Технике-экономическая эффективность применения того или иного варианта строительной стали в металлоконструкциях определяется в основном показа­телями двух категорий, отражающими изменение массы конструкций и изменение их стоимости. Возможность снижения массы конструкции при повышении прочности стали уже рассматривалась ранее. Однако одно только снижение массы конструкции в большинстве случаев еще не является достаточным стимулом для применения более прочной стали. Другое непременное условие - получение экономического эффекта.

Стоимость стали повышенной и высокой прочности, как правило, выше стоимости традиционной углеродистой стали, поэтому замена будет рентабельной только в том случае, если возможное удорожание металла перекроется экономией в результате снижения массы конструкции. При этом, вопреки распространенному мнению, достигаемое здесь удешевление обусловлено не только тем, что с уменьшением массы конструкции снижается стоимость израсходованного материала, а в значительной мере также и тем, что с уменьшением массы почти пропорционально1 снижаются затраты на изготовление, транспортировку, окраску и монтаж конструкции.

Экономический эффект применения нового материала в конструкциях обычно подсчитывают методом приведенных затрат, включая три следующих этапа [20, 21]:

• определение удельного (и общего) изменения массы металла, обусловленного применением более эффективной стали вместо традиционной;

• расчет удельной стоимости металлоконструкций «в деле» при изготовлении их из традиционной и новой стали;

• определение изменения стоимости металлоконструкций «в деле» для эквивалентного количества традиционного и нового материала (собственно экономический эффект).

Пропорциональность нарушается некоторым повышением трудоемкости изготовления и монтажа конструкции.

Правильно оценить технико-экономическую эффективность, как характеристику данного материала (мало зависящую от его относительного количества), можно путем отнесения полученной экономии к массе элемента, в котором эта сталь применена. Причем методически удобно производить сравнение с массой элемента, получаемой при изготовлении его из нового более эффективного материала (стали повышенной или высокой прочности). При этом снижение массы конструкции определяется коэффициентом приведения кк или коэффициентом экономии массы дн, зависящими от расчетных сопротивлений традиционного (т) и нового (н) материалов:

Применительно к конструкциям, в которых можно пренебречь влиянием изменения массы элементов на расчетную нагрузку, для расчетных элементов, испытывающих растяжение или сжатие, коэффициент кн может быть записан в виде:

В этих формулах G - масса элемента; R - основное расчетное сопротивление материала; ф - коэффициент продольного изгиба.

В ЦНИИпроектстальконструкции были установлены значения коэффициентов кК и qn для различных элементов конструкций из стали разных уровней прочности с учетом вида нагрузок в сравнении с аналогичными элементами из углеродистой стали марки ВСтЗсп по ГОСТ 380-71**. Например, для элементов конструкций промышленных зданий из высокопрочной стали марки 16Г2АФ с пределом текучести 440 МПа при различных видах нагружения: растяжении, сжатии с продольным изгибом, поперечном изгибе коэффициент приведения имеет значения 1,87, 1,25 и 1,42 соответственно. Далее, с учетом доли растянутых, сжатых и изогнутых элементов в металлоконструкциях были подсчитаны средневзвешенные значения коэффициентов кн и qK для стали каждого уровня прочности. Некоторые из этих значений приведены в табл. 1.3.

Общая экономия металла, т, может быть подсчитана умножением массы примененной новой стали на соответствующее значение qH

В частном случае, когда одна, более прочная сталь «1» заменяется другой, еще более прочной сталью «2», коэффициент приведения выразится соотношением.

Удельная стоимость металлоконструкций «в деле» Сд представляет совокупность затрат на основные материалы Сом, изготовление Си, перевозку Ст и монтаж кон­струкций См:

среднем по отрасли составляет 1,04-1,05); ?доп - коэффициент приплат за дополнительные требования к прокатной стали; m - средняя стоимость доставки металлопроката от станции назначения до завода металлоконструкций, руб/т; 1,035 - коэффициент стоимости прочих основных материалов; куЖ, кум - коэффициенты удорожания изготовления и монтажа, которые в зависимости от прочности

стятттт изменяются r ппеттетях 1 — 1 6 и 1 — 1 3 соответственно-

учитывающий основную зарплату производственных рабочих и долю накладных расходов при изготовлении (к2 = 4,11); ктж - коэффициент трудоемкости изготовления, обусловленный сложностью конструкции; Т - время на изготовление 1 т конструкции с единичной трудоемкостью (?,,_и = 1) чел.-ч; Свн - стоимость вне-производственных расходов, руб/т; См - удельная стоимость монтажа конструкции из традиционной стали, руб/т.