Технико-экономическое сравнение вариантов конструктивного исполнения опор эстакад

Engineering and economical comparison of alternatives of the trestle support structural design

Ефременко А.С. Ивановская Е.А.

26.06.2019 687

№ 6 (63)

Цитировать:

Ефременко А.С., Ивановская Е.А. Технико-экономическое сравнение вариантов конструктивного исполнения опор эстакад // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 6 (63). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/7480 (дата обращения: 20.04.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Целью исследования является определение наиболее оптимального варианта конструктивного исполнения опор эстакад.

Для определения наиболее благоприятного варианта широко применяется метод вариантного проектирования. В данной работе было проведено сравнение вариантов конструктивного исполнения опор эстакад в исполнении из металлических конструкций, из сборных железобетонных конструкций, из монолитных железобетонных конструкций, в комбинированном исполнении из металлических и монолитных железобетонных конструкций. Сравнение выполнено путем расчета обобщающего показателя эффективности.

Результаты: Вариант из стальных конструкций в сочетании со сборными ж.б. колоннами первого яруса имеет преимущество перед альтернативными вариантами по обобщающему показателю эффективности, что позволяет определять его как наиболее эффективный для принятых параметров.

ABSTRACT

The aim of research is to determine the most optimal alternative of the trestle support structural design.

The method of trial design is widely used to identify the most favorable option. In this work, the comparison has been made of alternatives of the trestle support structural design performed by metal structures, from precast concrete units, from monolithic reinforced concrete structures, in the combined version from metal and monolithic reinforced concrete structures. The comparison is made by calculating a generalized performance indicator.

Results: The variant of steel structures in combination with precast concrete columns of the first tier has an advantage over alternative options for a generalized performance indicator that allows you to define it as the most effective for the adopted parameters.

Ключевые слова: Технико-экономическое сравнение, опоры эстакад, экспертная оценка вариантов, обобщающий показатель эффективности.

Keywords: engineering and economical comparison, trestle support, expert analysis of alternatives, generalized performance indicator.

Введение

Опоры и эстакады под технологические трубопроводы представляют собой инженерные сооружения, предназначенные для размещения технологических трубопроводов. Эстакада состоит из опор (опора включает в себя: колонны, связи, ригели, фундаменты), пролетных строений (ферм, балок), траверс, связей по фермам [1, 2].

При проектировании эстакад, как и других технических объектов, возникает необходимость выбора оптимального решения.

Выбор лучшего варианта, способного дать наибольший экономический эффект, осуществляется на основе технико-экономического сравнения.

Варианты, подлежащие экономическому сравнению, должны отвечать следующим требованиям:

1. Быть технически сопоставимыми и взаимозаменяемыми. В качестве исходной базы (эталона) для сравнения принимаются лучшие из имеющихся или разрабатываемых. Каждый вариант следует ставить в оптимальные для него условия с учетом времени, качества, количества выпускаемой продукции, при которых обеспечивается получение наилучших технико-экономических показателей.

2. Обеспечивать одинаковый производственный эффект.

3. Обеспечивать единство методов расчета, единые уровни цен или сопоставимые показатели себестоимости.

4. Обеспечивать одинаковую достоверность исходной информации и достижение одинаковой степени точности при выполнении расчетов.

5. Быть сопоставимыми по уровню действия на окружающую среду, в противном случае необходим учет дополнительных затрат.

6. При сравнении вариантов следует учитывать перспективность дальнейшего развития каждого из вариантов с точки зрения технического прогресса [3].

Для предварительного анализа осуществимости проекта обычно используют несложную экспертную систему. Экспертная оценка вариантов конструктивных решений представляет собой методику, первым шагом реализации которой является определение критериев эффективности или факторов, которые могут в значительной степени повлиять на успешность выполнения проекта. Факторы располагаются в порядке убывания приоритетности. Получившаяся последовательность заносится в таблицу, после чего производится оценка весомости этих факторов. Сумма рангов всех факторов должна быть равна единице. Далее необходимо оценить варианты по каждому из факторов. Экспертная оценка влияния каждого фактора получается путем перемножения веса каждого фактора на оценку этого фактора для каждого варианта [4].

Материал и методы исследования

Технико-экономическое сравнение выполнено для Киренского района Иркутской области на примере трех геометрических схем устройства опор эстакад (Рис.1.) для следующих вариантов:

В исполнении из металлических конструкций.
В исполнении из сборных железобетонных конструкций.
В исполнении из монолитных железобетонных конструкций.
В комбинированном исполнении из металлических и монолитных железобетонных конструкций (1 ярус колонн).
В комбинированном исполнении из металлических и сборных железобетонных конструкций (1 ярус колонн).

Рисунок 1. Варианты геометрических схем опор эстакад

Климатические условия района: Средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 : -49°С [5]. Абсолютная минимальная температура: - 55°С. Расчетный вес снегового покрова для III района: 180 кгс/м2 [6]. Нормативное ветровое давление для II района: 30 кгс/м2 [6]. Сейсмичность 6 баллов согласно карте ОСР-2015-А, В для объектов нормального и повышенного уровня ответственности.

Для сравнения вариантов конструктивного исполнения опор эстакад были определены следующие критерии:

Тип применяемого материала в зависимости от условий эксплуатации (марка стали, класс бетона и т.д.).
Количество и объемы применяемого материала (вес, объем и т.д.).
Наличие используемых материалов в районе строительства.
Транспортная схема доставки материалов.
Технологичность и сроки изготовления конструкции в построечных условиях.
Монтаж (возведение) конструкций с учетом климатических особенностей района (ограничения).
Обслуживание конструкций в процессе эксплуатации (периодичность ремонта защитных покрытий и т.д).
Возможность изменения и (или) трансформации конструкций в процессе эксплуатации.
Срок эксплуатации конструкций до проведения капитального ремонта и (или) реконструкции.
Возможность повторного применения.
Себестоимость (сметная стоимость) возведения

Таблица 1.

Оценка критериев сравнения (дифференциальных показателей)

№ критерия i	Наименование критерия	Удельный вес критерия В_i, %	Методика оценки значения критерия (К_i) в баллах
1	Количество и объемы применяемого материала (вес, т)	10	0 – вес конструкции максимальный 1 – промежуточные значения веса 2 – вес конструкции минимальный
2	Наличие используемых материалов в районе строительства	3	0 – все материалы и конструкции подлежат завозу 1 – материалы и конструкции частично доступны в г. Киренск или 200 км зоне поставки 2 – все материалы и конструкции доступны в г. Киренск или 200 км зоне поставки
3	Транспортная схема доставки материалов	2	0 – расстояние доставки более 500 км 1- расстояние доставки от 200 до 500 км 2 – расстояние доставки не превышает 200 км
4	Технологичность и сроки изготовления конструкции в построечных условиях	15	0 – значительная доля процессов (более 50% от общей трудоемкости) по изготовлению и возведению элементов производится на строительной площадке, имеются технологические ожидания, значительно влияющие на общую продолжительность возведения 1 - значительная часть процессов (более 50% от общей трудоемкости) связана с изготовлением сборочных единиц и может быть перенесена в отдельные потоки (в т.ч. заводские условия), имеются технологические ожидания, влияющие на общую продолжительность возведения 2 - значительная часть процессов (более 50% от общей трудоемкости) связана с изготовлением сборочных единиц и может быть перенесена в отдельные потоки (в т.ч. заводские условия), технологические ожидания отсутствуют или малозначимы
5	Монтаж (возведение) конструкций с учетом климатических особенностей района (ограничения)	10	0 – имеются ограничения по возведению всех элементов конструкций в теплый и холодный период года, значительно влияющие на продолжительность возведения 1 –имеются ограничения по возведению в холодный период года, влияющие на продолжительность возведения 2 - для отдельных элементов и работ имеются ограничения по возведению в холодный период года, практически не влияющие на продолжительность возведения
6	Обслуживание конструкций в процессе эксплуатации (периодичность ремонта защитных покрытий и т.д)	10	0 – требуют ремонта или замены защитного покрытия через 3-5 лет 1 - требуют ремонта или замены защитного покрытия через 10-12 лет 2 – не требуют ремонта или замены защитного покрытия в течение расчетного срока службы
7	Возможность изменения и(или) трансформации конструкций в процессе эксплуатации.	5	0 – изменения или трансформация практически невозможны 1 – возможны частично (на части конструктивных элементов) 2 – возможны на всех элементах
8	Срок эксплуатации конструкций до проведения капитального ремонта и(или) реконструкции	3	0 – не более 10 лет 1 – 10-15 лет 2 – 25 лет
9	Возможность повторного применения	2	0 – повторное применение элементов невозможно 1 – возможно использование части элементов после демонтажа 2 – все элементы допускают возможность применять после демонтажа
10	Себестоимость (сметная стоимость) возведения	40	0- себестоимость выше 4300 тыс. руб 1 – себестоимость от 2000 до 4300 тыс. руб 2 – себестоимость ниже 2000 тыс. руб
	Всего по критериям:	100

Расчетный обобщающий показатель эффективности

Формула расчета:

Пэ = (B₁*K₁+B₂*K₂+…+B_i*K_i)/100

где:

Вi – удельный вес i-го критерия,

Кi – оценка i-го критерия

Рисунок 2. График распределения удельного веса критериев сравнения

Таблица 2.

Сравнение вариантов по критериям (экспертная оценка)

Рисунок 3. График значения обобщающего показателя эффективности для вариантов

Заключение:

При выполненном сравнении вариантов наименьший показатель сметной стоимости соответствует варианту из монолитных ж.б. конструкций, однако по иным критериям данный вариант является наиболее трудоемким по реализации в построечных условиях и, как следствие, наиболее зависимым от внешних условий производства работ и рисков получения дефектов СМР. По обобщающему показателю эффективности занимает второе место.

Вариант из металлоконструкций имеет максимальные возможности трансформации (реконструкции), но по показателю сметной стоимости уступает альтернативным вариантам. Также для данного варианта отмечается наличие проблемы фактического снижения сроков эксплуатации огнезащитных покрытий. По обобщающему показателю эффективности занимает третье место.

Вариант из стальных конструкций в сочетании со сборными ж.б. колоннами первого яруса имеет преимущество перед альтернативными вариантами по обобщающему показателю эффективности, что позволяет определять его как наиболее эффективный для принятых параметров проектирования.

Список литературы:
1. СП 43.13330.2012 Сооружения промышленных предприятий. Актуализированная редакция СНиП 2.09.03-85 /Министерство регионального развития Российской Федерации, -М.: 2012.
2. Пособие к СНиП 2.09.03-85 Пособие по проектированию отдельно стоящих опор и эстакад под технологические трубопроводы
3. Экономика строительства: Учебник | Под общей ред. И.С. Степанова.- 2-е изд., доп. и перераб.- М.: Юрайт-Издат, 2002.-591с.
4. Управление проектами: Учебник | Под общей ред. В.Д. Шапиро – СПб.; “ДваТрИ”, 1996.-610с.
5. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23.01.99*. /Министерство регионального развития Российской Федерации, -М.: 2012.
6. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. /Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, -М.: 2016.
7. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. /Министерство регионального развития Российской Федерации, -М.: 2011.
8. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. /Министерство регионального развития Российской Федерации, -М.: 2011.

Информация об авторах

Ефременко Антон Сергеевич

канд. техн. наук, доцент кафедры строительного производства, Иркутский национальный исследовательский технический университет, РФ, г. Иркутск

Anton Efremenko

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Construction Operations Chair, Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk

Ивановская Екатерина Александровна

магистрант, Иркутский национальный исследовательский технический университет, РФ, г. Иркутск

Ekaterina Ivanovskaya

Master’s Degree Student, Irkutsk National Research Technical University, Russia, Irkutsk