Выбор и оценка экономической эффективности деревянных конструкций. Показатели экономической эффективности.

Сопоставление взаимозаменяемых строительных конструкций относится к сфере расчетов сравнительной экономической эффективности капитальных вложений (инвестиций). Выбор наиболее эффективных конструктивных решений производится методом сравнительного анализа технико-экономических показателей (ТЭП) по вариантам.

Примерная система ТЭП приведена в табл. 15.1.

В качестве решающего показателя - критерия эффективности - принимается показатель минимума приведенных затрат, которые определяются в общем случае с учетом себестоимости конструкций в деле, капитальных вложений в базу, эксплуатационных расходов и фактора времени.

Комплексный анализ остальных технико-экономических показателей (помимо приведенных затрат) позволяет установить преимущества и недостатки сравниваемых вариантов; выявить факторы, влияющие на эффективность каждого варианта, наметить пути совершенствования данных конструкций, устранить возможные погрешности при расчете отдельных показателей.

Технико-экономические показатели определяются по рабочим чертежам конструкций в расчете на единую расчетную единицу измерения.

Система технико-экономических показателей для оценки эффективности строительных конструкций (конструктивных решений)

Наименование показателей

1. Приведенные затраты:

- эксплуатационные расходы

- капитальные вложения в базу

- сметно-расчетная стоимость в деле

- себестоимость изготовления

- затраты на транспортировку

- затраты на возведение

2. Затраты труда: - на изготовление; - на возведение

3. Расход основных материалов с учетом отходов:

- пиломатериалы

-клей

-эмали

-сталь

4. Масса конструкций в деле

5. Объем конструкций в деле

Расход основных материалов:

Правильное определение расхода материалов на изготовление деревянных конструкций имеет большое значение, так как удельный вес затрат на основные материалы в структуре себестоимости конструкций составляет 65...75 %.

Расход пиломатериалов Vn. кдк на изготовление КДК определяется по формуле: К. кдк= Ко· Vn

Ко-суммарный коэффициент отходов пиломатериалов;

а - черновая заготовка

отдельного слоя досок;

б - элемент верхнего пояса

металлодеревянных ферм;

в - деревянная гнутоклееная полурама типа ДГР;

г - ригели рам типа РдП из

прямолинейных элементов с соединением ригеля и стойки на зубчатый шип.

Расход фанеры на изготовление клеефанерных конструкций Уф определяется по формуле: Кф=Ко·Vф.д,

где Ко -коэффициент, учитывающий отходы при раскрое фанерных листов на

черновые заготовки, торцовке их по размеру и сращивании по длине, Ко=1,2;

Vф.д - объем фанеры в деле, м3.

Трудоемкость основных технологических операций изготовления на стадии проектирования может быть определена по формуле:

Тн = tn·Vn, (15.8)

где tn - суммарные удельные затраты труда основных производственных рабочих

(чел.-ч/м) объема конструкции в деле; Vn - объем конструкции в деле, м3.

Себестоимость изготовления конструкций Сn

Сметно-рас четная стоимость конструкций в деле Сu

Приведенные затраты

Количество факторов, учитываемых при определении приведенных затрат, зависит от цели расчета и наличия необходимых исходных данных. При сопоставлении конструкций одного вида: различных типов клееных деревянных конструкций между собой или с деревянными конструкциями из брусьев и досок,

показатели трудоемкости и продолжительности монтажа конструкций по вариантам отличаются несущественно. В этом случае капитальные вложения в основные фонды и оборотные средства строительно-монтажных организаций можно не учитывать.

62-63 Трапециевидные фермы из неклееной и клееной древесины. Основные схемы, сечения элементов. Усилия, принцип расчета.

64. Многоугольные брусчатые фермы. Основные схемы, сечения элементов. Усилия, принципы расчета.

В этих фермах верхний пояс представляет собой многоугольник, вписанный в окружность или описанный около нее. Отношение высоты фермы к пролету принимают таким же, как в сегментных фермах, т.е. от 1/6 до 1/7. Нижний пояс дела­ют, как правило, металлическим из профильной стали. Решетку принимают треугольной со стойками. Длина панели верхнего пояса значительно мень­ше, чем в клееных сегментных фермах, так как несущая способность пане­ли ограничена размерами сечения бруса и его длиной.

Как видно из этих схем, брус верхнего пояса перекрывает две пане­ли и является двухпролетной неразрезной балкой, за исключениемопорных панелей, имеющих вдвое меньшую длину.

Решение узлов в многоугольных фермах (рис. 6.6.) во многом ана­логично решению узлов в сегментных клееных фермах. Раскосы и стойки решетки имеют по концам металлические пластинки - наконечники, при­крепленные болтами к деревянному элементу и выполненные из полосовой стали, за исключением верхнего наконечника стойки, который делают из уголка. Применение здесь уголка необходимо потому, что в отличие от сред­ней пластинки - наконечника стойки, которая зажата между пластинками раскосов в нижнем узле (что обеспечивает ей дополнительную устойчи­вость из плоскости), в верхнем узле пластинка-наконечник была бы свобод­на в отношении продольного изгиба из плоскости и потому должна быть за­менена наконечником из жесткого профиля. В целях унификации пластинки-наконечники для всех раскосов и низа стойки имеют одну и ту же длину и одинаковую разбивку отверстий для болтов. Наконечники-уголки для вер­ха стойки также все одинаковы.

В узлы верхнего пояса, там, где находится его стык, закладывают металлические вкладыши. В центре проходит узловой болт, на который при сборке надевают пластинки-наконечники. Вкладыш имеет клиновидную форму в соответствии с переломом верхнего пояса в месте узла. Стойки к верхнему поясу (стойки сжаты) присоединяют также с помощью пластинок, но так как пояс в этом месте не имеет стыка, то узловые пластинки-наконеч­ники надевают на болт, вставленный в проушины пластинки, которая пере­дает усилия от стойки на верхний пояс (см. рис. 6.6.). Пластинку-наконечник заранее скрепляют с брусом верхнего пояса расчетным количеством гвоздей или болтов. Стыки верхнего пояса перекрывают деревянными накладками на болтах.

Узлы прикрепления элементов решетки к нижнему поясу выполня­ют с небольшим эксцентриситетом, как это показано на рис. 6.8., благодаря чему существенно упрощается решение узлов. Возможность внецентренного решения узлов объясняется возникновением в элементах решетки много­угольных ферм относительно небольших расчетных продольных усилий, передаваемых на нижний пояс через болт. Стык нижнего пояса выполняют в любом удобном месте. Он перекрывается или уголками, или пластинками из полосовой стали. Опорный узел может быть решен так же, как в сегмент­ных фермах. Многоугольные фермы близки по очертанию сегментным, и расчетные продольные усилия в раскосах и стойках получаются небольши­ми при загружении снеговой нагрузкой всего пролета.

Верхний пояс в многоугольных фермах выполняют из брусьев, длина которых вдвое превышает длину панели. Таким образом, брус верхне­го пояса представляет собой двухпролетную балку со средней опорой на стойке решетки. Если нагрузка приложена не только в узлах, но и между ни­ми (обычный случай), то на средней опоре возникает изгибающий момент, значение которого зависит от осадки опоры, т.е. от просадки бруса верхне­го пояса на стойке. Значение этой просадки в общем случае неизвестно - оно зависит от точности сборки фермы, качества древесины и пр. Поэтому в рас­чете рассматривают два крайних случая: 1) средняя опора не имеет просад­ки, и брус верхнего пояса представляет собой двухпролетную неразрезную балку; 2) средняя опора имеет такую просадку, что изгибающий момент на средней опоре равен нулю, и брус верхнего пояса представляет собой, сле­довательно, разрезную балку с пролетом, равным длине панели.

Для уменьшения расчетных изгибающих моментов от межузловой нагрузки в верхнем поясе искусственно создают изгибающий момент обрат­ного знака, для чего в промежуточных узлах верхнего пояса фермы приме­няют внецентренное стыкование брусьев, осуществляя упор только нижних частей поперечного сечения брусьев. Тот же прием применяют и в опорных узлах. С учетом сказанного верхний пояс, являющийся в любом варианте сжато-изгибаемым стержнем, рассчитывают следующим образом.

1. Расчет ведут как для двухпролетной неразрезной балки. Момент на средней опоре при равномерно распределенной нагрузке (см. рис. 6.7 а).

Mq= - qP/8,

где / - проекция длины панели.

Нормальная сила N приложена на крайней опоре с эксцентрисите­том е, тогда M_N= Ne.

Момент на средней опоре M_N= 0,5Ne,

так как эпюра моментов проходит через фокусную точку, находя­щуюся на расстоянии 1/3/ от средней опоры.

Расчетный момент на средней опоре (см. рис. 6.9.,а) М = Mq+ M_N= - qP/8 + 0,5Ne.

Внецентренное приложение силы N уменьшило расчетный момент. Положительный момент в половине длины панели М = qP/16 - Ne/4. Расчетным моментом обычно является момент на средней опоре. Проверка сечения:

σс = N/F_paсч + М_д/W_расч<R_c при Мд =М/ξ

Коэффициент ^ определяют при гибкости верхнего пояса, подсчи­танной по полной длине панели, что идет в запас прочности, так как при не­разрезном верхнем поясе возможно определение гибкости по длине между нулевыми точками эпюры моментов.

2. Рассчитывают как разрезную балку с пролетом, равным длине панели (см. рис. 6.76). Момент посередине длины панели от поперечной на- грузки при равномерно распределенной нагрузке

Mq= qP/8, где / - проекция длины панели.

Момент от эксцентричного приложения нормальной силы M_N= Ne.

Расчетный момент М = Mq- M_N.

Проверку сечения производят так же, как в предыдущем случае, причем гибкость определяют по полной длине панели.

Нижний пояс. Раскосы прикрепляют с эксцентриситетом, равным расстоянию от центра узлового болта до оси уголка пояса (см. рис. 6.6.). Из­гибающий момент в нижнем поясе при этом равен произведению разности усилий в соседних панелях нижнего пояса на значение эксцентриситета. Разность усилий определяют при временной нагрузке (снеговой) на всем пролете, на левой и правой половинах фермы. Для всех трех случаев под­считывают изгибающий момент и растягивающее усилие и проверяют на­пряжение в нижнем поясе по формуле сложного сопротивления как для рас­тянуто-изгибаемого стального стержня.

Решетка. Сжатые элементы решетки проверяют на продольный из­гиб, а растянутые - на растяжение по площади нетто с учетом ослаблений.