Введение. При планировании снабжения материальными ресурсами крупных строительных объектов в 70-е годы прошлого столетия разработаны отраслевые нормы расхода материалов на 1 млн руб. сметной стоимости строительно-монтажных работ, использование которых в современных условиях не имеет смысла, так как сметная стоимость строительства определяется ресурсным методом в текущих ценах. Кроме этого строительные нормы разработаны на основе устаревших технологий, которые не учитывают современные тенденции в применении ресурсосберегающих способов производства работ.
При совершенствовании дорожно-строительных процессов намечается тенденция сокращения различных видов отходов и потерь в строительстве. Например, использование широкозахватных асфальтоукладчиков со следящей системой позволяет снизить расход асфальтобетонной смеси за счёт повышения ровности кромки и поверхности слоя покрытия, а также сокращение стыков смежных полос. Интенсивное внедрение новых перспективных ресурсосберегающих технологий и строительно-дорожной техники (Caterpillar, Sakai, Niigata, Komatsu, Wirtgen и т.д.) требует совершенствования системы технического нормирования в строительстве. Производственные нормы расхода должны быть технически прогрессивными. Система технического нормирования должна материально стимулировать творческую работу по совершенствованию производственных процессов и перевыполнению норм (рисунок 1). Фирмы должны также своевременно учитывать процесс совершенствования технологических процессов. Представим себе все изменения уровня развития того или иного производственного показателя, отражаемого нормами в виде плавной кривой (рисунок 1).
1 – фактический рост показателя; 2 – реальное отражение его нормой; 3 – период эффективного действия нормы; 4 – неоправданное завышение нормы; 5 – неоправданное занижение нормы, вызванное запаздыванием его пересмотра.
Рисунок 1. Отражение техническими нормами уровня развития производственного процесса
Процесс соблюдения технических норм, отражающих этот показатель, можно представить в виде ступенчатой линии, каждый горизонтальный участок характеризует нормативный уровень этого показателя в течение определенного периода времени между пересмотрами этих норм. Сроки пересмотра норм и продолжительность их действия должны определяться реальными изменениями отражаемых ими производственных показателей, и нормы не должны чрезмерно опережать уровень развития показателей или отставать от него. Учитывая, что действующие нормы не в полной мере отражают современный динамичный рынок дорожно-строительных технологий, назрела необходимость совершенствования методики производственного нормирования материальных ресурсов, особенно в период времени между пересмотрами норм (рисунок 1). Общая потребность в полуфабрикатах при ремонте и усилении дорожной одежды нежесткого типа определяется расходом материала на необходимость ямочного ремонта, укладку выравнивающего слоя и устройство основания.
Ямочный ремонт выполняется, как правило, с использованием различных пропорций асфальтобетонной смеси и черного щебня. Удельный расход полуфабриката 
определяется площадью ремонтируемого покрытия 
, при толщине покрытия 50 мм, рассчитывается по формуле
. (1)
Устройство выравнивающего слоя производится с целью ликвидации поперечного уклона проезжей части [1-3]. Статистическая обработка результатов диагностики и проектной документации на ремонт проезжей части 86-ти участков автомобильных дорог Республики Коми позволили установить зависимость удельного расхода крупнозернистой асфальтобетонной смеси от показаний толчкомера 
. (2)
При расчёте зависимости расхода материала от ровности покрытия наблюдается высокий коэффициент корреляции 0,97.
Анализ проектных решений ремонта автомобильных дорог Республики Коми позволил установить зависимость удельного расхода асфальтобетона при усилении дорожного покрытия от коэффициента прочности дорожной одежды 
. (3)
Потребность в строительных материалах и полуфабрикатах дифференцировано по каждому виду работ на основе: расчёта расхода материалов на измеритель строительной продукции по формулам; объёмов дорожных конструкций по геометрическим размерам в рабочих карточках проекта.
Расчёт потребности в ресурсах по нормам расхода материалов
, (4)
где 
– норма расхода материала или полуфабриката на единицу 
-й продукции; 
– количество единиц строительной продукции -й номенклатуры согласно проектной документации; 
– количество видов строительных материалов и полуфабрикатов согласно номенклатуре.
Учитывая объём материалов, следует обращать внимание на их качество. Подсчитывая объёмы дорожных конструкций в рабочих чертежах, нужно учитывать расход материалов, вызываемый уплотнением песка, щебня, асфальто- и цементобетонов, других материалов и полуфабрикатов, а также коэффициенты потерь.
Расчёт потребности в строительных материалах по объёму 
, м3 производится по формуле
, (5)
где 
– длина участка дороги, м; 
– соответственно толщина и ширина конструктивного элемента дороги, м; 
– коэффициент уплотнения, изменяется в пределах 1,05–1,45; 
– коэффициент производственных затрат; 
– коэффициент естественной убыли материала.
Потребность строительных материалов по массе 
определяется
, (6)
где 
– объёмная масса материала или полуфабриката, =1,2-2,4 т/м3.
В процессе транспортирования, перегрузки, хранения в ряде случаев имеют место непроизводственные потери материалов. Потери сыпучих материалов (щебня, песка, гравия) происходят главным образом при транспортировании автомобилями с неисправными кузовами. Пылевидные материалы теряются (цемент, минеральный порошок) при перевозке обычными (не специальными) автомобилями. Экономия в расходовании материалов может быть достигнута также непосредственно в процессе производства работ. На практике дорожного строительства общая потребность объекта в материалах и полуфабрикатах представляет собой сумму расходов материалов, рассчитанных по удельным нормативам на единицу продукции (
), по объёму (
) и по массе (
) [4, 7, 9, 10]
, (7)
где 
– расход материала или полуфабриката на единицу 
-ой продукции, рассчитанный по объёму; 
– расход материала или полуфабриката на единицу 
-ой продукции, рассчитанный по массе.
Наряду с материалами или полуфабрикатами, энергоносители (топливо) интенсивно используются в технологических процессах. В отличие от материалов и полуфабрикатов, оперативное управление поставками топлива определяет стоимость выполнения дорожно-строительных работ на объекте в целом. Общая потребность в энергоресурсах, необходимая для производства дорожно-строительных работ, зависит от состава парка машин, их конструктивных особенностей, природно-климатических условий, технологии и организации строительства.
Общий расход энергоресурсов на выполнение дорожно-строительных работ складывается из расхода топлива на перевозку материалов и полуфабрикатов автотранспортом 
, производство полуфабрикатов на асфальтобетонных или бетонных заводах 
, дорожно-строительными материалами непосредственно на месте производства работ 
. (8)
Интенсивность потребления топлива автотранспортом в сутки
, л/сут (9)
где 
– количество марок автомобилей, участвующих в транспортной фазе; 
– количество автосамосвалов -й марки в -ом перевозочном процессе; 
– продолжительность работы автомобиля -марки на строительном объекте в течение суток, час; 
– нормативный расход -го автомобиля -марки.
Общая потребность в топливе перевозочного процесса определяется составом транспортного звена и общей продолжительностью перевозочного процесса
, (10)
где 
– общая продолжительность работы автомобиля -й марки на строительном объекте, ч. Нормативный расход топлива для автопоездов рассчитывается согласно [5,6]
, (11)
где – суточный пробег автомобиля, км; 
– норма расхода топлива автомобиля-самосвала или самосвального автопоезда, л/100 км; 
– норма расхода топлива на каждую поездку с грузом автомобиля-самосвала, автопоезда, для автосамосвалов равна 0,25 л; 
– количество поездок с грузом за смену; 
– поправочный коэффициент к норме в процентах, зависящий от состояния дорог и климатических условий в период перевозочного процесса
,
где 
– транспортная норма с учётом транспортной работы (с коэффициентом загрузки 0,5), л/100 т·км; 
– норма расхода топлива на транспортную работу автомобиля-самосвала (если при расчёте не учтен коэффициент 0,5) и на дополнительную массу самосвального прицепа или прицепа, л/100 т·км; 
– собственная масса самосвального прицепа, полуприцепа, т; 
– грузоподъемность прицепа, полуприцепа (
– с коэффициентом загрузки 0,5), т.
Суточный пробег зависит от продолжительности работы автосамосвала в течение суток 
, расстояния перевозки груза 
, продолжительности одного цикла
. (12)
Продолжительность цикла работы транспортной единицы 
определяется продолжительностью погрузки автосамосвала 
средней скоростью движения транспорта с грузом и без груза 
, продолжительностью разгрузки 
и временем на маневрирование машины 
, (13)
Формула (7) преобразуется к виду
, л/смену (14)
Анализ работ [3-5] показывает, что время простоев автосамосвалов под погрузкой, разгрузкой зависит от грузоподъёмности автосамосвала, вида перевозимого материала. Количество поездок с грузом за рабочую смену одного автомобиля
. (15)
Расстояние перевозки грузов определяется по транспортной схеме перевозки материалов и полуфабрикатов на строительный объект. Средняя скорость автосамосвала в значительной степени зависит от состояния дорожной сети и уровня её загрузки автотранспортом.
Анализ формулы (14) показывает, что расход топлива в значительной степени зависит от средней скорости автосамосвала, его грузоподъёмности, сложности плана и продольного профиля дорог, погодно-климатических условий в период выполнения перевозочного процесса. Расчёты расхода топлива наиболее распространенного автосамосвала КамАЗ-55111 показали, что на дорогах с твёрдым покрытием при средней дальности перевозки материалов расход топлива изменяется от 38,6 до 79,2 л/смену. По дорогам в пересеченной местности расход топлива изменяется на 27–29 %.
Удельный расход топлива автомобиля 
, л/смену, можно найти по уравнению
, (16)
где 
и 
– коэффициенты уравнения, определяются в зависимости от условий перевозки грузов и марки автомобиля.
Расчёт норм расхода топлива дорожно-строительными машинами может быть выполнен расчётно-аналитическим методом с учётом конструктивных особенностей машин, технологии и организации выполнения строительных машин.
Основной составляющей расхода топлива является расход в единицу времени при номинальной мощности двигателя с учётом нормативного коэффициента 
, учитывающего особенности загрузки машин в период производства работ.
Индивидуальная норма расхода топлива на единицу рабочего времени определяется по формуле
, (17)
где 
– удельный расход топлива при номинальной мощности двигателя, г/кВт·ч (принимают согласно данным эксплуатационных документов на двигатель); 
– номинальная мощность двигателя машины, согласно данным эксплуатационных документов машины; 
– переводной коэффициент; 
– коэффициент нормы расхода топлива в л/маш/ч (1,21 для дизелей, 1,35 для бензиновых). Значение интегрального коэффициента получаем
, (18)
где 
– коэффициент, учитывающий расход топлива на запуск и нагревание двигателя, а также ежемесячное техническое обслуживание=1,03; 
– коэффициент использования двигателя по времени (при отсутствии фактических значений, выполненных в реальных условиях эксплуатации, принимается по [3]); 
– коэффициент использования мощности двигателя; 
– коэффициент, учитывающий изменение расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя; 
– коэффициент, учитывающий износ двигателя.
Общая потребность в топливе для работы дорожно-строительных машин определяется составом дорожно-строительного потока и общей продолжительностью строительства
, (20)
где 
– общая продолжительность работы 
машин -й марки на строительном объекте, ч, может быть рассчитана по формуле
, (21)
где 
– объём работ для машин -й марки; 
– эксплуатационная производительность машин -й марки, определяется организацией и технологией работ, природно-климатическими условиями и физико-механическими характеристиками обрабатываемого материала или полуфабриката.
Вывод. Рассмотренные методики расчёта потребности в материалах и энергоресурсах позволяют выполнить прогнозирование ресурсопотребления строительного объекта с учётом принятой организации и технологии работ, природно-климатических условий района строительства и физико-механических свойств материалов и полуфабрикатов.
Рецензенты:
Скрыпников А.В., д.т.н., профессор, профессор кафедры информационных технологий моделирования и управления ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж.
Кондрашова Е.В., д.т.н., профессор кафедры технического сервиса и технологии машиностроения ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», г. Воронеж.