Алмазов Владлен Ованесович Результаты сравнительного проектирования железобетонных

Результаты сравнительного
проектирования
железобетонных
конструкций по российским
нормам и Еврокоду 2
Доктор техн. наук профессор
Алмазов Владлен Ованесович
РАЗВИТИЕ НОРМИРОВАНИЯ В
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
ГАРМОНИЗАЦИЯ НОРМ
•
•
•
•
•
•
•
Проблема возникла одновременно с решением Конгресса в Рио-деЖанейро в 1974 году создать комплекс международных норм.
После нескольких неудачных попыток ECN принята действующая
стратегия - «Современное состояние» .
Суть стратегии очевидна из примера:
6.5.4.(4) Расчетные значения сжимающих напряжений в узлах могут
определяться:
а) в сжатых узлах, когда тяжи не заанкерены в узле (см. рис. 6.26):
 Rd ,max  k1 f cd
(6.60)
•
•
Примечание: Значение k1 при использовании в конкретной стране может быть принято по
национальным стандартам. Рекомендуемое значение равно 1,0 . Здесь s- максимальное
напряжение, которое может быть приложено к грани узла. См. 6.5.2(2) для определения .
•
Задачи гармонизации могут быть сформулированы для разных целей и на
разных уровнях:
1. Близость научных основ.
2. Идентичность расчетных методов
3. Совпадение требований к конструкциям.
4. Совпадение результатов расчетов при проектировании и строительстве.
•
•
•
•
•
•
•
•
Объективные трудности гармонизации:
- Климатические особенности
- Геологические особенности
- Специфика конструктивных решений
Расчеты по нормальному сечению:
СП 52-101-2003 , Еврокод 2
3. Напряженное состояние при изгибе
Формула гармонизированного продукта
Национальный стандарт:
Стандарт РФ, СНиП и т. д.
Международный стандарт:
Евронормы и т.д.
1. Нагрузка (обеспеченность 0,95)
(1+1,64),
q = qn / n
1. Нагрузка (обеспеченность 0,95)
(1+1,64),
q = qn / n
2. Условия эксплуатации
(в
соответствии
с
конкретными
природными условиями)
2. Условия эксплуатации
(в
соответствии
с
природными условиями)
3. Обобщенная сила - Nн
3. Обобщенная сила - Nн
4. Характеристики материалов
4. Характеристики материалов
(1-1,64),
R = Rn /  f
(1-1,64),
f = fck.cube / c
5. Сопротивление -Рн
5. Сопротивление -Рм
6. Надежность (Риск)
Рн – Nн = mн*
6. Надежность (Риск)
Рм – Nм = mм
конкретными
* Если mн = mм, то гармонизация достигнута. Это означает, что национальным
стандартом обеспечена надежность, не меньшая, чем международным, а международный
стандарт достаточен для применения в РФ.
Пример гармонизации расчета по нормальному
сечению при изгибе
Международный стандарт: Евронормы и т.д.
Национальный стандарт:
Стандарт РФ, СНиП и т. д.
1. Нагрузка (нормативная):
Спальни и коридоры: q = 1,5 kN/m2
Собственный вес ж. б. перекрытия
=200мм:
g = 5 kN/m2
Полная расчетная (1,25g +1,5q) = 8,5 kN/m2
1. Нагрузка (нормативная):
Спальни и коридоры: q = 1,5 kН/м2
Собственный вес ж. б. перекрытия
=200мм:
g = 5 kН/м2
Полная расчетная (1,1g +1,3q) = 7,45
kН/м2
2. Расчетный момент в плите с пролетом
l = 6 м: М = 8,5.6 2 / 8 = 38,25 kN.m
2. Расчетный момент в плите с пролетом
l = 6 м: М = 7,45 . 6 2 / 8 = 33,5 кН.м.
3. Класс бетона С25/30:
fck/fck,cube=25/30;
Коэффициент надежности по бетону:
с=1,5
3. Класс бетона В25:
Rb,n=18,5 МПа;
Коэффициент надежности по бетону:
с=1,3
Расчетное сопротивление: Rb=14,5 МПа;
4. Класс арматуры S400:
fyd= 400 МПа;
Коэффициент надежности по арматуре:
с=1,15
Расчетное сопротивление: fy =400/1,15=348 МПа
4. Класс арматуры А400:
Rs,n= 400 МПа;
Коэффициент надежности по арматуре:
с=1,15
Расчетное сопротивление: Rs=355 МПа
5. Усилие в сжатом бетоне:
b.0,8.x.0,85. f ck 1, 00.0,8.x.0,85.30000
Fc 


1,5
1,5
 13600.x kN
5. Усилие в сжатом бетоне:
Fc  b.x.Rb  1,00.x.14500  14500.x кН
Усилие в растянутой арматуре: из условия Fc=Fs
из условия Fc = Fs
355000. As
x
 24,5. As м
14500
Fs 
As . f yd
1,15

As 400000
 348000 As kN
1,15
Усилие в растянутой арматуре:
Fs  Rs As  355000 As кН
h0 = h – a = 0,2 - 0,05 = 0,15 м
d = h – a = 0,2 - 0,05 = 0,15 m
z  d  0,8.x / 2  0,15  0, 4.x  0,15  11,1As
z  h0  x / 2  0,15  0,5 x  0,15  12, 25 As
6. Момент, воспринимаемый сечением (по
арматуре):
6. Момент, воспринимаемый сечением (по
арматуре):
М s  Fs .z  348000 As (0,15  11,1As ) 
М s  Fs .z  355000 As (0,15  12, 25 As ) 
 52200 As  3862800 А
 53250 As  4348750 Аs2  48, 75кН . м
При As= 7,92 см2 = 0,000792 м2 (7Ф12)
При As= 7,92 см2 = 0,000792 м2 (7Ф12)
2
s
М s  Fs .z  52200 As  3862800 Аs2 
 38,9kH .m
М s  Fs .z  53250 As  4348750 Аs2 
 39, 44кН .м
ТЯЖИ И РАСПОРКИ
(ферменная аналогия)
Расчеты по наклонному сечению
СП 52-101-2003 , Еврокод 2
Расчет по Еврокод 2 опирается на метод «тяжей и распорок»:
V  Vc  Vs
1
3
VEd
0,18
3
 VRd ,c 
k (100 1 f ck )  0, 035k 2
bw d
c
k  1  200 / d  2
1  As /(bd )  0, 02
f ck
Расчеты по наклонному сечению:
СП 52-101-2003 , Еврокод 2
Расчет по СП 52-101-2003
Расчет по Еврокод 2
ПОГОННАЯ ПЛОЩАДЬ ХОМУТОВ, мм2/мм
ПРОДАВЛИВАНИЕ
Еврокод 2 (ред.1991г.)
СНиП 2.03.01-84*

vS d
Pp =k R b t
h0 bm
vS d
P= Pp + 0,8 Psw
Psw   Rsw Asw ,
vRd 1
 vRd 3
vRd 2  1, 6vRd 1
Еврокод 2 (ред. 2003 г)
СП к СНиП 52-01-03
F  F b, ult , Fb,ult  R bt  Ab ,
VEd  VRd ,max VEd  VRd ,c
V
u
u
Аb - площадь, на
VEd   Ed   1  k . 1 e par
расст. 0,5 ho.
ui d
u1*
W1
c22
W   c c  4c1d  8d 2  dc2
vRd 3  vRd 1  Asw f yd sin  / u 1 4 1 2
1
mSdx ( или mSdy)  .VSd VRd ,c C Rd ,c k (100 1 f ck ) 3  k1 cp  (Vmin  k1 cp)

F
Fb, ult

M
M b, ult
 1,
VRd ,cs  0,75VRd ,c  1,5.(d / Sr ) Asw f ywd ,ef (1 /(u1.d )). sin 
F  Fb, ult  Fsw, ult ,
Fsw,ult  0,8qsw  u,
Продавливание
Норматив
СНиП 2.03.01-84*
Коэффициент
использования:
Nпр/ Nmax
0,49
Еврокод 2 (ред.1991г.)
0, 38
Еврокод 2 (ред. 2003 г)
0,41
СП к СНиП 52-01-2003
0,49 *)
*) Без учета действия момента.
Отношение минимальной несущей способности при изгибе
к максимальному внешнему воздействию
с учетом всех коэффициентов безопасности
S
Страна
Испания
1,95
Германия
1,75
Япония
1,75
Норвегия
1,70
США (нормы ACI)
1,69
Еврокод 2
1,62
Франция
1,62
Португалия
1,62
ЕКБ (модельный код)
1,62
Дания
1,61
Великобритания
1,55
Голландия
1,55
Швеция
1,52
СССР
1,35
Венгрия
1,35
Польша
1,25
УСИЛИЯ В КАРКАСЕ
СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ СВЯЗЕЙ
Системы связей
Контурные связи: EC2 и BS8110 имеют совершенно различный подход к
требованиям расчета связей: EC2 за основу принимает длину крайнего
пролета, BS8110 опирается на число этажей. Нижний предел 70 кН в EC2 и
60kN в BS8110.
1.2
1
0.8
Отношение
BS8110/EC2 0.6
0.4
0.2
14
10
Этажи
6
0
5
6
Пролет
7
8
9
4
Системы связей
Внутренние связи: В EC2 требуемое усилие в связи превышает
аналогичное в BS8110 на 20kN/m. Это в последнем позволяет
проектировать более экономичные по высоте плиты перекрытий.
BS8110 Сила в связи кН/м
кН/м
kN/m
200
пролет 9м
150
пролет 7.5 м
100
пролет 6 м
EC2
Все пролеты
50
0
0
5
10
15
Номера этажей
Для большинства монолитных конструкций отклонения в требованиях
BS8110 в отношении связей не значительны. Для сборных конструкций
отклонения велики и это может привести к недопустимым последствиям.
В Национальном Приложении UK обеспечивается большая надежность.
Система связей
Горизонтальные связи по колоннам и стенам: Согласно
EC2 усилия в связях назначаются 20 кН/м, но не более 150 кН. Это
никак не связано с осевым усилием в колонне. BS 8110 опирается
на число этажей при базовом расстоянии между перекрытиями в
свету – 3,4 м. Косвенно это связано с нагрузкой на колонну.
Вертикальные связи: Здесь различие минимальное.
BS8110 требует, чтобы вертикальная связь выдерживала
аварийную нагрузку от любого перекрытия, опирающегося на
колонну. EC2 же считает, что должна восприниматься
нагрузка от части перекрытия над удаленной колонной.
Вывод: Отмеченные различия в усилиях во внутренних связях
существенны для наиболее нагруженных колоннах.
В современном проектировании и при создании Национального
Приложения это означает, что учитываемую осевую нагрузку следует
до опытной проверки увеличить на 3%.
Схема принятия Еврокодов
в качестве национальных стандартов и сводов правил