Особенности проектирования монолитных железобетонных перемычек по Еврокоду СН РК EN 1998-1:2004/2021

Проанализированы методы проектирования железобетонных перемычек при стеновой схеме каркаса в зонах повышенной сейсмической активности,

Ключевые слова: железобетонные перемычки, программные комплексы, проектирование , еврокоды

Методы проектирования с каждым годом становятся все эффективнее и точнее, используя современное программное обеспечение, возможно значительно ускорить процесс проектирования, в результате чего увеличивается результативность труда и ускоряется время для разработки проекта. Процесс перехода стремительно наступил и от СП РК 2.03–30–2017. “Строительство в сейсмических зонах”, Казахстан перешел в нормы Еврокода СН РК EN 1998–1 2004–2012 «Еврокод 8: Проектирование сейсмостойких конструкций — Часть 1: Общие правила, сейсмические воздействия и правила для зданий»Данное событие не прошло бесследно и и настал и в свою очередь переходный период введения и принятия данных норм в проектных институтах и госэкспертизе.

Ввиду ограниченной информации на русском языке, приходится долго искать на других языках (английский, арабский)

Как известно одно дело запроектировать здание по нормам — другое дело это здание построить. Диагональные перемычки известные так же, как “крестовые” — вызывают вопросы не только у профессиональных проектировщиков и экспертов, но и у строителей — монтажников так как, в свою очередь, довольно сложны в монтаже по месту установки.

Первая и основная проблема — это вес пространственных каркасов, который доходит до 250 кг. Физический монтаж данного “креста” над высотой оконного или дверного проема — весьма сложен, трудозатраты в человеко-часах в три раза выше нежели при традиционных перемычках в добавок к этому необходимо использовать краны, и устанавливать по месту готовую перемычку, связанную на земле или верстаке. В отличии от американских норм, где можно смонтировать продольную арматуру перемычки — а после обвязать хомутами, в Еврокоде и конкретно в СН РК EN 1998–1 2004–2012 четко обозначены хомуты, И в сейсмических зонах более 9 баллов, ввиду чрезмерного, но допустимого процента армирования, ввиду узкого пространства — сделать в стенах толщиной менее 350 мм на практике выходит довольно сложно а чаще всего невозможно из-за естественной кривизны установленной арматуры.

Реальность и рекомендация может иметь свои нюансы

1. Рекомендация пункт 5.3.5 [2] — на деле локальное утолщение в стене оказывается гораздо менее экономичным финансово из-за процесса возведения, нежели просто увеличить толщину стены. Низкое качество строительства вообще делает узел аварийным.

2. Отверстия в стенах с размерами более 150х150 мм, предназначенные для пропуска инженерных коммуникаций, не допускается располагать в перемычках и на периферийных участках стен 5.3.18 [2]

Как правило, отверстия выполняют в подвале, как раз в перемычках, просто из-за невозможности прохода в другом месте, и приходится моделировать эти отверстия сразу в расчете, при этом это допустимо и разрешается Госэкспертизой, т. к. учтены в расчете, но данный пункт не прописан в нормах.

3. Расчет диагональных перемычек Пункт 5.9.4 [2] для определения требуемой суммарной площади арматурных стержней A _sі может применяться выражение (5.10):

(5.10)

Рис. 2. Принципиальные схемы армирования связующих балок (перемычек), соответствующие пункту 5.4(4) [2]

В реальности у конструктора расчет выглядит следующим образом, по которому он и должен выполнить армирование.

На чертеже это имеет вот такое исполнение:

Рис. 3. Принципиальные схемы армирования связующих балок (перемычек), соответствующие пункту 5.4(4) [2]

Рис. 4. Принципиальные схемы армирования связующих балок (перемычек), соответствующие пункту 5.4(4) [2]. Разрезы а-а, б-б.

Все выполнено в масштабе и по нормам — на деле выходит к многодельной и трудоёмкой установке в стесненных условиях, что можно было бы упростить, производя в промышленном масштабе своеобразный домкрат для установки перемычек.

Рис. 5. Общий вид выполненной связующей балки (перемычки), соответствующие пункту 5.4(4)

Согласно статье Saman A. Abdullah, Kevin Aswegan, Ron Klemencic, and John W. Wallace / Performance of Concrete Coupling Beams Subjected to Simulated Wind Loading Protocols-Phase II — [4, стр. 103–105] метод испытания перемычек и характер их разрушений можно принять по данной статье, так как она наглядно и подробно описывает методологию и наглядно демонстрирует в графиках степень напряжения и результат разрушения при испытаниях конструкций. Но на русском языке данной информации попросту нет.

При проектировании в первую очередь обращать внимание на результаты армирования и физически выполнять чертеж в масштабе, чтобы соблюсти все конструктивные требования, такие как защитный слой, расстояние в “свету” между соседними стержнями и противоположно направленным каркасом, также сделать запас между арматурой в 1.3 раза, условно если между стержнями нормативное расстояние не менее 30 мм, с учетом монтажа нужно принимать не менее 39 мм.

Рекомендации

В Республике Казахстан, по сути, сейчас происходит обкатка передовых зарубежных норм и практики строительства. В данный момент сейсмостойкое строительство, как и вся научная отрасль в целом недофинансирована, именно в исследовательской и прикладной практике. Не хватает фундаментальных знаний, которые целиком или полностью решены в зарубежной литературе. Необходимо срочно начать публиковать, переводные зарубежные статьи и нормы на русский и казахские языки. Чтобы в стране были весьма квалифицированные кадры — государство, должно дотировать, специальные отраслевые журналы, которые будут по лицензии выпускать периодику включающее передовой опыт в строительстве, в первую очередь с английского и китайского языков.

Такие организации и журналы как:

— School of Civil Engineering Xi’an University of Architecture and technology

— Shanghai Baoyne Institute of Architectural Design

— American Concrete institute

— ACI structural Journal

И прочие передовые источники информации

Литература:

1. СП РК 2.03–30–2017. “Строительство в сейсмических зонах”,
2. НТП РК-08–01.2–2021 (К СП РК EN 1998–1 2004 2012) Проектирование сейсмостойких зданий Часть: Проектирование гражданских зданий. Общие требования
3. НТП РК-08–01.3–2021 (К СП РК EN 1998–1 2004 2012) Проектирование сейсмостойких зданий. Часть: Здания из монолитного железобетона
4. Saman A. Abdullah, Kevin Aswegan, Ron Klemencic, and John W. Wallace / Performance of Concrete Coupling Beams Subjected to Simulated Wind Loading Protocols-Phase II/ Aci Structural Journal. May 2021. С. 120.