Предложение за четири допълнения и едно изменение на Норми за проектиране на бетонни и стоманобетонни конструкции
Тази публикация е по повод на писмо от заместник-министъра на регионалното развитие и благоустройството Милена Паунова от 24 януари, с което се изисква становище от КИИП, НИСИ - София, УАСГ - София, ВСУ "Любен Каравелов" - София, Българския институт за стандартизация и от други заинтересувани организации във връзка с проект за изменение и допълнение на нормите за проектиране на бетонни и стоманобетонни конструкции. Автор на предложението е доц. д-р инж. Атанас Георгиев. В представените тук текстове са отразени направените на експертен съвет в МРРБ допълнения и бележки. Ръководството на КИИП предлага проекта за по-широко обществено обсъждане. Мнения и предложения за промени могат да се изпращат на e-mail: kiip@mail.bg
През последните години ръстът на високото строителство у нас е трайно и необичайно висок. При това тотално е приложението на стоманобетонните носещи конструкции, които се проектират по действащите от 1988 г. норми. Съвременните параметри и изискванията за сигурност на сградите налагат прилагането на нови и адекватни конструктивни решения, които, разбираемо, не се обхващат в пълнота от очевидно остарелите норми. Едновременно с това у нас вече действат и нови стандарти за материалите бетон и армировка, които са европейски или са хармонизирани с европейските. Въведен е и европейски стандарт за проектиране на стоманобетонни конструкции БДС EN 1992-1 (Еврокод 2), но той ще действа заедно с цялата фамилия еврокодове от 2010 г. Очевидно сега и през следващите три години за някои специфични и отговорни случаи проектантите няма да разполагат с нормативно определени конструктивни решения и с предписани условия за прилагане на новите материали, ако не се предприемат частични допълнения в нормите. Анализите показват, че в някои пунктове могат да се направят допълнения с алтернативни препоръки, без да се налагат изменения на съществуващите положения и текстове от нормите. Мотивите и обхватът на предложенията са следните:
1. Често в заданието за проектиране съгласно българските норми чужди възложители предписват обикновените бетони с клас по цилиндрична якост на натиск. При адаптиране (авторизиране) на външни проекти по българските норми също е необходима връзката между класовете по цилиндрична и по кубова якост на натиск на бетоните. Предлага се т.1 от чл. 36 на нормите да се допълни с нова подточка 1в, която съдържа табл.7.1 от БДС EN206-1:2006 и от БДС EN206-1/NA. "Бетон. Част 1: Спецификация, свойства, производство и съответствие", със следният текст:
в) ако в заданието за проектиране или по друг установен ред обикновеният бетон е зададен с клас по якост на натиск "С--/--" съгласно БДС EN 206-1:2002 и БДС EN 206-1/NA, класът по кубова якост на натиск "В--" се приема по таблица 8а:
2. От май 2007 г. е въведен нов стандарт БДС 9252 за горeщовалцуваната, термично уякчена, оребрена и заваряема армировъчна стомана клас В500. Тя се доставя с диаметри 8мм и по-големи, а у нас вече стартира и регулярно производство на такава обикновена армировка (в "Стомана индъстри" АД - Перник). Трябва да се подчертае, че двата класа В500В и В500С от тази армировка категорично съответстват на стандартизираните европейски критерии съответно за средна и за висока дуктилност, а химичният й състав покрива напълно изискванията за заваряемост и за пластичност при огъване. От 1996 г. в нормите е въведена армировка клас Т-IV, която е с аналогични характеристики. Затова се предлага чл.50 да се допълни с нова алинея 5 със следния текст:
(5) горещовалцуваната оребрена и заваряема армировъчна стомана клас В500В и В500С по БДС 9252:2007 се използва с характеристиките и при условията, предписани за стомана клас Т-IV.
3. В съвременната практика масово се прилагат възли между безгредови плочи и опори (колони и шайби), при които явлението продънване не може да се обхване адекватно от остарелия и непълен модел за носимоспособност от чл.104 на нормите. При това вече сме свидетели на няколко аварии на такива възли, които са със сериозни последици. Съвременната оценка на модела от нормите, развит в седем алинеи на чл.104, води до сериозно смущаващи изводи:
- Алинея 1 се отнася само за случаи на "сили, равномерно разпределени върху ограничена площ", т.е. за т.нар. центрично продънване, което няма приложно значение. Това ограничение е драстично несъвместимо с реалното напрегнато състояние при крайни и ъглови колони, в които предаването на огъващи моменти е неизбежно.
- Освен за центрично натоварване условие (112) от нормите е приемливо само за колони с малки квадратни или кръгли напречни сечения.. То е неконсервативно при продънване на плочи около колони с големи или с издължени напречни сечения и особено около шайби.
- Алинея 5 на чл.104 не предлага процедура за изчисляване на огънати пръти (кобилици) в областта на продънване, а чл.187(1) буквално не допуска такава възможност за безгредовите плочи, тъй като в този случай кобилиците ще са разположени формално над съсредоточеното натоварване.
- Съгласно чл.186 напречната армировка в плочите в абластта на продънване трябва да се поставя през максимални разстояния h/3, което на практика не може да се реализира.
Анализите показват, че нормираният модел за изчисляване за продънване трудно може да се допълни, а конструктивните изисквания към него са крайно остарели и не допускат възможност за прилагане на съвременни армировъчни елементи (например дюбели). По-скоро е целесъобразно е да се предложи цялостна алтернатива за изчисляване и за конструиране на областите, подложени на продънване. Такава е моделът в стандарта БДС EN 1992-1 (Еврокод 2), който обхваща всички приложни случаи, но може да се използва в рамките на нормите само при съответно хармонизирано определяне на ефектите от въздействията и на характеристиките на материалите, т.е. при съгласувани основни положения в нормите и в стандарта. Предлага се чл. 104 от нормите да се допълни с нова алинея 8:
(8) За случаите, необхванати от горните алинеи, елементите от обикновен бетон се изчисляват и конструират за продънване съгласно БДС EN 1992-1-1:2005 при следните условия, които хармонизират основните положения в нормите и в стандарта:
1. изчислителните стойности на ефектите (усилията) от въздействията се определят и комбинират съгласно действащата наредба, като тези от постоянните, продължителните и кратковременните въздействия се приемат с коефициент на сигурност по предназначение ?n=1.1, независимо от категорията на конструкцията по степен на отговорност
2. проектният клас по якост на натиск на обикновения бетон се приема съгласно чл.38, ал.1, т.1 и в съответствие с чл.36, т.1в
3. за напречно армиране се използват елементи (стремена, огънати пръти, дюбели, скелети), изготвени от оребрена стомана клас А-III или В500, за която изчислителното съпротивление fyd(RS) се определя с коефициент за сигурност ?S=1.15 и се приема съответно 345МРа за клас А-III и 430МРа за клас В500
4. за всички параметри в БДС EN 1992-1-1:2005, предоставени за национален избор, се приемат препоръчаните в стандарта стойности.
Препратката в български норма (наредба) към европейски стандарт няма да е прецедент - чл.7(2) от Наредба №2 за проектиране на сгради и съоръжения в земетръсни райони се основава на БДС EN 1998-1-1. С предложеното допълнение всъщност прилагането на един съвременен изчислителен модел от Еврокод 2 се изтегля по-напред във времето. Допускането в нормите на алтернатива за проверка на едно локално явление, каквото е продънването, не е еклектика. В момента сме свидетели по-скоро на несъответствие между нормирания ограничен модел и широките съвременни изисквания на практиката.
4. При неизбежното етапно (етажно) изпълнение на монолитните вертикални елементи практично е всички вертикални пръти да се снаждат със застъпване в едно сечение. Действащите норми за проектиране (чл.200) обаче не предвиждат такава възможност за опънните пръти, ако се използва пълната стойност на изчислителното съпротивление на армировката. За тези случаи в нашата практика тихомълком обикновено се прилага конструктивно решение, близко до това, което препоръчва Еврокод 2, но най-често се пропуска контролът на напречната армировка (стремената) в зоната на застъпване на прътите. Тази армировка поема напречния опън при предаване на силата от единия на другия прът и от завъртане на съединението и трябва да се проверява. Повърхността (гладка или оребрена) и куките за закотвяне на стремената са съществени за пълноценната им работа. Напречните армировки/стремената, разпределени по дължината на застъпване през ?150мм, изпълняват и изискванията за конструиране на ограничен натиснат бетон. Затова предложението, което се основава на Еврокод 2, може да се прилага и в случаите, когато в друга комбинация на въздействията вертикалните пръти за подложени на натиск. Снаждането на хоризонтална армировка в едно сечение не е с такава актуалност, зависи от разположението на прътите по височината на напречните сечения на елементите и тук не се разглежда. Предложението за допълнение на чл. 200 с алинея 3 е следното:
(3) Допуска се снаждане чрез застъпване на всички вертикални опънни пръти в едно сечение, като се използва пълната стойност на изчислителното съпротивление на армировката RS, ако се спазят следните изисквания:
1. за всички пръти дължината на застъпване llap, определена по формула (186) с необходимите коефициенти за условия на работа на бетона и на армировката, се увеличи с 50%
2. по дължината и във всяка равнина на застъпване са предвидени напречни пръти/стремена ?ASW през разстояния не по-големи от 150 mm, които обхващат снажданата армировка (разположени са между снажданите вертикални пръти и бетонната повърхност на елемента)
3. във всяка равнина на застъпване напречните пръти/стремената поемат усилие не по-малко от усилието във вертикалния прът с най-голям диаметър, т.е. ?RSWASW?RSAS,max; за оребрени напречни пръти, както и за стремена от оребрена стомана, закотвени с коси куки 1350 с дължина ?10oW, RSW, може да се замести с изчислителното съпротивление на напречната армировка RS
4. изискванията на точки 1, 2 и 3 се прилагат и при снаждане на вертикални пръти, които при различни комбинации на въздействията могат да бъдат подложени и на натиск и на опън.
5. Условие (117) от алинея 3, чл.105 на нормите за проверка на напречната армировка от огънати пръти (кобилици) за откъсване е с нелепа техническа грешка (не отчита наклона на прътите) и е крайно време да се измени. Предлага се нов текст:
(3) При допълнителна напречна армировка от огънати пръти (кобилици) с площ на напречното сечение на един клон AS,ins условие (115) се заменя със следното:
...
където а е ъгълът на наклона на прътите спрямо надлъжната ос на елемента.
При задълбочен анализ в нормите се откриват и други препоръки и правила, които не покриват съвременните знания за анализ, изчисляване и конструиране на бетонните и стоманобетонните конструкции. Осъвременяване на нормите с частични изменения е трудно осъществимо, а за пълна преработка вече е късно. С настоящите допълнения се предлагат възможности за алтернативно осигуряване и конструиране на критични области от елементите, които се срещат изключително често в практиката.