ВЛИЯНИЕ СЕЙСМИЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ НА МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

УДК 699.841:69.032.22

D01:10.30838/J.BPSACEA.2312.261119.10.582

ВПЛИВ СЕЙСМ1ЧНОСТ1 БУД1ВЕЛЬНОГО МАЙДАНЧИКА НА МАТЕР1АЛОеМН1СТЬ БАГАТОПОВЕРХОВО! БУД1ВЛ1

АД1Л ДЖАББАР АББАС 1 , астр, Н1К1ФОРОВА Т. Д. 2, д. т. н, доц., ШЛЯХОВ К. В. 3, к. т. н, доц., СОШЛЬНЯК А. М. 4, к. т. н, доц.

&* Кафедра залiзобетонних та кам&яних конструкцш, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академiя будiвництва та архитектуры», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Днiпро, Укра!на, e-mail: adil .adil249@yahoo .com

Анотащя. Рiвень сейсмiчного навангаження значно впливае на конструктивну схему будинку, що, у свою чергу зумовлюе збiльшення витрат бетону та арматури, i як наслiдок, шдвищення вартосп будинку. Наразi практично вiдсутнi даш про те, як сейсмiчнiсть будiвельного майданчика впливае на вартiсть будiвництва. Проведенi дослiдження мають загальний та суперечливий характер, тому потребують перевiрки та конкретизации У цiй статп наведено ввдсоткове спiввiдношення вартостi бетону та арматури для зведення багатоповерхового будинку в цшах 2012, 2015 та 2019 рр., змiни сумарних витрат на конструктивнi матерiали (бетон i арматура), а також результати розрахуншв змiни вартостi 1 м2 корисно! площi залежно вiд величини сейсмiчного впливу. Мета до^дження — визначення впливу пiдвищення розрахунково! сейсмiчностi на економiчнi параметри багатоповерхово! будiвлi. Методика технiко-економiчне оцiнювання конструктивних ршень багатоповерхових будiвель за пiдвищення сейсмiчного навантаження. Результати. Встановлено, що зi збiльшенням iнтенсивностi сейсмiчного навантаження спостертаеться значна рiзниця мiж вiдсотковим ввдношенням вартостi бетону та арматури, а також закономiрне збiльшення вартостi 1 м2 корисно! площi у гривнях. За оцiнювання вартостi 1 м2 корисно! площi в доларовому екшваленп така закономiрнiсть порушуеться. Наукова новизна. Виявлено закономiрностi змiни вартостi (у гривнях i доларовому еквiваленi) бетону та арматури багатоповерхово! будiвлi залежно ввд сейсмiчностi будiвельного майданчика. Практична значимiсть — можливють передбачити зростання витрат на конструктивнi матерiали для будiвництва на територiях з тдвищеною сейсмiчнiстю.

Ключовi слова: сейсмгчний вплив; багатоповерхова будгвля; напружено-деформований стан; вартгсть бетону та арматури

ВЛИЯНИЕ СЕЙСМИЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ НА МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

АДИЛ ДЖАББАР АББАС 1 , аспир.,

НИКИФОРОВА Т. Д.2, д. т. н, доц.,

ШЛЯХОВ К. В.3, к. т. н, доц.,

СОПИЛЬНЯК А. М.4, к. т. н., доц.

&* Кафедра железобетонных и каменных конструкций, Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днипро, Украина, e-mail: adil. adil249@yahoo .com

Аннотация. Уровень сейсмического воздействия значительно влияет на конструктивную схему здания, что, в свою очередь, приводит к увеличению расхода бетона и арматуры, и, как следствие, повышению стоимости здания. На сегодня практически отсутствуют данные, о том, как сейсмичность строительной площадки влияет на стоимость строительства. Проведенные исследования имеют общий и противоречивый характер, поэтому требуют проверки и конкретизации. В данной статье представлены процентное соотношение стоимости бетона и арматуры для возведения многоэтажного здания в ценах 2012, 2015 и 2019 гг., изменение суммарных затрат на конструктивные материалы (бетон и арматура), а также результаты расчетов изменения стоимости 1 м2 полезной площади в зависимости от величины сейсмического воздействия. Цель статьи -определение влияния повышения расчетной сейсмичности на экономические параметры многоэтажного здания. Методика - технико-экономическая оценка конструктивных решений многоэтажных каркасных зданий при повышении сейсмического воздействия. Результаты. Установлено, что с увеличением интенсивности сейсмического воздействия происходит большой разрыв между процентным соотношением стоимости бетона и арматуры, а также прослеживается закономерное увеличение стоимости 1 м2 полезной площади в гривнях. При оценке стоимости 1 м2 полезной площади в долларовом эквиваленте такая закономерность нарушается. Научная новизна. Определены закономерности изменения стоимости (в гривнях и долларовом эквиваленте) бетона и арматуры многоэтажного здания в зависимости от сейсмичности строительной площадки. Практическая значимость - возможность предвидеть увеличение затрат на конструктивные материалы при строительстве на территориях с повышенной сейсмичностью.

THE EFFECT OF THE SEISMICITY OF THE CONSTRUCTION SITE ON THE MATERIAL CONSUMPTION OF A MULTI-STORY BUILDING

ADIL JABBAR ABBAS 1 , Postgrad. Student, NIKIFOROVA T.D.2, Dr. Sc. (Tech.), Ass. Prof, SHLIAKHOV K.V. 3 , Cand Sc. (Tech.), Ass. Prof, SOPILNIAK A. M. 4 , Cand. Sc. (Tech.), Ass. Prof.

&* Department of Reinforced Concrete and Stone Structures, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-a, Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, e-mail: adil. adil249@yahoo .com

Abstract. The level of seismic impact significantly affects the structural design of the building, which in turn leads to an increase in the consumption of concrete and reinforcement, and as a result, an increase in the cost of the building. Today, there are practically no data on how the seismicity of a construction site affects the cost of construction. The studies are general and controversial, therefore, they require verification and specification. This article presents the percentage ratio of the cost of concrete and reinforcement for the construction of a multi-story building at the prices of 2012, 2015 and 2019, the change in the total costs of structural materials (concrete and reinforcement), as well as the results of calculations of the change in the cost of 1 m2 of usable area depending on the magnitude of the seismic impact. Purpose. To determine the effect of increasing the design seismicity on the economic parameters of a multistory building. Methods. Technical and economic evaluation of structural solutions for multi-story buildings with increasing of seismic impact. Results. It has been established that with an increase in the intensity of seismic impact, a large gap occurs between the percentage of the cost of concrete and reinforcement, as well as a regular increase in the

BicHHK npHgmnpoBCbKoi& gep^aBHoi& aKageMii 6ygiBHHUTBa Ta apxiTeKTypH, 2019, №6 (259-260), ISSN 2312-2676 cost of 1 m2 of usable area in hryvnias. When assessing the cost of 1

of usable area in dollar terms, such a pattern is violated. Scientific novelty. The patterns of changes in the cost (in hryvnia and dollar equivalent) of concrete and reinforcement of a multi-storey building are determined depending on the seismicity of a construction site. Practical relevance. It appears probable to anticipate an increase in the cost of structural materials during construction in areas with increased seismicity.

y BignoBigHOCTi 3 gep^aBHHMH 6ygiBenbHHMH HopMaMH piBeHb CeHCMinHOCTi MaHgaHnHKa 3HanHO BnnHBae Ha KOHCTpyKTHBHy CxeMy, po3MipH nepepi3iB, xapaKTepHCTHKH мiцнocтi, BHTpaTH MaTepianiB i, aK HacnigoK BHKnHKae 3HanHi 3MiHH BapTOCTi 6ygiBHH^TBa.

Ha pa3i npaKTHHHO BigCyTHi gaHi npo Te aK CeHCMinHiCTb MaHgaHnHKa BnnHBae Ha KiH^By BapTiCTb 6ygiвннцтвa. r. P. Icxo^gaHOBa b aBTope^epeTaTi go CBoe&i gHcepTa^i& «ApxiTeKTypa ceHcMOcriHKHx 6araTO-noBepxoBHx «HTnoBHx 6ygiBenb gna BenHKHx MiCT CepegHboi& A3ii&» [2] HaBogHTb pe3ynbTaTH, aKi CBignaTb, ^o nogopo«naHHa 6ygiвннцтвa «HTnoBHx 6ygiBenb b ceHcMinHHx yMOBax CKnagae 15-20 %. A. I. MapTeMbaHOB y CBoeMy HaBnanbHOMy noCi6HHKy «npoeKTyBaHHa Ta 6ygiвннцтвo 6ygHHKiB Ta Cnopyg y ceHcMinHHx paHoHax» [3] 3a3HanHB, ^o 3axogH gna 3a6e3neneHHa CeHCMinHoi& CTiHKOCTi 6ygiBni CKnagaroTb 5-6 % 3aranbHoi& BapTOCTi 6ygiBHH^TBa, a npH6nH3He nogopo«naHHa gna i HTeHCHBHOCTi 3eMneTpyCy b 7 6aniB CKnagae 4 %, 8 6aniB -8 %, 9 6aniB - 12 %. Ui BigoMOCTi MaroTb gy«e 3aranbHHH Ta cynepennHBHH xapaKTep, TOMy BHMararoTb nepeBipKH i KOHKpeTH3a^i&, ag«e gaHHi npo 3MiHy eKOHOMinHHx napaMeTpiB gy«e Ba«nHBi gna npHHHaTTa npoeKTHHx pimeHb Ta BH3HaneHHa iHBeCTH^HHoi& npHBa6nHBOCTi npoeKTy.

AHa^i3 ocTaHHix gociig^eHb Ta

nyS.iiKauiii. CynacHi npo6neMH

npoeKTyBaHHa Ta 6ygiBHH^Ba y CeHCMinHO He6e3nenHHx paHoHax yKpai&HH gocnig«yroTb 6araTO BigoMHx yneHHx Ta i&x noCnigoBHHKiB

HHHi aKTHBHO BegeTbCa po6oTa 3 ygoCKOHaneHHa MeTogiB po3paxyHKy кoнcтpyкцiH Ha giro CeHCMinHHx HaBaHTa«eHb

i nigBH^eHHa ceHCMOCTiHKOCTi «HTnoBHx 6ygiBenb. Ane b icHyronHx gocnig^eHHax npaKTHnHO BigcyTHa iH^opMa^a ^ogo 3ane«HOCTi BapTOCTi 3axogiB ceHCMO3axHCTy 6ygiBenb Big 3MiHH ceHCMinHOCTi 6ygiBenbHoro MaHgaHnHKa.

ToMy HayKOBHH iHTepec y BHpimeHHi nHTaHb 3a6e3neneHHa CeHCMOCTiHKOCTi «HTnoBHx 6ygiBenb CTaHOBnaTb npo6neMH BH6opy HaH6inbm paцioнanbнoгo Ta e^eKTHBHoro cnoco6y nigBH^eHHa i&x CeHCMOCTiHKOCTi Ta o^HroBaHHa BnnHBy 3MiHH CeHCMinHOCTi MaHgaHnHKa Ha eKOHOMinHi napaMeTpH 3axogiB ceHCMO3axHCTy 6ygiBenb.

MeTa Ta 3aBgaHHA goc^ig^eHb -BH3HaneHHa BnnHBy nigBH^eHHa

po3paxyHKOBOi CeHCMinHOCTi Ha eKOHOMinHi napaMeTpH 6araTonoBepxoBoi& 6ygiBni, Ta TexHiKO-eKOHOMinHe nopiBHaHHa

npegMeT gocnig«eHHa - BnnHB CeHCMinHOCTi 6ygiBenbHoro MaHgaHnHKa Ha eKOHOMinHi napaMeTpH 6ygiBni.

O6&eKT gocnig«eHHa - KOHCTpyKTHBHa cxeMa 12-noBepxoBoi& KapKacHoi& MOHoniTHoi& 6ygiBni b yMOBax ceHcMinHoro BnnHBy.

BHK^ag 0CH0BH0r0 MaTepia^y. gocnig«eHHa BnnHBy CeHCMinHOCTi

тдземним паркiнгом висотою 2,8 м та технiчним поверхом висотою 3,5 м, висота житлових поверхiв складае 3,15 м. Будiвля мае два ядра жорсткостi. Монол^ний залiзобетонний каркас складаеться з колон, перекриття i дiафрагм жорсткостi. Крок колон прийнято нерегулярним. Просторова жорсткють забезпечуеться за рахунок жорсткого з&еднання колон iз фундаментом, жорсткими дисками мiжповерхового перекриття та дiафрагм жорсткосп [7].

Конструктивна схема будiвлi

змшювалась залежно вiд iнтенсивностi сейсмiчного впливу зпдно з вимогами державних будiвельних норм [1].

У результатi проведених розрахункiв напруженого деформованого стану будiвлi з урахуванням сейсмiчного впливу [7] визначено витрати бетону та арматури для кожно&1 конструктивно! схеми залежно вщ сейсмiчного впливу.

Таблиця 1

Варткть конструктивних матерiалiв / Cost of structural materials

Рк Вартють матер1ал1в, тис. грн

Бетон класу С20/25, 1 м3 Арматура класу А500, 1 т

Для визначення вартосп матерiалiв проаналiзовано пiдвищення щн на бетон та арматуру з 2012 по 2019 рш (табл. 1).

У таблиц 1 наведено загальну варпсть конструктивних матерiалiв, за умови вартосп 1 м бетону класу С20/25, варпсть 1 т арматури класу А500С станом 2019, 2015 та 2012 роки.

Перерозподш витрат бетону та арматури на конструктивы елементи будiвлi та загальна варпсть матерiалiв за змши сейсмiчного впливу у цiнах 2019 року наведено в таблищ 2.

Таблиця 2

Варткть матерiалiв залежно ввд pimrn сейсмiчного впливу станом на 2019 piK, млн грн / Cost of materials, depending on the level of seismic impact as of 2019, mln hrn

Без урахування сейсм1чного впливу 6 бал1в 7 бал1в 8 бал1в 9 балш

Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон

Фундаментна плита 6,53 1,27 17,55 1,27 17,81 1,27 17,39 1,62 25,03 1,92

Колони 0,22 0,45 0,20 0,45 0,26 0,45 0,40 0,45 0,38 0,53

Перекриття 21,36 6,62 37,65 6,62 36,67 6,62 55,10 6,69 75,36 6,62

Стши 0,07 2,80 4,65 2,80 17,59 2,80 54,35 4,22 130,99 4,73

Загальна вартють 28,18 11,14 60,05 11,14 72,33 11,14 127,24 12,98 231,76 13,8

Загальна вартють матер1ал1в 39,32 71,19 83,47 140,22 245,56

збшьшенням

Рис. 1. Дiаграма змти сумарних витрат конструктивних матерiалiв у цтах 2019 року / Fig. 1. Diagram of changes in the total cost of structural materials in 2019 prices

штенсивносп сейсмiчного навантаження спостер^аеться значна рiзниця м1ж вщсотковим вщношенням вартостi бетону та арматури. Як видно з дiаграми (рис. 1), у варiантi без урахування сейсмiчного впливу вiдсоткове вiдношення вартостi арматури становить 71,7 %, iз кожним наступним розрахунком частина вартосп армування збшьшуеться на 12,7 % (6 балiв), 1,7 % (7 балiв), 4,1 % (8 балiв) та для варiанту розрахунку на 9 балiв становить вже 94,4 %. Вщсоткове

вщношення вартостi бетону зменшуеться з 28,3 % до 5,6 %.

В таблиц 3 наведено перерозподш витрат бетону та арматури на конструктивы елементи будiвлi та загальна варпсть матерiалiв за змши сейсмiчного впливу в цшах 2015 року.

Данi дiаграми (рис. 2) свщчать, що у варiантi без урахування сейсмiчного впливу вщсоткове вiдношення вартостi арматури становить 79,4 %, iз кожним наступним розрахунком частина вартосп армування збiльшуеться на 9,8 % (6 балiв), 1,7 % (7 балiв), 2,9 % (8 балiв) та для варiанта розрахунку на 9 балiв становить вже 96,3 %. Вщсоткове вщношення вартосп бетону зменшуеться з 20,6 % до 3,7 %.

Перерозподш витрат бетону та арматури на конструктивы елементи будiвлi та загальна варпсть матерiалiв за змши сейсмiчного впливу у цшах 2012 року наведено в таблищ 4.

Варткть матеpiалiв залежноi вiд pirnrn сей Cost of materials, depending on the l

Як видно з дiаграми (рис. 3), у варiантi без урахування сейсмiчного впливу вiдсоткове вiдношення вартосп арматури становить 72,9 %, iз кожним наступним розрахунком частина вартосп армування збшьшуеться на 12,2 % (6 балiв), 2,2 % (7 балiв), 3,9 % (8 балiв) та для варiанта розрахунку на 9 балiв становить вже 94,7 %. Вщсоткове вщношення вартосп бетону зменшуеться з 27,1 до 5,3 %.

Рис. 2. Дiаграма змши сумарних витрат конструктивних матерiалiв у цiнах 2015 року / Fig. 2. Diagram of changes in the total cost of structural materials in 2015 prices

Таблиця 3

чного впливу станом на 2015 piK, млн грн / of seismic impact as of 2015, mln hrn

Без урахування сейстчного впливу 6 бал1в 7 бал1в 8 бал1в 9 бал1в

Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон

Фундаментна плита 4,91 0,63 13,19 0,63 13,40 0,63 13,07 0,79 18,82 0,94

Колони 0,17 0,22 0,15 0,22 0,20 0,22 0,30 0,22 0,29 0,26

Перекриття 16,0 3,25 28,31 3,25 27,57 3,25 41,43 3,28 56,66 3,24

Стши 0,05 1,37 3,50 1,37 13,23 1,37 40,85 2,07 98,49 2,32

Загальна вартасть 21,13 5,47 45,15 5,47 54,40 5,47 95,65 6,36 174,26 6,76

Загальна вартасть матер1ал1в 26,6 50,62 59,87 102,01 181,02

Таблиця 4

Варткть матеpiалiв залежно ввд pirniu сейсмiчного впливу станом на 2012 piK, млн грн / Cost of materials, depending on the level of seismic impact as of 2012, mln hrn

Без урахування сейсм1чного впливу 6 бал1в 7 бал1в 8 бал1в 9 бал1в

Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон Арматура Бетон

Фундаментна плита 2,70 0,55 7,26 0,55 7,37 0,55 7,19 0,69 10,35 0,82

Колони 0,09 0,18 0,08 0,18 0,11 0,18 0,16 0,18 0,16 0,20

Перекриття 8,84 2,54 15,57 2,54 15,16 2,54 22,79 2,57 31,16 2,54

Стши 0,03 1,07 1,92 1,07 7,27 1,07 22,47 1,62 54,17 1,81

Заюнчення таблицi 4

Загальна вартасть 11,66 4,34 24,83 4,34 29,91 4,34 52,61 5,06 95,84 5,37

Загальна вартасть матерiалiв 16,0 29,17 34,25 57,67 101,21

Puc. 3. ^iazpaMa 3Minu cyMapnux eumpam xoncmpyxmuenux Mamepiamie y цincx 2012 poxy / Fig. 3. Diagram of changes in the total cost of structural materials in 2012 prices

/ 2019 piк / 2015 pf hi / 2012 pi*

Puc. 4. mczpcMc cyMapnux eumpam nc xoncmpyxmueni Mcmepicmu / Fig. 4. Diagram of total costs for structural materials

■ ■ ■ ■

Puc. 5. Bcpmicmb xoncmpyxmuenux Mamepiamie nc 1 M xopucnoi nmo^i 6ydiemi e цincx 2019 poxy / Fig. 5. Cost of structural materials per 1 m2 of usable floor space in 2019 prices

Сумарш витрати на конструктивы матер1али в залежносп вщ сейсм1чносп з урахуванням змш економ1чно! ситуацп в Укрш&ш приведет на рис. 4. З д1аграми видно, що в перюд з 2012 до 2015 року, з урахуванням змши економ1чно! ситуацп в Укршш, витрати кошт1в на конструктивы матер1али зб1льшилися на 66—79 %. Пор1вняно з 2012 та 2019 роками, сумарш витрати кошт1в на арматуру i бетон збшьшилися на 143—146 %.

Важливим фактором у прийнятп 1нвестнц1йних р1шень тд час реального 6уд1вннцтва постае варт1сть 1 м2 корисно! площ1 об&екта буд1вництва.

На рисунках 5 та 6 можна наочно побачити змшу вартост 1 м2 корисно! площ1 буд1вл1 залежно вщ сейсм1чного району буд1вництва на 2019 р1к. Пор1вняно з вар1антом без урахування сейсм1чного впливу, витрати кошт1в на конструктивш матер1али на 1м2 корисно! площ1 для 6-бальноi& сейсм1чносп збшьшуеться у 1,8 раза, 7-бально! — у 2,1 раза, 8-бально! — 3,6 раза та для 9-бально! штенсивносп — у 6,2 раза.

Рис. 6. Вартiсть конструктивних матерiалiв на 1 м корисно&1 площi будiвлi у гривнях /Fig. 6. Cost of structural materials per 1 m2 of usable area of the building in UAH

Рис. 7. Bapmicmb конструктивних Mamepicrnie на 1 м2 корисног площi 6ydieni у доларах /Fig. 7. Cost of structural materials per 1 m2 of usable area of the building in dollars

На д1аграм1 (рис. 6 та 7) вщображено вартють 1 м2 корисно! площ1 з урахуванням сейсм1чного району буд1вництва на приклад1 цш конструкцшних матер1ал1в за перюди з 2012 по 2019 р1к, вщповщно у гривнях (рис. 6) та доларах (рис. 7) (2012 р. - 8 грн/$, 2015 р. - 22 грн/$, 2019 р. - 25 грн/$.

Пор1вняння результапв вартост 1 м2 корисно! площ1 показуе: якщо оцшювати у гривнях, спостер1гаеться законом1рне збшьшення вартост в перюд з 2012 по 2019 р1к, а якщо в доларовому екв1валент1 -законом1ршсть вщсутня, спостер1гаеться стрибкопод1бна змша (зменшення вартост

з 2012 по 2015 р1к та ii збшьшення з 2015 по 2019 р!к).

Висновки i перспективи подальших дослiджень. 1нтенсившсть сейсм1чност1 буд1вельного майданчика значно впливае на вартють конструктивних матер1ал1в, пор1вняно з 6-бальною сейсм1чн1стю витрати на 9-бальну збшьшуються у 6,2 раза.

У раз1 змЫ сейсм1чносп пропорцп витрат бетону та арматури змшюються вщ 28,3 % i 71,7 % (без урахування сейсм1чного впливу) до 5,6 % i 94,4 % (9 балiв), тобто спостер^аеться значна рiзниця мiж вщсотковим вiдношенням вартостi бетону та арматури.

Варпсть 1 м корисно! площi вiдносно варiанта конструктивно! схеми без урахування сейсмiчного впливу

збiльшуеться у 1,8 раза (6 балiв) до 6,2 раза (9 балiв), тобто спостер^аеться закономiрне збiльшення вартостi. У разi оцiнювання витрат у доларовому е^валенп така закономiрнiсть порушуеться.

Метою подальших дослщжень бачиться розроблення нових шновацшних

конструктивних схем багатоповерхових будинюв, якi дозволять зменшити витрати на конструктивы матерiали.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

MamuHo6ygyBaHHA. - Bun. № 100. - ^inpo: flBH3 n^ÀEA, 2017. - C.13-24. - Pe:®HM gocryny: http://www.seism.org.ua/seism06-02 r.html.

REFERENCES

Hagmmna go pega^iï 12.10.2019