Усиление — основное средство увеличения продолжительности эксплуатации конструкций, особенно при реконструкции. В некоторых случаях затраты на усиление могут достигать значительных размеров и поэтому перед проектировщиками ставится задача доказать его экономическую целесообразность. Только после определения стоимости материалов и трудоемкости усиления, а также продолжительности работ по усилению и времени остановок производства можно окончательно решить, надо ли строить новое сооружение или реконструировать старое.
Выбор эффективных способов усиления конструкций позволяет в кратчайший срок, без остановки производства или с минимальными перерывами выполнить работы по реконструкции с учетом условий эксплуатации.
Сравнение вариантов усиления производится по следующим показателям: масса элементов усиления; стоимость основных материалов, необходимых для усиления; трудоемкость и стоимость изготовления; трудоемкость и стоимость выполнения работ по усилению; потери прибыли из-за остановки производства на участке выполнения работ по усилению. Предметом исследования являются способы усиления железобетонных консолей колонн.
Технико-экономический анализ выполнен для следующих способов:
- усиление затяжками;
- бетонирование подконсольной части;
- подведение под подкрановые балки новых стальных колонн;
- способ, предложенный I.Tuns;
- разработанные автором способы с использованием балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм [1].
Расчёт материалоёмкости произведём для реальной консоли колонны, эксплуатирующейся на одной из ТЭЦ г.Пензы. В качестве критической силы выберем расчётную нагрузку на консоль, равную 82,6 т. Отметка уровня консоли +16.000 м, высота консоли 1,8 м.
Расчет трудоёмкости проведен в соответствии с ГЭСН № 46 — «Работы при реконструкции зданий и сооружений» [2] и ГЭСН № 13 — «Защита строительных конструкций и оборудования от коррозии» [3] (см. табл.1).
Таблица 1
Сводная таблица трудоемкости и стоимости выполнения выбранных способов усиления консолей колонн
|
Определитель |
Затраты труда рабочих, чел/ч |
Машины и механизмы, маш/ч |
Оплата труда рабочих, руб. |
Стоимость использования машин и механизмов, руб. |
|
Усиление монолитными железобетонными обоймами (на 1м3) |
98,38 |
2,82 |
773,28 |
147,87 |
|
Усиление железобетонных колонн стальными обоймами (на 1т) |
50,13 |
12,36 |
423,1 |
53,47 |
|
Обетонирование металлических элементов, заполнением бетоном (на 1м3) |
29,22 |
2,76 |
255,97 |
36,06 |
|
Усиление углепластиком (на 1м2) |
20,31 |
3,5 |
210,21 |
29,28 |
Расчёт производился путем умножения объёма на соответствующий определитель. Для определения трудоёмкости способа подведения новых колонн под подкрановые балки [4] использовались данные из первоисточника. Расчёт носит приблизительный характер, так как для большинства рассматриваемых способов отсутствуют методики точного расчета и подбора поперечного сечения. Сводные данные по материалоёмкости и трудоёмкости представлены в таблице 2.
Таблица 2
Технико-экономические показатели
|
Способ усиления |
Расход металла, т |
Расход бетона, м3 |
Трудоёмкость, чел–ч (маш–ч) |
Остановка произ–водства |
Дополнительные работы |
Осложнения эксплуатации |
|
Усиление консолей колонн преднапряжёнными затяжками |
0,226 |
– |
11,32 (2,8) |
да |
Выравнивание поверхностей для уголков, восстановление зоны опирания подкрановой балки |
Периодическое восстановление величины преднапряжения арматуры |
|
Бетонирование подконсольной части |
0,17 |
4,36 |
428,94 (14,4) |
да |
– |
Увеличение сечения колонны |
|
Подведение под подкрановые балки новых стальных колонн |
0,54 |
0,03 |
13,72 (2,82) |
нет |
Разборка пола до обреза фундамента, крепление стоек к фундаменту |
Увеличение сечения колонны |
|
Усиление углепластиком |
Расход материала: эпоксидного клея — 14,18 кг, углеткани — 7,55 м2 |
20,31 (3,5) |
нет |
Восстановление зоны опирания подкрановой балки |
- |
|
|
Способ усиления консолей, предложенный I.Tuns |
0,248 |
– |
12,43 (3,065) |
да |
Восстановление зоны опирания подкрановой балки |
Возможны крены всей обоймы |
|
Балансирные устройства (автор) |
0,21 |
– |
10,52 (2,6) |
нет |
– |
– |
|
Сталетрубобетонная обойма (автор) |
0,241 |
0,21 |
18,21 (3,55) |
нет |
– |
– |
Анализ таблицы 2 показывает, что большинство способов соизмеримы как по материалоёмкости, так и по трудоемкости. Способы, предложенные автором, имеют приемлемую трудоёмкость, особенно это касается балансирных устройств. Способ восстановления работоспособности консолей колонн с использованием сталетрубобетонных обойм предполагает несколько большую трудоёмкость по сравнению с балансирными устройствами (за счет необходимости заполнения бетоном), которая компенсируется высокой прочностью при сопоставимых затратах стали на конструкции.
Предложенные автором способы не требуют выполнения дополнительных работ на стадии монтажа и последующей эксплуатации конструкции в отличие от остальных способов, имеющих ряд недостатков, поэтому они вносят коррективы в стоимость устройства и обслуживания конструкций.
Оценка стоимости выполнения существующих и предложенных автором способов усиления консолей колонн произведена в ценах по состоянию на начало 2014 года на основании расчёта материало- и трудоёмкости.
Оплата труда рабочих и стоимость использования машин и механизмов приняты в соответствии с выбранными определителями в таблице 1 по ТЕР № 13 «Защита строительных конструкций и оборудования от коррозии» [5] и ТЕР № 46 «Работы при реконструкции зданий и сооружений» [6].
Стоимость выполнения работ по единичным расценкам при перерасчете в цены 2014 года вычисляется путем умножения на коэффициент, равный 5 (по данным Регионального центра ценообразования в строительстве и промышленности строительных материалов по Пензенской области на январь 2014 года коэффициент перерасчета составляет от 5 до 5,5). Стоимость 1 тонны металла «в деле» (оплата выполнения работ с учетом стоимости материала) — 65000 рублей. Стоимость бетона класса В15–3900 рублей [7]. Стоимость усиления углепластиком состоит из стоимости углеткани и эпоксидного клея [1].
Сводный расчет стоимости выполнения существующих и предложенных автором способов усиления консолей железобетонных колонн представлен в таблице 3.
Таблица 3
Оценка стоимости выполнения способов усиления консолей колонн
|
Способ усиления |
Стоимость металла «в деле», руб. |
Стоимость бетона, руб. |
Стоимость работ, кроме работ с металлоконструкциями, руб. |
Стоимость использования машин и механизмов, руб. |
Итого, руб. |
|
Усиление консолей колонн преднапряжёнными затяжками |
0,226*65000=14690 |
– |
- |
- |
14690 |
|
Бетонирование подконсольной части |
0,17*65000=11050 |
4,36*3900=17004 |
4,36*773,28*5=16857,5 |
4,36*147,87*5=3223,57 |
48135,07 |
|
Подведение под подкрановые балки новых стальных колонн |
0,54*65000=35100 |
0,03*3900=117 |
0,03*255,97*5=38,4 |
0,03*36,06*5=5,4 |
35260,8 |
|
Способ усиления консолей, предложенный I.Tuns |
0,248*65000=16120 |
– |
- |
- |
16120 |
|
Углепластик |
2,2*6,44*930+7,55*3066=36325 |
- |
6,44*210,21*5=6768,76 |
6,44*29,28*5=942,82 |
44036,58 |
|
Балансирные устройства (автор) |
0,21*65000=13650 |
– |
- |
- |
13650 |
|
Сталетрубобетонная обойма (автор) |
0,241*65000=15665 |
0,21*4648=976 |
0,21*255,97*5=268,79 |
0,21*36,06*5=37,86 |
16947,65 |
Анализ таблицы 3 показывает, что предложенный автором способ усиления консолей колон с помощью балансирных устройств требует наименьших финансовых затрат по сравнению с остальными способами. Усиления с помощью сталетрубобетонной обоймы соизмеримо по стоимости с выполнением усиления, предложенного I.Tuns, и усиления преднапряженными затяжками.
Таким образом, технико-экономический анализ показал, что материалоёмкость и трудоёмкость предложенных автором способов несколько меньше по сравнению с существующими методами, при этом дополнительные работы и осложнения эксплуатации отсутствуют. Стоимость выполнения существующих способов усиления консолей колонн в большинстве случаев превосходит стоимость выполнения предложенных автором способов в несколько раз.
Литература:
1. Нежданов К. К., Жуков А. Н. Восстановление работоспособности железобетонных консолей колонн: моногр. — Пенза: ПГУАС, 2014. — 156 с.
2. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. Сборник 46. Работы при реконструкции зданий и сооружений. — М.: Госстрой России, 2000. — 68 с.
3. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. Сборник 13. Защита строительных конструкции и оборудования от коррозии. — М.: Госстрой России, 2000. — 48 с.
4. Усиление консолей колонн дополнительной опорой [Электронный ресурс] URL: http://www.bntu–sf.com/?p=156 (дата обращения 26.05.11)
5. Территориальные единичные расценки на строительные работы. Сборник 13. Защита строительных конструкции и оборудования от коррозии. — М.: Госстрой России, 2000. — 24 с.
6. Территориальные единичные расценки на строительные работы. Сборник 46. Работы при реконструкции зданий и сооружений. — М.: Госстрой России, 2000. — 23 с.
7. Бетон-Пенза [Электронный ресурс] URL: http://beton-penza.ru/ (дата обращения 20.01.2014)
