растяжении. В связи с этим, железобетонные элементы на практике зачастую работают с трещинами, что Регистр учитывает и нормирует их раскрытие. Однако появление трещин не учитывается при определении расчетных усилий, что, по мнению автора, является недостатком Правил Регистра. Так, например, при расчете прочности балки-полоски железобетонной плиты в соответствии с Правилами Регистра определяются действующие изгибающие моменты в опасных сечениях по правилам строительной механики, считая её упругой и изотропной. Рассматривая балку упругой и призматической, можно считать, что моменты будут распределяться вполне определенным образом, и картина их распределения в качественном отношении не будет зависеть от уровня загруженности балки вплоть до потери её расчетной несущей способности. В действительности же картина работы балки иная. При определенной нагрузке на балку в опорном её сечении, где действует наибольший момент, произойдет появление первых трещин, в связи с этим жесткость сечения может быть существенно снижена. Это, в свою очередь, учитывая, что балка статически неопределимая, приведет к существенному перераспределению изгибающих моментов. Данное обстоятельство не учитывается требованиями Правил.

Для определения степени значимости данного несоответствия расчетных положений и действительной картины, а также поиска более совершенных методов оценки прочности был проведен сравнительный анализ существующих методов расчета железобетонных элементов, применяемых как в судостроении, так и в гражданском строительстве. Подавляющим большинством связей, составляющих железобетонный корпус, являются плиты (наружная обшивка, переборки, настилы и т.д.), поэтому в качестве примера была рассмотрена плита наружной обшивки железобетонного корпуса размерами в плане 2,0x1,4 м и толщиной 50 мм. Условия опирания плиты соответствуют жесткому защемлению её по контуру, нагрузка принимается равномерно распределенной. Анализ приводится в первом параграфе второй главы. В анализе по разным методам определяются изгибающие моменты, действующие в опорных и пролетных сечениях плиты по двум направлениям вдоль сторон опорного контура. Также приводятся примеры оценки прочности некоторых сечений по различным методам. Выявились существенные различия, как в величинах изгибающих моментов, так и в значениях напряжений, определенных по разным методам.

Для оценки правдоподобия рассмотренных методов и выбора из них наиболее близкого к реальной картине работы железобетонной плиты было принято решение о проведении эксперимента над железобетонными плитами указанной выше конструкции с целью последующего сравнения данных, полученных по результатам эксперимента, и расчетных величин. Описание проведения эксперимента и анализа полученных результатов приводится во втором параграфе второй главы.

Проектирование конструкции корпуса судна при его известной компоновочной схеме обычно сводится к проектированию составляющих его связей. В свою очередь проектирование каждой связи в отдельности сводится к назначению таких её параметров, как геометрические размеры, прочностные характеристики составляющих материалов, параметры армирования различных сечений. Данные параметры элементов корпуса взаимосвязаны и эта взаимосвязь в наибольшей степени определяется условиями прочности, трещиностойкости и другими конструктивными и расчетными требованиями различных нормативных документов. Подбирая различные соотношения параметров элементов, составляющих корпус, можно по-разному определять их характеристики и качество при обеспечении соответствующих условий. Так, например, рассматривая изгибаемую балку можно при известной площади поперечного сечения растянутой арматуры определить необходимое плечо её работы, то есть высоту и ширину балки. Или же наоборот, зная её геометрию, подобрать необходимую площадь армирования.

Для определения влияния различных соотношений параметров элемента на стоимость материалов, идущих на его изготовление, как составляющую себестоимости, и влияния на массу элемента, как важнейшую из характеристик конструкции, определяющую в значительной мере водоизмещение всего судна, решается задача оптимизации железобетонного изгибаемого элемента. В качестве критерия оптимальности принимается минимум стоимости и минимум массы составляющих материалов. Решение данной задачи излагается в первом параграфе третьей главы. Рассматриваемый элемент имеет прямоугольное сечение, армированное двумя слоями арматуры, разнесенными по высоте, и загружен двумя изгибающими моментами различного направления. Такой элемент моделирует работу балки-полоски плиты корпуса судна, подверженной чистому изгибу. Задача оптимизации решается вариантным методом исходя из реально существующих марок стали, классов бетона и значений диаметров проката арматурной стали, при этом подбирается минимально необходимая высота сечения по условиям прочности от воздействия двух моментов. Для каждой комбинации параметров элемента определяется его масса и стоимость, отбираются комбинации с наилучшими показателями, а также ряд промежуточных комбинаций, которые могут представлять интерес для проектировщика. По данным величинам проектировщик может оценить качество подобранного элемента.

Во втором параграфе третьей главы приводится вывод зависимостей, определяющих минимальную площадь армирования призматических элементов плит и ребер при их известных геометрических и прочностных характеристиках, основанный на требованиях Российского Речного Регистра по прочности и раскрытию трещин. В ходе вывода зависимостей были обнаружены несовершенства некоторых расчетных методик и допущений, принятых в настоящее время Регистром. Выведены и предложены зависимости, позволяющие исключить некоторые недостатки.

По результатам проведенных в первой главе технико-экономических проработок выявилось существенное и определяющее влияние трудозатрат изготовления корпуса судна на его себестоимость, принятую в качестве критерия оптимальности конструкции. Это обстоятельство указывает на необходимость оптимизации конструкции корпуса по трудозатратам.

Оптимизация конструкции по трудозатратам сводится к минимизации трудоемкости её изготовления. Сама же трудоемкость зависит от параметров конструкции и условий производства, и нахождение минимума трудоемкости на производство некой обезличенной конструкции не представляется возможным. В связи с этим возникла необходимость задаться корпусом-прототипом. В качестве прототипа выбран ребристый корпус с поперечной системой набора и главными размерениями 65,0x14,0x3,2 м, проекта ЦКБ «Монолит» арх. №123/823.

С целью последующей оптимизации конструкции по трудозатратам, в третьем параграфе третьей главы был произведен постатейный расчет трудоемкости постройки корпуса проекта-прототипа. Далее из расчета были выделены виды работ, зависящие от конструктивных параметров корпуса (толщин плит, высот ребер, шпации и т.д.). Таким образом, трудозатраты (сводящиеся к величине основной заработной платы производственных рабочих) были представлены в виде функции от параметров корпуса. Принимая данные параметры за переменные, и найдя их значения при которых функция трудозатрат имела бы свой минимум, можно найти оптимальную с точки зрения трудозатрат конструкцию корпуса.

В четвертой главе диссертации, на основании проведенных разработок, даются предложения по практической реализации полученных решений при проектировании железобетонных корпусов судов.

В первом параграфе четвертой главы реализуется на ЭВМ алгоритм подбора оптимальных параметров прямоугольного сечения изгибаемого элемента, описанный в первом параграфе третьей главы. Получена зависимость массы элемента от стоимости материалов, идущих на его изготовление. Сделаны выводы о зависимостях стоимостей элементов и их масс позволившие учесть их в дальнейшем, рассматривая корпус в целом, и упростить ход решения задачи оптимизации корпуса.

При оптимизации по стоимости различных связей в составе корпуса отдельно отсутствует возможность учета влияния конструкции одних связей на конструкцию других. Так, при оптимальных параметрах каждой связи в отдельности, конструкция корпуса в целом может отличаться от оптимальной, даже если за критерий взять лишь стоимость составляющих конструкцию материалов. Конструкция корпуса имеет такие параметры, как шпация или расстояние между переборками, которые имеют влияние на расчетные схемы сразу нескольких связей, из чего следует, что назначать их необходимо, рассматривая характеристики не одной, а множества связей. Поэтому, при оптимизации корпуса необходимо рассматривать конструкцию целиком. Во втором параграфе третьей главы приводится описание и этапы разработки математической модели корпуса ребристой конструкции с конструктивно технологической схемой корпуса-прототипа проекта №123/823. Математическая модель составлена на основе требований действующих Правил Российского Речного Регистра [80] к прочности, раскрытию трещин и конструктивному исполнению связей по определяемым ими расчетным положения и методам с использованием зависимостей, определенных во второй главе, и с учетом принятых в них поправок. Разработан алгоритм определения себестоимости корпуса как функции от его геометрических параметров, учитывающей материалозатраты и трудозатраты. Алгоритм вычисления себестоимости реализован с помощью ряда написанных автором программ для ЭВМ. Решается задача оптимизации конструкции корпуса, сводящаяся к минимизации функции себестоимости. Показана возможность снижения себестоимости корпуса на 10,6%.

В третьем параграфе четвертой главы приводятся предложения по уточнению и корректировке Правил Речного Регистра.

Объектом исследования является конструкция железобетонного корпуса судна стоечного типа.

Предметом исследования являются методы оптимизации конструктивных элементов железобетонного корпуса.

Научная новизна заключается:

- в разработке методики проектирования элементов железобетонного корпуса, оптимального с точки зрения строительной себестоимости, и реализации её с помощью ряда программ для ЭВМ;

- в разработке алгоритма определения оптимальных параметров изгибаемого элемента прямоугольного сечения и реализации его в программе для ЭВМ;

- в выводе зависимостей для минимального армирования железобетонных элементов балок-полосок плит и ребер при воздействии на них изгиба, внецен-тренного растяжения и среза по условиям прочности и трещиностойкости;

- в уточнении расчетных формул, приводимых Речным Регистром для определения разрушающего усилия внецентренно растянутых элементов;

- в экспериментальном и теоретическом исследовании работы жесткоза-деланных тонких железобетонных плит, загруженных равномерно-распределенной нагрузкой, и моделирующих работу плит наружной обшивки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложена методика проектирования корпуса, имеющего минимальную себестоимость постройки, количественно учитывающая как материалозатраты, так и трудозатраты, а также требования Правил Речного Регистра. Методика реализована в виде программ для ЭВМ.

2. Разработан и реализован в программе для ЭВМ алгоритм определения оптимальных параметров прямоугольного сечения железобетонного изгибаемого элемента по критерию минимума стоимости материалов и минимума массы.

3. Показано, что в качестве критерия оптимизации железобетонного корпуса может быть принята строительная себестоимость. В ходе технико-экономических проработок выявлено, что затраты, связанные с основной заработной платой, которые определяются трудоемкостью, и затраты на материалы, идущие на строительство в составе полной себестоимости, соотносятся примерно как 3:1.

4. Предложены зависимости для включения в Правила Речного Регистра по определению разрушающего усилия внецентренно растянутых элементов, позволяющие исключить некоторые неточности, содержащиеся в Правилах.

5. На основании экспериментальных и теоретических исследований тонких жесткозаделанных железобетонных плит показана целесообразность учета физически нелинейных свойств и перераспределения усилий в расчетах прочности железобетонных элементов.

6. Получены зависимости для определения минимального армирования железобетонных элементов ребер, подверженных срезу и изгибу, и балок-полосок плит, подверженных изгибу и внецентренному растяжению, по условиям прочности и раскрытия трещин.

1. Амельянович К.К. Прочность судовых железобетонных конструкций /К.К. Амельянович, В.Д. Вербицкий, И.Е. Прокопович.- Л.Судостроение, 1978. -246с.

2. Анализ конструкции корпусов железобетонных судов разработанных и разрабатываемых ЦКТБ проектов и проектных разработок: Тема №12 / Проект арх.№80 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1959. 25с.

3. Анализ конструкций и технологии строительства корпусов железобетонных плавучих сооружений на отечественных и ведущих зарубежных предприятиях: отчет о НИР / часть 1 / арх.№614 ЦКБ "Монолит", г. Городец, 1996. -48с.

4. Ануфриев И.Е. Самоучитель MatLab 5.3/б.х,- СПб.:БХВ-Петербург, 2002,-736с.: ил.

5. Басов К.А. ANSYS. Справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. -640с., ил.

6. Васильев А., Андреев A. VBA в Office 2000: учебный курс СПб: Питер, 2001.-432с.: ил.

7. Внедрение керамзитобетона для постройки судов внутреннего плавания (Применительно к продукции Городецкой судоверфи): Отчет о НИР. Тема №203. -ГИИВТ, г. Горький, 1960. - 108с.

8. Временные правила выполнения расчетов прочности судовых конструкций из предварительно напряженного железобетона / (2-я редакция) / тема A-IV-104. ЦНИИ имени академика А.Н. Крылова, г. Ленинград, 1964. - 93с.

9. Горнов В.Н. Научное сообщение: Прочность и устойчивость бетонных конструкций. Академия строительства и архитектуры СССР. М.: Госстройиз-дат, 1957.-120с.

10. ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. 29с.

11. Дубинский А.М. Расчет несущей способности железобетонных плит. Гос-стройиздат УССР, Киев, 1961. 183с.

12. Егоров Н.М. Трещиноустойчивость судовых железобетонных конструкций: Дис. .канд. тех. наук. / ГИИВТ. г. Горький, 1952.-397с.

13. Егоров Н.М., Протопопов В.Б., Рыбалов И.И. Расчет судовых железобетонных конструкций на раскрытие трещин. Сборник трудов ГИИВТ. выпуск 69, часть II. - г.Горький,1966. - с.3-12

14. Железобетонные конструкции (расчет и конструирование) / Улицкий И.И., Ривкин С.А., Самолетов М.В., Дыховичный A.A. Государственное издательство технической литературы УССР, Киев, 1958. 875с.

15. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений / Изд. 3-е, испр. и дп. / А Н СССР. Л.: «Наука», 1968. - 96с.

16. Инструкция по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий / Издание II. НИИЖБ. М.: Гос-стройиздат, 1961. - 111с.

17. Инструкция по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции (работ, услуг) на предприятиях судостроительной отрасли Российской Федерации. ЦНИИ «Румб», С. Петербург, 1993. 136с.

18. Информационный сборник по железобетонному судостроению (19571961). арх.№122 ЦКТБ МРФ, г.Городец, 1961. 80с.

19. Исследование и разработка механизированного способа омоноличивания стыков на стапеле и обработка бетонных кромок секций железобетонных корпусов судов: Отчет по теме / арх.№150 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1962. 155с.

20. Исследование применения быстротвердеющих и расширяющихся цементов для постройки экспериментального судна: Отчет о НИР / тема №34. ГИИВТ, г. Горький, 1958.-90с.

21. Исследование предварительно напряженных судовых конструкций из легкого бетона: Отчет по теме №5/1. ЦНИИРФ, Ленинград, 1957. 99с.

22. Инструкция по разработке конструкции и технологии производства петлевых стыков элементов корпуса железобетонных судов. / Дагестанский политехнический институт, г. Махачкала, 1986. 87с.

23. Исследования, конструктивная и технологическая проработка секций железобетонных судов с целью их отехналаживания для машинного формирования и унификации: Тема № 1110440. Предприятие п/я Ж-1026, г. Городец, 1986.-39с.

24. Кальницкий A.A. Расчет статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий (аналитические и графоаналитические способы и приемы расчета). Стройиздат, Москва, 1970. 168с.

25. Карпенко Н.И. Теория деформирования железобетона с трещинами. М.: Стройиздат, 1976. - 208с.

26. Карпенко Н. И., Ярин Л.И. Исследование работы железобетонных плит на ЭЦВМ с учетом образования трещин. В сб. ЦНИИЭПсельстроя: Исследования конструкций зданий и сооружений для сельского строительства, Вып.2-1. М., Стройиздат, 1968. - с.130-149.

27. Карпенко Н.И., Рейтман М.И. Нижняя граница несущей способности и оптимальное проектирование железобетонных плит. В сб.: Труды VI Всесоюзной конференции по теории оболочек и пластинок. Баку,1966. Изд. "Наука", Москва, 1966. - с.451-456.

28. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. -416с.:ил.

29. Конструкции соединений. Разработка новых типов узлов соединений железобетонных элементов, исключающих установку опалубки при омоноличива-нии стыков. Тема 0270.82: Отчет о НИР (заключ.). Организация п/я Р-6801, г. Городец, 1984.-45с.

30. Краковский М.Б. О некоторых неточностях реализации методики СНиП расчета нормальных сечений железобетонных конструкций // Бетон и железобетон.-2000.-№5.-с. 14-16.

31. Краковский М.Б. Программа «ОМ СНиП Железобетон» для расчета железобетонных конструкций на ЭВМ. // Бетон и железобетон.-2001 №2 с.9-12.

32. Краковский М.Б. Развитие программы «ОМ СНиП Железобетон» для расчета железобетонных конструкций на ЭВМ по СНиП 2.03.01-84*, СНиП 52-012003 и СП 52-101-2003. //Бетон и железобетон.-2005 №5 с.19-22.

33. Краковский М.Б. О некоторых неточностях реализации методики СНиП расчета наклонных сечений железобетонных конструкций // Бетон и железобе-тон.-2000.-№6.-с.9-11.

34. Краковский М.Б. О выборе наиболее опасных сочетаний усилий при расчете железобетонных конструкций // Бетон и железобетон.-2006.-№1.-с.18-22.

35. Краковский М.Б. Связь программы «ОМ СНиП Железобетон» и программными комплексами SCAD и Лира // Бетон и железобетон,- 2007. № 1 с. 8 - 12.

36. Краткий отчет по теме: "Разработка оборудования и технологии для контактной сварки выпусков арматуры внахлест." Институт электросварки им Е.О. Патона, г. Киев, 1987. 32с.

37. Криксунов Э.З., Маляренко A.A., Интегрированная система программ для расчета и проектирования конструкций зданий и сооружений "SCAD Office", САПР и графика, 2005, №10, с. 16-20.

38. ЛИРА 9.4. Примеры расчета и проектирования. Учебное пособие. Боговис В.Е., Гензерский Ю.В., Гераймович Ю.Д., Куценко А.Н., Марченко Д.В., Мед-веденко Д.В., Слободан Я.Е., Титок В.П. Киев: Изд."Факт", 2008. 280с.

39. ЛИРА 9.4. Руководство пользователя. ОСНОВЫ. Учебное пособие. Стрелец-Стрелецкий Е.Б., Боговис В.Е., Гензерский Ю.В., Гераймович Ю.Д., Марченко Д.В., Титок В.П. Киев: Изд.«ФАКТ», 2008. 164с.

40. Литвин Н.Д. Пути повышения эффективности судостроения Дальнего Востока (на материалах железобетонного судостроения). Диссертация на соискание степени канд. экон. наук: 08.00.05 АНСССР ДНЦ ВОИЭИ. Владивосток, 1983. -169с.

41. Маркус Г. Упрощенный расчет плит. Госстройиздат, Москва, 1934. 120с.

42. Руководство по определению расчетной стоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадии проектирования. Конструкции жилых и общественных зданий. -М.: Стройиздат, 1977. 48с.

43. Мурашев В.И. Трещиноустойчивость, жесткость и прочность железобетона (основы сопротивления железобетона). М.: Машстройиздат, 1950. 268с.

44. Научно-технический отчет. Теоретическая и конструкторская проработка новых типов конструкций корпусов и плавсредств из обычного и преднапря-женного железобетона. ЦНИИ имени академика А.Н. Крылова, С. Петербург, 1991.-63с.

45. Научно-технический отчет. Систематизация и анализ конструкций корпусов железобетонных судов и разработка предложений по совершенствованию корпусных железобетонных конструкций и узлов. ЦНИИ имени академика А.Н. Крылова, С. Петербург, 1991. 52с.

46. Определение возможности и целесообразности применения напрягающего цемента в железобетонном судостроении: Технический отчет по теме. Проект арх.№478 ЦКБ "Монолит",г. Городец, 1989. -26с.

47. Основные положения по конструированию корпусов железобетонных судов. ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, Ленинград, 1963. - 68с.

48. Отчет по теме "Исследование с целью оценки эффективности применения железобетона в судостроении". арх.№366 Предприятие п/я Р-6630, г. Городец, 1982-47с.

49. Отчет по теме: Наблюдение за опытными судами. арх.№111 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1960. 35с.

50. Отчет по теме: "Сбор, обобщение и анализ данных по опыту эксплуатации и проектирования судов по проектам ЦКБ "Монолит". арх.№016 ЦКБ "Монолит", г. Городец, 1992. 36с.

51. Отчет "Экспериментальные работы по стыкованию секций железобетонных судовых элементов". арх.№84 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1959. 77с.

52. Отчет по теме: "Разработка и испытание рациональных межсекционных соединений из сборного железобетона"/ Часть 1/ Анализ конструкций существующих железобетонных элементов в железобетонном судостроении. арх.№94-1 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1960. 86с.

53. Отчет по теме: Исследование прочности и технологичности соединений плит обшивки железобетонных дебаркадеров. арх.№128 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1961.-98с.

54. Отчет о разработке конструкций сборных соединений элементов корпуса подлежащих зачеканке цементом. арх.№169-2 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1964. -85с.

55. Отчет по теме: "Исследования и разработка технологии и средств механизации формования железобетонных изделий с помощью бетононасосов и омо-ноличивания стыков с помощью установки "Пневмобетон". Предприятие П/Я Ж-1026, г. Городец, 1990. 38с.

56. Пакеты прикладных программ для автоматизированного проектирования конструкций. Учебное пособие. Барабаш М.С., Гераймович Ю.Д., Кекух А.Н., Лазнюк М.В., Стрелецкий Е.Б./ Под ред. А.С.Городецкого. Киев, изд. "Факт", 2006,- 112с.

57. Первые суда из сборного железобетона. арх.№64 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1958. 151с.

58. Повышение надежности доковых конструкций и ремонт корпусов композитных доков: Отчет по теме / арх.№142 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1968. 192с.

59. Пособие по проектированию бетонных железобетонных конструкций из тяжел его бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-1012003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ,- М.: ОАО ЦНИИПромзданий, 2005. 214с.

60. Постройка корпусов железобетонных и понтонов композитных судов, плавучих надводных сооружений и причалов различных типов: Нормативы времени. Единичное и серийное производство. МЛТИ-120-2743-89. ЦНИИТС, 1989. -109с.

61. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания. Том 2. Речной Регистр РСФСР. М., «Транспорт», 1978. 256с.

62. Приказ Министерства промышленности и энергетики РФ " Об утверждении Порядка определения состава затрат на производство продукции оборонного назначения, поставляемой по государственному оборонному заказу" от 23 августа 2006 года №200.

63. Протопопов В.Б. Раскрытие трещин в связях железобетонного корпуса при действии переменной осевой нагрузки. Сборник трудов ГИИВТ. выпуск 69, часть II. - г.Горький,1966. - с.22-36

64. Прочность судов внутреннего плавания. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., "Транспорт", 1978. 520 с. Авт.: Давыдов В.В., Маттес Н.В., Сиверцев И.Н., Трянин И.И. 520с.

65. Разработка основных положений расчета судовых железобетонных конструкций по предельным состояниям: Отчет о госбюджетной работе. ГИИВТ, г. Горький, 1972.-48с.

66. Разработка конструктивных и технологических предложений по улучшению качества и снижению стоимости постройки железобетонных судов / Тема №14: Отчет. ГИИВТ, г. Горький, 1957. 169с.

67. Расчет железобетонных строительных конструкций с помощью программы АРБАТ / Белокопытова И.А., Криксунов Э.З., Микитаренко М.А., Скорук Л.Н. Строительство Украины, 2005, № 4, с.39-45.

68. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа / Перельмутер A.B., Сливкер В.И. Киев: ВПП «Компас», 2001. - 448с.

69. Рациональное конструирование вырезов и их подкрепление в палубах морских железобетонных судов: Отчет по теме / арх.№186 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1965. -76с.

70. Рекомендации по конструированию, расчету, технологии изготовления и сборке предварительно напряженного понтона: Отчет о НИР (заключ.)/ СОЮЗДОРНИИ, Москва, 1986. 51с.

71. Российский Речной Регистр. Правила (в 4-х томах). Т.2. Москва, 2008. -406с.

72. Сахновский К.В. Железобетонные конструкции. 8-е изд., переработанное - М.: Госстройиздат, 1960. - 840с.

73. Сетка стоечных судов. Предэскизный проект арх.№108 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1960.

74. Сиверцев И.Н. Железобетонное судостроение. Изд. "Водный транспорт", Ленинград, 1939. 388с.

75. Сиверцев И.Н. Железобетонное судостроение. / Под редакцией акад. В.Л. Поздюнина. М.: Изд. МРФ СССР, 1947. - 479с.

76. Сиверцев И.Н. Железобетонное судостроение / издание третье, переработанное дополненное. Изд. "Речной транспорт", Москва, 1959. - 290с.

77. Синцов Г.М. Конструкция и прочность железобетонных судов / Г.М. Синцов, Ю.А. Либов, В.А. Антипов, Е.И. Лапин,- Л.: Судостроение, 1969. 384с.

78. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные железобетонные конструкции / Госстрой СССР.-М.,1989. 77с.

79. СНиП 52-01-03. "Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения". Москва, 2004. 26с.

80. Современные технологии автоматизированного расчета и проектирования железобетонных конструкций / Городецкий А.С., Лазнюк М.В. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.- 2007. № 5 с.62-63.

81. Составление рекомендаций по применению железобетона для стоечных судов. Проектная проработка. арх.№92 ЦКТБ МРФ, г. Городец, 1960. 48с.

82. СП 52-101-03. "Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры". Москва, 2004. 55с.

83. Справочник по строительной механике корабля. В 3 т. Т. 2 / Под редакцией акад. Ю. А. Шиманского. СУДПРОМ ГИЗ, Ленинград, 1958. 528с.

84. Технический отчет по теме: "Исследования, разработка конструкции и опытное внедрение обогреваемой опалубки для ускорения твердения бетона в стыках омоноличивания". ЦКБ "Монолит", г. Городец, 1982. 16с.

85. Технический отчет по теме: "Исследование и разработка метода механизированной сварки выпусков железобетонных секций при стапельной сборке корпусов железобетонных судов". ЦКБ "Монолит", г. Городец, 1980. 14с.

86. Технический отчет по теме: "Исследование и разработка метода механизированной обработки кромок железобетонных секций и проектирование установки". ЦКБ "Монолит", г. Городец, 1980. 11с.

87. Экспериментальное исследование прочности на удар армоцементных и тонких железобетонных плит. ЦНИИРФ, г. Ленинград, 1958. 17с.

88. Arthur R. Anderson World's largest prestressed LPG floating vessel. «J.Prestr. Concr. Inst.», 1977, №1, p.12-31

89. Beton Offshore Platform. «Hansa» № 7,1976, s.540 (нем.)

90. Fleet Of Stone. «Surveyor • Fall», 2004. p.36-39

91. Gausel E., Hafsklold P.S. Concrete offshore structures behavior of full scale shells, hydrostatically loaded. «9th Annu. Offshore Technol. Conf., 1977, Houston, Tex.», 1977, v.4, 323-328

92. Gerwick Ben C., Jr. Design and construction of structures in the North Sea. -«J. Boston Soc. Civ. Eng. Sec. ASCE», 1975, №1, p.21-24

93. Hamard J.-C. Les plates tormes en beton. «Total inform.», 1977, №71, 25-27 (франц.)

94. Hybrid designed for shallow Arctic operation. «Offshore», 1984, № 12, p.106

95. Lacroix R. Second generation concrete gravity platform. «Offshore Eng. Proc. 3rd Int. Symp., Rio de Janeiro, Sept., 1981.» London: Pkimouth, 1982, p.504-517

96. MacGregor J.G. Reinforced Concrete Mechanics and Design, Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ., 1992.

97. New gravity type platform. «Ocean Industry», 1974, №6, p.68

98. Prof. J. Harvey Evans and Dr. Th. P. Boufouns. The Resistance of a Reinforced Concrete Cylindrical Shell to Penetration by a Knife Edge Load. «Int. Shipbuilding Progress», 1977, №27, p.55-63

99. Prof. W. jyiuckle. Materials for Ship Structures. «Trans N.E. Coast Inst. Eng. and Shipbld.», 1976. 92, №6, p.149-165

100. Professor offers concrete solution to reducing offshore costs. «Offshore Engineer», Dec. 1976, p.39-40

101. R. Eberhardt. Concrete Shipbuilding in San Diego, 1918-1920. «The Journal of San Diego History». Spring 1995, V. 41, №2.

102. Robertson A. Shear strengths of flat decks subjected to heavy loads. «Dock and Harbor Auth.», 1980 №61, p.38-41

103. Visual Basic 6.0: Пер. с англ. СПб.:БХВ-Петербург, 2004. - 992с.

104. Министерство транспорта Российской Федерации

105. Федеральное агентство морского и речного транспорта Федеральное государственное образовательное учреждениевысшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта»

106. УДК 629.12.011.25 На правах рукописи1. ВОЛКОВ Иван Владимирович

107. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОРПУСОВ СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ

108. Специальность: 05.08.03 «Проектирование и конструкция судов»