1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ М А Т Е Р И А Л Ы Р Е С П У Б Л И К А Н С К О Г О Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К О Г О С Е М И Н А Р А (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) М и н с к Б Н Т У 2 0 1 0 БПИ–БГПА–БНТУ — 90 (1920–2010) Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ М а т е р и а л ы Р е с п у б л и к а н с к о г о научно -технического семи нара 30 ноября 2010 года Минск Б Н Т У 2 0 1 0 УДК 38.53я43 ББК 38.51я43 В 74 Редакционная коллегия: В.Ф. Зверев – канд. техн. наук, зав. кафедрой «Железобетонные и каменные конструкции»; С.Б. Щербак – ст. преп. кафедры «Железобетонные и каменные конструкции» Рецензенты: Т.М. Пецольд — д-р техн. наук, профессор кафедры «Железобетонные и каменные конструкции»; Н.А. Рак — канд. техн. наук, профессор кафедры «Железобетонные и каменные конструкции», А.Н. Жабинский — канд. техн. наук, зав. кафедрой «Металлические и деревянные конструкции» Сборник содержит материалы Республиканского научно- технического семинара «Вопросы перехода на европейские нормы проектирования строительных конструкций». Освещены материалы о приведении в соответствие с Европейскими нормами и стандартами национальных технических правовых актов в области строительства. Белорусский национальный технический университет благодарит УО «Брестский государственный технический университет» и филиал РУП «Институт БелНИИС» (научно-технический центр в г. Бресте) за активное участие в научно-техническом семинаре. Издание предназначено для научно-педагогических работников, проектировщиков, студентов, магистров и аспирантов. ISBN 978-985-525-583-4 © БНТУ, 2010 3 СОДЕРЖАНИЕ Рак Н.А., Зверев В.Ф. К вопросу о преподавании дисциплины «Железобетонные конструкции» в период перехода на европейские нормы .................. 4 Тур В.В. Основные требования по проектированию конструкций в соответствии с СТБ EN 1990 .............................................................. 8 Тур В.В. Особенности определения величин воздействий на конструкции в соответствии с ТКП EN 1991 ................................ 19 Рак Н.А. Проектирование железобетонных конструкций в соответствии с ТКП EN 1992-1-1 ..................................................... 26 Пецольд Т.М. Рекомендации по проектированию бетонных и железобетонных конструкций жилых зданий индустриального домостроения .......................................................... 36 Мартынов Ю.С. Лагун Ю. И., Надольский В. В. Статический расчёт как часть системы проектирования по ТКП EN 1993-1-1 ................................................. 44 Жабинский А.Н. Особенности расчёта на прочность и устойчивость изгибаемых элементов по ТКП EN 1993 ............................................ 55 Найчук А.Я. Некоторые особенности проектирования деревянных конструкций в соответствии с требованиями Еврокод 5 .................. 66 Деркач В.Н. Вопросы перехода на европейские нормы проектирования каменных конструкций ............................................ 74 Никитенко М.И., Игнатов С.В. Основные принципы геотехнического проектирования и исследования свойств грунтов в соответствии с ТКП EN 1997. Отличия при проектировании плитных фундаментов ...................... 82 4 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 624.012.45 К ВОПРОСУ О ПРЕПОДАВАНИИ ДИСЦИПЛИНЫ « Ж Е Л Е З О Б Е Т О Н Н Ы Е К О Н С Т Р У К Ц И И » В ПЕРИОД ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ РАК Н.А., ЗВЕРЕВ В.Ф. Белорусский национальный технический университет Минск, Беларусь Руководствуясь решением Главы государства, а также постанов- лением Совета Министров Республики Беларусь «О приведении в соответствие с Европейскими нормами и стандартами националь- ных технических правовых актов» в области строительства изуче- ние курса «Железобетонные конструкции» студентами строитель- ных специальностей осуществляется с учётом новейших достиже- ний в области железобетона. В качестве основополагающих документов при изучении курса «Железобетонные конструкции» используется существующий СНБ 5.03.01-02, а также набор документов ТКП ЕН. Ситуация с изучением курса «Железобетонные конструкции» ха- рактеризуется тем, что в настоящее время одновременное действие старых и новых нормативных документов по проектированию кон- струкций узаконено информационным письмом Министерства ар- хитектуры и строительства Республики Беларусь от 12.02.2010. Это может в определенной мере усложнить понимание студентами основополагающих положений дисциплины «Железобетонные кон- струкции». 5 Учитывая вышеназванные обстоятельства, считаем, что основ- ным направлением в совершенствовании методики преподавании дисциплины «Железобетонные конструкции» на переходный пери- од является параллельное изучение принципов и правил проектиро- вания как по Европейским нормам, так и по СНБ 5.03.01-02 при условии их постоянного сопоставления. Следует отметить, что сопоставление различных методов расчё- та и т.п. всегда характерно для переходного периода, который мо- жет занять по нашему мнению не менее 5-10 лет. Более того, после завершения этого периода принципы расчётов, положений, форму- лировок также будут излагаться в соответствии с положениями национальных ТНПА и Европейских стандартов. В настоящее время ситуация в определенной мере облегчается тем, что существующий национальный ТНПА (СНБ 5.03.01-02) по основным положениям и большинству правил проектирования мак- симально гармонизирован с Европейскими нормами. Тем не менее изучение дисциплины «Железобетонные конструкции» в полном соответствии с Европейскими нормами имеет некоторые суще- ственные особенности. В связи с этим при изучении дисциплины «Железобетонные кон- струкции» в настоящий период предполагает поэтапное знакомство студентов с Европейскими нормами в течение всего периода обуче- ния. Представляется целесообразным включить в учебный план спе- циальности «Промышленное и гражданское строительство» новую дисциплину «Основы проектирования строительных конструкций», которая должна предшествовать курсам дисциплин, посвященных расчету конструкций из различных видов материалов. Включение в учебный план этой дисциплины обусловлено тем, что в европей- ских документах по проектированию строительных конструкций (СТБ ЕН 1990-2007, СТБ ЕН 1991-1-1-2008 и группе документов ТКП ЕН 1991-1) содержится большой объем новой информации, содержащей фундаментальные основы проектирования конструк- ций. Именно на этих основах и базируется затем проектирование и конструирование конструкций из различных видов материалов. Объем лекционных часов по этой дисциплине ориентировочно мо- жет быть принят в размере 16 часов. 6 До включения в план указанной дисциплины временно предла- гается в 9 семестре обучения в содержание дисциплины «Проекти- рование и расчет спецсооружений» для специальности «Промыш- ленное и гражданское строительство» ввести изучение новых нор- мативных документов в объеме 12 лекционных часов, в пределах которых рассматриваются следующие темы: 1. Система европейских нормативных документов по проектиро- ванию строительных конструкций. Концепция надежности проек- тирования строительных конструкций по СТБ ЕН 1990-2007. 2. Особенности определения нагрузок от удельного веса, посто- янных и переменных нагрузок на здания по СТБ ЕН 1991-1-1-2008, а также снеговых нагрузок по ТКП ЕН 1991-1-3-2009. 3. Определение нагрузок от ветровых воздействий по ТКП ЕН 1991-1-4 и температурных воздействий по ТКП ЕН 1991-1-5-2009. 4. Определение воздействий при производстве строительных ра- бот по ТКП ЕН 1991-1-6-2009 и воздействий, вызванных кранами и механическим оборудованием по ТКП ЕН 1991-3-2009. 5. Определение нагрузок от особых воздействий по ТКП ЕН 1991-1-7-2009. Проектирование высотных зданий согласно ТКП 45- 3.02-108-2008. Мероприятия по защите зданий от прогрессирующе- го обрушения. 6. Особенности проектирования железобетонных конструкций согласно ТКП ЕН 1992-1-1-2009. В 2010-2011 учебном году все эти темы были уже включены ка- федрой «Железобетонные и каменные конструкции» БНТУ в про- грамму дисциплины «Проектирование и расчет спецсооружений» для специальности «Промышленное и гражданское строительство» для студентов, изучавших дисциплину «Железобетонные и камен- ные конструкции» в 6-8 семестрах по учебной программе, ориенти- рованной на национальные ТНПА. В 6 семестре изучения дисциплины «Железобетонные конструк- ции», во вводной лекции, студенты должны быть ознакомлены с по- рядком применения Европейских норм на территории Республики Беларусь, их отличиями от существующих национальных докумен- тов, построением системы Европейских норм, терминологией и т.п. 7 В течение 6-9 семестров при изложении материала, как в лекци- онном курсе, так и на практических занятиях, должны объясняться основные обозначения, отличия расчётных схем от ранее существо- вавших. Все это должно сопровождаться описанием напряженно- деформированного состояния сечений конструкций, из которого вытекают схемы деформирования сечений, а затем схемы распреде- ления напряжений по сечению, определяемые с учетом зависимо- стей напряжений от относительных деформаций для бетона и арма- туры в железобетонных конструкциях. При решении на практических занятиях задач по расчету желе- зобетонных элементов по сечениям, нормальным к продольной оси элемента, и на действие поперечных сил необходимо проводить сравнительный анализ результатов расчетов по СНБ 5.03.01-02 и ТКП ЕН 1992-1-1. При выполнении курсовых проектов «Многоэтажное производ- ственное здание» (7 семестр) и «Одноэтажное производственное здание» (8 семестр) необходимо использовать вариантное проекти- рование, определяя параллельно значения усилий в колоннах (изги- бающих моментов, продольных и поперечных сил) СНиП 2.01.07-85 с учетом СНБ 5.03.01-02 и по СТБ ЕН 1991-1-1-2008, группе доку- ментов ТКП ЕН 1991-1. При выполнении дипломных проектов следует также использо- вать вариантное проектирование при расчете и конструировании железобетонных конструкций производственных , общественных и жилых зданий. По нашему мнению, реализация приведенных выше предложе- ний по изучению дисциплины «Железобетонные конструкции» поз- волит обеспечить в переходной период достаточно полное ознаком- ление студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство» с системой европейских нормативных документов в области расчёта и проектирования железобетонных конструкций. 8 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 624.012 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ КОНСТРУКЦИЙ В СООТВЕТСТВИИ С СТБ EN 1990 ТУР В.В. УО «Брестский государственный технический университет» Брест, Беларусь ТКП ЕН 1990: Основы проектирования конструкций (EN 1990: Basis of Structural Design) Содержание 1 Общие положения 2 Требования 3 Принципы расчета предельных состояний 4 Базисные переменные 5 Расчет конструкций и проектирование, подкрепляемое испытаниями 6 Расчеты методом частных коэффициентов Приложение А (обязательное) Указания, касающиеся зданий Приложение В (справочное) Управление надежностью строительных конструкций Приложение С (справочное) Основы расчетов с применением частных коэффициентов и основы анализ надежности Приложение D (справочное) Проектирование, подкрепляемое испытаниями 9 ТКП ЕН 1990 (1)Р Конструкцию следует проектировать и изготавливать таким образом, чтобы она в течение предполагаемого срока службы с назначенной степенью надежности с учетом экономичности: – выдерживала все воздействия и влияния, которые, по всей вероятности, могут появиться в процессе эксплуатации, и – оставалась пригодной к требуемым условиям эксплуатации. ГОСТ 27751 Строительные конструкции и основания должны быть запроектированы таким образом, чтобы они обладали достаточной надежностью при возведении и эксплуатации… Базовые требования ТКП ЕН 1990: Принципы и требования для обеспечения • Безопасности. • Эксплуатационной пригодности • Долговечности 10 ТКП ЕН 1990 Требования • Базовые требования (безопасность, эксплуатационная пригодность, живучесть). • Дифференциация надежности. • Расчетный срок службы. • Долговечность. • Оценка качества Требования надежности конструкции включают: • безопасность людей и конструкций; • эксплуатационная пригодность: функционирование, комфорт, внешний вид; •живучесть: исключение непропорционального обрушения; • долговечность: учет условий эксплуатации 11 М К прогнозированию надежности К определению вероятности отказа 12 Связь между отдельными частными коэффициентами по ТКП ЕН 1990 13 функционирование комфорт внешний вид SLS потеря общей устойчивости чрезмерные деформации хрупкое разрушение потеря местной устойчивости превращение в механизм усталость ULS обратимые необратимые безопасность людей безопасность конструкций предельные состояния воспринимать воздействия и влияния оставаться пригодными для применения адекватное сопротивление адекватная долговечность эксплуатационная пригодность базовые требования расчетный срок службы конструкции Проектирование по предельным состояниям модели воздействий и сопротивлений проверки базисные переменные расчетные ситуации сочетания воздействий классификация воздействий воздействия GQ A S свойства материалов геометрические параметры постоянная переходная особая сейсмическая нормальное использование временные условия исключительные условия сейсмические явления ТКП ЕН 1990: Расчетные ситуации расчетные ситуации (design situations): Совокупность физических условий, эквивалентно отображающих фактические условия в течение некоторого установленного промежутка времени, для которого подтверждается расчетом, что соответствующее предельное состояние не будут превышенными • постоянная расчетная ситуация, которая описывает нормальные условия эксплуатации; • переходная - описывает временные условия, например при возведении или ремонте; • особая - исключительные условия, применимые к конструкции или условиям эксплуатации (взрыв, удар транспортного средства и т.д.); • сейсмическая – условия, соответствующие явлениям. 14 Воздействие (“Action”) – имеет смысл нагрузки или вынужденной деформации (например, температурной, усадочной, осадки опор и т.д.). Эффекты воздействий или эффекты от воздействий (“Effects of Actions” или “Actions effects”) – это внутренние усилия (изгибающие моменты, продольные и поперечные силы) и деформации, вызванные воздействиями. Прочность (“Strength”) – механическое свойство материала, выраженное в единицах напряжений. Сопротивление (“Resistance”) – механическое свойство поперечного сечения элемента или конструкции. Метод частных коэффициентов Ed Rd, di,repi,fSdd a;FEE , i 1, Frep = Fk, di,repi,Fd a;FEE , i 1, d i,m i,k i Rd di,d Rd d a; x R 1 a;xR 1 R , i 1, d i,M i,k jd a; x RR , i 1, Tt0dopStSPB . 15 Репрезентативные значения воздействий 2 Qk Практически постоянное значение 1 Qk Частое значение 0 Qk Комбинацион- ное (редкое) значение Ad = E AE,kAd Номинальное значение AE,kQkGk Характеристи- ческое значение Сейсмические воздействия Особые воздействия Переменные воздействия Постоянные воздействия 16 Применение коэффициентов сочетаний 0, 1, 2 Все переменные воздействия ХХ Практически постоянное Сопутствующие Доминирую- щее ХЧастое ХХ Сопутствую- щее Характеристи- ческое SLS Все переменные воздействия ХХСейсмическая Доминирующее и все сопутствующие Доминирую- щее ХОсобая ХХ Сопутствую- щее Постоянная и переходная ULS Практически постоянное значение 2 Частое значение 1 Комбинацион- ное (редкое) значение 0 Расчетная ситуация или сочетание Предельное состояние Погрешности моделей для определения воздействий и эффектов от воздействий (усилий в критических сечениях) Погрешности, связанные с определением репрезентативных значений воздействий Погрешности, связанные с определением сопротивлений (свойств) материалов Погрешности расчетных моделей f Ed m Rd F M 1 2 1 1 2 2 1 2 , ,..., , ,... 0k k f k f k m m f f g F F Концепция надежности Калибровка частных коэффициентов 2 , 1 , n k m i fi t k D f 17 Варианты СТБ EN 1990 , ,1 ,1 , 0, , 1 1 , , 0, , 1 1 , ,1 ,1 , 0, , 1 1 , 1 , ,1 1 : " " " " " " " " " " : " " " " " " " " : " " " " G j k P Q k Q i i k i j j G j k P Q i i k i j j G j k P Q k Q i i k i j j G j k P j G j k P Q j A G P Q Q G P Q B G P Q Q G P C G P ,1 , 0, , 1 " "k Q i i k i j Q Q 18 19 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 624.012 ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИН ВОЗДЕЙСТВИЙ НА КОНСТРУКЦИИ В СООТВЕТСТВИИ С ТКП EN 1991 ТУР В.В. УО «Брестский государственный технический университет» Брест, Беларусь Структура Европейских стандартов (воздействия) 20 21 Аппроксимация хвостовой части эмпирических распределений снеговой нагрузки зависимостями типа Гумбеля по станциям Гродно и Брест Аппроксимация хвостовой части эмпирических распределений снеговой нагрузки зависимостями типа Вейбулла по станциям Могилев и Лида с проверкой вероятности появления наибольших значений нагрузки 0 0 ln 1 0.45 , s s k x s S k S 0 0 exp 0.1 0.4 , s s kx s S k 0 0 ln 2 0.84 1 med . s s k x s S k S Гумбель Фреше Вейбул Аппроксимация хвостовой части эмпирических распределений снеговой нагрузки зависимостями типа Фреше по станциям Новогрудок и Вилейка 22 Уточненная карта районирования характеристических значений снеговой нагрузки (период повторяемости 50 лет) Карта районирования территории Беларуси по снеговой нагрузке для периода повторяемости TRET = 50 лет и типу распределения максимумов годовой нагрузки 23 Зависимости и коэффициенты для пересчета характеристических значений снеговой нагрузки на периоды повторяемости Т, отличные от 50 лет Значение коэффициента пересчета k для снеговых районов Тип вероятностного распределения и вид зависимости для пересчета I 50 кПаs 1,2 II 50 кПаs 1,4 III 50 кПаs 1,6 IV 50 кПаs 1,8 Гумбеля, T 50 T 50s s k x x 0, 2 0 0, 2 0 0, 2 3 0, 2 3 Вейбулла, T 50 T 50s s k ln x x – 0, 6 0 0, 6 0 0, 6 0 Фреше, T 50 T 50s s exp k x x – – 0, 2 5 0, 2 5 T x ln ln 1 1 T , [ лет]T 10 100 , 50 ln ln 1 1 50 3,902x Сочетания воздействий в постоянных/переходных расчетных ситуациях 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 G, j k , j Q, , k , Q,i ,i k ,i j i d G , j k , j Q, k , Q,i ,i k ,i j i E G Q Q E max E G Q Q 24 Скорость ветра 24 м/с Скорость ветра 22 м/с Карта ветровых районов и соответствующие им основные значения базовой скорости ветра vb,0 (м/с) 25 Значения коэффициента, учитывающего направление ветра cdir Сектор 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Направ ление, град 350- 10 20- 40 50- 70 80- 100 110- 130 140- 160 170- 190 200- 220 230- 250 260- 280 290- 310 320- 340 cdir 0,80 0,71 0,78 0,78 0,79 0,84 0,76 0,77 0,95 1,00 0,94 0,96 Значения коэффициента сd сs для зданий с железобетонным каркасом 26 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 624.012.45 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СООТВЕТСТВИИ С ТКП EN 1992-1-1 РАК Н.А. Белорусский национальный технический университет Минск, Беларусь Система европейских нормативных документов в области проектирования несущих конструкций • Надежность, эксплуатационная пригодность, долговечность конструкций • Нагрузки и воздействия • Расчет и конструирование • Геотехническое и сейсмическое проектирование 27 Система европейских нормативных документов (10 документов в 58 частях) • EN 1990 Eurocode : Basis of Structural Design 1 часть • EN 1991 Eurocode 1: Actions on structures 10 частей • EN 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures 4 части • EN 1993 Eurocode 3: Design of steel structures 20 частей • EN 1994 Eurocode 4: Design of composite steel • and concrete structures 3 части • EN 1995 Eurocode 5: Design of timber structures 3 части • EN 1996 Eurocode 6: Design of masonry structures 4 части • EN 1997 Eurocode 7: Geotechnical design 2 части • EN 1998 Eurocode 8: Design of structures • for earthquake resistance 6 частей • EN 1999 Eurocode 9: Design of aluminium structures 5 частей 28 Краткая хронология ТКП 45-5.03-218-2011 ТКП 45-5.03-219-2011 ТКП 45-5.03-220-2011 2010 СНБ 5.03.01 (изм. 5) Разработка ТКП EN 1992-1-1 с национальным приложением 2009 EN 1992-1-1:2004/AC:2008 СНБ 5.03.01 (изм. 4), 2008 СНБ 5.03.01 (изм. 2 и 3)2006 EN 1992-1-1:2004 утв.16 апреляСНБ 5.03.01 (изм.1)2004 prEN 1992-1-1 на голосованииСНБ 5.03.01 (издание) 2003 prEN 1992-1-1 (final draft) СНБ 5.03.01 (5-й ред.) утв. 20 июня 2002 prEN 1992-1-1 (1...2 draft) СНБ 5.03.01 (1-я...4-я. ред.) 1999-2001 ENV 1992-3:1998 СНБ 2.06.01 (3 редакции) 1996-1998 ENV 1992-1-1:1991; ENV 1992-1-3:1994; ENV 1992-1-4:1994; ENV 1992-1-5:1994; ENV 1992-1-6:1994 1991-1994 Европейский СоюзРеспублика БеларусьГод Регламентированная структура национального Еврокода 29 Национальные редакции Еврокодов • Национальная редакция Еврокода включает полный текст Еврокода (включая все приложения), изданного CEN, национальный титульный лист с национальным предисловием, а также национальное приложение (справочное). • Национальное приложение может содержать только информацию о параметрах, которые в Еврокоде оставлены открытыми для принятия решения на национальном уровне. Эти параметры, устанавливаемые на национальном уровне (NDP), распространяются только на проектирование зданий и инженерных сооружений в стране, в которой они установлены. Они включают: • — числовые значения частных коэффициентов безопасности и/или классов, по которым Евро-кодами допускается альтернативное решение; • — числовые значения, которые следует использовать в тех случаях, когда в Еврокодах указаны только символы; • — специальную информацию о стране, географические и климатические данные, которые применимы только для определенной страны, например, карты снеговой нагрузки на грунт; • — методики — в случаях, когда Еврокодами допускается применение нескольких альтернативных методик. • Они могут также содержать: • — рекомендации по применению справочных приложений; • — указания по применению дополняющей и не противоречащей информации, помогающей пользователю применять Еврокоды. Содержание и построение ТКП EN 1992-1-1 • Белорусская редакция EN 1992-1-1 «Еврокод 2: Проектирование железобетонных конструкций - Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий» (стр.III-XV, 1-181) • Национальное приложение к EN 1992-1-1 «Еврокод 2: Проектирование железобетонных конструкций - Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий» (стр. 182-191) 30 Белорусская редакция EN 1992-1-1 Еврокод 2: Проектирование железобетонных конструкций Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий» Введение к Еврокодам Содержание 1 Основные положения 2 Основы проектирования 3 Материалы 4 Долговечность и защитный слой для арматуры 5 Расчет конструкций 6 Предельное состояние по несущей способности (ULS) 7 Предельное состояние по эксплуатационной пригодности (SLS) 8 Конструирование арматуры и напрягающих элементов – Общие положения 9 Конструирование элементов и отдельные правила 10 Дополнительные правила для сборных железобетонных элементов и конструкций 11 Железобетонные конструкции из легкого бетона 12 Конструкции из неармированного или слабо армированного бетона • Приложения A, B, D-J (справочные) • Приложение C (обязательное) 31 11110Итого 4Приложение J (справочное) 1Приложение E (справочное) 2Приложение C (обязательное) 5Приложение A (справочное) 212 Конструкции из неармированного или слабо армированного бетона 5211 Железобетонные конструкции из легкого бетона 279 Конструирование элементов и отдельные правила 48 Конструирование арматуры и напрягающих элементов – Общие положения 77 Предельное состояние по эксплуатационной пригодности (SLS) 186 Предельное состояние по несущей способности (ULS) 1535 Расчет конструкций 814 Долговечность и защитный слой для арматуры 443 Материалы 92 Основы проектирования ПравилаПринципыРаздел Национальное приложение к EN 1992-1-1 32 Особенности применения ТКП EN 1992-1-1 в практике проектирования • Информационное письмо МАиС и Департамент контроля и надзора за строительством Госстандарта Республики Беларусь от 12.03.2010 г. • Во исполнение поручений Главы государства, Совета Министров Республики Беларусь о приведении в соответствие с европейскими нормами и стандартами национальных технических нормативных правовых актов в области строительства Министерством архитектуры и строительства Республики Беларусь введено в действие с 01.01.2010 г. 58 технических кодексов установившейся практики по проектированию конструкций из различных материалов, идентичных Еврокодам. Из них 33 ТКП EN разработаны с национальными приложениями в соответствии с европейским Руководством по внедрению Еврокодов • Утверждение и введение в действие в Республике Беларусь европейских стандартов не предполагает отмены действия национальных ТНПА и позволяет применять их наряду с уже действующим национальным комплексом ТНПА, включающим нормы проектирования, основанные на системе нормирования бывшего СССР, дает возможность взаимного сотрудничества между странами СНГ, включая экспорт белорусской строительной продукции и услуг в эти страны, а также возможность привлечения инвесторов из этих государств в Республику Беларусь. • Решение о применении при проектировании тех или других ТНПА принимается заказчиком и проектной организацией с указанием этого условия в контракте (договоре) на проектные работы, задании на проектирование Мероприятия по внедрению ТКП EN 1992-1-1 в практику проектирования • Максимальное использование СНБ 5.03.01-02 (с изменениями №1-5) • Разработка взамен СНБ 5.03.01-02 системы Технических кодексов • Разработка программы обучения основам проектирования с применением ТКП EN для специалистов проектных организаций • Проведение циклов обучающих семинаров по разъяснению принципов и правил, установленных в ТКП EN • Разработка методических пособий и учебных программ для студентов строительных специальностей ВУЗов и ССУЗов • Переработка рабочих чертежей массовых серий железобетонных конструкций • Разработка комплекса программных средств, обеспечивающих возможность автоматизированного расчета строительных конструкций • Издание технической литературы с примерами расчета 33 Сопоставление отечественной и европейской систем нормирования СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнические сооружений ЕN 1992-3:2005. Часть 3: Емкостные сооружения для жидкостей и сыпучих сред СНиП 2.09.03-85. Сооружения промышленных предприятий, СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение, СНиП 2.04.03-85. Канализация ЕN 1992-2:2005. Часть 2: Железобетонные мосты. Правила расчета и конструирования. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы ЕN 1992-1-1:2004. Часть 1-1. Общие правила проектирования и правила проектирования зданий. + ЕN 1992-1-1:2004/AC:2008 СНБ 5.03.01-02 (с изм № 1-5) СНиП 2.03.01-04 (в части конструкций из легких бетонов) Европейский СоюзРеспублика Беларусь Структура блока ТНПА по проектированию бетонных и железобетонных конструкций Первая стадия (основные положения и общие правила) СНБ 5.03.01-02, Пособие к СНиП 2.03-01-84 ТКП 45-5.03-219-2011. Часть 2. Конструкции из тяжелого бетона с ненапрягаемой арматурой. Общие правила проектирования СНБ 5.03.01-02, Пособие к СНиП 2.03-01-84 ТКП 45-5.03-220-2011. Часть 3. Конструкции из тяжелого бетона с напрягаемой арматурой. Общие правила проектирования СНБ 5.03.01-02, СНиП 2.03-01-84 ТКП 45-5.03-218-2011. Часть 1. Основные положения. Строительные нормы проектирования БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Отмен. документыНазвание ТКП 34 СНиП 2.05.03Конструкции транспортных сооружений БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ СНиП 2.09.03, Пособия, руководства и Рекомендации Конструкции промышленных зданий Пособия, руководства и Рекомендации Часть 4. Конструкции из легкого бетона. Правила проектирования Вторая стадия (правила проектирования) СНБ 5.03.01, СНиП 2.03-01, Пособие П1-98 Усиление конструкции . Правила проектирования СНиП 2.06.08Конструкции гидротехнических сооружений. СНиП 2.05.03Трубы и трубопроводы СНиП 2.09.03, СНиП 2.04.02, СНиП 2.04.03 Конструкции емкостных сооружений. Пособия, руководства и Рекомендации Конструкции жилых и общественных зданий . Правила проектирования Отменяемые документыНазвание ТКП Примеры различий • 1. РАСЧЕТ НА ПОПЕРЕЧНУЮ СИЛУ • СНБ 5.03.01-02 и ТКП 45-5.03-218-2011 • три альтернативные метода: а) метод сечений; б) ферменную аналогию • в) метод модифицированных полей сжатия • ТКП EN 1992-1-1-2009 • только ферменная аналогия • 2. МЕСТНОЕ СЖАТИЕ • СНБ 5.03.01-02 и ТКП 45-5.03-218-2011 • 6 схем приложения нагрузок; Учет неравномерности распределения напряжений • Учет армирования поперечными сетками • ТКП EN 1992-1-1-2009 • Одна схема приложения нагрузок • 3. НАЗНАЧЕНИЕ ЧАСТНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ПО МАТЕРИАЛАМ ПРИ ПРОВЕРКЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ • СНБ 5.03.01-02 и ТКП 45-5.03-218-2011 • Постоянные значения коэффициентов • EN 1992-1-1 -2009 • Допускает модификацию (при предельном состоянии по безопасности) в зависимости от качества изготовления и способов контроля (приложение А) 35 Пути обеспечения взаимодействия • ПРИНЦИПЫ • 1. Дополнительность • 2. Достаточность • 3. Рациональность • СПОСОБЫ • 1. Сохранение своей структуры ТНПА (параллельной и гармонизированной с Еврокодами) • 2. Участие в разработке новых документов (на максимально возможном уровне) • 3. Учет экономических и технических возможностей страны Как нам перестроить преподавание дисциплин по строительным конструкциям • Необходима реорганизация стратегии и тактики преподавания при сохранении преемственности • Необходима постепенность реорганизации • Возможные шаги в этом направлении • 1. Включение вопросов проектирования по Еврокодам в спецкурсы • 2. Введение в учебный план начального лекционного курса «Основы проектирования строительных конструкций» (на базе ТКП EN 1990 и ТКП EN 1991) • 3. Корректировка курсов лекций по видам конструкций из различных материалов с упором на понимание основ поведения конструкций при различных видах их НДС (давать основы теории расчета и практики конструирования, по возможности без привязки к конкретным нормам) • 4. На практических занятиях решать задачи параллельно по различным нормам, показывая их общие черты и различия. • 5. При курсовом проектировании использовать параллельно различные нормы. • 6. При дипломном проектировании выполнять проектирование конструкций по различным нормам. 36 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 624.014 Р Е К О М Е Н Д А Ц И И П О П Р О Е К Т И Р О В А Н И Ю БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ИНДУСТРИАЛЬНОГО ДОМОСТРОЕНИЯ ПЕЦОЛЬД Т.М. Белорусский национальный технический университет Минск, Беларусь Рекомендации разработаны на основании решения межведом- ственного технического Совета при Министерстве архитектуры и строительства (протокол № 06-1 от 25.03.2010). Рекомендации разработаны в развитие европейских норм и рас- пространяются на расчёт и проектирование бетонных, железобе- тонных и предварительно напряженных железобетонных конструк- ций жилых зданий, изготавливаемых на предприятиях сборного же- лезобетона и крупнопанельного домостроения Республики Беларусь из тяжелого и мелкозернистого бетонов средней плотностью не ме- нее 2000 и не более 2500 кг/м3, при изготовлении которых действу- ет система контроля качества. Рекомендации предназначены для проектировщиков и лиц, осу- ществляющих контроль проектирования. В рекомендациях использованы ссылки на следующие норма- тивные правовые акты (далее — ТИПА) в области технического нормирования и стандартизации: 37 ТКП EN 1992-1-1-2009 Еврокод 2. Проектирование железобе- тонных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зда- ний. СТБ EH 1990-2007 Еврокод. Основы проектирования несущих конструкций. СТБ ЕН 1991-1-1-2007 Еврокод 1. Воздействия на несущие кон- струкции. Часть 1-1. Удельный вес, постоянные и временные нагрузки на здания. СТБ ISO 2394-2007 Надёжность строительных конструкций. Общие принципы. СНБ 5.03.01–2002 Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП 2.01.07–85 Нагрузки и воздействия. При проектировании железобетонных конструкций заводского изготовления частный коэффициент по бетону γс рекомендуется принимать равным 1,3 в соответствии с ТКП EN 1992-1-1 (Прило- жение А). При проектировании предварительно-напряжённых железобе- тонных конструкций заводского изготовления частный коэффици- ент по арматуре γs рекомендуется принимать равным 1,2 в соответ- ствии с ТКП EN 1992-1-1. При проектировании предварительно-напряжённых железобе- тонных конструкций заводского изготовления степень предвари- тельного напряжения арматуры рекомендуется назначать от харак- теристического временного сопротивления арматуры. Степень начального максимального напряжения арматуры следует устанавливать в соответствии с указаниями СНБ 5.03.01 или ТКП EN 1992-1-1. Метод частных коэффициентов следует использовать для под- тверждения того, что во всех значимых расчётных ситуациях ни одно из предельных состояний не будет превышено при использо- вании в расчётных моделях расчётных значений воздействий или эффектов воздействий и сопротивлений. Расчет конструкций заводского изготовления, как правило, необходимо производить для всех расчётных ситуаций, включая переходные (стадии изготовления, транспортирования, монтажа и т.д.). При этом расчётные схемы должны отвечать принятым кон- 38 структивным решениям и технологии изготовления, способам транспортирования, подъёма, монтажа и т.д. Характеристические значения нагрузок и воздействий следует принимать в соответствии с требованиями СТБ ЕН 1991-1-1 и СНиП 2.01.07. Расчётные значения нагрузок и воздействий следует определять умножением характеристических значений на соответ- ствующие частные коэффициенты. При расчёте конструкций заводского изготовления по предель- ным состояниям первой группы (предельным состояниям несущей способности) для постоянных и переходных расчётных ситуаций рекомендуется в соответствии с СТБ ЕН 1990 (6.4.3.2). Значения частных коэффициентов в общем случае следует при- нимать в соответствии с требованиями Национального приложения к СТБ ЕН 1990 и таблицы 1 настоящих рекомендаций. Таблица 1 — Значения частных коэффициентов для воздействий Влияние воздействия Значения частных коэффициентов для нагрузок постоянных, γG переменных, γQ особых, γА Неблагоприятное 1,35 1,5 Для соответствующих расчетных ситуаций Благоприятное 1.0 0 При расчёте конструкций заводского изготовления, применяе- мых в жилых зданиях, допускается принимать пониженное значе- ние частного коэффициента для постоянных нагрузок от собствен- ного веса γG, принимая равным 1,15 при условии выполнения сле- дующих требований: — на заводе организована система контроля качества изготовле- ния конструкций, включающая слежение за обеспечением точности геометрических параметров и контроль отклонений удельного веса материалов; — коэффициент вариации собственного веса изготовленных же- лезобетонных изделий и конструкций не должен превышать 0,05; 39 — отношение характеристических (нормативных) значений суммарной переменной (полезной) нагрузки к полной нагрузке на рассчитываемый конструктивный элемент, включая нагрузку от собственного веса изделий, находится в пределах, определяемых формулой (1): 4,0 1 1 ,, 1 ,  j i ikjk i ik QG Q ; — обеспечено выполнение требований СТБ ЕН 1990 по контро- лю при проектировании и изготовлении несущих конструкций (кон- троль третьей стороной, организационно не зависящей от проекти- рующей организации или завода-изготовителя). Примечание. В период внедрения рекомендаций, разработчик выполня- ет научно-техническое сопровождение, осуществляет контроль проектной документации и контроль изготовления конструкций на соответствие настоящим рекомендациям. Пониженное значение частного коэффициента γG допускается принимать только для собственного веса железобетонных изделий и конструкций заводского изготовления. Для постоянных нагрузок от веса других строительных материалов (стяжки, подсыпки, утепли- тели и т.д.) следует принимать полное значение γG равным 1,35. Пониженное значение коэффициента γG получено путём калиб- ровки вероятностными методами, с учётом заданного уровня надёжности конструкций и выполненной в соответствии с рекомен- дациями СТБ ЕН 1990 и СТБ ISO 2394. Для оценки уровня надёжности конструкций, обеспечиваемого системой частных коэффициентов, применена процедура, основан- ная на положениях и методах теории надёжности 1-го порядка (FORM) и методе наискорейшего спуска (для анализа вероятност- ной функции состояния конструкции и оценки значений индекса надёжности), методе Ferry Borges-Castanheta и правиле Turkstra (для вероятностного моделирования воздействий и их сочетаний). Целевое значение индекса надёжности конструкций β принято равным 3,8 для базового периода Т равного 50 лет в соответствии с требованиями СТБ ЕН 1990. Для моделирования постоянных воз- 40 действий применено нормальное распределение, для переменных воздействий — распределение Гумбеля, для погрешностей опреде- ления эффектов воздействий — нормальное распределение, для прочности конструкций — логнормальное распределение. Числовые значения коэффициентов сочетаний ψ0 для воздей- ствий следует принимать в соответствии с требованиями Нацио- нального приложения к СТБ ЕН 1990 (см. таблицу 2 настоящих ре- комендаций). Таблица 2 — Значения коэффициентов сочетаний для эффектов воздействий при расчёте конструкций жилых зданий Вид нагрузки ψ0 Полезные нагрузки 0,7 Снеговые нагрузки 0,5 Ветровые нагрузки 0,6 Температурные нагрузки (исключая пожары) 0,6 При расчёте балок, ригелей, плит, колонн и фундаментов, вос- принимающих нагрузки от одного перекрытия, а также при опреде- лении продольных усилий для расчёта колонн, стен и фундаментов, воспринимающих нагрузки от двух перекрытий и более, полные нормативные значения переменных нагрузок Qk рекомендуется снижать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07 (3.8, 3.9). Изделия заводского изготовления при их распалубке и подъёме со стенда, испытывают различные силовые воздействия и имеют расчётные схемы, отличающиеся от проектных. При этом монтаж- ные усилия могут отличаться от усилий при работе конструкций в проектном положении, как по величине, так и по знаку. При расчёте изделий заводского изготовления на усилия, возни- кающие при распалубке, подъёме со стенда (кроме расчёта монтаж- ных петель) собственный вес конструкций рекомендуется вводить в расчёт с коэффициентом динамичности равным 1,4. При этом част- 41 ный коэффициент для нагрузок от собственного веса изделия реко- мендуется принимать равным 1. На каждом заводе коэффициент динамичности допускается уточнять опытным путём с учётом тех- нологии изготовления изделий, но не ниже 1,25. При проектировании изделий заводского изготовления места за- хвата при подъёме и транспортировании рекомендуется располагать таким образом, чтобы для восприятия монтажных усилий не требо- валось постановка дополнительного армирования. При проектировании зданий, возводимых с применением несу- щих железобетонных конструкций заводского изготовления, следу- ет руководствоваться требованиями СНБ 5.03.01, СТБ ЕН 1990, СТБ ЕН 1991-1-1, СТБ ISO 2394 и настоящими рекомендациями в части оговоренных значений системы частных коэффициентов. Минимальные значения процентов армирования железобетон- ных конструкций заводского изготовления следует принимать в со- ответствии с требованиями СНБ 5.03.01. При меньшем проценте армирования конструкции следует относить к бетонным и преду- сматривать конструктивное армирование (за исключением блоков стен подвалов). Конструктивное армирование бетонных панелей внутренних стен рекомендуется принимать двусторонним из плоских или гну- тых вертикальных и горизонтальных каркасов и отдельных стерж- ней, объединённых в единый арматурный каркас. Расстояние между вертикальными каркасами рекомендуется принимать не более 0,9 м. Горизонтальные каркасы рекомендуется, как минимум, располагать по верху и низу панели. Площадь сечения вертикальной и горизон- тальной арматуры, устанавливаемой у каждой из сторон панели, рекомендуется принимать не менее 0,2 см2/м, при минимальном проценте армирования — 0,025 %. Бетонные панели внутренних стен, изготавливаемые в горизон- тальном положении, при необходимости рекомендуется армировать дополнительной сеткой, расположенной у грани панели, обращен- ной к поддону формы. В панелях внутренних стен с проёмами рекомендуется устанав- ливать в плоскости перемычек парные вертикальные каркасы, про- дольные стержни которых рекомендуется заводить за грань проёма не менее чем на 500 мм. По низу проёма рекомендуется предусмат- ривать железобетонную перемычку или арматурный каркас. 42 Простенки шириной 600 мм и менее рекомендуется армировать не менее чем двумя каркасами, соединёнными между собой с двух сторон горизонтальными стержнями с шагом не более шага попе- речных стержней каркаса. Диаметр продольных стержней каркасов рекомендуется прини- мать не менее 5 мм, диаметр поперечных стержней — не менее 4 мм. Железобетонные панели внутренних стен рекомендуется арми- ровать поперечными вертикальными каркасами, расположенными с шагом не более 400 мм и объединёнными в арматурный блок гори- зонтальными каркасами вверху и внизу панели и отдельными стержнями по высоте панели с шагом 500-600 мм. Площадь сечения вертикальной арматуры устанавливается по расчёту, при этом про- цент армирования должен быть не менее 0,13 %. Диаметр вертикальных стержней рекомендуется принимать не менее 8 мм. Поперечные стержни каркасов рекомендуется распола- гать с шагом не превышающим двадцати диаметров продольных стержней каркаса. Железобетонные панели внутренних стен допускается армиро- вать двумя сетками с шагом вертикальных стержней не более 400 мм, объединёнными в арматурный блок вертикальными и гори- зонтальными каркасами. Панели наружных стен рекомендуется армировать простран- ственными арматурными блоками, собираемыми из вертикальных и горизонтальных каркасов, сеток, отдельных арматурных стержней и изделий (закладных деталей, подъёмных петель и др.). Для трёхслойных панелей с гибкими связями рекомендуется принимать следующую схему армирования: — двустороннее армирование внутреннего несущего слоя верти- кальными и горизонтальными каркасами, расположенными перпен- дикулярно плоскости стены и объединёнными в единый арматур- ный блок совместно с каркасами перемычек. Каркасы рекомендует- ся располагать по периметру панели, по контуру проёмов, а также в простенках с шагом не более 900 мм; — армирование сеткой из стержней диаметром не менее 4 мм наружного бетонного слоя. 43 Для соединения наружного и внутреннего слоев панели реко- мендуется предусматривать гибкие связи. Подъёмные петли реко- мендуется размещать во внутреннем и наружном слоях панели. Плиты, опёртые по контуру, рассчитываются с учётом их работы в двух направлениях. Армирование плит принимается по результа- там расчётов с минимально допустимым процентом армирования в коротком направлении плиты равном 0,1 %. При этом диаметр ар- матуры должен быть не менее 6 мм. В длинном направлении плиты минимальный процент армиро- вания рекомендуется принимать не менее 0,05 %. Допускается по короткому пролёту плиты перекрытия не дово- дить до опоры рабочую арматуру (через один стержень) на величи- ну, определяемую формулой: a = 0,14·l – 20·d, где l — расчётная длина плиты. При этом расстояние между корот- кими стержнями должно быть не более 400 мм. При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации анкеров в расчёте рекомендуется не учитывать, так как они учтены при определении полного удлинения арматуры. Рекомендации Р.5.03.065.10 разработаны специалистами инсти- тута НИПТИС им. С.С. Атаева, Брестского государственного тех- нического университета и Белорусского национального техническо- го университета (регистрационный номер «Стройтехнорм» 065 от 25.05.2010). 44 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 69+624.014.2 СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАК ЧАСТЬ СИСТЕМЫ П Р О Е К Т И Р О В А Н И Я П О Т К П Е Н 1 9 9 3 - 1 - 1 МАРТЫНОВ Ю. С., ЛАГУН Ю. И., НАДОЛЬСКИЙ В. В. Белорусский национальный технический университет Минск, Беларусь В статье рассмотрены основные принципы и особенности стати- ческого расчета стальных каркасов по ТКП ЕН 1993-1-1 [1]. Затронуты вопросы моделирования элементов конструкции, узлов сопряжений, методов выполнения статического расчета, а также порядок учета несовершенств. ВВЕДЕНИЕ С января 2010 г. в Республике Беларусь на альтернативной осно- ве введены Технические кодексы установившейся практики (ТКП) по проектированию строительных конструкций, идентичные соот- ветствующим Европейским нормам — Еврокодам. В связи с этим представляет интерес вопрос сопоставимости ме- тодик расчета по различным ТНПА, действующим на территории Республики Беларусь. Основные принципы, особенности статиче- ского расчета стальных каркасов и требования к нему изложены в разделе 5 ТКП ЕН 1993-1-1 [1]. Они регламентируют процедуры моделирования элементов конструкции, узлов сопряжений, методов выполнения статического расчета, а также порядок учета несовер- шенств. Авторами рассмотрен наиболее простой и чаще всего ис- пользуемый упругий статический расчет. 45 1. Моделирование конструкции для статического расчета Общие требования к моделированию конструкции для статиче- ского расчета изложены в п.5.1.1(2) ТКП [1] следующим образом: «Расчетная модель и основные допущения при расчетах должны отражать работу конструкции в соответствующем предельном со- стоянии с заданной точностью и отражать предполагаемый тип по- перечных сечений, элементов, соединений и опорных частей». Ис- ходя из этого, в общем случае расчетная модель должна отражать фактическую жесткость опор, соединений и несовершенства с до- пустимой степенью идеализации для конкретного вида предельного состояния. При простоте этого требования реализация его на прак- тики весьма затруднительна. Основные трудности связаны с обос- нованием параметров, характеризующих реальное поведение кон- струкции. ТКП [1] предоставляет нормативную базу для выбора этих параметров. При потере местной устойчивости части поперечного сечения (и связанное с ней выключение этой части из состава расчетного сече- ния) может произойти существенное перераспределение усилий в элементе, поэтому этот эффект должен быть учтён при выполнении статического расчета. Согласно п.5.2.1(5) ТКП [1] при назначении характеристик поперечного сечения и элемента в целом необходимо учесть эффекты потери местной устойчивости, если они значитель- но влияют на результаты статического расчета. Степень значимости влияния этих эффектов можно определить по указаниям п.2.2 (5) ТКП [2], используя отношения площади эффективного сечения к площади «брутто». Эффективное сечение — это сечение, в котором исключена неустойчивая часть элемента сечения, определенная по ТКП [2]. При проектировании по ТКП [1] различают следующие три типа узлов (см. п. 5.1.2 (2): а) жесткий узел, деформации которого не оказывает влияния на результаты статического расчета; б) простой (шарнирный) узел, не передающий изгибающие моменты; в) полужесткий (упругоподатливый) узел, деформации которого должны быть приняты во внимание при статическом расчете. Более детальное определение типов узлов осуществляется по ТКП [3]. На рис. 1 приведена графическая интерпретация узлов разного типа. На основании этой классификации делается вывод о необходимости 46 учета влияния деформаций узлов на распределение внутренних сил и моментов в конструкции и на суммарные деформации элементов конструктивной системы. Учет взаимодействия основания и кон- структивной системы при моделировании конструкции для статиче- ского расчета регламентируется в ТКП [4]. Рис. 1. Типы узлов: а — жесткий; б — простой; в — полужесткий 2. Влияние деформированной геометрии конструкции при статическом расчете Общие сведения В процессе нагружения конструкции происходит изменение гео- метрической схемы, что может привести к дополнительным усили- ям и их распределению. Поэтому в п. 5.2.1 ТКП [1] выделено два типа статического расчета: расчет первого порядка, основанный на начальной геометрии, и расчет второго порядка, учитывающий де- формации расчетной схемы. Расчет второго порядка позволяет учесть дополнительные эффекты от деформированной геометрии элементов (P-δ эффекты) и конструкции в целом (P- эффекты). Наиболее общее представления расчетов первого и второго поряд- ков представлено на рис. 2 для консольного стержня. Эти виды расчетов хорошо известны, но нормативно закреплен- ной базы для применения и разграничения этих видов расчета от- 47 сутствуют. По этой причине, как правило, прибегают к более про- стому расчету, не учитывая при этом последствия. Применение Ев- рокодов позволяет обосновано применять тот или иной вид стати- ческого расчета. M(x) = Hx M(x) = Hx + V + V M(h) = Hh M(h) = Hh + V Рис. 2. Расчетные схемы стержня при расчете первого и второго порядка Согласно п.5.2.1(3) ТКП [1]: «Расчет по теории первого порядка может применяться для конструкции, если увеличением соответ- ствующих внутренних сил или моментов или любым другим изме- нением работы конструкции, вызванными деформациями, можно пренебречь». Это условие считается выполненным в упругой ста- дии, если cr > 10. При несоблюдении этого условия конструкция должна быть рас- считана с учетом эффектов второго рода, возникающих за счет де- формированной геометрии. Определение параметра cr 48 Параметр cr, характеризующий чувствительность конструкции к эффектам второго рода, в общем случае, можно определить из вы- ражения F cr cr F Ed , где FEd — расчетное воздействие на конструкцию; Fcr — критическое воздействие, соответствующее потере об- щей устойчивости в упругой стадии, определенное на основе начальных упругих жесткостей. Для рамных каркасов с небольшими уклонами кровли и балочно- стоечных типов плоских рам зданий при незначительном осевом сжатии в ригелях покрытия и перекрытий параметр cr можно опре- делить согласно п.5.2.1(4) ТКП [1] по формуле: , H hEd cr V Ed H Ed , где HEd — суммарное значение расчетных горизонтальных ре- акции в основании этажа от внешних горизонтальных нагрузок и фиктивных горизонтальных нагрузок; VEd — суммарное расчетное вертикальное усилие в основании этажа; H,Ed — горизонтальное смещение верха этажа относительно основания этажа при действии горизонтальных нагрузок, в том чис- ле фиктивных горизонтальных нагрузок, приложенных на уровне каждого этажа; h — высота этажа. Для более простого определения параметра cr можно применять следующие допущения: Допущение (1): при вычислении Fcr для многоэтажных каркасов достаточно смоделировать конструкцию с узловой нагрузкой, игно- рируя изгибающие моменты, вызванные распределением нагрузки. Однако, вычисляя cr для большепролетных рам, в которых может 49 быть существенное увеличение осевого сжатия в ригелях, при мо- делировании должен быть учтен характер распределения нагрузки. Допущение (2): уклон кровли можно считать малым, если его значение не более чем 1:2 (26°). Допущение (3): осевое сжатие в ригелях покрытия и перекрытий существенно, если 0 3 y Ed Af . N , где NEd — значение расчетной силы сжатия; — условная гибкость в плоскости рамы, вычисленная для ригеля, с шарнирным закреплением по концам и длиной, равной конструктивной длине. 3. Расчет конструкции с учетом деформированной геометрии В случаи чувствительности конструкции к эффектам второго ро- да, статический расчет в упругой стадии должен их учитывать. Эф- фекты второго рода в плоскости рамы могут быть учтены одним из следующих способов: — расчетом первого порядка с использованием «коэффициента поперечного отклонения»; — расчетом первого порядка с использованием итерационного метода; — расчетом первого порядка с использованием расчетной дли- ны, основанной на форме общей потери устойчивости, сопровож- даемой поперечным отклонением; — расчетом второго порядка с соответствующими начальными несовершенствами. Расчет, основанный на расчетной длине, представляет собой хо- рошо знакомую методику, применяемую в СНиП [5]. 50 Расчет первого порядка с использованием «коэффициента попе- речного отклонения» Это один из наиболее простых методов, позволяющий учесть эффекты второго рода, но он имеет свои ограничения. Он учитыва- ет только те эффекты второго рода, которые возникают при попе- речном отклонении конструкции (т.е. только P эффекты). Для одноэтажных рам данный метод применим при малых уклонах кровли, если осевое сжатие в ригелях не существенно и cr ≥ 3,0. Для многоэтажных рам дополнительно к перечисленным ограниче- ниям добавляется требование, чтобы для всех этажей было одина- ковое распределение вертикальных и горизонтальных нагрузок, а распределение жесткостей элементов было пропорционально при- ложенным к этажу поперечным силам. Данный метод реализуется следующим образом. Выполняется упругий статический расчет первого порядка на внешние верти- кальные нагрузки и увеличенные горизонтальные нагрузки путем умножения на коэффициент поперечного отклонения. При этом го- ризонтальные нагрузки могут представлять собой как внешние го- ризонтальные нагрузки HEd (например, ветровые), так и эквивалент- ные нагрузки VEd , обусловленные несовершенствами конструкции (несовершенства рассмотрены ниже). Коэффициент поперечного отклонения определяется по следу- ющей формуле: 1 cr cr . Расчет первого порядка с использованием итерационного метода Этот метод, как и метод, основанный на коэффициенте попереч- ного отклонения, позволяет учесть только P эффекты. Общий порядок расчета по данному методу может быть пред- ставлен следующим образом. Вначале выполняется упругий стати- ческий расчет первого порядка со всеми нагрузками (V + H) и, если необходимо, учитывая эквивалентные нагрузки ( initV), заменяющие начальные несовершенства init поперечного отклонения. Из этого расчета получают значения угла поперечного отклонения i каждо- го сжатого элемента и внутренние усилия. 51 Рис. 3. Первая итерация расчета На второй итерации поперечное отклонение i для каждого сжато- го элемента, заменяется парой эквивалентных сил i NEd,i и выполня- ется упругий статический расчет первого порядка на те же нагрузки, но с учетом дополнительных сил i NEd,i (NEd,i — продольная сила), приложенных по концам каждого сжатого элемента. На основании этого расчета уточняются значения внутренних усилий и угол попе- речного отклонения i для каждого сжатого элемента рамы. Рис. 4. Вторая итерация расчета Если сходимость значений перемещений и внутренних усилий не достигнута, то переходят к следующей итерации. В общем случае достаточно 3 итерации для достижения весьма приемлемой сходимости. В конце процесса внутренние силы и мо- менты, а также смещения можно рассматривать как полученные 52 расчетом второго порядка, т.е. расчетом по деформированной рас- четной схеме. Расчет первого порядка с использованием расчетной длины (метод эквивалентной колонны) Статический расчет выполняется по недеформируемой расчет- ной схеме и без учета несовершенств. Последние учтены в расчет- ных формулах проверки устойчивости отдельных элементов кон- структивной схемы. Значения расчетных длин устанавливается исходя из формы об- щей потери устойчивости рамы с учетом жесткостей элементов и соединений, наличия пластических шарниров и распределение сжимающих усилий при действии распределенных нагрузок. 4. Учет несовершенств В реальных конструкциях существуют неизбежные начальные несовершенства, включая остаточные напряжения и геометрические несовершенства. Их можно учесть либо с помощью корректировок расчетных формул, либо непосредственным учетом при статиче- ском расчете, как это показано ниже. При расчете рам, чувствительных к потере устойчивости, сопро- вождаемой поперечным отклонением, эффект несовершенств учи- тывается посредством расчета рамы с эквивалентным несовершен- ством в виде начального поперечного отклонения i и местных из- гибных отклонений δ элементов. Общие начальные несовершенства в виде поперечного отклоне- ния определяются из выражения 0 h m , где 0 — основное значение, принимаемое равным 0 = 1/200; h — понижающий коэффициент, учитывающий высоту колонн h: 2 h h , не менее 2/3 и не более 1; 53 m — понижающий коэффициент, учитывающий количество ко- лонн в ряду: 1 0,5 1m m . Здесь m — количество колонн в ряду. Рассматриваются только колонны, воспринимающие вертикаль- ную силу NEd, равную не менее 50 % среднего значения, приходя- щегося на каждую колонну ряда. Для рамных каркасов зданий не- совершенствами в виде поперечных отклонений можно пренебречь, если HEd > 0,15VEd. Начальные поперечные отклонения следует рас- сматривать в любом горизонтальном направлении, но одновремен- но учитывается только одно из направлений. В многоэтажных ба- лочно-стоечных каркасах здания эквивалентные силы следует при- кладывать на уровне каждого этажа и в уровне покрытия. Также подлежат рассмотрению возможные эффекты закручивания кон- струкции, вызванные асимметричными поперечными отклонениями двух противоположных граней (см. рис 5.5 ТКП [1]). Начальные местные изгибные несовершенства элементов рам при плоской форме потери устойчивости, представлены в виде: e0 /L, где e0 — выгиб элемента. Рекомендуемые значения приведены в табл. 5.1 ТКП [1]. Для рам, чувствительных к эффектам второго рода, местные изги- бные отклонения должны быть введены в расчет рамной конструк- ции для каждого сжатого элемента, если: — существует хотя бы одно соединение, воспринимающее мо- мент в конце элемента; — условная гибкость в плоскости рамы , вычисленная для эле- мента с шарнирами по концам, должна быть не менее 0,5 y Ed Af N . Начальные поперечные отклонения и начальные местные изгиб- ные отклонения могут быть заменены системами эквивалентных го- ризонтальных сил, приложенных к каждой из колонн (см. рис. 5.4 ТКП [1]). 54 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Действующая нормативная база Республики Беларусь по проек- тированию стальных конструкций ограничивается общими указани- ями по выполнению статического расчета. Согласно п. 1.8 СНиП [5] расчетные усилия (изгибающие моменты, продольные и попереч- ные силы) следует определять в предположении упругих деформа- ций стали по недеформируемой схеме (расчет первого порядка). Допускается производить расчет по деформируемой схеме, учиты- вающей влияния перемещений конструкции под нагрузкой. Введенный в действие с 01.01.2010 технический кодекс ТКП ЕН 1993-1 содержит указания по выполнению статических расчетов стальных каркасов в различной постановки: от простейше- го упругого расчета до пластического расчета с учетом геометриче- ской и физической нелинейности. Практическое значение имеют рекомендации по учету началь- ных несовершенств в виде поперечных отклонений каркаса соору- жения от вертикали и в виде местных изгибных отклонений элемен- тов каркаса, а также порядок учета эффектов второго порядка (вли- яния деформаций элементов каркаса под нагрузкой). Важно отметить, что при выполнении статических расчетов строгие требования предъявляются к последующей практической реализации узлов с точки зрения соответствия их заданных в расче- те жесткостей, вращательной и несущей способности. Этот аспект детально рассмотрен в ТКП [3]. ЛИТЕРАТУРА 1. ТКП EN 1993-1-1:2010. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий. 2. ТКП EN 1993-1-5:2010. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-5. Пластинчатые элементы. 3. ТКП EN 1993-1-8:2010. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-8. Расчет соединений. 4 ТКП EN 1997:2010. Еврокод 7. Геотехническое проектирование. 5. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. — ЦИТП Госстроя СССР 1991 — 96 с. 55 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 624.014 ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ТКП EN 1993 ЖАБИНСКИЙ А.Н. Белорусский национальный технический университет Минск, Беларусь В отличие от СНиП II-23-81*при расчете элементов по ТКП EN 1993-1-1 различают четыре класса поперечных сечений, для кото- рых определены граничные условия, при достижении которых не- сущая способность ограничивается потерей местной устойчивости. Для поперечных сечений классов 1 и 2 несущая способность дости- гается соответственно появлением полного шарнира пластичности или развитием пластических деформаций с ограничением враща- тельной способности, вследствие потери местной устойчивости от- дельных элементов. В конструкциях с сечением класса 3 расчет ведется в предполо- жении, что в крайних сжатых волокнах напряжения достигают пре- дела текучести, но потеря устойчивости элементами препятствует развитию пластических деформаций. К конструкциям с поперечны- ми сечениями класса 4 относятся сечения, в которых потеря мест- ной устойчивости наступает до достижения предела текучести в полке или стенке поперечного сечения. 56 Определенный интерес представляют собой изгибаемые элемен- ты с поперечным сечением класса 4, в которых потеря местной устойчивости в полке или в стенке наступает до достижения преде- ла текучести в наиболее нагруженных волокнах. Для балок с поперечным сечением класса 4 проверка прочности и устойчивости производится с использованием геометрических характеристик эффективной площади поперечного сечения (Aeff, Ieff, Weff), рассчитанных без учета сжатых участков пластин, для которых местная устойчивость не обеспечена. При определении эффективных площадей сечения сжатой и растянутой полок балки, необходимо также учитывать эффект сдвигового запаздывания, ко- торый не учитывается в национальных нормах. Согласно [2] при расчете балок с широкими и тонкими полками необходимо учитывать эффект сдвигового запаздывания напряже- ний по сечению сжатых и растянутых поясов. На рис. 1 показана эффективная длина балок при определении эффективной ширины поясов. Рис. 1. Эффективная длина Le для неразрезных балок и распределение эффективнойs ширины 57 Длина Le, приведенная на рис. 1, равна расстоянию между нуле- выми точками действующих моментов. Если смежные пролеты от- личаются не более чем на 50 % или длина консолей составляет не- более 50 % примыкающего пролета, то эффективную длину Le до- пускается определять согласно рисунку 1. В других случаях Le оценивают как расстояние между двумя нулевыми точками дей- ствующих моментов. На рис. 2 приведено распределение нормальных напряжений в полке при эффекте сдвигового запаздывания. Рис. 2. К определению эффективной ширины: 1 — свес пояса при опирании на одну сторону; 2 — свес пояса при опирании на две стороны; 3 — толщина листа t; 4 — продольные элементы жесткости В поясах допускается не учитывать эффект сдвигового запазды- вания, если выполнено условие b0 < Le/50. Для балок b0 равно 0,5 bf пояса, для поясов с двухсторонними опорами (см. рис. 2) b0 равня- ется половине ширины пояса между опорами. Если указанное усло- вие (b0 < Le/50) для b0 не выполняется, то при оценке несущей спо- собности и усталостной прочности материала необходимо учиты- вать влияние эффекта сдвигового запаздывания поясов, для этого определяют эффективнуюs ширину поясов, которую определяют по формуле beff = b0, (1) 58 где коэффициент указан в таблице 3.1 [2] и принимается в зави- симости от параметров eLbk 00 и tb Asl 0 0 1 . При расчете по предельным состояниям эффект сдвигового за- паздывания допускается учитывать следующим образом: — воздействие эффекта сдвигового запаздывания в упругой ста- дии работы при определении несущей способности и усталостной прочности; — при одновременном воздействии сдвигового запаздывания и потери устойчивости (выпучивания) пластин при действии нор- мальных сжимающих напряжений; — при упруго-пластической работе материала воздействие эф- фекта сдвигового запаздывания допускается при учете ограничения пластических деформаций. Одновременное действие потери устойчивости пластины и сдви- гового запаздывания допускается рассчитывать с учетом эффектив- ной площади сечения Aeff по формуле Aeff = Ac,eff ult, (2) гдеAc,eff — эффективная р площадь поперечного сечения сжатого пояса при потере устойчивости пластины от действия нормальных напряжений; ult— понижающий коэффициент эффективной s ширины для учета сдвигового запаздывания в предельном состоянии при опре- делении несущей способности, ult допускается принимать равным согласно таблице 3.1 [2], с заменой 0 на * 0 по формуле ,eff*0 0 c f A b t , здесь tf — толщина пояса. При упруго-пластической работе материала воздействие эффекта сдвигового запаздывания с учетом ограничения пластических де- формаций допускается учитывать посредством эффективной пло- щади сечения Aeff по формуле Aeff = Ac,eff k Ac,eff . (3) 59 Формулы 2 и 3 допускается применять также для поясов, рабо- тающих на растяжение, в этом случае Ac,eff, как правило, заменяют на площадь сечения брутто растянутого пояса. Эффективныеp площади пластин сжатых элементов стенки (с двухсторонним закреплением по краям поясами) должны опреде- ляться, используя таблицу 4.1 [2], а для пластин с односторонним закреплением (свесы листа пояса) — таблицу 4.2 [2]. Эффективнаяp площадь сжатой зоны листа с поперечной площадью сечения брут- то Ас, как правило, определяется по формуле Ac,eff = Ac, (4) где — понижающий коэффициент при потере устойчивости пла- стины, принимают по формулам 5 и 6 в зависимости от условной гибкости стенки равной cr / 28,4 y p f b t k , где 2 235 [Í /ì ì ]yf . Для сжатой пластины с двухсторонним закреплением (для стенки) = 1,0 для 0,673;p 2 0,055 (3 ) 1,0p p для 0,673,p где (3 + ) 0. (5) Для сжатой пластины с односторонним закреплением (свес пояса) = 1,0 для 0,748;p 2 0,188 1,0p p для 0,748,p (6) здесь — отношение напряжений, определяемых согласно 4.4(3) и 4.4(4) [2]; b — расчетная ширина пластины принимается следующей: hw —для стенки; b —для элементов поясов с двухсторонним закреплением (кроме прямоугольных полых профилей); c —для свесов поясов с односторонним закреплением; kσ — коэффициент, учитывающий потерю устойчивости в за- висимости от отношения напряжений по краям пластины и усло- 60 вий их закрепления. Для длинных пластин значения коэффициента kσ указаны в таблице 4.1 или в таблице 4.2 [2]; t — толщина листа; cr — упругое критическое напряжение потери устойчивости (см. формулу (А.1), Приложение А [2]). Для поясов I-сечений и коробчатых балок коэффициент отноше- ния напряжений , принятый в таблице 4.2 [2], является основой для определения характеристик поперечного сечения брутто, кото- рые обязательно должны приниматься в расчете поясов при учете эффекта сдвигового запаздывания, если это имеет место. Для стен- ки определяют отношение напряжений согласно таблицы 4.1 [2] с учетом распределения напряжений, которое определяется по эф- фективной ширине сжатого пояса и сечения брутто стенки. Данный метод требует итеративного расчета, в котором отношение напряжений повторно определяется на каждом этапе распределе- ния напряжений с эффективным сечением предшествующего итера- тивного шага. Это касается в том числе и пластинок между попе- речными элементами жесткости, где потеря устойчивости пластины сопоставима с потерей устойчивости стержня и требует применения понижающего коэффициента с для c . Для пластин с продольны- ми элементами жесткости потеря устойчивости, как для стержня, может также иметь место при a/b 1. Если эффект сдвигового запаздывания поясов не учитывается, тогда в расчете учитывают эффективную площадь поясов Ac,eff, определяемую по формуле (4). Характеристики эффективного по- перечного сечения балки, как правило, определяются по эффектив- ным площадям сжатых элементов полки и стенки и эффективнойs площади растянутого пояса, вследствие эффекта сдвигового запаз- дывания. На схемах 1, 2 и 3 приведены блок-схемы расчета на прочность элементов поперечных сечений класса 4 на изгиб, поперечную силу и их совместное действие. При расчете таких сечений необходимо вначале определить эффективные сечения полок с учетом потери устойчивости от действия нормальных сжимающих напряжений и эффекта сдвигового запаздывания, а затем эффективное сечение стенки. После этого по ним определяют эффективные геометриче- 61 ские характеристики сечения всей балки. На схеме 1 приведена по- следовательность такого расчета при определении эффективных площадей полок и стенки, и проверка балки на изгиб. Если проч- ность поперечного сечения при работе на изгиб не достаточна, тре- буется постановка элементов жесткости. На схеме 2 приведена последовательность расчета балки на срез. Отличительной особенностью расчета от национальных норм явля- ется то, что при отношении / 31 /w wh t k при расчете на срез должна учитываться потеря местной устойчивости стенки. Несущая способность стенки на срез определяется как сумма составляющих несущей способности стенки и поясов (Vbw,Rd + Vbf,Rd). При расчете первой составляющей Vbw,Rd учитывается потеря местной устойчи- вости стенки введением понижающего коэффициента w Значение этого коэффициента определяется в зависимости от условной гиб- кости стенки /LT y y crW f M , где Мcr — критический момент по- тери устойчивости плоской формы потери устойчивости в упругой стадии. Составляющая несущей способности поясов Vbf.Rd определя- ется в предположении, что при потере устойчивости стенки, по ли- нии главных касательных растягивающих напряжений, на восприя- тие поперечной силы включаются полки на участке стенки длиной «С» (см. схему 2), повышая несущую способность стенки на срез. На схеме 3 приведена блок-схема расчета на прочность элемен- тов поперечных сечений класса 4 на совместное действие изгибаю- щего момента и поперечной силы. Расчет по EN предусматривает влияние поперечной силы на несущую способность на изгиб. Если поперечная сила меньше половины несущей способности на сдвиг в пластической стадии VEd < 0,5Vpl,Rd, то его влияние на несущую спо- собность на изгиб можно пренебречь, кроме случаев, когда потеря местной устойчивости при сдвиге уменьшает несущую способность поперечного сечения. Для этого случая уменьшенное значение не- сущей способности на изгиб следует принимать равному расчетно- му значению несущей способности поперечного сечения, рассчи- танному по уменьшенному значению предела текучести равному (1 – ) fy (6.2.8 [2]). 62 Схема 1 63 Схема 2 64 Схема 3 65 Анализ расчета стальных конструкций на изгиб по Еврокоду 3 показывает, что имеются значительные отличия от национальных норм в подходах, некоторых формулах и требованиях к расчету стальных конструкций, хотя конечные результаты прочностных расчетов сопоставимы между собой. Обучение студентов по дисциплине металлические конструкции по Еврокоду 3, на наш взгляд, надо вести по действующим нацио- нальным нормам с объяснением по каждым разделам курса тех от- личий, которые имеют правила расчета по европейским стандартам. Только в этом случае выпускники университета будут знать нормы расчета по национальным стандартам и владеть навыками расчета по европейским правилам. ЛИТЕРАТУРА 1. EN 1993-1-1 Проектирование стальных конструкций. Общие правила и правила для зданий. 2. EN 1993-1-5 Проектирование стальных конструкций. Пластинча- тые элементы. 66 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 624.012.45 НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ ЕВРОКОД 5 НАЙЧУК А.Я. Филиал РУП «Институт БелНИИС» НТЦ Брест, Беларусь ОСНОВНЫЕДОКУМЕНТЫПО ПРОЕКТИРОВАНИЮДК  Проектировать деревянные конструкции и гражданские сооружения на территории Республики Беларусь следует в соотвествии с общепринятыми в Европейском Союзе стандартами, с учетом национальных приложений.  Основополагающими документами при проектировании деревянных конструкций и гражданских сооружения являются: ТКП EN 1990-2009 «Основы проектирования конструкций» - определяющий основы строительного проектирования; ТКП EN 1991-1-2009, Еврокод 1 «Воздействия на конструкции», включающий десять частей, рассматривающих воздействия, которые необходимо воспринять; ТКП EN 1995-2009, Еврокод 5 «Проектирование деревянных конструкций», который состоит из трех частей: ТКП EN 1995-1-1 Проектирование деревянных конструкций – Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий; ТКП EN 1995-1-2 Проектирование деревянных конструкций – Часть 1-2: Общие положения – Проектирование с учетом огнестойкости и ТКП EN 1995-2 Проектирование деревянных конструкций – Часть 2: Мосты. 67 ВОЗДЕЙСТВИЯ И ВЛИЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Длительность действия нагрузки и влияние влажности на прочностные и жесткостные характеристики элементов из древесины и материалов на ее основе следует обязательно учитывать в расчетах на прочность и пригодность к эксплуатации. Следует также учитывать воздействия, вызванные изменением влажности древесины. Классы длительности действия нагрузок Примеры нагрузок в соответствии с длительностью действия № Класс воздействия нагрузки Совокупная длительность воздействия нормативной нагрузки 1 Постоянные Более чем 10 лет 2 Длительные 6 месяцев – 10 лет 3 Средней продолжительности от 1 недели до 6 месяцев 4 Кратковременные менее чем 1 неделя 5 Особые (мгновенные) № Класс воздействия нагрузки Примеры нагрузок 1 Постоянная Собственный вес 2 Длительная Складирование и накопление материалов 3 Средней продолжительности Нагрузка на перекрытие, снеговые нагрузки 4 Кратковременная Нагрузки при техническом обслуживании 4 Особая Ветер и особые нагрузки Классы эксплуатации Сооружения подразделяются по одному из классов эксплуатации, приведенных ниже. Применение клееных деревянных конструкций в условиях эксплуатации класса 1 при относительной влажности воздуха ниже 45% не допускается. Классы эксплуатаций Характеристика условий эксплуатации конструкций Максимальная влажность древесины для конструкций из клееной древесины из цельной 1 2 3 Внутри отапливаемых помещений при темпера- туре 35 град С, относительной влажности возду- ха, %: до 60 включительно св. 60 до 75 75 – 95 9 12 15 20 20 20 2 3 Внутри неотапливаемых помещений при относи- тельной влажности воздуха, %: до 75 включительно свыше 75 12 15 20 25 4 На открытом воздухе 12 25 4 В частях зданий и сооружений, соприкасающихся с грунтом – 25 5 Постоянно увлажняемых, находящихся в воде – Не ограничивается 68 Расчетные значения свойств материалов Расчетное значение Xd для прочностных характеристик рассчитывается как : Xd = kmod Xk/ m , (1) где Xk – характеристическое значение прочностной характеристики; kmod – коэффициент модификации, учитывающий эффект длительности нагрузки и содержание влаги; m – частный коэффициент свойств материала. Расчетное характеристики жесткости элемента Ed или Gd определяются как : Ed = Emeam/ m , (2) Gd = Gmeam / m , (3) где Emeam – среднее значение модуля упругости; Gmeam – среднее значение модуля сдвига. Сжимающее напряжение под углом к волокнам Характеристические значения прочностных и упругих характеристик древесины kgmf ,, kgtf ,,0, kgtf ,,90, kgcf ,,90, kgvf ,, kgcf ,,0, kgvf ,, meangE ,,0 05,,0 gE meangE ,,90 meangG , kg , Древесина хвойных пород и тополь Древесина лиственных пород С14 С16 С18 С20 С22 С24 С27 С30 С35 С40 С45 С50 D30 D35 D40 D50 D60 D70 Показатели прочности (Н/мм2) Изгиб fm,k 14 16 18 20 22 24 27 30 35 40 45 50 30 35 40 50 60 70 Растяжение вдоль волок. ft,0,k 8 10 11 12 13 14 16 18 21 24 27 30 18 21 24 30 36 42 Растяжение поперек волок. ft,90,k 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,9 Сжатие вдоль волок. fc,0,k 16 17 18 19 20 21 22 23 25 26 27 29 23 25 26 29 32 34 Сжатие поперек волок. fc,90,k 2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 8,0 8,4 8,8 9,7 10,5 13,5 Сдвиг fv,k 1,7 1,8 2.0 2,2 2,4 2,5 2,8 3,0 3,4 3,8 3,8 3,8 3,0 3,4 3,8 4,6 5,3 6,0 Показатели жесткости (кН/мм2) Среднее значение модуля упругости вдоль волок. E0,mean 7 8 9 9,5 10 11 11, 12 13 14 15 16 10 10 11 14 17 20 5%-ная квантиль модуля упругости вдоль волок. E0,0,5 4,7 5,4 6,0 6,4 6,7 7,4 8,0 8,0 8,7 9,4 10,0 10,7 8,0 8,7 9,4 11,8 14,3 16,8 Среднее значение модуля упругости поперек волок. E90,mea n 0,23 0,27 0,30 0,32 0,33 0,37 0,38 0,40 0,43 0,47 0,50 0,53 0,64 0,69 0,75 0,93 1,13 1,33 Среднее значение модуля сдвига Gmean 0,44 0,50 0,56 0,59 0,63 0,69 0,72 0,75 0,81 0,88 0,94 1,00 0,60 0,65 0,70 0,88 1,06 1,25 Плотность (кг/м3) Плотность ρk 290 310 320 330 340 350 370 380 400 420 440 460 530 560 590 650 700 900 Среднее значение плотности ρmean 350 370 380 390 410 420 450 460 480 500 520 550 640 670 700 780 840 1080 69 Формулы для определения нормативных значений древесины в соответствии с СТБ EN 338. Для определения указанных в таблице нормативных значений, кроме прочности при изгибе, среднего значения модуля упругости при изгибе и плотности применяют следующие формулы : Прочность при растяжении вдоль волокон ft,0,k = 0,6fm,k  Прочность при сжатии вдоль волокон fc,0,k = 5(fm,k)0,45  Прочность при сдвиге  Прочность при растяжении поперек волокон  Прочность при сжатии поперек волокон:  для хвойных пород древесины fс,90,k = 0,007ρk  для лиственных пород древесины fс,90,k = 0,015ρk  Модуль упругости вдоль волокон:  для хвойных пород древесины Е0,05 = 0,67 Е0, mean  для лиственных пород древесины Е0,05 = 0,84 Е0, mean  Среднее значение модуля упругости поперек волокон:  для хвойных пород древесины E90,mean = E0,mean/30  для лиственных пород древесины E90,mean = E0,mean/15 Среднее значение модуля сдвига k ktf 0015,0 6,0 .min,90, 16 ,0 mean mean E G Определение некоторых физических и механических свойств древесины по СТБ EN 408. Определение прочности при растяжении и сжатии поперек волокон древесины Размеры испытываемых образцов строительной древесины или клееной многослойной древесины Характеристики образца Строительная древесина Клееная многослойная древесина B (мм) h (мм) l (мм) Объем b × l (мм2) b минимум h (мм) (мм) Растяжение 45 180 70 0,01 м3 25000 100 400 Сжатие 45 90 70 - 25000 100 200 Обозначения приведены в разделе 4. Допустимое отклонение размеров испытываемого образца b, h и l должно составлять 1%. Схема испытаний образцов по определению прочности и модуля упругости древесины при изгибе. 70 Характеристические значения прочностных и упругих характеристик клееной древесины Класс прочности клееной древесины GL 24ч GL 28ч GL 32 ч GL 36 ч Прочность при изгибе 24 28 32 36 Прочность при растяжении 16,5 0,4 19,5 0,45 22,5 0,5 26 0,6 Прочность при сжатии 24 2,7 26,5 3,0 29 3,3 31 3,6 Прочность при сдвиге 2,7 3,2 3,8 4,3 Модуль упругости 11 600 9 400 390 12 600 10 200 420 13 700 11 100 460 14 700 11 900 490 Модуль сдвига 720 780 850 910 Плотность 380 410 430 450 kgmf ,, kgtf ,,0, kgtf ,,90, kgcf ,,90, kgvf ,, Характеристические свойства прочности, жесткости в Н/мм2 и плотности в кг/м3 в соответствии с СТБ EN1194 (для однородной клееной древесины) kgcf ,,0, kgvf ,, meangE ,,0 05,,0 gE meangE ,,90 meangG , kg , Характеристические значения прочностных и упругих характеристик древесины Класс прочности клееной древесины GL 24ч GL 28ч GL 32 ч GL 36 ч Прочность при изгибе 24 28 32 36 Прочность при растяжении 14 0,35 16,5 0,4 19,5 0,45 22,5 0,5 Прочность при сжатии 21 2,4 24 2,7 26,5 3,0 29 3,3 Прочность при сдвиге 2,2 2,7 3,2 3,8 Модуль упругости 11 600 9 400 320 12 600 10 200 390 13 700 11 100 420 14 700 11 900 460 Модуль сдвига 590 720 780 850 Плотность 350 380 410 430 kgmf ,, kgtf ,,0, kgtf ,,90, kgcf ,,0, kgcf ,,90, kgvf ,, meangE ,,0 05,,0 gE meangE ,,90 meangG , kg , Характеристические свойства прочности, жесткости в Н/мм2 и плотности в кг/м3 соответствии с СТБ EN 1194 (для комбинированной клееной древесины) 71 Примерыформирования пакетов древесины клееной слоистой Классы прочности клееной древесины GL 24 GL 28 GL 32 GL 36 Однородная клееная древесина: Прочность при растяжении, в Н/мм2 Модуль упругости при растяжении, в Н/мм2 Плотность, в кг/м3 *) 14,5 11 000 350 18 12 000 370 22 13 000 390 26 14 000 410 Комбинированная клееная древесина: **) Прочность при растяжении, в Н/мм2 Модуль упругости при растяжении, в Н/мм2 Плотность, в кг/м3 *) 14,5/11 11 000/9 000 350/320 18/14,5 12 000/11 000 370/350 22/18 13 000/12 000 390/370 26/22 14 000/13 000 410/390 *) Значения плотности являются индикативными свойствами. **) Требуемые свойства для комбинированной клееной древесины приведены для внешних/внутренних слоев. Примеры наслаиваний балок, свойства слоев Классы прочности клееной древесины GL 24 GL 28 GL 32 Однородная клееная древесина С24 С30 С40 Комбинированная клееная древесина: внешние/внутренние слои С24/С18 С30/С24 С40/С30 Примеры наслаиваний балок, классы прочности слоев в соответствии с СТБ EN 338 kgtf ,,0, kgtf ,,0, meangE ,,0 kg , kg , meangE ,,0 Значения частных коэффициентов свойств для древесины сосныи ели, m Напряженное состояние и характеристика элементов Классы прочности С28 С24 С16 1 Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон: а) элементы из пиломатериалов шириной сечения b≤0,13 м для элементов брусчатых и клееных; b) шириной b>0,13 м ; с) из круглых лесоматериалов. 1,22 1,15 – 1,22 1,15 1,15 1,25 1,14 1,14 2 Растяжение вдоль волокон; а) элементы из цельной древесины; b) элементы из клееной древесины. 1,32 1,27 1,4 1,25 - - 3 Сжатие и смятие по всей площади поперек волокон 1,25 1,25 1,25 4 Смятие поперек волокон местное: а) в опорных частях конструкции, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов ; b) под шайбами при углах смятия от 900 до 600. 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 5 Скалывание вдоль волокон: а) при изгибе неклееных элементов; b) при изгибе клееных элементов; с) в лобовых врубках для максимального напряжения 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 6 Скалывание поперек волокон 1,35 1,35 1,35 7 Растяжение поперек волокон 1,5 1,5 1,5 8 Растяжение под углом 450 к направлению волокон 1,4 1,4 1,4 9 Срез под углом к волокнам 450 и 900 1,4 1,4 1,4 72 Значения коэффициентов модификации, kmod Материал Стандарт Класс эксплуа- тации Классы длительности действия Посто янное Длит ельно е Особое снеговое ветровое Цельная и клееная древесина, фанера СТБ 1711 - СТБ 1714, СТБ 1722, ГОСТ 1147, ГОСТ 3916.1, ГОСТ 3916.2, ГОСТ 11539 1 2 3 4 5 0,55 0,55 0,50 0,45 0,40 0,65 0,65 0,55 0,50 0,45 0,80 0,80 0,70 0,65 0,60 0,80 0,80 0,70 0,65 0,60 0,95 0,95 0,85 0,80 0,75 ДВПс ТУ 13-444 1 2 3 4 0,45 0,30 0,25 0,15 0,50 0,35 0,30 0,20 0,55 0,40 0,35 0,23 0,65 0,45 0,40 0,25 0,80 0,55 0,45 0,30 ДСПк ГОСТ 10632 1 2 0,45 0,25 0,50 0,30 0,55 0,35 0,65 0,40 0,80 0,45 ДСПф ГОСТ 10632 1 2 3 0,45 0,35 0,15 0,50 0,40 0,20 0,55 0,45 0,23 0,65 0,50 0,25 0,80 0,65 0,30 ЦСП ГОСТ 26816 1 2 3 4 0,50 0,45 0,35 0,30 0,60 0,55 0,40 0,35 0,65 0,60 0,45 0,40 0,75 0,65 0,50 0,45 0,90 0,80 0,65 0,55 Значения коэффициентов Обозначен ие коэффици ента размера Назначение коэффициента Характерист ическое свойство Соответствующий раздел в ТКП EN 1995- 1-1 kh Корректирует характеристическуюпрочность при изгибе и/или растяжении вдоль волокон, с целью учета влияния размера элемента, когда размер меньше исходного размера, приведенного в ТКП EN 1995-1-1 fm,k ft,0,k Цельная древесина 3.2(3); древесина клееная многослойная 3.3(3); брус на основе клееного шпона (LVL) 3.4(3); Цельная древесина 3.2(3); древесина клееная многослойная 3.3(3). kl Корректирует характеристическую прочность при растяжении, вдоль волокон бруса на основе клееного шпона, с целью учета влияния длины элемента, когда длина меньше исходной длины, приведенной в ТКП EN 1995-1-1 ft,0,k Брус на основе клееного шпона, 3.4(4). Таблица 1 Коэффициенты, используемые в ТКП EN 1995-1-1 для учета влияния размера элемента на характеристические значения свойств прочности Теоретическая функция Коэффициент размера согласно ТКП ЕN Коэффициент (kh) согласно ТКП ЕN для многослойных клееных деревянных балок при изгибе и растяжении (kh) Xd = kh kmod Xk/ m Xd = kl kmod Xk/ m 73 Значения коэффициентов Материал Коэффициент Определения/условия Характеристическое значение Цельная древесина При изгибе и растяжении: Характеристическая плотность <700 кг/м 3 (1)Изгиб: исходная высота h = 150 мм. (2) Растяжение: исходная ширина (максимальный размер поперечного сечения) h = 150 мм. (1) Прочность при изгибе: = khfm,k (2) Прочность при растяжении вдоль волокон: = khft,0,k Древесина клееная многослойная При изгибе и растяжении, и распределении напряжения: В верхней части балки двускатной, изогнутой и наклонной криволинейной балки, все слои которой параллельны оси балки: В верхней части балки двускатной и изогнутой балки: kdis = 1.4 В верхней части наклонной криволинейной балки: kdis = 1.7 Для оценки kh (1) Изгиб: исходная высота h = 600 мм. (2) Растяжение: исходная ширина (максимальный размер поперечного сечения) h = 600мм. Для оценки коэффициента объема kvol (3) Растяжение: исходный объем V0 =0,01 м3 . Объемом верхней части под напряжением (в м3), как установлено в ТКП EN 1995-1-1, рисунок 6.9, является V (см.рисунок 6.7). (Примечание: значение V не должно превышать 2Vb/3, гдe Vb – объем балки). (1) Прочность при изгибе: = khfm,k (2) Прочность при растяжении вдоль волокон: = khft,0,k (3) Прочность при растяжении поперек волокон: = kdiskvolft,90,d Брус на основе клееного шпона (LVL) При изгибе в плоскости h; растяжение и распределение напряжения: Для длины: kl = min{(3000/l)s/2 или 1.1} В верхней части балки двускатной, изогнутой и наклонной криволинейной балки, все слои которой параллельны оси балки: В верхней части балки двускатной, изогнутой и наклонной криволинейной балки значения kdis аналогичны значениям для клееных балок Для оценки kh (1) Экспоненту s влияния размера получают из СТБ EN 14374: s = 2(сv) — 0.25, где cv – коэффициент вариации результатов испытания. (2) Изгиб: исходная высота h = 300 мм. Для оценки kl (1) Растяжение: исходная длина I = 3000 мм, и s соответствует значению, установленному для kh. Для оценки kvol (1) Растяжение: исходный объем V0 =0,01 м3 . Объемом верхней части под напряжением (в м3), как установлено в ТКП EN 1995-1-1, рисунок 6.9, является V (см.рисунок 6.7). (Примечание: значение V не должно превышать 2Vb/3, гдe Vb – объем балки). (1) Прочность при изгибе: = khfm,k (1) Прочность при растяжении вдоль волокна: = klft,0,k (1) Прочность при растяжении поперек волокон: = kdiskvolft,90,d 1.3 или 150 min 2.0 h kh 1.1 или 600 min 1.0 h kh 2.0 0 V V kvol 1.2 или 300 min s h h k 2.0 0 V V kvol Таблица 2 Значения k h , k l , k vol и k dis * Значения коэффициентов Обозначение коэффициента Функция коэффициента Подверженное влиянию свойство или коэффициент напряжения Соответству- ющий(ие) раздел(ы) в ТКП EN 1995-1-1 km Учитывает перераспределения напряжений, когда сечение подвержено изгибу вокруг оси у-у и оси z-z и подвержено напряжению за пределами предела упругости. Также учитывает изменение прочности материала сечения элемента. 6.1.6(2) kvol Корректирует расчетную прочность при растяжении, поперек волокон клееной древесины и бруса на основе клееного шпона, когда объем под напряжением в верхней части двускатной балки, криволинейной балки или балки с начальным выгибом превышает исходный объем, установленный в ТКП EN 1995-1-1. ft,90,d 3.3(5), 3.4(7), 6.4.3(6), 6.4.3(7) kdis Корректирует расчетную прочность при растяжении, поперек волокон клееной древесины и бруса на основе клееного шпона в верхней части двускатной балки, криволинейной балки или балки с начальным выгибом ft,90,d 6.4.3(6), 6.4.3(7) kcrit Учитывает влияние бокового выпучивания при кручении, уменьшая расчетную прочность элемента при изгибе вокруг оси y–y, когда относительный коэффициент гибкости при изгибе составляет >0,75. fm,y,d 6.3.3(3) kcy,kcz Учитывает влияние осевой неустойчивости, уменьшая расчетную прочность элемента при осевом сжатии, когда относительный коэффициент гибкости вокруг оси y–y (для kcy) и/или оси z–z (для kcz) составляет > 0,3. fc,0,d 6.3.2 kc,90 Увеличивает прочность конструкций из древесины или древесных материалов при сжатии поперек волокон fc,90,d 6.1.5 kv Учитывает влияние подрезки на прочность элемента при сдвиге. fv,d 6.5.2 ksys Увеличивает свойства прочности элемента, когда несколько аналогичных элементов, узлов или компонентов равномерно распределены и связаны с помощью системы непрерывного распределения нагрузки, способной передавать нагрузку между соседними элементами. Все свойства прочности элемента в системах перераспределения нагрузки 6.6 Таблица 3 Распространенные коэффициенты преобразования, установленные в ТКП EN 1995-1-1, оказывающие влияние на расчетные значения dm dm f , , 74 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 693.22 ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЕРКАЧ В.Н. филиал РУП «Институт БелНИИС» НТЦ Брест, Беларусь Впервые в мире специальные нормы по проектированию камен- ных конструкций были изданы в 1935 г. в СССР. В 1943 г. появи- лись «Указания по проектированию каменных конструкций в усло- виях военного времени». В них впервые в применении к каменным конструкциям нашел метод расчета по разрушающим нагрузкам. В дальнейшем был развит унифицированный для всех видов строи- тельных конструкций метод расчета по предельным состояниям. Этот метод вошел в нормы проектирования каменных конструкций изданные в 1954 г. — НиТУ-120-55. В 1962 г. вошли в действие строительные нормы и правила по проектированию каменных кон- струкций. Впоследствии нормы проектирования издавались с пери- одичностью порядка 10 лет. Последние нормы [1] были введены в действие в 1981 г. и до настоящего времени практически не обнов- лялись. Нормы советского времени содержали исчерпывающие указания о методах расчета и конструирования каменных конструкций. В них наряду с общими положениями, были представлены необходимые расчетные формулы и правила конструирования. Благодаря высо- кому уровню научных исследований выполненных в СССР, указан- 75 ные нормы обеспечили стране приоритет в решении многих вопро- сов теории и практики каменного строительства. Коренным образом ситуация изменилась в начале 70-х годов прошлого века, когда развитые страны Европы и Северной Америки столкнулись с энергетическим кризисом. Это побудило их к созда- нию эффективных кладочных материалов и стеновых ограждающих конструкций, обладающих низкой теплопроводностью. Появились стены из легких бетонных блоков (газосиликатных, пенобетонных, керамзитобетонных), щелевых керамических, силикатных, керамзи- тобетонных камней. Стены стали возводиться не только однослой- ными, но и двух- трехслойными с защитным лицевым слоем, воз- душной прослойкой иногда заполненной утеплителем и внутренним несущим слоем небольшой толщины. Данные стены, обладая хоро- шими теплофизическими характеристиками, оказались весьма чув- ствительными к различного рода вынужденным деформациям. Следствием этого явилось снижение трещиностойкости кладки, а в случае ее локальных перенапряжений и прочности. В последнее десятилетие появились новые технологии кладоч- ных работ, позволяющие при высоком качестве кладочных элемен- тов возводить кладку на тонких растворных швах. Благодаря этому уменьшаются мостики холода, которыми являются растворные швы, снижается расход раствора, увеличивается производитель- ность труда, а прочность кладки на сжатие возрастает. Достаточно отметить, что например, в Германии более 80 % стеновых каменных конструкций возводится на тонких растворных швах. Однако такие кладки имеют и весьма существенные недостатки. Обладая более высокой однородностью (гомогеничностью) по сравнению с клад- ками на обычных растворных швах, они по своим механическим характеристикам приближаются к неармированному бетону (в слу- чае применения в качестве кладочных элементов полнотелых бло- ков из газосиликата, пенобетона или керамзитобетона). В этом смысле данные кладки становятся еще более чувствительными к вынужденным деформациям. Ситуация усугубляется, когда кладка возводится из пустотных щелевых камней, особенно керамических с высоким (50% и выше) объемом пустот. Такие кладки на тонких растворных швах, кроме хрупкости, обладают высокой степенью анизотропии. Высокотехнологичные, экономичные и эффективные 76 с точки зрения тепловых и акустических свойств, стеновые кон- струкции с применением данных кладок, к сожалению, имеют низ- кую трещиностойкость и малую прочность при действии локальных нагрузок, а в случае использования их в качестве наружного стено- вого заполнения каркасных зданий – высокую чувствительность к перекосам. С развитием новых видов кладочных материалов и каменных конструкций в странах Западной Европы и Северной Америки ак- тивно велись научные исследования, результатом которых явилось создание национальных документов по расчету и проектированию каменных и армокаменных конструкций и европейских норм Евро- код 6. В середине 90-х годов эффективные стеновые материалы и сте- новые ограждающие конструкции получили широкое распростра- нение в странах СНГ, в связи с ужесточением нормативных требо- ваний к сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций. При этом, не обладая соответствующей нормативной базой и опы- том строительства, многие технические решения были заимствова- ны за рубежом и в первую очередь из европейских стран, где по- добные виды кладок и строительные конструкции начали широко внедряться на 20–30 лет ранее. Эксплуатация возведенных зданий с применением новых видов каменных кладок уже в первые 3-5 лет выявила ряд серьезных недостатков, которые во многих случаях приводили к аварийному состоянию стенового ограждения. Одной из основных причин аварийности зданий, построенных в середине 90-х годов, по мнению ведущих специалистов, является отставание действующих норм по проектированию каменных и ар- мокаменных конструкций от современных технических решений и технологий возведения каменных конструкций. Строительные нор- мы [1] были ориентированы на технологии возведения каменных конструкций 50-60-х годов прошлого столетия, для которых харак- терными являлись сплошные массивные кладки на известково- цементных растворах, что является неприемлемым при современ- ных требованиях по энергосбережению. Указанные обстоятельства определяют необходимость внедрения европейских норм Еврокод 6 (далее ЕС6) в практику расчета и проектирования каменных кон- струкций на территории Республики Беларусь. 77 ЕС6 включает в себя следующие части: EN 1996-1-1.2005. Еврокод 6- Проектирование каменных кон- струкций - Часть 1-1: Общие правила для армированных и неарми- рованных конструкций. EN 1996-1-1.2005. Еврокод 6 — Проектирование каменных кон- струкций — Часть 1-2: Общие правила. Проектирование с учетом пожара. EN 1996-1-1.2005. Еврокод 6 — Проектирование каменных кон- струкций — Часть 2: Конструктивные требования, доборные мате- риалы и выполнение кладки. EN 1996-1-1.2005. Еврокод 6 — Проектирование каменных кон- струкций — Часть 3: Упрощенные методы проектирования камен- ных неармированных конструкций. В настоящее время указанные документы переведены на русский язык и введены в действие на территории Республики Беларусь. С ЕС6 связан пакет стандартов, касающихся требований, предъ- являемых к кладочным элементам и методов их испытаний (стан- дарты серии EN 771 и EN 772 соответственно); требований, предъ- являемых к кладочным растворам и методов их испытаний (стан- дарты EN 998-2 и EN 1015-11 соответственно), методов испытаний кладок (пакет стандартов EN 1052). Пакет стандартов серии EN 771 включают в себя: EN 771-1 Требования к кладочным элементам. Часть 1. Строи- тельный кирпич (керамический). EN 771-2 Требования к кладочным элементам. Часть 2. Силикат- ные строительные блоки. EN 771-3 Требования к кладочным элементам. Часть 3. Строи- тельные блоки из бетона (на плотных и пористых заполнителях). EN 771-4 Требования к кладочным элементам. Часть 4. Строи- тельные блоки из ячеистого автоклавного бетона. EN 771-5 Требования к кладочным элементам. Часть 5. Бетонные блоки заводского изготовления. EN 771-6 Требования к кладочным элементам. Часть 6. Природ- ные камни. 78 Все стандарты серии EN 771 в настоящее время введены в дей- ствие на территории Республики Беларусь. Группа стандартов серии EN 772, которая устанавливает методы испытаний технических характеристик кладочных элементов, включает в себя: EN 772-1 Методы испытания кладочных элементов. Часть 1. Определение прочности на сжатие. EN 772-2 Методы испытания кладочных элементов. Часть 2. Определение процентной доли пустот в строительных блоках (по отпечатку на бумаге). EN 772-3 Методы испытания кладочных элементов. Часть 3. Определение в керамическом кирпиче объема нетто и процентной доли пустот посредством гидростатического взвешивания (взвеши- вания под водой). EN 772-4 Методы испытания кладочных элементов. Часть 4. Определение общего объема открытых пустот в кладочных элемен- тах из натурального камня. EN 772-5 Методы испытания кладочных элементов. Часть 5. Определение количества активных растворимых солей в керамиче- ских кладочных элементах. EN 772-6 Методы испытания кладочных элементов. Часть 6. Определение прочности при изгибе и растяжении кладочных эле- ментов из бетона на плотных и пористых заполнителях. EN 772-7 Методы испытания кладочных элементов. Часть 7. Определение водопоглощения керамическими кладочными элемен- тами, применяемыми в водоупорных слоях – методом кипячения в воде. EN 772-9 Методы испытания кладочных элементов. Часть 9. Определение объема и процентной доли пустот, а также объема нетто керамического кирпича и силикатных блоков посредством заполнения песком. EN 772-10 Методы испытания кладочных элементов. Часть 10. Определение влажности силикатных кладочных элементов и из ав- токлавного ячеистого бетона. EN 772-11 Методы испытания кладочных элементов. Часть 11. Определение водопоглощения при капиллярном подсосе кладоч- ными элементами из бетона на плотных и пористых заполнителях, 79 штучных естественных камней и начального водопоглощения кера- мическими кладочными элементами. EN 772-13 Методы испытания кладочных элементов. Часть 13. Определение плотности нетто и плотности брутто кладочных эле- ментов в сухом состоянии (включая естественные камни). EN 772-14 Методы испытания кладочных элементов. Часть 14. Определение влагопереноса в кладочных элементах из бетона на плотных и пористых заполнителях и из естественного камня. EN 772-16:2000+А1:2005 Методы испытаний строительных бло- ков. Часть 16. Определение размеров. EN 772-18 Методы испытания кладочных элементов. Часть 18. Определение морозостойкости силикатных кладочных элементов. EN 772-19 Методы испытания кладочных элементов. Часть 19. Определение водопогложения крупными пустотными керамиче- скими кладочными элементами. EN 772-20:2000+А1:2005 Методы испытаний строительных бло- ков. Часть 20. Определение плоскостности строительных блоков EN 772-22 Методы испытания кладочных элементов. Часть 22. Определение морозостойкости керамических кладочных элементов. Стандарты серии EN 772 в настоящее время введены в действие на территории Республики Беларусь частично. ЕС6 разрешает применение только тех кладочных элементов технические характеристики, которых соответствуют требованиям EN 771-1 до 6. Надежность расчетов каменной кладки определяется техническими характеристиками кладочных элементов, установ- ленными в соответствие с требованиями EN 772. В соответствии с ЕС6 характеристическая (нормативная) проч- ность каменной кладки определяется на основании результатов ис- пытаний опытных образцов, подготовка и испытания которых про- водятся согласно требований EN 1052. Пакет стандартов серии EN 1052 включает: EN 1052-1 Методы испытаний каменной кладки. Часть 1. Опре- деление прочности при сжатии. EN 1052-2 Методы испытаний каменной кладки. Часть 2. Опре- деление прочности на растяжение при изгибе. EN 1052-3 Методы испытаний каменной кладки. Часть 3. Опре- деление начальной прочности при сдвиге. 80 EN 1052-4 Методы испытаний каменной кладки. Часть 4. Опре- деление прочности на срез (сдвиг) по гидроизоляционному слою. EN 1052-5 Методы испытаний каменной кладки. Часть 5. Опре- деление прочности сцепления методом изгибающего момента. В настоящее время в Республике Беларусь разрабатываются национальное приложение к ЕС6. Разработка данного приложения встречает определенные трудности, которые заключаются в том, что объем исследований каменных кладок, который был выполнен в ЦНИПС (ЦНИИСК) в 30–70-е годы прошлого столетия несопоста- вимо мал по сравнению с базами данных по железобетону или ме- таллу. Данное количественное соотношение наглядно демонстриру- ет степень изученности каменных кладок, реализованную в нормах проектирования каменных конструкций [1]. СНиП II-21-81* [1], ко- торый практически без изменений переиздается с 1976 года содер- жит расчетные методики, построенные на основании эмпирических зависимостей, полученных Л.И. Онищиком в 1930 г. Попытки гармонизировать действующие нормы с европейскими стандартами не дают удовлетворительного результата, а порой снижают требуемый уровень безопасности строительных конструк- ций. Примером может служить стандарт СТБ 1376-2002 [2], в кото- ром принята методика испытаний согласно DIN EN 1052, а расчет- ное сопротивление кладки назначается по коэффициентам надежно- сти установленным в [1]. В стандарте СТБ 1376-2007 [3] прочность поризованных керамических камней определяется по методике, за- имствованной из EN 772-1, при этом нормализованное сопротивле- ние камня называют маркой, и используют для расчета прочности каменной кладки по формуле Онищика [1]. Такие вольные обраще- ния с Евростандартами недопустимы. В сложившихся условиях, для преодоления описанной ситуации, и разработки качественного национального приложения к Еврокоду 6 необходимо проведение комплексных исследований каменных кладок, выполненных из современных кладочных материалов. При этом нельзя игнорировать и предыдущие результаты исследований, содержащие множество опытных данных, и представляющие собой ценный материал на котором можно верифицировать полученные зависимости. 81 ЛИТЕРАТУРА 1. СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции. Госстрой СССР — М: Стройиздат, 1983. — 40 с. 2. Каменные и армокаменные конструкции методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, трещиностойкости и деформативности. СТБ 1376–2002. — Введ. 18.12.2002. — Минск: МАиС. — 12 с. 3. Блоки поризованные керамические пустотелые. Технические условия: СТБ 1719–2007.- Введ. 30.01.07. — Минск: Госстан- дарт. — 10 с. 82 Б Е Л О Р У С С К И Й Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Й Ф А К У Л Ь Т Е Т Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С Е М И Н А Р ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (г. Минск, СФ БНТУ — 30.11.2010) УДК 624.15 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ С СООТВЕТСТВИИ С ТКП EN 1997. ОТЛИЧИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПЛИТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ НИКИТЕНКО М.И., ИГНАТОВ С.В. Белорусский национальный технический университет Минск, Беларусь Р а с ч е т о с н о в а н и й ф у н д а м е н т о в в с о о т в е т с т в и и с ТКП ЕN отличается от СНБ по причине разного подхода к решению задачи об определении несущей способности грунта. 1. Предпосылки и методика расчета оснований плитных фундаментов по ТКП ЕN Eurocode основывается на работах Прандтля, Терцаги, Мейерго- фа, Бюисмана, Дебера, Везичи. Общий подход всех этих исследова- телей сходен. Фундамент бесконечной длины с шириной b передает среднее давление q0 на однородный грунт с объемным весом γ. Грунт непосредственно под фундаментом образует клин, который продавливает грунт. Движение этого клина распирает грунт в сто- роны и сдвигает его в две стороны, в каждой из них имеется две ча- сти: зона радиального сдвига, непосредственно примыкающая к 83 клину и фундаменту, и зона линейного сдвига, следующая за ради- альной. Несущая способность основания равна сопротивлению сдвигу, оказываемому зонами радиального и линейного сдвига, как показа- но на рисунке 1 [1, 2]. Движение книзу грунтового клина под разрушающей нагрузкой от фундамента Q встречает сопротивление со стороны сил, дей- ствующих по двум плоскостям АВ. Эти силы включают в себя рав- нодействующие пассивного сопротивления грунта Рр и сцепления с, действующие вдоль поверхности клина АВ при его движении. Рав- нодействующая пассивного давления образует угол φ с нормалью к поверхности клина [1]. Если угол между гранью клина и горизонталью равен ψ, то угол между равнодействующей и вертикальной нагрузкой от фундамента составит ψ – φ. Соответственно полное сопротивление, оказываемое клином вертикальному перемещению, будет равно: tgbcPcBAPQ pp )cos(2sin2)cos(20 . Рис. 1. Расчетная схема сдвига грунта в соответствии с ТКП ЕN по теории пластичности 84 Равнодействующая пассивного давления земли Рр может быть разделена на три составляющие:1) Ррγ от веса зоны сдвига АВЕС; 2) Ррс от сцепления с в грунте; 3) Ррq от пригрузки q. Эти компоненты пассивного давления рассчитываются раздельно, затем суммируются для получения общей несущей способности: bctgPPPQ PqPcP cos20 ; )cos( 2)cos( )cos( 2 0 b P tgc b P b P q PqPCP . Каждая из компонент представляет собой функцию угла внут- реннего трения и геометрии зоны разрушения, характеризуемой значениями параметров b и ψ. К. Терцаги определяет несущую способность при условии, что подошва фундамента шероховатая, вследствие чего горизонтальное смещение грунта по плоскости контакта исключается, и грунт ведет себя так, как будто он является частью фундамента. Поэтому верти- кальная нагрузка передается клином на расположенный ниже грунт, и угол ψ может быть принят равным φ. Зона сдвига принимается простирающейся вверх до уровня подошвы фундамента таким обра- зом, что единственный эффект от пригрузка заключается в создании давления q на зоны сдвига [1, 2]. Первый член общей формулы, определенный весом грунта, из- меняется прямо пропорционально ширине фундамента. В грунтах без внутреннего трения (водонасыщенный глинистый грунт) шири- на фундамента не оказывает влияния на несущую способность. Сцепление влияет только на второй член. При нулевом угле внут- реннего трения этот член становиться основным в несущей способ- ности [1]. В ТКП ЕN приведены две расчетные зависимости для определе- ния несущей способности плитного фундамента [6]: Условия без дренирования qisbcAR cccu)2(/ , где безразмерные коэффициенты для: — наклона подошвы фундамента: )2/(21cb ; 85 — формы фундамента: — прямоугольной LBsc 2,01 ; — квадратной или круглой sc = 1,2; — наклона нагрузки с горизонтальной составляющей Н: u c cA H i 11 2 1 для H A′cu; cu — прочность грунта при недренированном сдвиге, которая определяется по формуле: sin311 sin sin311 cos 0ccu , где )2( 3 1 ,,0 грхгрz ; zгргрz, ; грхгрх ,, 1 . Коэффициент Пуассона υ, принимается равным: 0,30 — для супесей; 0,35 — для суглинков; 0,42 — для глин. Условия с дренированием isbNBisbNqisbNcAR qqqqcccc 2,0 , где проектные значения безразмерных коэффициентов для: а) несущей способности: )2/45(2tgeN tgq ; ctgNN qc )1( ; tgNN q )1(2 ; б) наклонной подошвы фундамента: 2)1( )/()1( tgbb tgNbbb q cqqc в) формы фундамента: 86 'sin)'/'(1 LBsq — для прямоугольной формы; sin1qs — для квадратной или круглой формы; 'sin)'/'(3,01 LBs — для прямоугольной формы; 7,0s — для квадратной или круглой формы; )1/()1( qqqc NNss — для прямоугольной, квадратной или круглой формы; г) наклона нагрузки за счет горизонтальной составляющей Н: ,)/(1 )/(1 );/()1( 1 ; m m q cqqc ctgcAVHi ctgcAVHi tgNiii где )'/'(1/)'/'(2 LBLBmm B , если Н действует вдоль B′; )/(1/)/(2 BLBLmm L , если Н действует вдоль L′. Основные обозначения применяемые в расчетных формулах A′ = B′L′ — проектная эффективная площадь фундамента; b — проектные значения коэффициентов для наклона подошвы фундамента с нижними индексами c, q и ; В — ширина фундамента; B′ — эффективная ширина фундамента; е — эксцентриситет равнодействующей воздействия с нижнми индексами В и L; L — длина фундамента; L′ — эффективная длина фундамента; m — показатель степени в формулах для коэффициентов наклона i; N — коэффициенты с нижними индексами для c, q и ; q — пригрузка или давление на уровне подошвы фундамента; q′ — расчетное эффективное давление от чрезмерной нагрузки на уровне основания фундамента; s — коэффициенты формы подошвы фундамента с нижними индексами для c, q и ; V — вертикальная нагрузка; — наклон подошвы фундамента к горизонтали; 87 ′ — проектный эффективный удельный вес грунта ниже по- дошвы фундамента. Недостатком методики определения несущей способности по ТКП ЕN является то, что в расчетной формуле учтено наличие больших эксцентриситетов и возможности отрыва подошвы от грунта основания (рис. 2). а б Рис. 2. Условные обозначения величин, применяемых при определение несущей способности грунта в соответствии с ТКП ЕN: а — план подошвы фундамента, б — разрез 2. Предпосылки и методика расчета оснований плитных фундаментов по национальным нормам Методика определения расчетного сопротивления оснований по требованиям СНБ 5.01.01-99 базируется на допущениях [3]: — при малом объеме зон пластических деформаций использует- ся распределение напряжений по теории линейно-деформируемого полупространства; — факт заглубления фундамента учитывается приложением дав- ления, равного )( zdzg , где d — глубина заложения подошвы фундамента; z — допустимая глубина развития зон пластических деформаций. 88 — распределение напряжений от собственного веса грунта при- нимается по геостатическому закону, т.е. dxgzg Рис. 3. Расчетная схема определения расчетного сопротивления оснований по национальным нормам Главные напряжения в любой точке основания с учетом напря- жений от собственного веса грунта вычисляются по формулам: ).()2sin2( );()2sin2( 2 1 zd dP zd dP Для получения уравнения линий, описывающих области пре- дельного равновесия, необходимо полученные значения напряже- ний подставить в условие предельного равновесия: ctg 22cos 1 2121 Совместное решение уравнений относительно глубины развития зон пластических деформаций дает выражение ctg2 sin 2sin c d dP z . При принятой глубине развития зон пластических деформаций давление Р определяется [3] 89 d c dzp ctg 2 ctg max . Преобразовав, получим cMdMbMp cq . Давление Р увеличенное в k21 принято называть расчетным сопротивлением основания: IIcIIbqIIqIIz cMdMdMbkM k R 11 21 . Введение этих коэффициентов приводит к увеличению R почти в 2 раза. При изменении допустимой глубины развития зон пластиче- ских деформаций в случае гибких фундаментов пропорционально изменяется только коэффициент Мγ, а коэффициенты Мq и Мс оста- ются постоянными. Следовательно, изменение R может быть до- стигнуто только значительным увеличением коэффициента Мγ. По- этому следует говорить об условиях определения не R, а коэффици- ента Мγ, который фактически вычислен при допустимой глубине развития зон пластических деформаций zmax = 0,25 м [3]. Данная методика определения расчетного сопротивления разра- ботана для ленточных центрально нагруженных гибких фундамен- тов, расположенных на поверхности грунта, то есть при отсутствии подвалов и не учитывает [3]: — внецентренное приложение нагрузки и жесткость фундамен- тов; — форму подошвы фундаментов (квадрат, круг, кольцо, прямо- угольник, прерывистые и с угловыми вырезами); — совместное воздействие горизонтальных и вертикальных нагрузок (подпорные стены, стены подвалов, каркасные здания и т. д.); — взаимное влияние фундаментов в местах пересечения стен, в местах устройства осадочных швов и при наличии вблизи фунда- ментов складируемых материалов. 90 3. Пример расчета оснований плитных фундаментов по национальным нормам и ТКП EN Нами был выполнен расчет по определению расчетного сопро- тивления грунта основания под одиночным, прямоугольным в плане, фундаментом с размерами 1,8 2,4 м, расположенным в под- вале и без подвала, согласно требованиям СНБ, а несущей способ- ности грунта — по ТКП ЕN. Вертикальная нормативная нагрузка на уровне обреза фундамента — 1200 кН. Грунтовые условия представлены песчаным грунтом средней плотности средней крупности со следующими нормативными ха- рактеристиками: γ = 19,5 кН/м3, φ = 30º; и глинистым грунтом, с по- казателем текучести IL = 0,1, угол внутреннего трения φ = 20º; γ= 20,0 кН/м3, с = 25 кПа. Выше подошвы фундамента залегает насыпной грунт, удельным весом γ = 17,5кН/м3. Жесткость здания L/H = 2,75. Суммарная толщина пола — 200 мм. Расчетные схемы приведены в таблице 1. Определение несущей способности грунтов в соответствии с требованиям национальных норм [4, 5] представлено в таблице 2, а по ТКП ЕN [6] в таблицах 3 и 4. Полученные результаты свидетельствуют, что при расчете осно- ваний по ТКП ЕN несущая способность глинистых грунтов основа- ний меньше расчетных сопротивлений грунта, получаемых по национальным нормам, а песчаных превышает значения, получен- ные по национальным нормам в 2,9…3,5 раза. Необходимо отметить, что расчет по ТКП ЕN включает наличие больших эксцентриситетов, отрыв подошвы фундамента от грунта, не учитывает заглубление фундамента в песчаном грунте, а также наличие подвала. Можно отметить, что в приведенных расчетах не- сущая способность определена для достаточно прочных грунтов, в будущем необходимо выполнить расчет для глинистых грунтов те- кучей консистенции и рыхлых песчаных грунтов. 91 Таблица 1 — Расчетные схемы Вари- ант Грунт в основании песчаный глинистый Б ес п о д в ал ьн ы й Ф1 Ф2 С п о д в ал о м ш и р и н о й 1 8 м . Р ас ч ет п р о и зв о д и ть ся п о д с р ед н ю ю к о л о н н у Ф3 Ф4 92 Таблица 2 — Определение расчетного сопротивления грунта по национальным нормам Параметр Значение параметра для фундамента Ф1 Ф2 Ф3 Ф4 γ1 1,4 1,25 1,4 1,25 γ2 1,3 1,05 1,3 1,05 k 1,0 1,0 1,0 1,0 φ, º 30 20 30 20 Mγ 1,15 0,51 1,15 0,51 Mq 5,57 3,06 5,57 3,06 Mc 7,95 5,66 7,95 5,66 kz 1,0 1,0 1,0 1,0 b, м 1,8 1,8 1,8 1,8 γII, кН/м 3 19,5 20,0 19,5 20,0 D1, м 1,50 1,50 0,86 0,85 II , кН/м 3 17,5 17,5 17,5 17,5 db, м 0 0 2,0 2,0 cII, кПа 0 25,0 0 25,0 R, кПа 339,6 315,2 516,4 364,2 93 Таблица 3 — Определение несущей способности грунта без возможности дренирования по ТКП ЕN Параметр Значение параметра для фундамента Ф2 Ф4 cu, кПа 34,5 44,2 bc 1,0 1,0 sc 1,15 1,15 ic 1,0 1,0 q, кПа 0,5 3,0 R/A, кПа 204,7 264,1 Таблица 4 — Определение сопротивлений грунта по ТКП ЕN при возможности дренирования Параметр Значение параметра для фундамента Ф1 Ф3 c, кПа 0 0 Φ, º 30 30 Nq, м 18,4 18,4 Nc, м 30,14 30,14 Nγ, м 20,09 20,09 Α, º 0 0 bc= bq = bγ, м 1,0 1,0 sc 1,396 1,396 sq 1,375 1,375 sγ 0,888 0,888 ic = iq = iγ 1,0 1,0 q' = γd, кПа 26,25 57,75 γ, кН/м3 20,0 20,0 R/A, кПа 985,1 1782,0 94 Таблица 5 — Значения несущей способности грунта по ТКП ЕN и СНБ, кПа Фундамент Ф1 Ф2 Ф3 Ф4 Грунтовые условия основания Песок средний средней прочности Суглинок полутвердый Песок средний средней прочности Суглинок полутвердый По ТКП ЕN 985,1 204,7 1782,0 264,1 По СНБ 339,6 315,2 516,4 364,2 ТКП ЕN / СНБ 2,90 0,65 3,45 0,73 ЛИТЕРАТУРА 1. Леонардс, Д.А. Основания и фундаменты / Д.А. Леонардс; пер. с англ. проф. М.Н. Гольдштейн. — М., 1968 — 504 с. 2. Терцаги, К. Строительная механика грунта на основе его физи- ческих свойств / К. Терцаги; пер. с нем. А.А. Черкасов, П.С.Рубан, П.П. Смиренкин; под. ред. Н.М. Герсеванова. — Л., НТКП ССCР, 1933. — 392. 3. Пилягин, А.В. Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений / А.В. Пилягин. – М., Ассоциация строительных вузов, 2006 — 248 с. 4. Основания и фундаменты зданий и сооружений: СНБ 5.01.01-99 5. Фундаменты плитные. Правила проектирования: ТКП 45-5.01- 67-2007. 6. Геотехническое проектирование. Часть 1. Общие правила: ТКП EN 1997-1-2009 (02250) Еврокод 7. 95 Научное издание ВОПРОСЫ ПЕРЕХОДА НА ЕВРОПЕЙСКИЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Материалы Республиканского научно-технического семинара 30 ноября 2010 года Подписано в печать 20.12.2010. Формат 60 84 1/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 5,52. Уч.-изд. л. 4,32. Тираж 150. Заказ 1418. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.