В России существует своя система нормативных документов для проектирования строительных конструкций (ГОСТ, СНиП, СП), которые во многом идентичны документам (Еврокод) европейских государств. В процессе изучения расчетов, созданные на основании данных документов, были выявлены отличия.
При использовании современного программного комплекса SCAD, был произведен сравнительный анализ норм проектирования российских и зарубежных стран.
В основу анализа легли расчеты железобетонных каркасов по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» и международные стандарты EN 1990 «Основы проектирования», EN 1991 «Воздействие на конструкции», EN 1992 «Проектирование железобетонных конструкций».
Для расчета подберем усредненный железобетонный каркас с размерами здания 44,8х18,15 метров, 14 этажей, включая 2 этажа паркинга с привязкой к местности г. Уфа, Республика Башкортостан.
Первым этапом исследования проведем на основании сборников СП 20.13330.2016 и Еврокод 1: EN 1991 постоянных нагрузок и временных, учтем вес каркаса, стен, ограждения жилых помещений, кровли и полов.
При помощи программного комплекса SCAD Office параметры данных сборников задаются автоматически.
Исходя их процесса расчета согласно российским нормам коэффициент надежности применяемый для расчетной нагрузки зависит от характера нагрузок и от типа материала применяемого в строительстве:
1,1 - для стен здания и каркаса.
1,3 - для кровли и полов.
Европейски нормы сборника EN 1991-1-1. применяют коэффициент надежности 1,35 для расчетной нагрузки, вне зависимости от характера нагрузок и применяемых материалов.
Таблица 1
Итоговые расчеты российских и международных норм
|
Конструкция, толщина, плотность |
Нагрузки по СП 20.13330.2016 |
Нагрузки по EN 1991-1-1. |
Разница, % |
|---|---|---|---|
|
Стены: |
|
|
|
|
1-й этаж – кладка из керамического полнотелого кирпича по ГОСТ 530–2012 толщиной 250 мм + утеплитель + НФС. |
17,658 кН/м |
21,67 кН/м |
18,5 |
|
2,9,10 –й этажи – кладка из газобетонных блоков автоклавного твердения по ГОСТ 31360–2007 D 500 толщиной 500 мм на кладочном клеевом растворе + фасадная штукатурка |
6,864 кН/м |
8,42 кН/м |
18,5 |
|
3…8-й этажи – кладка из газобетонных блоков автоклавного твердения по ГОСТ 31360–2007 D 500 толщиной 400 мм на кладочном клеевом растворе + керамический пустотелый кирпич по ГОСТ 530-2012 толщиной 120 мм + фасадная штукатурка. |
10,791 кН/м |
13,24 кН/м |
18,5 |
|
Перегородки |
2,453 кН/м2 |
2,453 кН/м2 |
18,5 |
|
Кровля |
3,06 кН/м2 |
3,13 кН/м2 |
2,2 |
|
Полы |
1,846 кН/м2 |
1,91 кН/м2 |
2,2 |
Выводы по проведенному сравнительному анализу заключаются, что применяемые коэффициенты влияют на итоговые расчетные параметры нагрузок на конструкцию 1м2.
Проведя все сравнительные анализы в программном комплексе по сбору полезных, снеговых, ветровых нагрузок на первом этапе сравнительного анализа получили данные:
Полезная нагрузка, зависящая от пребывания людей, оборудования и массы изделия в помещении в среднем на 25,9% выше по сборникам Еврокод.
Снеговая нагрузка, действующая от снежного покрова на конструкцию каркаса и зависящая от района размещения строящегося здания в расчет принимается V снеговой район, коэффициент, применяемый для расчета по СП20.13330.2016 -2,5 кПА, по сборникам международных норм 3,2 кПА «Еврокод», что имеет разницу в 21,9%.
Примером являться наглядный график расчета на односкатную кровлю, где мы видим разницу в нагрузке.
Рис. 1. Сравнение снеговой нагрузки на односкатное покрытие
Ветровая нагрузка, которая воздействует целиком на все здание и является не постоянной нагрузкой, а переменной, при расчете и сравнении железобетонного каркаса, который имеет одинаковые условия расчета, составила:
Таблица 2
Сравнительная таблица итоговых данных по ветровой нагрузке
|
СП 20.13330.2016 |
EN 1991-1-4 |
|---|---|
|
1. Скорость ветра |
1. Базовое значение скорости ветра |
|
v0 =26.41 м/с - (получено пересчетом из ветрового давления по формуле (3,9) [1]) |
vb=cdir×cseason×vb,0 =21,9 м/с |
|
2. Средняя скорость ветра | |
|
v0 =26.41 м/с |
vm(z)=cr(z) ×co(z) ×vb=18,4 м/с kr=0,19(z0/z0,ji)= 0,22 zmin=5 м, z0=0,3 м cr(z)= kr×ln(z/z0)=0,84 |
|
3. Нормативное значение средней составляющей ветрового давления |
3. Пиковое значение скоростного напора |
|
w0 = 0,3 кПа |
Iv(z)= s v/ vm(z)= 4,82/18,4 =0,26 qp(z)=(1+7Iv(z))0,5×r(vm(z))2=(1+7×0,26) ×0,5×1,25×18,42=0,596 кПа. |
|
4. Тип местности | |
|
Тип местности В |
Тип местности III |
|
5. Аэродинамические коэффициенты | |
|
A: cpe= -1,0 B: cpe= 0,8 C: cpe= -0,5 D: cpe= 0,8 E: cpe= -0,5 |
A: cpe= -1,2 B: cpe= -0,8 C: cpe= -0,5 D: cpe= 0,7 E: cpe= -0,5 |
|
6. Ветровое давление на стены | |
|
wm=0,3×0,74×0,8=0,18кПа. wm=0,3×0,74×(-0,5)=-0,11кПа. |
we=0,7×0,596 = 0,42 кПа. we=(-0,5)×0,596 = -0,298 кПа |
|
7. Коэффициент надежности по нагрузке γf | |
|
γf=1,4 |
γf=1,5 |
|
8. Расчетное ветровое давление на стены | |
|
0,18×1,4=0,252кПа -0,11×1,4=-0,154кПа |
0,42×1,5=0,63кПа -0,298×1,5=-0,447кПа |
Второй этап являться основным расчетом в сравнительном анализе по сборникам СП 63.13330.2018 и EN 1993.
Используем вычислительный программный комплекс SCAD Office, который дает возможность произвести прочностные расчеты, запроектировать и подобрать правильное сочетание арматуры и марки бетона. Итоговые результаты из программы экспортируются в электронные таблицы, что позволяет быстро проанализировать необходимую информацию.
Задав все параметры здания и нагрузки согласно нормам проектирования в SCAD получаем необходимую модель здания.
Таблица 3
Сравнение итоговых данных, выгруженные в электронную таблицу
|
№ |
Конструктивные элементы |
Суммарный вес элементов каркаса, рассчитанных по СП, кг |
Суммарный вес элементов каркаса, рассчитанных по EN, кг |
Разница, % |
|---|---|---|---|---|
|
1 |
Армирование свай |
41998,03 |
71237,3 |
41,04 |
|
2 |
Армирование ростверка |
290673 |
319750,1 |
9,09 |
|
3 |
Армирование стен подвала |
15941,53 |
18334,39 |
13,05 |
|
4 |
Армирование колон |
40703,72 |
58741,82 |
30,71 |
|
5 |
Стен ядра жесткости |
27723,98 |
29409,17 |
5,73 |
|
6 |
Армирование перекрытий |
309466,3 |
327318,6 |
5,45 |
|
7 |
Армирование покрытий |
25313,89 |
33568,02 |
24,59 |
|
8 |
Общая масса арматуры |
751820,5 |
858359,4 |
12,41 |
|
9 |
Общая масса бетона |
3737,837 |
3745,709 |
0,2 |
Рис. 2. Сравнения расхода арматуры по массе на железобетонный каркас
По данному анализу можно сделать вывод о том, что количество материала, необходимого для строительства конструкции согласно международным нормам выше на 13% по сравнению с российскими нормами. Наибольшая разница выявлена при подсчете массы арматуры колон до 31%.
.png&w=640&q=75)
