CC BY
8Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Расчет конструкций
УДК 69.057.1/.4:658
А.Н. УЛЬШИН, инженер (lesha.ul@mail.ru), Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Система оценки технологичности стальных стержневых конструкций на стадии проектирования
Предложена система оценки технологичности стальных стержневых конструкций, применяемая при проектировании, которая может оптимизировать себестоимость изготовления и монтажа конструкции до 15% и повысить ее качество. При проектировании данная система используется для решения различных типов задач.
Ключевые слова: система оценки технологичности стальных стержневых конструкций при проектировании, применение системы оценки технологичности стальных стержневых конструкций.
Важнейшим источником повышения производительности труда, а также эффективности и качества при производстве и монтаже стальных строительных конструкций является отработка конструктивных решений на технологичность на стадии проектирования.
В основе решения различных задач при проектировании стальных стержневых конструкций лежит обобщенный показатель технологичности и обобщенный показатель качества, которые образуют систему оценки технологичности стальных стержневых конструкций.
На основании исследований [1] и [2] автором составлена система оценки технологичности стальных стержневых конструкций, которая может быть записана в двух формах: форма записи (2) используется для выбора конструкции при вариантном проектировании; в случае если значения уровня технологичности оказываются близки друг к другу, для более точного определения уровня технологичности, косвенно выраженного в себестоимости используется форма записи (1).
Система оценки технологичности предполагает определение К и К0 или Р(х) и К0:
К=
АКкБК„+ВКы + ГКэ А+Б+В+Г
(1)
транспортабельности по массе; Куд.тр - показатель удобства при транспортировке; Кэн - показатель эксплуатационной надежности; Ку,р - показатель сохранности форм при транспортировке; АСтис - показатель точности изготовления стержней; К^ - показатель точности изготовления пластин; К^ - показатель точности образования отверстий; Красх.кр - показатель расхода краски; /Стро - показатель трудоемкости окраски; Ксрсп - показатель срока службы покрытия.
—^(Смат./ .И+Сн.и)7"и + Сквт.-Ч.и ■ Эи +
1=1
.н.м+Сн.м)7"м+Сквт.-ч.м ■ Эм+Сэ.м +Стр ,
(2)
где К - обобщенный показатель технологичности изготовления и монтажа стальной стержневой конструкции; А, Б, В, Г - весомости отдельных относительных показателей технологичности; Кк - показатель технологичности по конструированию; К„ - показатель технологичности по изготовлению; Ки - показатель технологичности по монтажу конструкции; Кэ - показатель технологичности по энергоемкости конструкции.
К0= 0,8+0,008Ктр1 +0,008КТр2+0,004КудТр+0,104 Кэн+ +0,008^+0,008^+0,008/^+0,008К™о+0,024+ +0,003Красх.кр+0,003К:гр о+0,014кср сл,
где К0 - обобщенный показатель качества изготовления и монтажа стальной стержневой конструкции; Кур1 - показатель транспортабельности по габаритам; Ктр2 - показатель
где Р(х) - себестоимость изготовления и монтажа конструкции, косвенно выражающая уровень технологичности; М/, 7"и, 7"м, Эи, Эм - переменные параметры технологичности Смат./. ^Ч-Ч-И* Снм ^Квт.-Ч-И* Сч^м* Сн.м, ^квт.-ч.м - условно-постоянные коэффициенты стоимости, р.; Смат.; - стоимость тонны /-го вида проката металла, входящего в состав конструкции, р.; М,- - масса /-го вида проката металла, входящего в состав конструкции, т; Х(Смат./-М/)=См - стоимость металла всей конструкции, р.; П - количество видов проката в конструкции; Сч.ч.и - стоимость чел.-ч работы изготовителя металлоконструкций, р.; Снм - накладные расходы при изготовлении, условно принятые на единицу трудоемкости, р.; 7"и - трудоемкость изготовления, чел.-ч; Сквт.-ч.и -стоимость кВтч энергии, расходуемой при изготовлении, р.; Эи - энергоемкость изготовления, кВтч; Сч.н.м - стоимость чел.-ч работы монтажника, р.; Сн.м - накладные расходы при монтаже, условно принятые на единицу трудоемкости, р.; 7м - трудоемкость изготовления, чел.-ч; СквТ.-ч.м - стоимость кВтч энергии, расходуемой при монтаже, р.; Эм - энергоемкость монтажа, кВтч; Сэ.м - стоимость эксплуатации машин за месяц, р.; К0 в этом случае определяют по формуле (*).
Если транспорт арендуемый, то Стр=Са.ч-'а, где Са.ч -стоимость аренды транспорта в час, р.; fa - время аренды транспорта, ч.
Все показатели были подробно рассмотрены и найдены автором в [1] и [2].
112011
43
Расчет конструкций
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Разберем состав себестоимости, чтобы определить степень влияния частных показателей технологичности на общее ее значение. Для этого проведем статистическую выборку на 1 т металлоконструкцийпследующих величин:
- по базам закупки металла Х(Смат./-М/)=См. Эта величина составляет 36000-44000 рГза 1 т (на рисунке берем среднее 40000 р.);
- по заводам изготовления металлоконструкций и монтажным площадкам (Сч.ч.и+Сн.и)Ти+(Сч.н.м+Сн.м)Гм, составляет 1000-8000 р. за 1 т. (на рисунке берем максимальные 8000 р.); Сэ.м.+Стр составляет 1000-2000 р. за 1 т. (на рисунке берем максимальное 2000 р.)
- по заводам изготовления металлоконструкций и монтажным площадкам Сквт.-ч.м-Эм+Сквт.-ч.и-Эи составляет 2-1000 р. за 1 т (на рисунке берем максимальные 1000 р.)
На основе этих данных построим суммарную кривую, образующую полную себестоимость.
На рисунке представлена статистическая выборка, показывающая, что себестоимость складывается из следующих частей: около 79% составляет себестоимость металла См (определяющим является конструктивная форма); 15% (минимально 2%) - стоимость изготовления и монтажа (Сч.ч.и+Сн.и)Ги+(Сч.н.м+Сн.м)7м (определяющим является технологичность изготовления и монтажа); 4% (минимально 2%) - стоимость эксплуатации машин и аренды транспорта Сэ.м+Стр; 2% (минимально менее 0,01%) - стоимость энергии при изготовлении и монтаже Сквт.-ч.м-Эм+Сквт.-ч.и-Эи.
В традиционном вариантном проектировании выбор конструкции осуществляется исходя из ее массы, которая напрямую зависит от конструктивной формы, что по сути, исключает возможность дополнительной оптимизации до 15 % себестоимости при близких значениях масс.
Варианты примерения системы оценки технологичности стальных стержневых конструкций для сравнения конструкций на стадии проектирования представлены на рисунке.
Частный случай возникает при разнице в массе сравниваемых конструкций более чем в 1,5 раза. В данном случае основная система оценки технологичности стальной стержневой конструкции (вид только для сравнения) будет включать определение Р(х) по формуле (3) и К0:
'ГСх;=Х(СМат./-М,)=См
/= 1
(3)
100
90
80
70
и.
о .3 60
¡5 50
о ^ 40
О 30
20
10
0
r'f/ М 1,3-См 0,2См 0,08'См _0,02'См
А»'
Смат.у Ти'(Сч.ч.и+Сн.и)+ +Тм'(Сч.н.м+Сн.м) Сэ.м+Стр Скв.ч.м'Эм+Скв.ч.и'Эи
Доля каждого вида ресурса в составе себестоимости, на 1 т металлоконструкций
При разнице в массе более чем в 1,5 раза сравниваемых конструкций основным фактором выбора конструкции является масса (конструктивная форма). В данном случае традиционный вариантный метод выбора конструкции по массе совпадает с частным случаем.
Общий случай возникает при разнице в массах сравниваемых конструкций менее чем в 1,5 раза. В данном случае трудоемкость изготовления и монтажа оказывает значительное влияние на формирование себестоимости и при выборе конструкций можно оптимизировать ее, снизив на величину до 15%. В этом случае определяют F(x) по формуле (4) и К0:
л
F(x) Ч.и+Сн.и)7~и + Сквт.-Ч.и ■ Эи +
)=1
.Н.м + Сн.м)7"м + Сквт.-Ч.м "Эм + Сэ.М.+ Стр. (4)
Автором предложены типы задач, решаемые при помощи системы оценки технологичности стальных стержневых конструкций на стадии проектирования.
Графическое изображение частного и общего случаев использования системы оценки технологичности изготовления и монтажа стальной стержневой конструкции
Система может быть применена при проектировании для решения следующих задач:
- сравнение конструкций с различными узлами и одинаковым стержнем и выбор наиболее технологичной;
- получение конструкции с заданным обобщенным показателем технологичности: может быть в сторону обеспечения наивысшего качества либо минимальным расходом ресурсов, либо их оптимальным соотношением;
- сравнение различных типов стержневых конструкций, например ферм и балок, и выбор конструкции с минимальной себестоимостью.
Выводы.
1. Предложена система для оптимизации конструктивных решений при проектировании стальных стержневых конструкций.
2. Определены формы применения системы - частная и общая.
3. Найдены типы задач, возникающих при проектировании стальных стержневых конструкций, которые решаются при помощи системы оценки технологичности стальных стержневых конструкций.
Научные результаты были использованы при проектировании технологических эстакад Южной ТЭЦ-22 ОАО «ТГК-1» и металлоконструкций фахверка цеха № 8 Ижорского завода (г. Колпино, Ленинградская обл.).
Таким образом, статистическим методом доказано наличие эффекта от применения системы оценки технологичности стальных стержневых конструкций, а также определена его максимальная величина. Кроме того, система оценки технологичности стальных стержневых конструкций была применена на практике при проектировании реальных объектов.
Список литературы
1. Ульшин А.Н. Исследование количественных показателей технологичности изготовления и монтажа стальных конструкций // Материалы 64-й международной научно-технической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства». СПб.: СПбГАСУ, 2011. С. 41-42.
2. Ульшин А.Н. Разработка обобщенного показателя прогнозируемого качества стальных стержневых конструкций // Инженерно-строительный журнал. 2011. Вып. 7(25). С. 34-49.
44
112011
