ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АРМОЦЕМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Эффективность конструкции определяется несколькими факторами, основные из которых стоимость и трудоемкость.
Стоимость конструкции состоит из целого ряда стоимостных выражений: материалов на ее изготовление, затрат, связанных с изготовлением конструкции, транспортированием, укрупнительной сборкой и ее монтажом. Наиболее существенный фактор ценообразования — стоимость трудовых затрат.
Известно, что при определении эффективности конструкции преимущества пространственных покрытий по расходу бетона и стали перед балочными — плоскостными не имеют решающего значения. Монтаж пространственных конструкций связан с дополнительными операциями по сварке арматуры и замоноличиваниюшвов, в то время как в плоскостных конструкциях привариваются только закладные детали, а швы заливаются.Поэтому стоимость и трудоемкость монтажа пространственных конструкций выше, чем у плоскостных, что существенно отражается на полной стоимости и трудоемкости первых.
Таким образом, снижение стоимости и трудоемкости пространственных конструкций может быть достигнуто, с одной стороны, на стадии их изготовления снижением расхода материалов(бетона и арматуры), механизацией всех операций и этапов изготовления и совершенствованием технологии, и с другой — совершенствованием операций по укрупнительной сборке и монтажу конструкции.
Для снижения стоимости и трудоемкости армоцементных конструкций до минимума нужно:
при изготовлении каркасов и сеток применять высокопроизводительные многоточечные сварочные автоматы; для армирования использовать сварные сетки; натягивать напряжённую арматуру малым числом прядей, стержней или отдельных проволок на упоры стенда или на форму изделия. В качестве напряженной арматуры применять высокопрочные тканые сетки;
правильно подбирать состав бетона выдерживанием гранулометрического состава песка, оптимальным расходом цемента, воды, введением соответствующих пластифицирующих добавок;
бетонную смесь подвергать виброактивации и приготавливать в бетоносмесителях принудительного действия;
изделия формовать с помощью бетоноукладчика, оборудованного скользящим виброштампом. В этом случае технология изготовления армоцементных конструкций поточно-агрегатная. Термообработка изделий осуществляется в пропарочных камерах. Изготовление конструкций по стендовой технологии менее экономично, так как термообработка изделий требует специальных паровых рубашек, которые быстро изнашиваются, а площадь цеха загромождается формами на весь период термообработки изделий;
технологические операции по транспортированию и монтажу армоцементных конструкций полностью механизировать.
Эффективность армоцементных покрытий может быть представлена сравнением технико-экономических показателей данных конструкций с железобетонными.
Так, в табл. 16 приведены основные технико-экономические показатели крыш крупнопанельных домов на 1 м2 площади застройки, при неорганизованном водостоке. Из рассмотрения этих данных следует, что замена железобетонных конструкций армоцементными в варианте совмещенной крыши экономит от 43,5 до 68% бетона и от 31 до 50% стоимости 1 м2. При раздельной конструкции на армоцементные крыши расходуется меньше бетона на 30—70, стали на 40—50, стоимость 1 м2 снижается на 18—25%.
Для оценки экономичности армоцементных конструкций больших пролетов в табл. 17 приведены сравнительные показатели некоторых наиболее употребляемых большепролетных железобетонных покрытий. В качестве эталона для сравнения при сетке колонн 12 х 24 м, принято типовое покрытие в виде плоских ребристых плит размером 3x12 м, укладываемых по типовым железобетонным фермам. Для сетки колонн 12 х 36 м за эталон приняты те же плиты, а фермы железобетонные запроектированы специально (ЦНИИПромзданий).
Анализируя данные табл. 17, нетрудно заметить, что с увеличением пролета относительная эффективность пространственных конструкций по сравнению с плоскостными увеличивается. Все приведенные пространственные покрытия имеют преимущества перед плоскостными по расходу бетона и стали, а также по суммарной стоимости. Что касается трудоемкости, то здесь наблюдается картина несколько иная. У ряда пространственных покрытий трудоемкость выше, чем у плоскостных конструкций. Это превышение в основном определяется укрупнительной сборкой и монтажом.
Для достоверности оценки стоимости и трудовых затрат на производство, транспорт и монтаж новых конструкций, затраты следует подсчитывать для всех сравниваемых конструкций в равноценных условиях — массового высокомеханизированного производства и индустриального монтажа. В связи с этим сравнение освоенных производством плоскостных конструкций панелей, балок и ферм с оболочками, освоение которых только начинается и в большинстве случаев носит полукустарный характер, весьма условно.
Из армоцементных пространственных конструкций максимальной индустриализации изготовления, сборки и монтажа при минимальных трудозатратах отвечают сводчатые конструкции покрытий из унифицированных армоцементных элементов. Сопоставление техникоэкономических показателей этих конструкций с плоскостными для пролетов 18, 24, 30 и 36 м при шаге колонн 12 м и снеговой нагрузке для IV климатического района приведено в табл. 18. Рассмотрены различные варианты кровельного покрытия. Стоимость и трудоемкость подсчитаны по методике Гипротиса. Сравнение этих данных показывает, что армоцементные покрытия значительно экономичнее плоскостных железобетонных конструкций. На первые расходуется бетона на 17—42%, а стали на 13—21% меньше. Показатели трудоемкости и стоимости армоцементных покрытий также лучше, чем у железобетонных. Трудоемкость сводчатых конструкций составляет 65—90% от плоскостных, а стоимость их на 20—44% ниже. При этом, с увеличением пролета эффективность сводчатых покрытий существенно возрастает.
Из сопоставления вариантов покрытий, приведенных в табл. 17 и 18, видно, что в большинстве случаев сводчатые армоцементные покрытия имеют преимущества перед железобетонными оболочками. Особенно это сказывается при больших пролетах (30, 36 м).
В промышленном строительстве армоцементные покрытия в виде конструкций «грани», «бабочка», цилиндрических оболочек применялись для пролетов 15—30 м. Основные из этих покрытий представлены в гл. II.
В гл. II конструкции покрытий были классифицированы по статическим схемам (балочные и арочные-сводчатые). Оба типа конструкций были запроектированы и применялись для пролетов от 12 до 75 м.
Приводим анализ основных технико-экономических показателей этих конструктивных форм в зависимости от пролета и шага колонн (6 и 12 м).
Установлено, что расход материалов на покрытие зависит от пролета и шага колонн. Так, для пролетов до 36 м экономичным будет шгг 12 м, свыше 36 м — шаг 6 м. Расход бетона как в балочных, так арочных системах с увеличением пролета (до 30 м) возрастает.
Начиная с 30 м и выше в балочных конструкциях наблюдается постоянство расхода бетона, а в арочных — снижение (рис. 95). Расход стали возрастает с увеличением пролета конструкции, независимо от ее вида. Но в конструкциях пролетом свыше 30 м расход стали увеличивается менее интенсивно. В балочных системах ее содержание приблизительно на 30% больше, чем в арочных (рис. 96).
Можно констатировать, что по расходу материалов балочные системы целесообразны только для конструкций с пролетом до 18 м, для покрытий свыше 18 м более экономичны арочные конструкции. Из анализа стоимости и трудоемкости следует, что с увеличением пролетов возрастают показатели полной стоимости и трудоемкости как балочных, так и арочных конструкций. При пролетах 18—30 м преимущества имеют арочные системы. Начиная с пролета 36 м и выше, разница между балочными и арочными конструкциями меиее ощутима, что объясняется более высокими затратами на монтаж, сборку и замоноличивание арочных покрытий.
Стоимость изготовления балочных конструкций составляет 70 — 76% от их полной стоимости, а трудоемкость — 85-90%. В арочных системах стоимость изготовления колеблется в пределах 70—90% от полной стоимости конструкции, а трудоемкость соответственно — 80—90%.
Обращает на себя внимание (табл. 19) то, что в каждом семействе конструкций (балочные, арочные) в пределах одного и того же пролета показатели расхода материалов колеблются в значительных пределах — бетона от 10 до 80%, стали от 10 до 130%. Несколько меньше колеблется различие показателей стоимости и трудоемкости, но и оно существенно.
Столь широкий диапазон технико-экономических показателей примерно идентичных армоцементных покрытий — следствие того, что проектированием и осуществлением этих конструкций занимались различные проектные, научно-исследовательские и строительные организации. Здесь сказались: отсутствие единой методики проектирования армоцементных конструкций; различие взглядов на армоцемент; различный подход в подборе бетона; многообразие способов изготовления конструкций и незначительная механизация всех производственных процессов.
Учет некоторых из указанных выше факторов (повышение сцепления арматуры с бетоном и растяжимости бетона, подбор состава бетона, совершенствование механизмов и способа изготовления конструкций) позволяет добиться улучшения технико-экономических показателей конструкций. Например, при пролете 18 м приведенная толщина бетона на 1 м2 проекции пола без учета приведенных выше факторов для цилиндрических оболочек шириной 3 м составляет 5,1 см, а при ширине элемента 6 м — 6,3 см. Использование указанных ресурсов дает возможность соответственно снизить приведённую толщину бетона до 4,45 см (3 м) и 4,08 (6 м), т. е. от 12 до 54%.
По масштабам внедрения второе место принадлежит армоцементным подвесным потолкам, которых сооружено уже около 200 тыс. м2. Надо сказать, что еще до недавнего времени подвесные потолки создавали из металлических или железобетонных конструкций. Сравнение основных технико-экономических показателей различных конструкций приведено в табл. 20.
Сопоставление данных табл. 20 показывает, что замена железобетонных панелей армопементными снижает на 42% расход бетона, на 23% потребность в стали, на 26% трудоемкость и на 20% стоимость производства.
Кроме отмеченных достоинств, применение армоцементных подвесных потолков позволяет уменьшить на 22% приведенные затраты, на 28% расход цемента, а также снизить на 23% удельные капиталовложения и годовые эксплуатационные расходы.
Здесь следует отметить, что экономический эффект достигается не только облегчением самих панелей, но и за счет снижения веса железобетонных балок, на которые приходится меньшая нагрузка. Выше (гл. II) указывалось, что начаты работы по освоению армоцементных перегородок промышленных зданий. У них небольшой вес, их сравнительно легко изготавливать, удобно складировать и транспортировать. Монтаж и демонтаж таких перегородок прост, что содействует многоразовому их использованию. Сравнение технико-экономических показателей армоцементных перегородок и других традиционных конструкций приведено в табл. 21, из которой видно, что наиболее экономичны армоцементные перегородки. Их применение значительно снижает трудоемкость и стоимость изготовления и монтажа конструкции. Кроме того, уменьшаются приведенные затраты на 28%, капиталовложения — на 24%.
Можно привести еше одно перспективное направление применения армоцементных конструкций для транспортерных галерей, технико-экономические показатели которых приведены в табл. 22. Согласно расчетам, замена железобетонных пролетных строений армоцементными значительно уменьшает расход стали, а также, за счет снижения веса строения, дает экономию крупнозернистого бетона, т. е. уменьшает потребность в щебне, что особенно важно для районов, где он привозной. Кроме того, снижаются трудоемкость монтажа и стоимость.
