Стоимость предварительных геодезических и других вспомогательных работ можно оценить в сумму не менее $100 тыс.
С учетом указанных статей расходы на сооружение 0,5 км двухэтажного путепровода с восемью полосами движения, четырьмя буферными полосами, въездами, съездами, переездами возрастут на следующую сумму: $0,150 млн. + $0,100 млн. + $0,100 млн. + $0,100 млн. + $0,050 млн. + $0,100 млн. = $0,600 млн. и составит: $2,226 +$0,600 = $2,826млн.
Масса двухуровневого путепровода с восемью полосами движения, являющаяся нагрузкой 18 железобетонных опор-столбов диаметром 100 см, сечением 780000 мм² каждый, составляет около 7680 тонн. То есть на общую площадь колонн-опор по сечению 14840000 мм² действует нагрузка силой 76800000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 5,1 н/мм². Предел прочности на сжатие бетона марки М400 составляет 39,3 н /мм². Это означает, что конструкция имеет 8-кратный запас прочности.
На нижнем уровне путепровода указанной конструкции может одновременно находиться в движении около 200 грузовых автомобилей, весящих в среднем каждый 10 тонн, то есть всего – 2000 тонн, на верхнем уровне может находиться в движении около 200 легковых автомобилей, на переездах – около 15 легковых автомобилей массой каждая 2 тонны в среднем и в сумме массой 430 тонн. Если учесть их массу, которая составит 2430 тонн, то конструкция с дополнительной нагрузкой в виде автомобилей и общей массой 10110 т сохранит многократный запас прочности, равный в данном случае 6.
Для сравнения укажем, что стоимость постройки в России четырехполосных одноэтажных железобетонных путепроводов аналогичной протяженности (около 0,5 км плюс подъездные участки) составляет $ 25 – 30 млн., а стоимость строительства аналогичного по протяженности одноэтажного железобетонного путепровода на Украине составляет $ 4 млн. Такая, довольно высокая, стоимость подобных объектов, особенно в России, обусловлена целым рядом факторов, но одним из основных является затягивание строительства путепроводов и соответственно – многократное повышение затрат на заработную плату, аренду оборудования и прочие затраты, зависящие от времени.
При этом пропускная способность действующих одноэтажных путепроводов крайне низка, – намного ниже расчетной пропускной способности модернизированного двухуровневого путепровода. Причем любое ДТП, возникшее на одноэтажном путепроводе, приводит к приостановке или даже длительной остановке движения.
Если в городских условиях каждый этаж путепровода предлагаемой конструкции оснащать вытяжками с разрядниками для нейтрализации токсичных компонентов выхлопного газа, то оснащение 0,5 км двухэтажного путепровода очистными установками обойдется в сумму порядка $300 тыс. Кроме того, к пластиковой оболочке путепровода сверху необходимо добавить пластиковые стенки по бокам. Для двухэтажного путепровода протяженностью 500 м, расстоянием между первым и вторым этажами 4 м, высотой оболочки над вторым этажом – 2,5 м площадь боковых поверхностей составляет 6500 м² и себестоимость – $0,065млн. Стоимость основных материалов верхнего покрытия сооружения выше была определена ($100 тыс.) Таким образом, при цене в среднем 1 м² пластика $10 стоимость оболочки собственно путепровода составит $165 тыс. И, соответственно, стоимость сооружения возрастет до $3,2 млн.
Двухэтажный путепровод на основе стального каркаса и стальных пролетных участков с дорожным покрытием из сталефибробетона с 8-ю полосами движения. Экономическая оценка.
Пролетные участки нижнего уровня путепровода двустороннего движения протяженностью 500 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки – продольные и поперечные опоры, высотой по сечению 200 мм, шириной – 100 мм, которые закрепляются на вертикальных опорах, металлических колоннах, высотой от 2 до 7,2 метров диаметром 30 см, толщиной стенки 20 мм. Колонны располагаются на расстоянии 50 метров друг от друга продольно и 18 метров поперечно. Еще не менее 2 метров каждой колонны являются частью фундамента.
Площадь пролетных участков нижнего уровня составляет 9000 м², число стальных листов-плит – 500. Поскольку по нижнему уровню проезжают автобусы и большегрузные автомобили, постольку необходимо усиления стальной плиты. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше цены плоского стального листа из металлопроката.
Масса пролетного участка нижнего уровня протяженностью 0,5км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м³ составляет: 500м х 18м х 0,008м х 7,8т/м³ = 562 тонны.
Пролетные участки верхнего уровня путепровода двустороннего движения протяженностью 500 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки-опоры длиной 18м, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм и закрепляются на продолжении вертикальных опор высотой 4м от уровня первого этажа.
Площадь пролетных участков верхнего уровня составляет 9000 м², число стальных листов-плит – 500. Масса пролетного участка верхнего уровня протяженностью 0,5км и шириной 18 метров при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м³ составляет: 500м х 18м х 0,008м х 7,8т/м³ = 562 тонны.
Масса обоих пролетных участков протяженностью каждого из них по 0,5 км и шириной по 18 метров составляет 1124 тонны. Суммарная площадь обоих пролетных участков составляет 18000 м².
Масса пролетного участка межэтажного переезда протяженностью 150м и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м³ составляет: 150 м х 4 м х 0,008 м х 7,8 т/м³ = 37 тонн. Площадь пролетного участка переезда равна 600 м². Масса восьми металлических консолей – стальных двутавровых балок длиной 4 м каждая, высотой по сечению 200мм и шириной 100мм составляет 0,7 т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью 44,7 м составляет 1 т. Масса продольной балки длиной 150 м составляет 3 тонны. Общая масса стального межэтажного переезда, – 41 т. Суммарная масса четырех переездных участков путепровода составляет 164 т, а площадь, – 2400 м².
Масса въезда (съезда) с наземного уровня на уровни путепровода протяженностью 100 м и шириной 4 м при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м³ составляет: 100 м х 4 м х 0,008 м х 7,8 т/м³ = 25 т. Площадь пролетного участка въезда (съезда) равна 400 м². Масса всех восьми участков въезда и съезда составляет 200 т, а площадь – 3200 м².
Общая масса этих дополнительных участков равна 346 тоннам, площадь – 5200 м².
Диаметр вертикальных опор-колонн 300 мм, толщина стенки 20 мм, сечение – 17600 мм². Число опор-колонн под нижним уровнем – 18. 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. Их высота составляет 4 метра от нижнего уровня путепровода, их масса – 4т. Число опор-колонн, удерживающих 8 въездов и съездов составляет 16. Их высота от 4 до 2 метров, в среднем 3 м. Общая длина колонн в среднем составляет 148 м. 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 – 3662 м. 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 – 64 м. Всех балок-опор, продольных и поперечных, -1664 м. Один ряд продольных опор-балок межэтажного переезда имеет длину 150 м, 8 балок-консолей – 32 м: всего – 182 м. Их длина для четырех переездов составляет 768 м. Общая протяженность поперечных и продольных опор составляет 9764 м. 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 составляет 23200 м².
Общая масса стальных блоков и элементов путепровода составляет порядка 1700 т. 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 равна 23200 м². Объем сталефибробетонного покрытия – 1160 м³, масса – 2900 т, стоимость при цене кубометра сталефибробетона $300 равна $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 нагрузку на вертикальные опоры составит 4370т.
Покрытие открытых стальных поверхностей площадью около 23200 м² антикоррозионным составом со средней стоимостью порядка $10 за 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 м². Его себестоимость при средней цене пластика $10 составляет $0,13 млн.
34 фундамента (1х1х2) метра для опор путепровода потребуют 68 м³ 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 1120 м³ 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 $0,085 млн. 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 специалистов 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 составят: $2,664 + $0,117 + $0,300 = $3,08млн.
Масса двухуровневого путепровода с восемью полосами движения на основе металлопроката, являющаяся нагрузкой 18 стальных колонн диаметром 30 см, сечением 17600 мм², составляет около 4370 тонн. То есть на общую площадь колонн-опор по сечению 316800мм² действует 43700000 ньютонов. Таким образом, один квадратный миллиметр несущих элементов конструкции подвергается давлению 138 н/мм². При пределе прочности стали 600 н/мм² 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, каждый 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 5850 т, 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.
Двухэтажный путепровод облегченной конструкции на основе металлопроката, устанавливаемый на переездах через скоростные железнодорожные трассы загруженных малополосных дорог.
Экономическая оценка
Для большинства стран весьма актуальной является решение задачи пересечения скоростных железнодорожных магистралей, а также скоростных автомагистралей (хайвеев) второстепенными дорогами, поскольку строить дорогостоящие фундаментальные эстакады или пробивать под насыпью туннели для многочисленных пересечений второстепенными дорогами скоростных магистралей весьма накладно. Однако устанавливать путепроводы все же необходимо, и не только для целей улучшения коммуникации, но и для безопасности населения, во избежание довольно значительного числа ежегодных катастроф и аварий на наземных переездах со шлагбаумами. Например, в России только на трассах курсирующего ныне скоростного поезда «Сапсан» таких переездов насчитывается около 600.
Если учесть, что в России более 11 тысяч железнодорожных переездов, на Украине их насчитывается почти 6 тысяч, причем, большая их часть относится к второстепенным автодорогам, то дорогостоящими и долго строящимися железобетонными путепроводами и мостами заменить все наземные переезды нереально.
Правда, известна паллиативная технология, которая делает, как кажется, полностью невозможным въезд на переезд на красный свет светофора. Речь идет о так называемых барьерных установках. Они представляют собой специальные металлические листы, которые поднимаются под углом перед автомобилем на высоту 40 см, блокируя выезд. Однако тяжелые грузовики могут все равно пробить это заграждение, его также можно объехать, а пешеходам, велосипедистам и мотоциклистам они совсем не помеха. Кроме того, особенно на оживленных скоростных железнодорожных трассах, поезда идут практически непрерывно. Поэтому неизбежны значительные задержки автомобильных потоков на оборудованных барьерными установками переездах и соответствующие экономические потери.