Технико-экономическая оценка деревянных конструкций

7.1. Выбор наиболее эффективных деревянных конструкций производится методом сравнительного анализа технико-экономических показателей (ТЭП) по вариантам.

Критерием эффективности является минимум приведенных затрат, которые определяются с учетом себестоимости конструкции в деле, капитальных вложений в базу, эксплуатационных расходов и фактора времени. Необходимо учитывать дефицитность некоторых материалов и конструкций в районе их применения и в целом по стране. Если разность приведенных затрат по вариантам не превышает 3 %, то варианты по этому показателю считаются равноэкономичными.

7.2. ТЭП определяются по рабочим чертежам конструкций. При оценке вариантов конструкций каркасов и покрытий за расчетную единицу измерения обычно принимают показатели на 1 м² площади здания в плане. При соблюдении условий сопоставимости ТЭП определяют на одну конструкцию или на единицу «полезного эффекта», например, на 1 т хранимой в складе продукции.

7.3. В качестве базы для сравнения рекомендуется принимать: на стадии научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по созданию новых конструкций наиболее экономичные конструкции аналогичного назначения; на стадии строительства вариант конструкции, предусмотренный в проекте.

7.4. Сравнение конструкций необходимо производить «в деле» при равной степени их законченности. Конструкции должны иметь одинаковые назначения, пролеты, нагрузки и условия эксплуатации.

7.5. При сравнении конструкций из различных материалов большое значение имеет учет затрат на смежные элементы зданий и сооружений.

7.6. ТЭП по вариантам должны быть определены для единого территориального района в едином уровне цен с использованием единой сметно-нормативной базы.

7.7. Экономический эффект определяется как разность приведенных затрат по вариантам на принятую единицу измерения. Экономический эффект может определяться в расчете на годовой объем строительно-монтажных работ, выполняемых из выбранных конструкций.

Если применение новых конструктивных решений приводит к сокращению продолжительности строительства, то необходимо определять дополнительный экономический эффект от досрочного ввода объекта в эксплуатацию.

Пример 1. Определить сравнительную экономическую эффективность применения деревянных клееных рам для птицеводческого здания.

Исходные данные

Варианты конструктивных решений составлены на основе типового проекта птицеводческого здания размером в плане 18 ´ 84 м по типовому проекту № 805-191-«И». Рассматриваются два варианта несущих конструкций: деревянные гнутоклееные рамы - ДГР; рамы деревянные клееные РДП из прямолинейных элементов с зубчатым соединением ригеля и стойки. Пролет рам 18 м, шаг 3 м, высота в карнизном узле 3,14 м. Характеристика сравниваемых вариантов дана в табл. 36. Район строительства - Московская обл.; I территориальный район; II пояс цен на лесоматериалы по прейскуранту № 07-03.

Таблица 36

№ варианта	Схема	Несущие конструкции: серия, марка	Размеры сечений, мм	Объем в деле, м3	Масса, кг конструкции
в том числе стальных деталей
		Деревянные гнутоклееные рамы 1.822-1, вып. 3 ДГР-18-3-7,5		1,76	905
		Рамы деревянные клееные из прямолинейных элементов с зубчатым соединением ригеля и стойки 1.822.5-4, вып. 1 РДП-18-3-7,5		1,94	992
Примечание. В вариантах приняты одинаковыми: а) ограждающие конструкции: клеефанерные стеновые панели марки ФСД (серия 1.832-1, вып. 2) и плиты покрытия марки ФКД (серия 1.865-2, вып. 2) с кровлей из асбестоцементных волнистых листов марки УВ-7,5; б) фундаменты по серии 1.810-1. вып. 1.

Рис. 69. Заготовочные блоки

а) для ригеля; б) для стойки; в) для отдельных слоев

Перевозка рам до объекта осуществляется автотранспортом на «приведенное» расстояние - 300 км с учетом структуры автодорог по категориям. Изготовление конструкций предполагается в специализированном цехе, оснащенном комплектным отечественным оборудованием, выпускающим широкую номенклатуру конструкций и входящим в состав крупного деревообрабатывающего комбината.

При определении показателей учтена разница в затратах на смежные элементы (связи, элементы из досок для устройства карнизного узла рам ДГР и др.). Подсчет дополнительных затрат для краткости не приводится.

Определяем ТЭП вариантов.

1. Расход пиломатериалов

V_п = k₀V_д = k₁k₂k₃k₄V_3б = k₁k₂k₃k₄k₅k₆V_д,

где k₀ - суммарный коэффициент отходов пиломатериалов, равный произведению коэффициентов, учитывающих отходы пиломатериалов при следующих технологических операциях: k₁ - раскрое на черновые заготовки; k₂ - сращивании по длине; k₃ - строжке пластей; k₄ - склеивании по ширине; k₅ - строжке боковых поверхностей заготовочных блоков; k₆ - торцовке и опиловке по шаблону заготовочных блоков (рис. 69). В расчетах на стадии проектирования можно принять: k₁ = 1,13; k₂ = 1,02; k₃ = 1,37 и 1,25 при толщине слоев после строжки соответственно 15 и 33 мм; коэффициент k₄ = 1 + 0,15α_ш, где α_ш - доля заготовок, склеенных по ширине, в объеме конструкции в деле принимает значения 0 при ширине до 14 мм, 0,3 при ширине 15 - 20 мм и 1 при ширине св. 20 мм. Коэффициент k₅ = b₀/b (см. рис. 69). Коэффициент k₆ принимает значения: 1,02 для прямолинейных элементов постоянного сечения, 1,11 для элементов рам РДП, 1,03 для криволинейных арок типа ДСА, 1,07 для гнутоклееных рам ДГР, 1,15 для двускатных балок.

V_д, V_3б - объем конструкции соответственно в деле и в заготовочном блоке, м³;

V_n1 = 1,13×1,02×1,37×1×1,07×1,07×V_д1 = 1,81×1,76 = 3,18 м³;

V_n2 = 1,13×1,02×1,25×1×1,07×1,11V_д2 = 1,71×1,94 = 3,32 м³;

соответственно на 1 м² площади плана

V'_n1 = 3,18×29/1512 = 0,061 м³/м²;

V'_n2 = 3,32×29/1512 = 0,064 м³/м².

2. Расход клея

P_k = k_п[(Р₁ + Р₂ + Р₃)V_зб + Р₄V_д] = k_п{[(g₁(n_с - 1)/(δ₀n_с) + 1,5k₃ + 4α_шk₃]k₅k₆ + Р₄]}V_д,

где k_п = 1,05 - коэффициент, учитывающий потери клея в производстве; P₁, P₂, P₃ - расход клея при нанесении его на: пласти заготовок, зубчатые шипы при сращивании заготовок по длине и кромки заготовок при склеивании их по ширине, кг/м³; P₄ = 1,2 - расход клея на зубчатый стык в карнизном узле рам РДП, кг/м³; g₁ = 0,4 - суммарный удельный расход клея при нанесении его на пласти заготовок, кг/м² площади клеевого шва; n_с - количество слоев по высоте сечения заготовочного блока; k₃, k₅, k₆ - коэффициенты, учитывающие отходы клея при механической обработке заготовок.

P_k1 = 1,05{[(0,4(36 - 1)/(0,016×36) + 1,5×1,37]1,07×1,07}V_д1 = 31,7×1,76 = 55,8 кг;

P_k2 = 1,05{[0,4(38 - 1)/(0,032×38) + 1,5×1,25]1,07×1,11 + 1,2}V_д2 = 19×1,94 = 36,8 кг.

3. Расход лакокрасочных составов

P_э = g_эF,

где g_э - суммарный удельный расход эмали, кг/м², при окраске за 2 раза, g_э = 0,35 кг/м²; F - площадь окрашиваемой поверхности м²; P_э1 = 0,35×29 = 10,2 кг; P_э2 = 0,35×33 = 11,6 кг.

4. Трудоемкость изготовления

T_и = k_В[(t_k + t_з + α_шt_ш + t_н.к)L_с + (k_иt_и + k₀t₀)h₁L_зб + k_о.кt_о.кF + t_трV_зб + t_клP_кл + ΣT_i],

где k_В = 1,1 - коэффициент, учитывающий трудоемкость вспомогательных операций; t₁ - затраты труда, чел.-ч на первичную единицу измерения объема работ, соответственно на следующие технологические операции: t_k - предварительную калибровку пиломатериалов; t_з - обработку пиломатериалов на линии раскроя сращивания заготовок по длине с помощью зубчатого шипа, строжки пластей, раскроя на заготовки требуемой длины и набора заготовочных блоков конструкций; t_ш - склеивание заготовок по ширине; t_н.к - нанесение клея на пласти заготовок; t_и - запрессовку и распрессовку заготовочных блоков прямолинейных конструкций в гидравлических прессах; t₀ - обработку заготовочных блоков, включая строжку боковых поверхностей и опиловку по шаблону; t_о.к - окраску конструкций защитными составами за 2 раза; t_тр - транспортировку заготовочных блоков и готовых конструкций в пределах цеха; t_кл - приготовление клея, подноску и заливку его в станки; T_i - трудоемкость дополнительных операций (сборка элементов конструкции, огнезащита, антисептирование и др.), выполняемых в соответствии с рабочими чертежами и техническими условиями на изготовление конструкций; L_с - суммарная длина слоев в объеме заготовочного блока, м; h₁, L_зб - размеры заготовочного блока, м; k_и, k₀, k_о.к - коэффициенты, учитывающие увеличение трудоемкости соответствующих операций. На стадии проектирования можно принять: для гнутоклееных рам ДГР и стрельчатых арок типа ДСА k_и = 3; k₀ = 1,5; k_о.к = 1,2; для рам РДП k_и = 1; k₀ = 1,2; k_о.к = 1,2; для прямолинейных элементов постоянного сечения k_и = k₀ = k_о.к = 1.

При ширине заготовочного блока конструкций B_и > 0,15 м, показатели затрат труда t_k, t_з, t_н.к, t_и, t₀ дополнительно умножаются на k_ш = 1 + 0,4(b_ni/0,15 - 1).

Суммарнаядлина слоев определяется по формуле

L_с = n_сL_зб = (h/δ₀)L_зб,

где h - высота сечения заготовочного блока; если она переменна, то во всех случаях принимается среднее значение. Затраты труда на сборку полурам типа РДП (соединение ригеля и стойки в карнизном узле на зубчатый стык в специальном прессе) определяются по формуле

t_сб.р = a + bV_дi,

где a, b - затраты труда на сборку полурам, соответственно не зависящие от объема и зависящие от объема полурамы, в деле; a = 1,2 чел.-ч.; b = 1 чел.-ч/м³; V_дi - объем одной полурамы в деле, м³.

1-й вариант

h₁ = (0,704×7,4 + 0,368×4,4)/11,8 = 0,579 м;

L_с1 = 0,579×11,8×2/0,016 = 854 м;

T_и1 = 1,1[(0,005 + 0,016 + 0×0,024 + 0,001)854 + (3×0,28 + 1,5×0,16)0,58×23,6 + 1,2×0,05×29 + 0,75×2,02 + 0,03×55,8] = 42,4 чел.-ч.

2-й вариант

h₂ = (1,15×9,47 + 1,47×3,1)/12,57 = 1,23 м;

L_с2 = 1,23×12,57/0,032 = 483 м;

t_сб.р = 1,2 + 4×0,97 = 2,2 чел.-ч/1 стык (полураму);

T_и2 = 1,1[(0,005 + 0,016 + 0×0,024 + 0,001) 483 + (1×0,28 + 1,2×0,016)×1,23×12,6 + 1,2×0,05×33 + 0,75×2,32 + 0,03×36,8 + 2,2×2] = 29,9 чел.-ч.

5. Себестоимость изготовления

C_и = [(C_м + C_ст)k_тз + C_сV_п + C_з + C'_зk_н]k_вн,

где C_м - затраты на материалы, используемые при изготовлении элементов конструкции, руб.; C_ст - стоимость стальных элементов (покупные изделия), руб.; k_тз = 1,05 коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы предприятий; C_с - себестоимость сушки пиломатериалов, руб./м³. Для клееных конструкций C_с = 12 руб./м³; для конструкций из цельной древесины C_с = 6 руб./м³; C_з - заработная плата основных производственных рабочих, руб.; C'_з - заработная плата основных производственных рабочих по тарифу (без премиальных и других видов доплат), руб.; k_н - коэффициент, учитывающий накладные расходы (содержание и эксплуатацию оборудования, цеховые и общезаводские расходы); k_вн = 1,015 - коэффициент, учитывающий внепроизводственные расходы предприятий.

Затраты на материалы и покупные изделия определяются по формуле

где Ц_i - цена i-го материала, руб. на единицу расхода соответствующего материала. Принимается по прейскурантам оптовых цен на материалы и изделия;

V_i - расход материалов на изготовление конструкций в соответствующих единицах измерения.

Затраты на заработную плату основных производственных рабочих определяются по формуле

C_з = C'_зk_прk_дk_р = a_тT_иk_прk_дk_р,

где a_т - средневзвешенная тарифная ставка основных производственных рабочих, руб./чел.-ч. Для I территориального района: a_т = 0,7 руб./чел.-ч - при изготовлении деревянных клееных конструкций; a_т = 0,6 руб./чел.-ч - при изготовлении дощатых и брусчатых конструкций; k_пр - коэффициент, учитывающий премиальные доплаты. При применении технически обоснованных показателей затрат труда k_пр = 1,4; k_д = 1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату и отчисления на социальное страхование; k_р - районный коэффициент к заработной плате.

Для принятых исходных условий коэффициент накладных расходов составит для: прямолинейных элементов - 4,1; рам РДП - 5,4; криволинейных конструкций типа стрельчатых арок ДСА - 3,7; гнутоклееных рам ДГР - 3,4; дощатых и брусчатых конструкций - 2,6; несущих клеефанерных - 3,7; ограждающих конструкций на деревянном каркасе - 2,8.

Расчет выполнен при клее марки КБ-3 и эмали ПФ-115:

C_м1 = 68,6×3,18 + 0,3×55,8 + 1,05×10,2 = 245,6 руб.;

C_ст1 = 0,4×25 + 0,368×6 = 12,2 руб.;

C_з1 = 0,7×42,4×1,4×1,2×1 = 49,9 руб.;

C_и1 = [(245,6 + 12,2)1,02 + 12×3,18 + 49,9 + 29,7×3,4]1,015 = 466,6 руб.;

C_м2 = 65×3,32 + 0,3×36,8 + 1,05×11,6 = 239 руб.;

C_ст2 = 0,4×22 + 0,368×6 = 11 руб.;

C_з2 = 0,7×29,9×1,4×1,2×1 = 35,2 руб.;

C_и2 = [(239 + 11)1,05 + 12×3,32 + 35,2 + 20,9×5,4]1,015 = 457,1 руб.

6. Затраты труда монтажников и денежных средств на возведение конструкций определяются по IV части строительных норм и правил и соответствующим сборникам ЕРЕР или для новых конструкций по формулам:

T_в = k_в(aG + 6);

C_в = AG + B,

где T_в, C_в - соответственно затраты труда монтажников в чел.-ч и денежных средств, руб. на возведение конструкции, включая: внутрипостроечные транспортные операции, укрупнительную сборку, установку в проектное положение и окраску; k_в = 1,1 - коэффициент, учитывающий трудоемкость вспомогательных работ на строительной площадке; a, b (A, B) - коэффициенты, зависящие от типа конструкций; G - масса конструкций, т.

Для условий сельского строительства

T_в1 = 1,1(3,8×0,9 + 2,5) = 6,5 чел.-ч;

C_в1 = 5,9× 0,9 + 4,4 = 9,7 руб.;

T_в2 = 1,1(3,8×0,99 + 2,5) = 6,9 чел.-ч;

C_в2 = 5,9×0,99 + 4,4 = 10,2 руб.

7. Сметно-расчетная стоимость конструкций в деле

C_д = [(C_и + C_т)k_з.с + C_в + Н + П]k_з.у,

где C_и - себестоимость изготовления конструкций, руб.; C_т - затраты на транспортировку конструкции до строительной площадки, руб.; k_з.с - коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы.

Для металлических конструкций k_з.с = 1,0075, для других видов конструкций k_з.с = 1,02; Н - накладные расходы, руб.; П - плановые накопления, руб.; k_з.у - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты при производстве работ в зимнее время. Принимается по СНиП IV-7-84.

При сравнении конструкций одного вида k_з.у = 1.

8. Затраты на транспортировку конструкций до строительной площадки определяются по СНиП IV-4-84 в зависимости от принятой транспортной схемы и вида конструкций с учетом затрат на погрузочно-разгрузочные работы и реквизит.

При перевозке конструкций автомобильным транспортом

C₁ = (C_пр + a_ik_г)G,

где C_пр - затраты на погрузочно-разгрузочные работы и реквизит, руб./т; a_i - тариф на перевозку грузов в зависимости от расстояния транспортировки и района строительства, руб./т; k_г - коэффициент, учитывающий надбавку за перевозку крупногабаритных строительных конструкций.

C_т1 = (2,5 + 9,46×1,5)0,9 = 15 руб.;

C_т2 = (2,5 + 9,46×1,5)0,99 = 16,5 руб.

Накладные расходы и плановые накопления определяются по СНиП IV-8-84. Согласно рекомендациям НИИЭС, эти величины можно рассчитать по формулам:

Н = α_β(C_о.э + C_э.м);

П = β(C_о.э + C_э.м),

где α_β - коэффициент, зависящий от вида работ. При возведении конструкций всех видов можно принять α_β = 0,78 - для промышленного строительства; α_β = 0,94 - для сельского строительства; β = 0,27 - коэффициент, отражающий норму плановых накоплений; C_о.э, C_э.м - соответственно затраты на основную заработную плату монтажников и эксплуатацию строительных машин при возведении конструкций, руб.; определяются по соответствующим сборникам ЕРЕР. При сравнении конструкций можно принять:

C_о.э + C_э.м ≈ C_в;

C_д1 = [(466,6 + 15)1,02 + 9,7 + 0,94×9,7 + 0,27×9,7]1 = 512,7 руб.;

C_д2 = [(457,1 + 16,5)1,02 + 10,2 + 0,94×10,2 + 0,27×10,2]1 = 505,6 руб.

8. Приведенные затраты

П = μ(C_д + Е_нk) + Э/E_н.п.

где μ - коэффициент, учитывающий затраты на восстановление (замену) конструкций в период функционирования объекта, приведенные к году пуска объекта в эксплуатацию, применяется тогда, когда срок службы конструкций меньше расчетного срока функционирования объекта; E_н = 0,12 - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, 1/год;

k - приведенные удельные капитальные вложения в базу по производству конструкций, руб./год; Э - эксплуатационные расходы, руб./год; E_н.п = 0,08 - норматив для приведения разновременных затрат. При определении экономической эффективности новых конструкций в сравнении с типовыми конструкциями E_н = 0,15, E_н.п = 0,1.

Эксплуатационные расходы определялись при следующих условиях и допущениях: расчетный срок службы конструкций и расчетный срок функционирования объекта - более 30 лет; среднегодовые затраты на капитальный и текущий ремонты и прочие виды эксплуатационных расходов условно считались равномерно распределенными во времени и приняты в размере 1,7 % стоимости конструкций в деле; сопутствующие капитальные вложения в сфере эксплуатации конструкций, а также затраты на отопление, освещение и вентиляцию объекта приняты одинаковыми по вариантам.

Приведенные капитальные вложения в базу по производству конструкций определяются по формуле

K = A_ik_iV_i,

где A_i - коэффициент, учитывающий продолжительность создания базы по производству i-го вида конструкций; k_i - удельные капитальные вложения в производство i-го вида конструкций, руб.×год/единицу продукции; V_i - объем конструкции, м³;

С учетом принятых допущений

Э₁ = 512,7×0,017 = 8,7 руб./год;

k₁ = 1,07×313×1,76 = 589 руб.×год;

П₁ = 1(512,7 + 0,12×589) + 8,7/0,08 = 692,1 руб.

(с учетом затрат на связи и другие смежные элементы 710,6 руб.);

Э₂ = 505,6×0,017 = 8,6 руб./год;

k₂ = 1,07×313×1,94 = 650 руб.×год;

П₂ = 1(505,6 + 0,12×650) + 8,6/0,08 = 691,1 руб.

Анализ результатов расчета

Разность приведенных затрат по вариантам (табл. 37) не превышает 3 %:

(П₁ - П₂)×100/П₁ = (13,63 - 13,25)×100/13,63 = 2,8 % < 3 %,

следовательно, конструкции по этому показателю признаются равноэкономичными. Анализ других ТЭП позволяет отметить меньшую трудоемкость изготовления рам РДП, но большую фондоемкость их производства на специальном оборудовании, предназначенном только для выпуска этого типа рам.

Таблица 37

№ п/п	Наименование показателей системы ТЭП для оценки эффективности конструктивных решений	Единица измерения	Значения ТЭП по вариантам на 1 м2
а	б
I	Приведенные затраты	руб.	13,27	13,63	13,25
	Эксплуатационные расходы	руб./год	0,17	0,18	0,15
	Капитальные вложения в базу	руб. ´ год	11,3	11,6	12,5
	Сметно-расчетная стоимость в деле:	руб.	9,84	10,11	9,71
	себестоимость изготовления	»	8,96	9,26	8,78
	затраты на транспортировку	»	0,29	0,3	0,32
	затраты на возведение	»	0,19	0,21	0,2
II	Затраты труда основных производственных рабочих:	чел.-ч	0,93	0,96	0,7
	а) на изготовление	»	0,81	0,81	0,57
	б) на возведение	»	0,12	0,13	0,13
III	Расход основных материалов с учетом отходов:
	а) пиломатериалы	м3	0,061	0,064	0,004
	б) клей	кг	1,1	1,1	0,7
	в) эмали	»	0,2	0,24	0,22
	г) сталь	»	0,5	0,6	0,5
IV	Масса конструкций в деле	кг	17,4	18,9	18,9
V	Объем конструкций в деле	м3	0,034	0,037	0,037
Примечание. Для I варианта в гр. а даны ТЭП без учета дополнительных затрат на связи и элементы из досок для устройства карнизного узла, а в гр. б - с учетом этих затрат

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рис. 70. График определения коэффициента продольного изгиба φ по формулам (7) и (8) СНиП II-25-80

1 - для древесины; 2 - для фанеры

ПРИЛОЖЕНИЕ 2