Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка (стр. 5 )

Масса въезда (съезда) с наземного уровня на  уровни путепровода протяженностью  100м  и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/мі составляет: 100м х 4м х 0,008м х 7,8т/мі = 25т.  Площадь пролетного участка въезда (съезда) равна  – 400мІ.  Масса всех восьми участков въезда и съезда  составляет 200т, а площадь - 3200 мІ.

Общая масса этих дополнительных участков 346  тонн, площадь - 5200мІ. 

Диаметр вертикальных опор-колонн  300мм, толщина стенки  20мм, сечение – 17600ммІ. Число опор-колонн под  нижним уровнем - 18 и их высота от  уровня земли колеблется от 2 до 7,2 м и в среднем составляет 5 м. Число опор-колонн, удерживающих  верхний уровень, равно  18 и высота их составляет 4 метра от нижнего уровня путепровода, их масса – 4т.  Число опор-колонн, удерживающих 8 въездов и съездов  составляет 16, высота – от 4 до 2 метров, в среднем 3 м.  Общая длина колонн в среднем составляет 148м. С учетом части колонн, которая находится в фундаменте, длина колонн возрастает до 208м и масса всех колонн составляет  10 тонн.

Количество двутавровых балок - продольных опор нижнего уровня  определяется числом их рядов (семь рядов). Общая протяженность двутавровых балок определяется их длиной и количеством рядов:  в каждом ряду 10 пятидесятиметровых продольных опор. Стало быть, их общая протяженность равна 3500м.

Девять поперечных восемнадцатиметровых опор-балок имеют длину 162 м, общая длина балок – 3662м. Совокупная длина балок-опор для двух уровней  путепровода  составит 7332 м. Два ряда продольных опор-балок восьми въездных и съездных участков  имеют общую длину 1600 метров, 16 поперечных балок – 64м., Всех балок-опор, продольных и поперечных,  -1664м. Один ряд продольных опор-балок  межэтажного переезда имеет длину 150м, 8 балок-консолей – 32 м: всего – 182м. Их длина для четырех переездов составляет 768м. Общая протяженность поперечных и продольных опор составляет 9764м. Исходя из того, что 44,7 м двутавровой балки указанного размера весит одну тонну, вес 9764 метров балок равен 220 т.

Общая  площадь пролетных участков полукилометрового двухуровневого путепровода двустороннего движения на основе металлопроката - 23200 мІ.

Общая масса стальных блоков и элементов путепровода составляет порядка 1700т. При цене одной тонны стального проката $1000 себестоимость стальных блоков и элементов путепровода составит  $1,7млн.

Масса  блоков путепровода, составляющая нагрузку на опоры-колонны, равна 1470т.

Пролетные участки путепровода покрываются, как минимум, пятисантиметровым слоем дорожного покрытия – сталефибробетоном. Общая площадь  пролетов  путепровода 23200мІ. Объем сталефибробетонного покрытия – 1160мі, масса – 2900 т, стоимость при цене кубометра сталефибробетона  $300 -  $0,35 млн. 

С учетом  массы дорожного покрытия из сталефибробетона, масса путепровода составит 4600 т, а расходы на материалы -  $2,05 млн.

Масса конструкций путепровода, оказывающих нагрузки на вертикальные опоры составит 4370т.

Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 23200 мІ антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 на квадратный метр можно оценить в сумму $0,232 млн. А монтаж гидроизоляции на той же площади с той же стоимостью можно оценить в сумму $0,232 млн.

Сверху пролетные участки накрыты пластиковой крышей из негорючего материала, площадь которого составляет 13000 мІ. Его себестоимость при средней цене пластика $10 составляет $0,13млн.

34 фундаментов (1х1х2) метра для опор путепровода потребуют  68 мі бетона стоимостью  $20,0 тыс.

Общая стоимость конструкций и материалов, используемых при сооружении путепровода и приведенных выше,  составит  порядка $2,66млн.

Остальные  расходные статьи на установку эстакады включают в себя доставку готовых блоков; сборку; аренду кранов, других механизмов и оборудования; проведение предварительных геодезических и других вспомогательных работ.

Известно, что цена доставки кубического метра бетона на расстояние  51-55 км автотранспортном  составляет 1000руб. ($33). Таким образом, доставка 1120мі бетона  от завода до места монтажа и установки путепровода обойдется в $0,038 млн. Доставка около 1700 тонн металлических конструкций при цене доставки тонны автотранспортом на расстояние порядка  650 км  $50 стоит порядка  $0,085млн. В сумме  доставка конструкций и материала обойдется в  $0,117 млн.

Сборку путепровода-эстакады вместе с въездами, съездами, переездами  при наличии необходимого оборудования и механизмов могут осуществить  за один месяц 20-ть специалистами при выплате им в совокупности  $100 тыс. 

Аренда механизмов, включая кран, и остального оборудования на один месяц обойдется в сумму порядка $100 тыс. 

Стоимость  вспомогательных работ можно оценить в сумму около $100 тыс. 

С учетом указанных статей расходов затраты на сооружение  данного путепровода  составит:  $2,66 +  $0,117 + $0,300  =  $3,07млн.

Масса двухуровневого путепровода с восемью  полосами движения  на основе металлопроката, являющаяся нагрузкой 18 стальных колонн  диаметром 30см, сечением 17600ммІ, составляет около 4370 тонн. То есть  на общую площадь колонн-опор по сечению 316800ммІ действует 43700000 ньютонов. Таким образом, один квадратный миллиметр несущих элементов конструкции подвергается давлению 138н/ммІ. При пределе прочности  стали  600н/ммІ конструкция имеет 4-кратный запас прочности.

На нижнем уровне рассматриваемого путепровода  может одновременно находиться в движении до 120 грузовых автомобилей весящих в среднем по 10 тонн, то есть всего 1200 тонн, на верхнем уровне может находиться в движении около 120 легковых автомобилей, каждая из которых в среднем весит 2 т. Если учесть их массу, которая составит 1480 тонн, то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой 5850т, подвергаясь максимально возможной нагрузке,  сохраняет запас прочности, близкий к 4.

Следует отметить, что, не противореча имеющимся стандартам и нормам, можно существенно (до 60%) уменьшить массу путепровода и его стоимость за счет исключения сталефибробетонного дорожного покрытия, заменив его на  новые композитные покрытия из угле - или стеклопластика.

Монтаж над действующими железобетонными одноэтажными путепроводами второго уровня на основе металлопроката для удвоения числа полос движения и создания свойства беспробочности. Экономическая оценка.

При наличии действующих одноэтажных железобетонных путепроводов, как правило, четырехполосных,  которые  в часы пик не обеспечивают движение автотранспорта без заторов и пробок при их сопряжении с загруженными шести - или восьмиполосными магистралями, целесообразен быстро (около 3-х месяцев) возводимый и недорогой монтаж второго, облегченного, но надежного и сравнительно недорогого, этажа путепровода.

Второй этаж путепровода включает пролетные участки, содержащие  четыре полосы движения (возможен монтаж и двух полос)  и две буферные (резервно-технические) полосы. Пролетные участки изготавливаются из стальных листов,  настилающихся  на балки или фермы, которые устанавливаются на металлических вертикальных опорах-колоннах.  Сверху на стальные листы наносится не менее чем пятисантиметровым слой сталефибробетона, который используется в качестве дорожного покрытия. Открытые снизу  металлоконструкции покрываются антикоррозийным составом, а между слоем сталефибробетона и стальными пролетами монтируется гидроизоляция.  Сверху для защиты полос движения от осадков монтируется пластиковая крыша. Кроме того, на путепроводе устанавливаются дополнительные  въездные участки, съездные участки  и межэтажные переезды (по-возможности и при необходимости) для обеспечения  более высокой пропускной способности

В результате использования двух связанных между собой этажей и организации безостановочного движения по второму этажу путепровода, независимо от возможных аварий на нем, пропускная способность путепровода увеличивается до 16 тыс. автомобилей в час или 388 тысяч автомобилей в сутки. На первом этаже путепровода для установления гарантированно безостановочного движения так же по бокам на консолях могут быть смонтированы буферные участки из металлопроката.

Таким образом, второй этаж как бы накрывает уже существующий перегруженный одноуровневый путепровод, причем нагрузка от этого второго уровня падает на его собственный стальной каркас с использованием стальных опор-труб, а не на опоры нижнего уровня путепровода.

Стоимость 0,5 км  второго этажа из металлопроката вместе с двумя дополнительными въездами, двумя дополнительными съездами, двумя межэтажными переездами, если его монтировать над действующим железобетонным путепроводом,  как это видно из приведенных выше расчетов, составит порядка $2 млн. 

Если исключить для более адекватного сравнения стоимости сооружений сильно (до нескольких раз) колеблющиеся статьи затрат (затраты на оплату персонала специалистов-сборщиков, перевозку материалов и оборудования, арендную плату, вспомогательные расходы, которые могут существенно изменяться при низких или высокий ставках, длительных сроках строительства,  при значительной коррупционной составляющей, то «чистая» стоимость второго этажа из металлопроката с четырьмя полосами движения, двумя буферными полосами, двумя дополнительными въездами, двумя дополнительными съездами, двумя межэтажными переездами полукилометрового путепровода составит примерно $1,5 млн.

Для сравнения укажем, что стоимость постройки в России четырехполосных одноэтажных железобетонных путепроводов аналогичной протяженности (около 0,5 км плюс подъездные участки) составляет $ 25-30млн., а стоимость строительства аналогичного по протяженности одноэтажного железобетонного путепровода на Украине составляет $ 4 млн. Эта, довольно  высокая стоимость, особенно в России, очевидно, обусловлена целым рядом факторов, но одним из основных является затягивание строительства путепроводов и соответственно - многократным превышением запланированных расходов на оплату труда, аренду оборудования и прочие затраты, зависящие от времени.