Экономическая оценка эффективности применения подкрановых балок с комбинированными поясными соединениями

Анкудинов Владимир Витальевич,

аспирант кафедры строительных конструкций и инженерных сооружений Южно-Уральского государственного университета.

В условиях жесткой рыночной конкуренции и снижения уровня мировых запасов металлов все большее значение в проектировании промышленных зданий и сооружений приобретает задача снижения металлоемкости и повышения эффективности металлических конструкций. Одним из возможных путей решения данной задачи является повышение долговечности и надежности конструкций.

Наиболее широкое применение в одноэтажных производственных зданиях получили сварные подкрановые балки из трех листов, которые имеют сравнительно невысокий расход металла (по сравнению с клепаными), стоимость, но и низкую долговечность. В верхней зоне таких балок из-за местных воздействий колес мостовых кранов в течение первых трех-пяти лет появляются повреждения, приводящие со временем к разрушению конструкции.

Клепаные подкрановые балки по сравнению со сварными требуют повышения расхода металла на 30-35% за счет выполнения поясных уголков и заклепок и увеличения почти в 2 раза трудоемкости изготовления. Но из-за податливости поясных заклепок и перераспределения местного давления кранов срок эксплуатации клепаных подкрановых балок в 5 раз превышает срока службы сварных [1].

Решением задачи снижения металлоемкости и повышения долговечности подкрановых конструкций является создание балки с комбинацией поясных соединений – верхняя зона, которая испытывает локальные воздействия колес кранов, выполняется с использованием заклепок или высокопрочных болтов, а нижнее поясное соединение – сварное [2].

При выборе конструктивного решения подкрановых балок наряду с оценкой их напряженно-деформированного состояния необходимо выполнять технико-экономическое сравнение вариантов с учетом эксплуатационных затрат.

Для технико-экономической оценки рассмотрены конструктивные решения подкрановых балок, представленные на рис. 1: сварная балка из трех листов, клепаная балка и балка с комбинированными поясными соединениями (КПС), в которой верхняя зона, испытывающая локальные воздействия колес кранов, выполнена с использованием заклепок, а нижняя зона – сварной.

Все балки из стали с расчетным сопротивлением R_y =24 кН/см².

Рис. 1. Варианты сечений подкрановых балок: а) сварная из трех листов; б) клепаная; в) комбинированная.

Для данных конструкций балок по методике [3] вычислены основные технико-экономические показатели:

·                    С_и – стоимость изготовления, руб.;

·                    С_м – стоимость монтажа, руб.;

·                    С_к.д – стоимость конструкции «в деле», руб.;

·                    П – приведенные затраты, руб.

Поскольку в принятой методике определения технико-экономических показателей нет коэффициентов для расчета балок с КПС, при расчете используются половинные значения этих показателей клепаной и сварной балок идентичной массы.

Результаты технико-экономического сравнения приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Технико-экономические показатели подкрановых балок различных конструкций.

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что на стадии проектирования наиболее экономичным является использование сварных балок из трех листов. Технико-экономические показатели балок с клепаными и комбинированными поясными соединениями близки друг к другу с преимуществом КПС.

Описанная выше методика не учитывают затраты на эксплуатацию конструкции на протяжении их срока службы, что для подкрановых балок, которые испытывают подвижную нагрузку и динамические воздействия, является наиболее актуальным.

Для оценки затрат с учетом эксплуатационных затрат воспользуемся [4].

За основу возьмем полученные технико-экономические показатели. Инвестиционные расходы с учетом эксплуатационных затрат определяются по формуле:

,

где Т – срок эксплуатации конструкции, лет (в расчетах срок службы клепаной и комбинированной балок принят 25 лет, а срок службы сварной – 10 лет);

 - амортизационные отчисления, руб.;

α_t – коэффициент дисконтирования;

Е=0,12 – норма дисконта, соответствующая 2-му классу финансирования в случае привлечения государственных источников финансирования.

Графически результаты сравнения эксплуатационных затрат балок различных конструкций представлены на рис. 2.

Рис. 2. Инвестиционные расходы с учетом эксплуатационных затрат.

Из рис. 2 следует, что для рассмотренных типов сечений и вариантов балок наиболее предпочтительными в долгосрочной перспективе являются балки с КПС.

Литература

1.                  Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий / А. И. Кикин, А. А. Васильев, Б. Н. Кошутин и др.; под ред. А. И. Кикина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1984. 301 с.

2.                  Анкудинов В.В. Влияние конструктивного исполнения поясных соединений в стальных подкрановых балках на их усталостную долговечность // Альманах современной науки и образования. 2013. №8. С. 19 – 21.

3.                  Кузнецов А.Ф. Технико-экономический анализ стальных конструкций: Часть I. Оценка вариантов: Учебное пособие. Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 1999. 51 с.

4.                  Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. N ВК 477 от 21.06.1999.

Поступила в редакцию 11.11.2013 г.