Расчет технико-экономических показателей возведения монолитных столбчатых фундаментов на уплотненных песчано-гравийных подушках, подстилаемых супесями


Версия для печати

В статье рассматриваются вопросы возведения эффективных (экономичных) фундаментов зданий и сооружений на уплотненных песчано-гравийных подушках, подстилаемых водонасыщенными и неводонасыщенными грунтовыми основаниями. Предложена номенклатура конструктивных решений фундаментов, выполнен технико-экономический анализ стоимости их возведения, толщины и объема песчано-гравийных подушек, расхода бетона и арматуры.

This article deals with the issues of constructing cost-effective foundations on compacted sand-gravel bed resting on water-saturated and unsaturated soil. A catalogue of structural designs of foundations has been proposed and a feasibility study has been carried out. The analysis of the sand-gravel bed depth and volume and expenditure of concrete and reinforcement has been fulfilled.

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение динамичного развития строительной индустрии в условиях ресурсного дефицита является одной из важнейших задач предприятий строительного комплекса. Внедрение инновационных технологий и материалов обусловливает прогрессивные изменения в первую очередь за счет снижения стоимости и сроков строительства, повышения комфортности проживания и эксплуатации возводимых объектов. Кроме того, что особенно актуально в условиях финансового кризиса, создается необходимый уровень качества строительной продукции, что позволяет достойно конкурировать на мировых рынках.

Мировая практика строительства показывает, что на сегодняшний день из существующих технологий возведения зданий и сооружений наиболее перспективным является строительство из монолитного железобетона. В настоящее время в строительной отрасли республики усиливается тенденция повышения доли именно монолитных конструкций в общем объеме строительных работ. Вместе с тем, в монолитном строительстве имеют место рост себестоимости из-за перерасхода материальных ресурсов, повышение трудоемкости процессов и спад темпов строительства. Эти негативные факторы чаще всего являются следствием применения необоснованных, зачастую морально устаревших технологических способов возведения зданий, неудачных конструктивных решений, отсутствия точности в проектировании и недостаточной грамотности строителей в организации производственного цикла.

Усовершенствование проектных решений конструкций нулевого цикла с использованием искусственных оснований зданий и сооружений повышает экономичность принятых решений, снижает трудоемкость их возведения, позволяя получить качественное основание при минимальных энергозатратах, что, в конечном счете, снижает сроки строительства и стоимость работ. Как показывают исследования, выбор оптимальных конструктивных решений в строительстве в итоге основывается на анализе технико-экономических показателей предлагаемых вариантов строительства.

СУЩНОСТЬ ГРАФО-АНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ ФУНДАМЕНТОВ

Для обеспечения снижения себестоимости и повышения качества строительства в области фундаментостроения автором статьи был разработан графо-аналитический метод, позволяющий проанализировать основные технико-экономических показатели возведения монолитных квадратных столбчатых фундаментов на уплотненных песчано-гравийных подушках и на естественных основаниях [1]. Этот метод основан на том предположении, что при расчете экономической эффективности возведения всех типов фундаментов строящихся зданий или сооружений с учетом действующих конкретных нагрузок на фундаменты и принятых расчетных сопротивлений грунтов оснований в пределах пятна застройки, экономически сложно оценить какой-либо определенный тип фундамента в сопоставлении с другими.

С учетом СНБ 5.03.01 [2] и ТКП 45-5.01-66 [3] в рамках выполняемых исследований по экономической оценке возведения искусственных оснований зданий и сооружений автором разработана первая редакция Альбома номенклатуры монолитных квадратных столбчатых фундаментов на уплотненных песчано-гравийных подушках в сопоставлении с фундаментами на естественных грунтовых основаниях и произведены расчеты по определению экономической эффективности возведения предлагаемого варианта искусственного основания при условии, что подстилающими естественными грунтами являются пески мелкие и пылеватые [4, 5].

После внесения соответствующих изменений и уточнений был доработан окончательный вариант номенклатуры монолитных квадратных столбчатых фундаментов на уплотненных песчано-гравийных подушках, определяющей толщину и объем песчано-гравийных подушек для всей номенклатуры фундаментов. В таблице 1 приведен фрагмент этой номенклатуры при условии, что подстилающими грунтами являются супеси с показателем текучести JL, изменяющимся в диапазонах: 0 £ JL £ 0,25 и 0,25 < JL £ 0,75.

Предлагаемый графо-аналитический метод базируется на составлении сметных расчетов [6] и предусматривает построение номограмм, связывающих величины действующих нагрузок на фундаменты, физико-механических характеристик супесей с показателями стоимости возведения фундаментов, расходов на заработную плату, эксплуатацию машин и механизмов, материальных и накладных расходов, плановых накоплений и трудоемкости, то есть основных технико-экономических показателей, позволяющих определить общую экономическую эффективность конструктивного решения. Наиболее характерные из номограмм приведены на рис.1 и 2.

lya_1

Рис. 1

lya_2

Рис. 2

Анализ полученных результатов показывает, что при возведении монолитных квадратных столбчатых фундаментов на уплотненных песчано-гравийных подушках при показателе текучести подстилающих супесей 0,25–0,75 в базовом уровне цен стоимость строительных работ находится в диапазоне от 936 166 до 2 340 906 руб., размер заработной платы рабочих-строителей – от 126 728 до 226 700 руб.

При возведении аналогичных фундаментов на естественных основаниях при показателе текучести супеси основания, изменяющегося в диапазоне от 0,25 до 0,75, стоимость возведения фундаментов составит от 1 649 966 до 5 773 450 руб., а размер расходов на основную заработную плату рабочих строителей – от 242 057 до 678 723 руб. в базовом уровне цен соответственно.

В таблицах 2 и 3 приведена динамика изменения основных технико-экономических показателей номенклатуры квадратных столбчатых фундаментов из монолитного железобетона.

Таблица 1. Номенклатура монолитных квадратных столбчатых фундаментов на уплотненных песчано-гравийных подушках в сопоставлении с фундаментами на супесях

Вариант Нагрузка,
кН/м
Наименование
грунтов
Коэффициент
пористости
Показатель
текучести
Фундамент на естественном основании Фундамент на уплотненной песчано-гравийной подушке Толщина подушки, м Объем подушки, м3
Ширина фундамента
по расчету, м
Номенклатура
блока
Расход материалов Номенклатура
блока
Расход материалов Экономия, раз
Бетон, м3 Металл, кг Бетон, м3 Металл, кг Бетон Металл
33 6300 Супесь 0,45 0 £ JL £ 0,25 3,66 ФКС 3,9-447 7,76 330,43 ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 2,93 2,23 1,03 11,91
34 4800 3,25 ФКС 3,3-474 5,43 220,05 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 2,31 2,23 0,85 8,17
35 3500 2,82 ФКС 3,0-422 4,70 146,10 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 3,85 1,95 0,68 5,33
36 2400 2,33 ФКС 2,4-450 2,16 110,28 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 2,35 3,65 0,51 3,19
37 6300 Супесь 0,55 0 £ JL£ 0,25 3,85 ФКС 3,9-447 7,76 380,43 ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 2,93 2,23 1,19 13,81
38 4800 3,45 ФКС 3,6-403 6,05 262,61 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 2,57 2,66 1,03 9,85
39 3500 3,08 ФКС 3,3-354 5,90 182,17 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 4,84 2,44 0,88 6,90
40 2400 2,53 ФКС 2,7-362 2,84 117,08 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 3,09 3,78 0,70 4,37
41 6300 Супесь 0,65 0 £ JL£ 0,25 4,25 ФКС 4,5-344 12,20 442,79 ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 4,60 2,60 1,36 15,72
42 4800 3,73 ФКС 3,9-348 6,72 306,38 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 2,86 3,10 1,20 11,53
43 3500 3,24 ФКС 3,3-354 5,90 182,17 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 4,84 2,44 1,08 8,47
44 2400 2,73 ФКС 3,0-300 4,70 94,70 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 5,11 3,06 0,89 5,00
45 6300 Супесь 0,75 0 £ JL£ 0,25 4,74 ФКС 4,8-306 12,83 493,28 ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 4,84 2,90 1,39 16,07
46 4800 4,18 ФКС 4,2-305 9,00 299,84 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 3,83 3,04 1,24 11,92
47 3500 3,62 ФКС 3,6-303 6,05 201,23 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 4,96 2,69 1,18 9,25
48 2400 3,04 ФКС 3,0-300 4,70 94,70 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 5,11 3,06 1,11 6,94
49 6300 Супесь 0,45 0,25<JL≤0,75 4,04 ФКС 4,2-390 9,00 391,03 ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 3,40 2,30 1,57 18,15
50 4800 3,56 ФКС 3,6-403 6,05 262,61 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 2,57 2,66 1,49 14,32
51 3500 3,08 ФКС 3,3-354 5,90 182,17 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 4,84 2,44 1,22 9,56
52 2400 2,59 ФКС 2,7-362 2,84 117,08 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 3,09 3,78 1,01 6,31
53 6300 Супесь 0,55 0,25 < JL £ 0,75 4,47 ФКС 4,5-344 12,20 442,79 ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 4,60 2,60 1,66 19,19
54 4800 3,96 ФКС 4,2-305 9,00 299,84 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 3,83 3,04 1,56 14,99
55 3500 3,41 ФКС 3,6-303 6,05 201,23 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 4,96 2,69 1,36 10,62
56 2400 2,85 ФКС 3,0-300 4,70 94,70 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 5,11 3,06 1,11 6,94
57 6300 Супесь 0,65 0,25 < JL£0,75 4,83 ФКС 4,8-306 12,82 493,28 ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 4,84 2,90 1,75 20,23
58 4800 4,29 ФКС 4,5-270 12,20 338,97 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 5,19 3,43 1,63 15,66
59 3500 3,68 ФКС 3,9-263 6,72 252,96 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 5,51 3,38 1,49 11,68
60 2400 3,12 ФКС 3,3-253 5,90 133,91 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 6,41 4,33 1,21 7,56
61 6300 Супесь 0,75 0,25 < JL£0,75 5,39 ФКС 5,4-249 17,05 628,67 ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 6,43 3,69 1,95 22,59
62 4800 4,74 ФКС 4,8-241 11,64 464,08 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 4,95 4,70 1,84 17,68
63 3500 4,11 ФКС 4,2-231 7,91 275,15 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 6,48 3,68 1,56 12,23
64 2400 3,46 ФКС 3,6-218 5,35 160,91 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 5,81 5,20 1,27 7,94
65 6300 Супесь 0,85 0,25 < JL£0,75 6,01 Плита - - ФКС 2,4-1127 (УП) 2,65 170,15 - - 2,16 24,97
66 4800 5,27 ФКС 5,4-197 16,04 481,27 ФКС 2,1-1120 (УП) 2,35 98,70 6,82 4,88 2,05 19,70
67 3500 4,54 ФКС 4,8-185 10,29 177,62 ФКС 1,8-1113 (УП) 1,22 74,73 8,43 2,38 1,63 12,78
68 2400 3,84 ФКС 3,9-191 8,30 185,95 ФКС 1,5-1100 (УП) 0,92 30,93 9,02 6,01 1,33 8,31

Примечание – ФКС – фундамент квадратный столбчатый; первая, стоящая после обозначения, цифра — ширина квадратного фундамента, последующие цифры характеризуют расчетное сопротивление грунта на отметке подошвы фундамента согласно СНБ 5.01.01 [7]. Расчетные сопротивления песчано-гравийных подушек указаны с индексом (УП).

Таблица 2. Сводная ведомость заработной платы рабочих-строителей, эксплуатации машин и механизмов, в том числе заработной платы машинистов, стоимости материалов, в том числе транспортных расходов

№ сметы Нагрузка на основание N, кН/м Коэффициент пористости Марка изделия З/плата рабочих-строителей, руб. Эксплуатация машин и механизмов, руб. Материальные ресурсы, руб.
Всего В том числе з/п машинистов Всего В том числе транспорт
Супесь с JL от 0 до 0,25
1 6300 0,45 ФКС 2.4-1127 217121.98 139358.67 23874.00 667378.77 104145.43
2 4800 ФКС 2.1-1120 156765.71 87809.00 15444.23 228620.88 38636.49
3 3500 ФКС 1.8-1113 133746.74 79397.16 13918.77 167002.66 23944.63
4 2400 ФКС 1.5-1100 111993.33 59827.64 10507.94 73833.42 12885.74
5 6300 0,55 ФКС 2.4-1127 217121.98 139358.67 23874.00 667378.77 104145.43
6 4800 ФКС 2.1-1120 156765.71 87809.00 15444.23 228620.88 38636.49
7 3500 ФКС 1.8-1113 133746.74 79397.16 13918.77 167002.66 23944.63
8 2400 ФКС 1.5-1100 111993.33 59827.64 10507.94 73833.42 12885.74
9 6300 0,65 ФКС 2.4-1127 217121.98 139358.67 23874.00 667378.77 104145.43
10 4800 ФКС 2.1-1120 156765.71 87809.00 15444.23 228620.88 38636.49
11 3500 ФКС 1.8-1113 133746.74 79397.16 13918.77 167002.66 23944.63
12 2400 ФКС 1.5-1100 111993.33 59827.64 10507.94 73833.42 12885.74
13 6300 0,75 ФКС 2.4-1127 217121.98 139358.67 23874.00 667378.77 104145.43
14 4800 ФКС 2.1-1120 156765.71 87809.00 15444.23 228620.88 38636.49
15 3500 ФКС 1.8-1113 133746.74 79397.16 13918.77 167002.66 23944.63
16 2400 ФКС 1.5-1100 111993.33 59827.64 10507.94 73833.42 12885.74
Супесь с JL от 0,25 до 0,75
17 6300 0,45 ФКС 2.4-1127 217121.98 139358.67 23874.00 667378.77 104145.43
18 4800 ФКС 2.1-1120 156765.71 87809.00 15444.23 228620.88 38636.49
19 3500 ФКС 1.8-1113 133746.74 79397.16 13918.77 167002.66 23944.63
20 2400 ФКС 1.5-1100 111993.33 59827.64 10507.94 73833.42 12885.74
21 6300 0,55 ФКС 2.4-1127 217121.98 139358.67 23874.00 667378.77 104145.43
22 4800 ФКС 2.1-1120 156765.71 87809.00 15444.23 228620.88 38636.49
23 3500 ФКС 1.8-1113 133746.74 79397.16 13918.77 167002.66 23944.63
24 2400 ФКС 1.5-1100 111993.33 59827.64 10507.94 73833.42 12885.74
25 6300 0,65 ФКС 2.4-1127 217121.98 139358.67 23874.00 667378.77 104145.43
26 4800 ФКС 2.1-1120 156765.71 87809.00 15444.23 228620.88 38636.49
27 3500 ФКС 1.8-1113 133746.74 79397.16 13918.77 167002.66 23944.63
28 2400 ФКС 1.5-1100 111993.33 59827.64 10507.94 73833.42 12885.74
29 6300 0,75 ФКС 2.4-1127 217121.98 139358.67 23874.00 667378.77 104145.43
30 4800 ФКС 2.1-1120 156765.71 87809.00 15444.23 228620.88 38636.49
31 3500 ФКС 1.8-1113 133746.74 79397.16 13918.77 167002.66 23944.63
32 2400 ФКС 1.5-1100 111993.33 59827.64 10507.94 73833.42 12885.74
33 6300 0,85 ФКС 2.4-1127          
34 4800 ФКС 2.1-1120          
35 3500 ФКС 1.8-1113          
36 2400 ФКС 1.5-1100          

Таблица 3. Сводная ведомость накладных расходов, плановых накоплений, затрат труда рабочих-строителей, затрат труда машинистов

№ сметы Нагрузка на основание N, кН/м Коэффициент пористости Марка изделия Накладные расходы, руб. Плановые накопления, руб. Затраты труда рабочих-строителей, чел.-час Затраты труда машинистов, чел.-час
Супесь с JL от 0 до 0,25
1 6300формула 0,45 ФКС 2.4-1127 326790.55 402704.28 39.75 9.16
2 4800 ФКС 2.1-1120 233516.68 2024106.45 34.31 7.81
3 3500 ФКС 1.8-1113 200234.44 246749.08 24.65 6.35
4 2400 ФКС 1.5-1100 166111.72 204699.63 19.74 4.81
5 6300 0,55 ФКС 2.4-1127 326790.55 402704.28 39.75 9.16
6 4800 ФКС 2.1-1120 233516.68 2024106.45 34.31 7.81
7 3500 ФКС 1.8-1113 200234.44 246749.08 24.65 6.35
8 2400 ФКС 1.5-1100 166111.72 204699.63 19.74 4.81
9 6300 0,65 ФКС 2.4-1127 326790.55 402704.28 39.75 9.16
10 4800 ФКС 2.1-1120 233516.68 2024106.45 34.31 7.81
11 3500 ФКС 1.8-1113 200234.44 246749.08 24.65 6.35
12 2400 ФКС 1.5-1100 166111.72 204699.63 19.74 4.81
13 6300 0,75 ФКС 2.4-1127 326790.55 402704.28 39.75 9.16
14 4800 ФКС 2.1-1120 233516.68 2024106.45 34.31 7.81
15 3500 ФКС 1.8-1113 200234.44 246749.08 24.65 6.35
16 2400 ФКС 1.5-1100 166111.72 204699.63 19.74 4.81
17 6300 0,45 ФКС 2.4-1127 326790.55 402704.28 39.75 9.16
18 4800 ФКС 2.1-1120 233516.68 2024106.45 34.31 7.81
19 3500 ФКС 1.8-1113 200234.44 246749.08 24.65 6.35
20 2400 ФКС 1.5-1100 166111.72 204699.63 19.74 4.81
Супесь с JL от 0,25 до 0,75
21 6300 0,55 ФКС 2.4-1127 326790.55 402704.28 39.75 9.16
22 4800 ФКС 2.1-1120 233516.68 2024106.45 34.31 7.81
23 3500 ФКС 1.8-1113 200234.44 246749.08 24.65 6.35
24 2400 ФКС 1.5-1100 166111.72 204699.63 19.74 4.81
25 6300 0,65 ФКС 2.4-1127 326790.55 402704.28 39.75 9.16
26 4800 ФКС 2.1-1120 233516.68 2024106.45 34.31 7.81
27 3500 ФКС 1.8-1113 200234.44 246749.08 24.65 6.35
28 2400 ФКС 1.5-1100 166111.72 204699.63 19.74 4.81
29 6300 0,75 ФКС 2.4-1127 326790.55 402704.28 39.75 9.16
30 4800 ФКС 2.1-1120 233516.68 2024106.45 34.31 7.81
31 3500 ФКС 1.8-1113 200234.44 246749.08 24.65 6.35
32 2400 ФКС 1.5-1100 166111.72 204699.63 19.74 4.81
33 6300 0,85 ФКС 2.4-1127        
34 4800 ФКС 2.1-1120        
35 3500 ФКС 1.8-1113        
36 2400 ФКС 1.5-1100        

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Как показали проведенные исследования, разработанный графо-аналитический метод по определению основных технико-экономических показателей при возведении фундаментов особенно эффективен на стадии проектирования строительных объектов с целью выбора наиболее оптимальных вариантов строительства.

2 В последующих расчетах автор планирует применить предложенный графо-аналитический метод в случаях, когда подстилающими грунтами являются суглинки и глины во всем диапазоне своих физико-механических характеристик.

Список ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лях, Ю. В. Грунтовые основания, включающие песчано-гравийные подушки и подстилающие их естественные грунты, подготовленные методами интенсивного уплотнения: автореф. дис.…канд. техн. наук: 05.23.02 / Ю. В. Лях: БНТУ. – Минск, 2007. – 20 с.

2. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования: СНБ 5.03.01-02. – Минск: Минстройархитектуры, 2003. – 139 с.

3. Фундаменты зданий и сооружений на уплотненных песчано-гравийных подушках. Правила проектирования: ТКП 45-5.01-66-2007 (02250). – Введ. 01.09.2007. – Минск: Минстройархитектуры, 2007. – 71 с.

4. Пойта, П. С., Лях Ю. В. Анализ системы технико-экономических показателей квадратных столбчатых фундаментов на уплотненных песчано-гравийных подушках, подстилаемых песчаными основаниями // Геотехника Беларуси: наука и практика: сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф. – Минск, 2008. – С. 254–262.

5. Лях, Ю. В. Ресурсосберегающие квадратные столбчатые фундаменты на уплотненных песчано-гравийных подушках: сущность и номенклатура // Сб. ст. науч.-метод. семинара. Часть 2. – Брест: БрГТУ, 2009. – С. 207–211.

6. Постановление Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь «Об утверждении Инструкции по определению сметной стоимости строительства и составлению сметной документации» от 03.12.2007 № 25 / Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 10.01.2008, рег. № 8/17904 с последующими изменениями и дополнениями.

7. Основания и фундаменты зданий и сооружений: СНБ 5.01.01-99. – Введ. 01.07.1999. – Минск: Минстройархитектуры, 1999. – 36 с.

Всего просмотров: 9 943
Опубликованно: 14.07.2011