Header Image

24–27 мая 2011 года в Орле состоится Общее собрание Российской академии архитектуры и строительных наук», которое будет проводиться на базе федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс».

Подробнее ...
Анализ требований к металлической арматуре из российских и зарубежных норм Печать E-mail
23.06.2014 23:02

В данной статье представлен результат анализа действующих нормативных документов на проектирование железобетонных конструкций с определением современных требований к металлической арматуре.

В 2014 году ОАО «НИЦ «Строительство» и ФГУП «ЦНИИчермет им. А. П. Бардина» начали работы по разработке единого межгосударственного стандарта на арматурный прокат. Планируется, что этот нормативный документ заменит ГОСТ 5781; ГОСТ 10884; ГОСТ Р 52544 и СТО АСЧМ 7-93. О причинах подготовки такого документа подробно изложено в ряде статей В. А. Харитонова, И. Н. Сурикова, С. В. Снимщикова и других авторов. Одними из ключевых экономических предпосылок создания нового нормативного документа на металлическую арматуру (далее по тексту - «арматуру») является вступление России во Всемирную торговую организацию (ВТО) и создание Евразийского экономического сообщества (ЕврАзЭС) между Российской Федерацией, Республикой Беларусь и Республикой Казахстан (с возможностью присоединения других стран). Вступление России во Всемирную торговую организацию в 2012 году должно увеличить число иностранных инвесторов и привести к ужесточению конкуренции в строительной сфере по такому направлению, как проектирование и производство материалов (арматуры). Разработанные иностранными специалистами проекты по национальным и международным нормам потребуют последующей экспертизы на соответствие требованиям Российских стандартов. Унификация Российских норм с современными иностранными стандартами могла бы во многом упростить эту задачу.
В ближайшее время возможно увеличение импорта строительных материалов, в том числе и арматуры из Украины, Турции и Китая. В России использование устаревшего оборудования уже сейчас приводит к тому, что производимая на нем продукция имеет себестоимость выше, чем у импортных аналогов. С другой стороны, вопрос о качестве ввозимой продукции и соответствие ее как международным, так и Российским нормативам будет более чем актуален.
Что касается ЕврАзЭС, то на заседании Межгосударственного высшего Евразийского экономического совета было принято решение о подписании к 1 января 2015 года всеобъемлющего договора о формировании Евразийского экономического союза. В настоящее время ведутся работы по разработке технических регламентов Таможенного союза, в частности: о безопасности зданий и сооружений, строительных материалов и изделий. С момента вступления регламента в силу будет отменено действие национальных технических регламентов, принятых до введения в действие технического регламента Таможенного союза. В техническом регламенте «О безопасности зданий и сооружений, строительных материалов и изделий» будут установлены только общие требования к объектам технического регулирования. Конкретные требования в рамках соблюдения регламента к зданиям, сооружениям, строительным материалам и изделиям будут приняты в нормативных документах, номенклатура которых устанавливается в перечне регламента. При составлении межгосударственных стандартов будут учтены требования к строительным материалам и изделиям, обеспечивающие повышение качества продукции и одновременно будет проведена унификация требований европейских норм.
Таким образом, в ближайшее время перечисленные экономические процессы на фоне государственных программ по увеличению объемов строительства без учета современного международного опыта производства строительной продукции (арматуры) и проектирования могут привести к ослаблению национальных предприятий и компаний, а также к снижению качества строительной продукции в целом. Разработка новых межгосударственных нормативных документов является важным этапом развития строительной отрасли России.
Большинство зданий на сегодняшний день в России строится из железобетона. Важным составляющим этого материала является арматура. Взаимосвязь современных требований к арматуре по нормам на проектирование и изготовление является ключевым фактором повышения технико-экономических показателей возводимых зданий и сооружений. Как уже упоминалось ранее, в настоящее время ведутся работы по разработке единого межгосударственного стандарта на производство арматуры. Заложенные в этом стандарте требования к арматуре будут использоваться на стадии проектирования здания. Исходя из вышесказанного, необходимо проведение сравнительного анализа требований к арматуре, заложенных в российских и зарубежных нормах по проектированию железобетонных конструкций.
В таблице 1 представлены выдержки из национальных строительных норм на проектирование стран Таможенного союза по определенным вопросам учета свойств ненапрягаемой арматуры в проектировании. В таблице 2 представлен анализ норм Франции, Англии, ФРГ, США, а также Европейского комитета по железобетону по вопросам классификации, пластических и расчетных характеристик арматуры.

Таблица 1

Тема для рассмотрения

Россия
Выдержки из СП 63.13330.2011 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»

Беларусь
Выдержки из СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции»

Казахстан
Выдержки из СНиП РК 5.03-34-2005 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»

Классификация и обозначения ненапрягаемой арматуры6.2.4 Для железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры в качестве устанавливаемой по расчету арматуры следует преимущественно применять арматуру периодического профиля классов А400, А500 и А600, а также арматуру классов В500 и Вр500 в сварных сетках и каркасах. При обосновании экономической целесообразности допускается применять арматуру более высоких классов.6.2.1.1 В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций следует применять арматуру классов S240, S400 и S500. По способу производства арматура может быть горячекатаной, термомеханически упрочненной и холоднодеформированной. Требования к механическим свойствам арматуры регламентируются соответствующими стандартами.5.3.2 Классы арматуры соответствуют гарантированному значению предела текучести (физического или условного) в МПа с обеспеченностью не менее 0,95 и принимаются в пределах от А 240 до А 1500
Расчетные характеристики арматуры

6.2.8 Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs определяют по формуле:

Rs=Rs,ns (6.10),

где γs - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным 1,15 для предельных состояний первой группы и 1,0 - для предельных состояний второй группы.

6.2.1.3 Расчетное сопротивление арматуры fyd определяют путем деления нормативного сопротивления fyk(f0,2k) на частный коэффициент безопасности по арматуре γs, принимаемый равным:
1,1 — для арматуры классов S240 и S400;
1,15 — для арматуры диаметром 6–22 мм класса S500;
1,2 — для арматуры диаметром 4–5 мм и 25–40 мм класса S500
5.4.3 Расчетные значения сопротивления арматуры Rs определяют делением нормативных значений сопротивления арматуры на коэффициент надежности по арматуре.
Значения коэффициента надежности следует принимать в зависимости от класса арматуры и рассматриваемого предельного состояния, но не менее:
при расчете по предельным состояниям первой группы – 1,1;
при расчете по предельным состояниям второй группы – 1,0.
Величина относительной деформации арматуры

6.2.14 Значения εs0, Es и Rs принимают согласно 6.2.11, 6.2.12 и 6.2.8. Значения относительной деформации εs2 принимают равными 0,025.
Допускается при соответствующем обосновании принимать величину относительной деформации εs2 менее или более значения 0,025 в зависимости от марки стали, типа армирования, критерия надежности конструкции и других факторов.

8.1.30 Предельные значения относительной деформации арматуры εs,ult принимают равными:
0,025 - для арматуры с физическим пределом текучести;
0,015 - для арматуры с условным пределом текучести.

6.2.1.4 Зависимость «σs – εs» для арматуры диаметром 6–40 мм класса S500 следует принимать в соответствии с диаграммой (рисунок 6.6а).
Зависимость «εs – σs» для арматуры классов S240, S400 и арматуры диаметром 4–5 мм класса S500 следует принимать с горизонтальным участком от εsy до εsu (рисунок 6.6б).

*Примечание: Предельные значения относительной деформации арматуры не указаны

*Примечание: Предельные значения относительной деформации арматуры не указаны
Учет периодического профиля арматуры в расчетах (ширина раскрытия трещин)8.2.15 Ширину раскрытия нормальных трещин acrc,i (i = 1, 2, 3 - см. 8.2.7) определяют по формуле acrc,i1×φ2×φ3×ψs×ls×σs/Es (8.128), где φ2 - коэффициент, учитывающий профиль продольной арматуры, принимаемый равным 0,5 для арматуры периодического профиля и канатной;

8.2.1.7 Расчетную ширину раскрытия трещин wk, нормальных к продольной оси, следует определять по формуле: wk = β×srm×εsm, (8.6)
где:
srm — среднее расстояние между трещинами;
εsm — средние относительные деформации арматуры, определяемые при соответствующем сочетании нагрузок;
β — коэффициент, учитывающий отношение расчетной ширины раскрытия трещин к средней.

*Примечание: коэффициент, учитывающий профиль продольной арматуры отсутствует

6.4.4 Ширину раскрытия нормальных трещин следует определять с учетом характера действия нагрузки (повторяемости, длительности и т.п.) и вида профиля арматуры.
Учет периодического профиля арматуры в расчетах (длина анкеровки)

10.3.23 При расчете длины анкеровки арматуры следует учитывать способ анкеровки, класс арматуры и ее профиль, диаметр арматуры, прочность бетона и его напряженное состояние в зоне анкеровки, конструктивное решение элемента в зоне анкеровки (наличие поперечной арматуры, положение стержней в сечении элемента и др.).

10.3.24 Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rs на бетон, определяют по формуле l0,an=(Rs×As)/(Rbond×us) (10.1)
где As и us - соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;
Rbond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле
Rbond = η1×η2×Rbt, (10.2)
здесь Rbt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;
η1 - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным:
для ненапрягаемой арматуры:
1,5 - для гладкой арматуры;
2,0 - для холоднодеформируемой арматуры периодического профиля;
2,5 - для горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля

*Примечание: в даном нормативе расчет длины анкеровки для ненапрягаемой арматуры не производится

7.3.11 Соединение арматуры внахлестку (без сварки) должно быть осуществлено на длину, обеспечивающую передачу расчетных усилий от одного стыкуемого стержня к другому. Длину нахлестки определяют по базовой длине анкеровки с дополнительным учетом относительного количества стыкуемых в одном месте стержней, поперечной арматуры в зоне стыка внахлестку, расстояния между стыкуемыми стержнями и между стыковыми соединениями.

Таблица 2

Тема для рассмотрения

CEB FIP Model Code 1990 (Европейского комитета по железобетону)

BAEL-91 (Франции)

CP-110 (Англии)

DIN 1045 (Германия)

ACI 318-83 (США)

Классификация и обозначения ненапрягаемой арматурыКлассы арматуры по прочности: S 220; S400; S500Гладкая арматура:
Fe E 215 и Fe E 215
Арматура с периодическим профилем:
Fe E 400 и Fe E 500
Горячекатанная: BS 4449
Холоднодеформированная: BS 4461
Сильнотянутая проволока: BS 4482
Сварные сетки: BS 4483
Гладкая (G); периодического профиля (R), обработанная в холодном состоянии (К), не подвергнутая холодной обработки (U).
Для армирования железобетонных конструкций используется арматура трех классов: BSt I; BSt III; BSt IV
Величина относительной деформации арматурыМаксимальное удлинение арматуры 10%Максимальное удлинение арматуры 10%Максимальное удлинение арматуры 6%Максимальное удлинение арматуры 5%Предел упругости арматуры 3,5%.
Предельная величина деформации арматуры 4,2%
Учет периодического профиля арматуры в расчетахНе учитываетсяНе учитываетсяЗначения напряжения сцепления различны для видов арматуры (гладкая стержневая холоднодеформированная периодического профиля, горячекатаная периодического профиля)В частном случае анкеровки стержней, имеющих наклон, есть ограничение по базовому значению напряжений для типов поверхности арматуры (гладкой, рифленой и периодического профиляНе учитывается

Анализ нормативов на проектирование стран Таможенного союза (табл. 1) показал, что белорусский стандарт в большей степени разработан с учетом требований европейских норм. Нормы России и Казахстана являются дополненной и в некоторых вопросах измененной версией норматива СССР СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции». Анализ норм Франции, Англии, ФРГ, США, а также Европейского комитета по железобетону (табл. 2) показал, что:
- наибольшее использование приходится на арматуру с классом по прочности на растяжение, равным 500 МПа.
- во всех стандартах при расчете использована величина относительной деформации арматуры больше 2,5 и составляет от 4,2 до 10%.
- большинство норм не предусматривает учет в расчетах способ производства стали при соблюдении требований по механическим, пластическим и геометрическим свойствам арматуры.
Отдельно необходимо упомянуть о том, что в нормах США представлено 32 диаметра холоднодеформированной арматуры от 3,43 до 15,95 мм. Такой подход к изготовлению «промежуточных диаметров» холоднодеформированной арматуры может принести значительные прибыли при реализации строительных проектов.
В настоящее время идет подготовка межгосударственного строительного нормативного документа МСН 51-101 «Проектирование бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения». Этот нормативный документ включен в перечень нормативных документов, применением которых обеспечивается соблюдение требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности зданий и сооружений, строительных материалов и изделий». Наиболее вероятно, что этот документ будет разработан с учетом положений СП 63.13330.2011 и в этом случае необходимо рассмотреть следующие вопросы:
- необходимо ли учитывать в обозначениях и расчетах способ производства арматуры и химический состав стали. Возможно, необходимо ориентироваться лишь на механические и пластические характеристики арматуры.
- почему для холоднодеформированной арматуры класса В500 снижено до 390 (360) МПа значение расчетного сопротивления для предельных состояний первой группы? Выполненные исследования в данном направлении опровергают допустимость такого снижения расчетной характеристики.
- достаточно ли величины относительной деформации арматуры 2,5%? На основе материалов рассмотрения зарубежных и российских норм предлагается на рассмотрение введение дополнительных требований к пластическим свойствам арматуры, такие как градация обеспеченной величины относительной деформации 2,5%, 5% и 7 (7,5)%.
- необходимо ли при расчете длины анкеровки введение неодинаковых коэффициентов для арматуры разного способа производства при соблюдении требований к характеристикам поверхности арматуры?

Для ответа на поставленные вопросы необходимо проведение сравнительных экспериментальных исследований (испытаний железобетонных конструкций), анализа производства арматуры со статистической обработкой данных по соответствующим измерениям и испытаниям.
Подготовка международных строительных норм на изготовление материалов и проектирование с учетом описанных ранее предложений по унификации и соблюдению качества арматуры обеспечит не только экономические преимущества российской продукции, но повысит качество и надежность конструкций и зданий в целом.

Иван Саврасов
Заместитель руководителя
Группы исследовательских испытаний
сертификационного центра ОАО «НИЦ «Строительство»,
кандидат технических наук

 
Free template "Frozen New Year" by [ Anch ] Gorsk.net Studio. Please, don't remove this hidden copyleft! You have got this template gratis, so don't become a freak.