Стоимость металла и условия применения алюминиевых сплавов в конструкциях различного назначения
Эффективность применения алюминиевых сплавов определяется прежде всего соотношением оптовых цен на профили из алюминиевых сплавов и стали. В настоящее время это соотношение составляет { по отношению к стали Ст.3 } для листов 9—12, для прессованных профилей { уголков, тавров и швеллеров } 9—16, для труб 10—15.
При определении стоимости конструкции в деле следует учитывать трудоемкость и стоимость изготовления, монтажа, а также стоимость транспортирования.
Трудоемкость изготовления 1 т конструкций из алюминиевых сплавов увеличивается по сравнению с удельной трудоемкостью изготовления конструкций из стали за счет увеличения объемов работ по резке, образованию отверстий, сборке, сварке и клепке в связи с разницей в объемном весе. Увеличиваются также и трудозатраты на монтаже из-за возрастания количества монтажных элементов.
Стоимость транспортирования также несколько увеличивается за счет уменьшения коэффициента использования грузоподъемности железнодорожного состава.
Соотношение стоимости 1 т конструкций в деле равно:
$\alpha = \frac { C_ { { \it ал } } + U_ { { \it ал } } + T_ { { \it ал } } + M_ { { \it ал } } } { C_ { { \it ст } } + U_ { { \it ст } } + T_ { { \it ст } } + M_ { { \it ст } } } = \frac { \beta C_ { { \it ст } } + K_ { { \it с.и } } U_ { { \it ст } } + K_ { { \it тр } } T_ { { \it ст } } + K_ { { \it с.м } } M_ { { \it ал } } } { C_ { { \it ст } } + U_ { { \it ст } } + T_ { { \it ст } } + M_ { { \it ст } } } \tag { 16 } $
где
- $C_ { { \it ст } } ,~ C_ { { \it ал } } ,~ U_ { { \it ст } } ,~ U_ { { \it ал } } ,~ T_ { { \it ст } } ,~ T_ { { \it ал } } ,~ M_ { { \it ст } } ,~ M_ { { \it ал } } $ — стоимость металла, изготовления, транспортирования и монтажа соответственно стали и алюминиевых сплавов;
- $\beta,~ K_ { { \it с.и } } ,~ K_ { { \it тр } } ,~ K_ { { \it с.м } } $ — коэффициенты удорожания стоимости металла, изготовления, транспортирования и монтажа.
Как показывает опыт, трудоемкость изготовления конструкций из алюминиевых сплавов возрастает не только из-за упомянутой выше разницы в объемах работ на 1 т, но и за счет операций, присущих только этому металлу, — расконсервации, очистке и т. п.
Даже на лучших заводах удельная трудоемкость изготовления конструкции из алюминиевых сплавов остается весьма высокой — в 5—6 раз выше, чем стальных конструкций. Трудозатраты на монтаже возрастают примерно в 3—4 раза. Необходимо, конечно, иметь в виду отсутствие опыта изготовления и монтажа конструкций из алюминиевых сплавов; по-видимому, в дальнейшем по мере освоения следует ожидать снижения затрат труда на большинстве технологических операций.
Учитывая, что стоимость изготовления и монтажа не пропорциональна трудоемкости этих операций, в расчетах на перспективу можно принять коэффициенты увеличения стоимости равными: $K'_ { { \it с.и } } =3$ и $K'_ { { \it с.м } } =2$, т. е. несколько ниже, чем оцениваются эти величины в настоящее время при отсутствии опыта изготовления конструкций из алюминиевых сплавов. Полагая $K'_ { { \it тр } } =1,3$, найдем, что отношение стоимости алюминиевых конструкций в деле к стальным получается более 6.
Снижение веса при применении алюминиевых сплавов взамен стали может быть определено по формулам, аналогичным формулам { 1 } - { 4 } :
$\alpha_ { { \it р } } = \frac { G^ { { \it р } } _ { { \it ал } } } { G^ { { \it р } } _ { { \it ст } } } = \frac { \psi_ { { \it ал } } \gamma_ { { \it ал } } R_ { { \it ст } } (p+g_ { { \it ал } } ) } { \psi_ { { \it ст } } \gamma_ { { \it ст } } R_ { { \it ал } } (p+g_ { { \it ст } } ) } ; \tag { 17 } $
сжатые элементы
$\alpha_ { { \it с } } = \frac { G^ { { \it с } } _ { { \it ал } } } { G^ { { \it с } } _ { { \it ст } } } = \frac { \psi_ { { \it ал } } \gamma_ { { \it ал } } \varphi_ { { \it ст } } R_ { { \it ст } } (p+g_ { { \it ал } } ) } { \psi_ { { \it ст } } \gamma_ { { \it ст } } \varphi_ { { \it ал } } R_ { { \it ал } } (p+g_ { { \it ст } } ) } ; \tag { 18 } $
внецентренно сжатые элементы
$\alpha_ { { \it вн, с } } = \frac { G^ { { \it вн } } _ { { \it ал } } } { G^ { { \it вн,с } } _ { { \it ст } } } = \frac { \psi_ { { \it ал } } \gamma_ { { \it ал } } \varphi_ { { \it вн.ст } } R_ { { \it ст } } (p+g_ { { \it ал } } ) } { \psi_ { { \it ст } } \gamma_ { { \it ст } } \varphi_ { { \it вн.ал } } R_ { { \it ал } } (p+g_ { { \it ст } } ) } ; \tag { 19 } $
изгибаемые элементы
$\alpha_ { { \it и } } = \frac { G^ { { \it и } } _ { { \it ал } } } { G^ { { \it и } } _ { { \it ст } } } = \frac { \psi_ { { \it ал } } \gamma_ { { \it ал } } } { \psi_ { { \it ст } } \gamma_ { { \it ст } } } \sqrt[3] { \frac { R^2_ { { \it ст } } (p+g_ { { \it ал } } )^2 } { R^2_ { { \it ал } } (p+g_ { { \it ст } } )^2 } } . \tag { 20 } $
Обозначения в формулах { 17 } — { 20 } аналогичны обозначениям в формулах { 1 } — { 4 } .
Таким образом, на размер экономии влияет отношение объемных весов, расчетных сопротивлений стали и алюминиевых сплавов, нагрузок, а также строительных коэффициентов, величина которых может быть неодинаковой { при более высоких расчетных сопротивлениях алюминиевых сплавов она будет выше, и наоборот } . В сжатых элементах экономия снижается из-за более низкого модуля упругости алюминиевых сплавов и, следовательно, более низких, чем у стали, величин коэффициентов продольного изгиба $\varphi$.
Величина коэффициентов снижения веса а определена без учета влияния нагрузки от собственного веса и разницы в строительных коэффициентах при среднем значении гибкости $\lambda=40$ { табл. II.7 } .
Для конструкций больших пролетов, где влияние нагрузки от собственного веса значительно, величина коэффициентов будет меньше. Вместе с тем максимальное отношение веса стальных конструкций к весу конструкций из алюминиевых сплавов даже при больших пролетах не превышает величину 3,5—4. Таким образом, применение алюминиевых сплавов в несущих конструкциях связано с увеличением стоимости в деле. Сравнивать конструкции из алюминиевых сплавов и сталей более правильно по приведенной стоимости с учетом эксплуатационных затрат и капиталовложений. Однако и в этом случае при существующих ценах конструкции алюминиевых сплавов в несущих элементах будут, как правило, дороже стальных.
Использование алюминиевых сплавов в ограждающих конструкциях и в конструкциях, совмещающих ограждающие и несущие функции { кровля из алюминия по стальным прогонам, кровельные и стеновые панели } , является оправданным. Происходит это, как показали многочисленные исследования, в связи со значительным уменьшением нагрузок на несущие конструкции { фермы и колонны } и более длительным сроком службы ограждающих конструкций из алюминиевых сплавов по сравнению с конструкциями из железобетона, стали, асбофанеры.
Алюминиевые сплавы могут применяться также для оконных переплетов и витражей, где в связи с долговечностью этих конструкций по сравнению с деревянными и стальными они оказываются более экономичными, несмотря на некоторое увеличение первоначальных затрат.
Рационально также применять алюминиевые сплавы для подвижных конструкций { кранов-перегружателей, мостовых кранов, разводных мостов } , в которых проблема снижения веса наиболее существенна.
Далее:
Линейный интеграл и циркуляция векторного поля
Чертеж связи из уголков по фермам
Чертеж элементы башни из труб
Дифференциальные характеристики векторного поля
Конструирование сварных, болтовых и заклепочных соединений
Работа конструктора над чертежом
Чертеж колонны промышленного здания
Теорема Стокса
Чертеж стропильной фермы из труб
Чертеж элементы кожуха декомпозера
Общие положения оформления чертежей КМД
Чертеж блока подкрановых балок
Несобственные интегралы от неограниченной функции
Чертеж стропильной фермы из уголков
Векторное поле
Огравление $\Rightarrow $