I fattori di costo nascosti e i dettagli trascurati della fabbricazione dell’acciaio strutturale

FIGURA 1. Questa colonna complessa, placcata con copertura e a flangia larga, è dotata di estesi rinforzi, progettati per resistere alle esplosioni. Tutto questo lavoro aggiunge costi significativi, sia per la manodopera in officina che sul campo. A volte tale complessità non è evitabile, ma il costo di tale complessità deve essere preso in considerazione nel lavoro.

Tim Bradshaw si occupa di offrire visite guidate ai negozi, in particolare agli ingegneri strutturali. In qualità di vicepresidente della fornitura di progetti presso Owen Steel Co., Columbia, Carolina del Sud, Bradshaw ha progettato e fabbricato acciaio strutturale per tutta la sua carriera. Per più di 25 anni ha lavorato come ingegnere professionista e manager nel settore. Sa quando il metallo si adatta bene e quando no.

"Tre fattori influenzano il costo dell'acciaio strutturale. Il primo è il costo del materiale, il secondo è il costo della manodopera in officina e il terzo è il costo di montaggio. Una regola empirica di lunga data sostiene che ciascuno di essi costituisce circa un terzo del costo complessivo. cioè, il costo di un lavoro è costituito per un terzo dal materiale, per un terzo dalla manodopera in fabbrica e per un terzo dal montaggio."

Bradshaw ha rilasciato questa dichiarazione nel marzo 2022 durante una presentazione tenuta a Denver al NASCC: The Steel Conference, organizzata dall'American Institute of Steel Construction (AISC). Ha aggiunto che la regola fluttua nel tempo con il cambiamento dei costi dei materiali e della manodopera. A volte, tuttavia, la regola perde l'equilibrio a causa di determinate scelte progettuali effettuate dall'ingegnere di registrazione (EOR) o di fattori che l'EOR ha semplicemente trascurato.

Tra tutti i settori della fabbricazione dei metalli, la fabbricazione dell'acciaio strutturale si distingue. La filiera dell’edilizia è meno una catena e più una complessa rete di parti interconnesse. Un produttore di acciaio strutturale può essere semplicemente un ingranaggio della ruota, fabbricando ciò che gli viene dato, oppure può essere un comunicatore attivo, mostrando all'EOR (e a chiunque altro) ciò che realmente determina i costi e l'efficienza nella fabbrica (vedi Figure 1 e 2). È per questo che Bradshaw, che fa parte di tre comitati AISC, accoglie sempre con favore la possibilità di fare un giro del negozio. In effetti, la sua presentazione al NASCC potrebbe essere vista come una sorta di tour virtuale del negozio, durante il quale ha sottolineato vari fattori che mettono fuori gioco la regola pratica dei costi.

Bradshaw ha indicato una trave semplice con collegamenti diretti. "In questo caso, meno peso equivale davvero a meno costi. È una trave semplice, non c'è molta manodopera in officina e non è costosa da installare sul campo."

Poi indicò una trave spandrel (trave di bordo costruita lungo il muro esterno di ciascun piano) con un lungo bordo a sbalzo. La sua struttura leggera ha un bell'aspetto da sola, ma quella leggerezza richiede anche rinforzi in acciaio. "Hai appena quadruplicato il peso della trave a causa di tutto l'acciaio di rinforzo che devi aggiungere a quella trave per gestire il bordo a sbalzo. Potrebbe essere stato meglio rendere la trave un po' più pesante o usare una sezione tubolare per il tuo spandrel, o di non avere quel lungo bordo a sbalzo."

Ha poi indicato alcuni disegni esecutivi riguardanti rinforzi e duplicatori. A seconda del progetto, le colonne più leggere potrebbero richiedere rinforzi e raddoppiatori più robusti e la loro saldatura non è gratuita. Nella sua presentazione, ha indicato una colonna leggera W14 × 159 con un duplicatore da 6 pollici e una W14 × 342 con un duplicatore da ½ pollice. duplicatore. Dal punto di vista del puro costo del materiale, W14 × 159 sembra la strada da percorrere, finché non si considerano tutte le saldature richieste da questi duplicatori. Il 6 pollici. le piastre doppie su W14 × 159 hanno aumentato il volume complessivo della saldatura di 72 volte. Molto di questo ha a che fare con la geometria; una saldatura a piena penetrazione è essenzialmente un triangolo e il suo volume aumenta esponenzialmente con le sue dimensioni. L'aumento del volume di saldatura comporta più passaggi di saldatura e maggiori costi.

"In questo caso, potrebbe essere meno costoso utilizzare una colonna W14 × 342 al posto di quella colonna W14 × 159", ha affermato, "soprattutto se si stanno effettuando connessioni momentanee a più livelli provenienti da più direzioni."

Dettagli, ingegneria dei collegamenti, fabbricazione: a volte tutti e tre vengono eseguiti sotto lo stesso tetto; altre volte vengono eseguiti da aziende diverse. In ogni caso, la chiave è la comunicazione aperta (vedere Figura 3).