Cайты для работы и коммуникаций

Лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать!

Влияние применения стали повышенной прочности на трудоемкость изготовления и монтажа

Удельная трудоемкость изготовления конструкций { при сравнимой конструктивной форме } при применении стали повышенной и высокой прочности увеличивается за счет влияния двух факторов:

а } усложнения технологии изготовления по сравнению с производством конструкций из малоуглеродистой стали;

б } увеличения объемов работ, приходящихся на 1 т веса конструкций.

Суммарное влияние этих факторов может быть учтено коэффициентом к удельной трудоемкости, равным:

$K'_ { { \it и } } = K_ { { \it 1и } } K_ { { \it 2и } } \tag { 6 } $

где

  • $K_ { { \it 1и } } $ — коэффициент увеличения трудоемкости в результате усложнения технологии изготовления;
  • $K_ { { \it 1и } } $ — коэффициент увеличения трудоемкости за счет изменения веса.

Исследование указанных коэффициентов было проведено для горячекатаной низколегированной стали А. Ф. Кузнецовым и для термообработанной стали высокой прочности Е. И. Зайцевым.

Влияние усложнения технологии { коэффициент $K_ { { \it 1и } } $ } на удельную трудоемкость изготовления конструкции определяется путем исследования обрабатываемости стали повышенной и высокой прочности и сравнения с соответствующими данными для стали марки Ст.3 по отдельным операциям с учетом их удельного веса в общей трудоемкости изготовления

$$K_ { { \it 1и } } = K_ { { \it 1и } } ^ { { \it об } } \alpha^ { { \it об } } + K_ { { \it 1и } } ^ { { \it сб } } \alpha^ { { \it сб } } + K_ { { \it 1и } } ^ { { \it св } } \alpha^ { { \it св } } \tag { 7 } $$

где $\alpha^ { { \it об } } ,~ \alpha^ { { \it сб } } ,~ \alpha^ { { \it св } } $ — удельные значения операций.

Значения коэффициентов операций по указанным выше исследованиям приведены в табл. II.2.

vliianie-primeneniia-stali-povyshennoi-prochnosti-na-trudoemkost-izgotovleniia-i-montazha-2

Влияние уменьшения веса конструкции может быть учтено путем определения трудоемкости изготовления одинаковых конструкций различного веса по методике, изложенной в гл. V, или по предложению А. Ф. Кузнецова, который исходил из статистической зависимости между удельной трудоемкостью и весом { рис. II.1 } .

Эта зависимость представляется как

$T' = \frac { \alpha } { G^b } \tag { 8 } $

где G — вес конструкции; а, b — параметры, постоянные для каждого типа конструкций { табл. II.3 } .

vliianie-primeneniia-stali-povyshennoi-prochnosti-na-trudoemkost-izgotovleniia-i-montazha-4

Отношение удельных трудоемкостей конструкций, отличающихся весом { коэффициент $K_ { { \it 2и } } $ } , выражается формулой

$K_ { { \it 2и } } = \frac { T'_ { { \it в.п } } } { T'_0 } = \alpha^ { -b } \tag { 9 } $

где

  • $T'_ { { \it в.п } } ,\ T'_0$ - удельная трудоемкость изготовления конструкции из стали повышенной и высокой прочности и из стали Ст.3;
  • $\alpha = \frac { G_ { { \it в.п } } } { G_0 } $ - отношение весов сравниваемых конструкций.

Зная величины коэффициентов снижения веса конструкций $\alpha$, можно определить коэффициенты $K_ { { \it 2и } } $ и суммарный коэффициент $K_ { { \it и } } = K_ { { \it 1и } } K_ { { \it 2и } } = K_ { { \it 1и } } \alpha^ { 1-b } $ [см. формулу { 6 } ].

Влияние уменьшения веса на трудоемкость всей конструкции определяется коэффициентом

$K_ { { \it 3и } } = \frac { T_ { { \it в.п } } } { T_0 } = \frac { T'_ { { \it в.п } } G_ { { \it в } } } { T'_0 G_0 } = K_ { { \it 2и } } \alpha = \alpha^ { 1-b } , \tag { 10 } $

где $T_ { { \it в.п } } ,\ T_0$ - трудоемкость конструкции из стали повышенной и высокой прочности и из стали Ст.3.

vliianie-primeneniia-stali-povyshennoi-prochnosti-na-trudoemkost-izgotovleniia-i-montazha-6

И, наконец, суммарное влияние на трудоемкость всей конструкции за счет усложнения технологии и уменьшения веса определяется коэффициентом:

$K_ { { \it и } } = K_ { { \it 1и } } \alpha^ { 1-b } \tag { 11 } $

Значения приведенных коэффициентов указаны в табл. II.3.

Данные табл. II.3 свидетельствуют о том, что влияние уменьшения веса конструкции на трудоемкость значительно менее выражено, нежели влияние усложнения технологии, особенно для конструкции из высокопрочной стали. При повышении удельной трудоемкости изготовления на 15% Для конструкций из низколегированной стали и на 30—50% для конструкций из высокопрочной стали трудоемкость на всю конструкцию или сооружение практически не увеличивается, а в некоторых случаях даже снижается за счет уменьшения общего веса конструкции.

Таким образом, внедрение прогрессивных материалов — сталей повышенной и высокой прочности — не приводит к повышению трудоемкости в целом на сооружение.

Приведенные выше данные по трудоемкости изготовления определены при одинаковых конструктивных решениях. Однако, как было отмечено выше, высокопрочные стали особенно эффективны в конструкциях с применением трубчатых и гнутых тонкостенных профилей, образовывающих наиболее простую конструктивную форму. Это обстоятельство должно приводить к дополнительному снижению трудоемкости.

Усложнение технологии монтажа конструкций из сталей повышенной и высокой прочности значительно меньше, чем при изготовлении, из-за небольшого объема монтажных операций, трудоемкость которых зависит от класса стали { монтажная сварка и прочистка отверстий } . Предварительные исследования показывают, что коэффициент повышения удельной трудоемкости за счет усложнения работ К1v равен: для колонн 1,05, для ферм 1,1, для подкрановых балок 1,12.

Коэффициент увеличения удельной трудоемкости монтажа за счет влияния веса.

$K_ { { \it 2м } } = \frac { T_ { { \it м.в.п } } } { \alpha T_ { { \it м.о } } } = \frac { \alpha_ { { \it укр } } m + \alpha_ { { \it уст } } + (b_ { { \it укр } } + b_ { { \it уст } } ) G \alpha + T_ { { \it мет } } } { \alpha [\alpha_ { { \it укр } } m + \alpha_ { { \it уст } } + (b_ { { \it укр } } + b_ { { \it уст } } ) G + T_ { { \it мет } } ] } $

при постоянной величине $m$

$K_ { { \it 2м } } = \frac { B\alpha G +A } { \alpha (B + A) } . \tag { 12 } $

Аналогично тому, как это было показано при определении влияния применения стали повышенной и высокой прочности на трудоемкость изготовления, можно вычислить и другие коэффициенты, относящиеся к монтажу.

Коэффициент влияния веса на трудоемкость монтажа всей конструкции

$K_ { { \it 3м } } = \frac { T_ { { \it м.в.п } } } { \alpha T_ { { \it м.о } } } = \frac { B\alpha G +A } { B + A } \tag { 13 } $

График изменения коэффициентов $K_ { { \it 2м } } $ и $K_ { { \it 3м } } $ в зависимости от веса конструкции для стали класса С60 представлен на рис. II.2.

Суммарное влияние на удельную трудоемкость усложнения монтажной сварки и снижения веса равно: $K'_ { { \it м } } =K_ { { \it 1м } } K_ { { \it 2м } } $, а на трудоемкость всей конструкции $K_ { { \it м } } =K_ { { \it 1м } } K_ { { \it 3м } } $. Значения коэффициента $K'_ { { \it м } } $ равны 1,2—1,3, а $K_ { { \it м } } = 0,84 - 1$, составляя в среднем для конструкций каркаса 1,25 и 0,9.

Итак, удельная трудоемкость монтажа конструкций увеличивается при применении высокопрочной стали класса С60 на 25%, а трудоемкость сооружения снижается на 10%. Этот вывод весьма важен для правильного представления о влиянии применения сталей повышенной и высокой прочности на трудоемкость.

vliianie-primeneniia-stali-povyshennoi-prochnosti-na-trudoemkost-izgotovleniia-i-montazha-10

Для низколегированной стали соответствующие коэффициенты подробно не исследовались. Можно полагать, что коэффициент повышения удельной трудоемкости для этой стали равен 1,1, а коэффициент влияния на трудоемкость монтажа сооружения близок к единице.

Используя результаты исследований влияния трудоемкости изготовления и монтажа, получаем возможность сравнить стоимость «в деле» конструкций из стали повышенной и высокой прочности со стоимостью малоуглеродистой стали. По предложению Б. И. Беляева.

$\beta_ { { \it факт } } \leq \beta_ { { \it макс } } = \frac { C_0 + U_0 + M_0 - \alpha(K'_ { { \it с.и } } U_0 + K'_ { { \it с.м } } M_0) } { \alpha C_0 } \tag { 14 } $

где

  • $\beta_ { { \it факт } } $ — коэффициент удорожания стоимости стали повышенной и высокой прочности на 1 т конструкций;
  • $\beta_ { { \it макс } } $ — предельно допустимое удорожание стали повышенной и высокой прочности при известном снижении их веса;
  • $\alpha$ — коэффициент снижения веса при применении стали повышенной и высокой прочности;
  • $C_0,~ U_0,~ M_0$ — соответственно стоимость малоуглеродистой стали, изготовления и монтажа на 1 т конструкций этой стали;
  • $K'_ { { \it с.и } } ,~K'_ { { \it с.м } } $ — коэффициенты повышения стоимости изготовления и монтажа конструкций из стали повышенной и высокой прочности по сравнению с конструкциями из малоуглеродистой стали.

Поскольку часть накладных расходов при изготовлении и монтаже не зависит от трудоемкости изготовления и монтажа, то коэффициенты увеличения удельной стоимости изготовления и монтажа отличаются от соответствующих коэффициентов трудоемкости { $K'_ { { \it и } } ,~K'_ { { \it м } } $ } . Вместе с тем необходимо учитывать, что коэффициенты трудоемкости, определенные для высокопрочной стали, в дальнейшем будут снижаться.

Величины $\beta_ { { \it макс } } $ при принятых коэффициентах снижения веса приведены в табл. II.4, значения $\beta_ { { \it факт } } $ вычислены ранее { см. табл. II.1 } .

Возможно решение обратной задачи — определение минимально необходимого снижения веса конструкции для того, чтобы не произошло удорожания конструкции из стали повышенной и высокой прочности

$ \alpha \leq \frac { C_0 + U_0 +M_0 } { \beta_ { { \it факт } } C_0 + K'_ { { \it с.и } } U_0 + K'_ { { \it с.м } } M_0 } \tag { 15 } $

Знание величин $ \alpha$ { табл. II.5 } при ориентировочных подсчетах избавляет от необходимости стоимостного сравнения в случае, если полученный при проектировании коэффициент снижения веса меньше приведенного в табл. II.5. Аналогично могут быть получены соответствующие коэффициенты при проектировании конструкции из двух марок стали.

vliianie-primeneniia-stali-povyshennoi-prochnosti-na-trudoemkost-izgotovleniia-i-montazha-13

Как уже отмечалось выше, утвержденных цен на высокопрочную сталь еще нет, что лишает возможности вычислить минимально необходимые коэффициенты а для этих сталей. Однако получение для этих сталей значения максимально допустимого удорожания ориентирует на возможный уровень этих цен.

Сравнение данных табл. II.1 { $\beta_ { { \it факт } } $ } и табл. II.4 { $\beta_ { { \it макс } } $ } показывает, что условие { II.14 } соблюдается не для всех марок низколегированной и малоуглеродистой стали. Так, использование стали марок 15ХСНД и ЮХСНД взамен малоуглеродистой будет связано с удорожанием { $\beta_ { { \it факт } } \geq \beta_ { { \it макс } } $ } . Стали марок 09Г2 и 14Г2 возможно применять взамен всех марок малоуглеродистой стали, а сталь марки 10Г2С1 — взамен всех марок, за исключением кипящей стали. Применение стали марки 14ХГС рентабельно при замене ею стали марок BM Ст.3сп, Ст.3 мост кипящей и спокойной и стали М16С.