Технико-экономическая оценка влияния конструктивного решения монолитных перекрытий при возведении многоэтажного здания с использованием кессонных плит

Технико-экономическая оценка влияния конструктивного решения монолитных перекрытий при возведении многоэтажного здания с использованием кессонных плит

А.В. Сухарева, В.Н. Аксенов Донской государственный технический университет

Аннотация: На сегодняшний день в строительстве применяются новые методы возведения зданий и сооружений, а также самые передовые прочные и легкие материалы с высокими эксплуатационными характеристиками. Все это позволяет строить экономичные, качественные и эстетически привлекательные дома. В зависимости от применяемых материалов при строительстве многоэтажных зданий была рассмотрена эффективность применения ребристых кессонных перекрытий. Расчет 18-этажного монолитного здания был произведен в программном комплексе «Лира-САПР-2013». Плита перекрытия типового этажа рассматривается в следующих вариантах схем: здания с шагом колонн 6м и 12м, перекрытие плоское 200мм и кессонное с плитой 50мм, отличающееся сечением балок (200х400мм и 200х450мм), шагом 900х900 мм. Анализ результатов показал, что наиболее выгодное применение кессонных перекрытий в здании с шагом колонн 12 м, с применением высокопрочного бетона и арматуры класса А500.

Ключевые слова: кессонное перекрытие, плита, балка, арматура, бетон, анализ, расход, армирование, шаг колонн, стоимость возведения, конструктивная схема.

Технико-экономическая оценка здания является одним из важных вопросов при проектировании и выборе конструктивных решений здания [1].

Целью технико-экономической оценки конструктивной части проекта является анализ расхода материалов - арматуры и бетона, при соблюдении сопоставимости конструктивных схем [2].

В качестве объекта исследования было выбрано 18-этажное жилое здание, расположенное в г. Ростове-на-Дону, размерами в осях 55,8х19,8м (рис.1).

Расчет конструктивных схем был произведен программным комплексом «Лира-САПР».

Для оценки технико-экономической эффективности возведения многоэтажного здания [3] были рассмотрены следующие конструктивные решения:

- конструкция перекрытия в виде кессонного - плита 50 мм и балки сечением 200х400(И) мм, шаг балок в осях 900х900 мм. Шаг колонн - 6м;

- конструкция перекрытия в виде кессонного - плита 50 мм и балки сечением 200х450(И) мм, шаг балок в осях 900х900 мм. Шаг колонн - 12м [4].

Было рассмотрено несколько вариантов каждой конструктивной схемы в зависимости от применяемых материалов:

1.1. КП-6 А400 В25.

Кессонное перекрытие. Плита 50 мм и балки сечением 200х400(И) мм

Шаг колонн - 6м.

Сечение колонн 500х500мм на отметке -3,500 до +10,500, 400х400мм на отметке +10,500 до 59,500.

Бетон перекрытия и колонн класса В25, арматура перекрытия и колонн класса А400.

1.2. КП-6 А400 В выс.

Кессонное перекрытие. Плита 50 мм и балки сечением 200х400(И) мм

Шаг колонн - 6м.

Сечение колонн 400х400мм.

Бетон перекрытия класса В25, бетон колонн В25 и В35, арматура перекрытия и колонн класса А400.

1.3. КП-6 А500 В25.

Кессонное перекрытие. Плита 50 мм и балки сечением 200х400(И) мм

Шаг колонн - 6м.

Сечение колонн 400х400мм.

Бетон перекрытия и колонн класса В25, арматура перекрытия и колонн класса А500.

2.1. КП-12 А400 В25.

Кессонное перекрытие. Плита 50 мм и балки сечением 200х450(И) мм

Шаг колонн - 12м.

Сечение колонн 600х600мм на отметке -3,500 до +21,000, 400х400мм на отметке +21,000 до 59,500.

Бетон перекрытия и колонн класса В25, арматура перекрытия и колонн класса А400.

2.2. КП-12 А400 В выс.

Кессонное перекрытие. Плита 50 мм и балки сечением 200х450(И) мм

Шаг колонн - 12м.

Сечение колонн 500х500мм на отметке -3,500 до +3,500, 400х400мм на отметке +3,500 до 59,500.

Бетон перекрытия класса В25, бетон колонн В25, В50 и В90, арматура перекрытия и колонн класса А400.

2.3. КП-12 А500 В выс.

Кессонное перекрытие. Плита 50 мм и балки сечением 200х450(И) мм

Шаг колонн - 12м.

Сечение колонн 500х500мм на отметке -3,500 до +3,500, 400х400мм на отметке +3,500 до 59,500.

Бетон перекрытия класса В25, бетон колонн В25, В50 и В90, арматура перекрытия и колонн класса А500.

Сравнительный анализ расчетных схем производится на основании одной объемно-планировочной и конструктивной модели здания. [5,6].

Рис. 1. - Расчетная схема 18-этажного дома. Общий вид

В таблицах 1 и 2 представлены виды перекрытий и материалов, используемые при расчете [7]. Среднерыночная стоимость бетона и арматуры взята согласно прайс-листа производителя.

Таблица №1

Расход арматуры и стоимость материала на возведение здания

Расход материала на возведение 13-этажного здания

Вид перекрытие

Класс ар ры

Арматура, т

Перекрытие

Итого расход

Стоимость ед., руб.т

Итого

стоимость, тыс

руб_

1 Кессоное перекрытие с шагом колонн 6 м

1.1. КП-6А400В25 А4СЮ 25 385 411 40000 16 427

Вр500 41 41 40000 1657

1.2. КП-6А400В вы с. А400 34 300 334 40000 13 343

Вр500 41 41 40000 1657

1.3. КП-6А500 В25 А500 31 225 256 40000 10 247

Вр500 41 41 40000 1657

г Кессоное перекрытие с шагом колонн 12 м

2.1. КП-12А400В25 А4СЮ 26 341 367 40000 14 669

Вр500 41 41 40000 1657

2.2. КП-12А400В выс. А400 22 279 300 40000 12 016

Вр500 41 41 40000 1657

2.3. КП-12А500В выс. А500 19 203 227 40000 9 099

Вр500 41 41 40000 1657

Таблица №2

Расход бетона и стоимость материала на возведение здания

Расход материала на возведение 18-этажного здания

Вид перекрытие

Бетон, мЗ

Класс бетона

Колонны

Перекрытие

Итого

Стоимость ед., руб.мЗ

Итого стоимость, тыс руб

1 Кессоное перекрытие с шагом колонн 6 м

1.1. КП-6А400В25 В25 636 4 014 4 650 3700 17 205

1.2. КГ-6А400В выс. В25 447 4 014 4 461 3700 16 505

В 35 123 123 4150 530

1.3. КП-6А5МВ25 В25 575 4 014 4 589 3700 16 978

2 Кессоное перекрытие с шагом колонн 12 м

2.1. КП-12А400 В25 В25 430 4446 4 926 3700 18 226

2.2. КП-12А400В ныс. В25 121 4446 4 567 3 700 16 898

В50 47 47 5800 274

В90 121 121 7800 943

2.3. КП-12А500В ныс. В25 121 4446 4 567 3 700 16 898

В50 47 47 5 800 274

В90 121 121 7800 943

и

Общая стоимость затрат на материалы для возведения 18-этажного здания в зависимости от вида перекрытия и применяемых материалов, представлена в таблице 3.

Таблица №3

Общая стоимость возведения здания

1.1. КП-б А400В25 18 084 17 205 35 289

1.2. КП-б А400 Ввыс 15 000 17 035 32 035

1.3. КП-б А500В25 11 904 16 978 28 882

2.1. КП-12 А400 В25 16 327 18 226 34 553

2.2. КП-12 А400 Ввыс 13 673 18 115 31 788

2.3. КП-12 А500 Ввыс 10 756 18 115 28 871

На рисунке 2 представлена диаграмма, отражающая общие затраты на материалы - бетон и арматуру для возведения 18-этажного здания при различных конструктивных решениях и применяемых материалах [8].

и

Рис. 2. - Диаграмма стоимости материалов

Заключение

На основе анализа результатов расчёта, выявлено, что: наиболее выгодное с точки зрения материалоёмкости и стоимости материалов решение №2.3 (КП-12 А500 В выс.), со следующими характеристиками:

- кессонное перекрытие. Плита 50 мм и балки сечением 200х450(^ мм;

- шаг колонн - 12м;

- сечение колонн 500х500мм на отметке -3,500 до +3,500, 400х400мм на отметке +3,500 до 59,500;

- бетон перекрытия класса В25, бетон колонн В25, В50 и В90, арматура перекрытия и колонн класса А500 [9,10].

В заключении отметим, что большой интерес представляет дальнейший расчет конструкций с современным типом перекрытий и анализ технико-экономических показателей.

Литература

1. Р.Залигер Железобетон, его расчет и проектирование, 2008. - 216с.

2. Н.Б. Аксенов, М.В. Аушев. Исследование влияния соотношения жесткостей конструктивной системы на динамические параметры многоэтажного здания в зависимости от сейсмичности площадки // Инженерный вестник Дона, 2017, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4416.

3. Д.Р. Маилян, П.П. Польской, С.В. Георгиев. Свойства материалов, используемых при исследовании работы усиленных железобетонных конструкций // Инженерный вестник Дона, 2013, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1673

4. А.В.Сухарева, В.Н.Аксенов Сравнительный анализ эффективности использования кессонных перекрытий Skydome в современных многоэтажных зданиях при стандартном шаге колонн // Инженерный вестник Дона, 2016, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3885.

5. Robert Benaim The Design of Prestressed Concrete Bridges Concepts and principles 2008-581p.

6. James K Wight Reinforced Concrete Mechanics and Design 2009 p.1130

7. ПК ЛИРА-САПР 2016 Проектирование и расчет строительных конструкций. URL: liraland.ru/lira/

8. Мкртчян А.М., Аксенов В.Н. Аналитическое описание диаграммы деформирования высокопрочных бетонов // Инженерный вестник Дона, 2013, №3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1818/.

9. Сагадеев Р. А. Современные методы возведения монолитных и сборно-монолитных перекрытий. 2008-136с.

10. Н.Б. Аксенов, А.В. Задорожная. Исследование влияния параметров триангуляции в среде ПК САПФИР на результаты расчёта // Инженерный вестник Дона, 2017, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2017/4077.

References

1. R.Zaliger ZHelezobeton, ego raschet i proektirovanie [Reinforced concrete, its calculation and design], 2008. 216 p.

2. N.B. Aksenov, M.V. Aushev Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4416.

3. D.R. Mailyan, P.P. Pol'skoj, S.V. Georgiev Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1673.

4. A.V.Sukhareva, V.N.Aksenov Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3885.

5. Robert Benaim The Design of Prestressed Concrete Bridges Concepts and principles pp.2008-581

6. James K Wight Reinforced Concrete Mechanics and Design. 2009. p.1130

7. PK LIRA-S APR 2016 Proektirovanie i raschet stroitel'nykh konstruktsiy [Design and calculation of building structures]. URL: liraland.ru/lira/.

8. Mkrtchyan A.M., Aksenov V.N. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1818/

9. Sagadeev R.A. Sovremennye metody vozvedeniya monolitnyh i sborno-monolitnyh perekrytij [Modern methods of construction of monolithic and precast-monolithic slabs]. pp.2008-136.

10. N.B. Aksenov, A.V. Zadorozhnaya Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2017/4077.