1. К вопросу об актуализации сНиП «нагрузки и воздействия»

Афонин Г.О., Киевская К.В., Томина М.В. (БрГУ, г Братск, РФ)

В данной статье рассматривается вопрос развития нормативных документов по определению нагрузок и воздействий на здания и сооружения трех постсоветских республик. СНиП «Нагрузки и воздействия» по ряду положений занижает данные по нагрузкам в несколько раз, несмотря на проведенную актуализацию.

The question of normative documents development’s by definition of loadings and impacts on buildings and constructions of three Post-Soviet republics is considered in this article. Building standards and rules «Loadings and impacts» on a number of provisions is underestimated the data’s by loadings in several times, despite the carried-out updating.

При Советском Союзе существовала единая система нормативной документации в строительстве. После распада СССР Россия, Украина и Беларусь стали существовать как отдельные государства, и каждое из них создало свою систему строительной документации.

Первый СНиП «Нагрузки и воздействия» был утвержден Госстроем России в 50-х годах. После этого было несколько актуализированных редакций, сейчас это СП 20.13330.2011 [1], который введен в действие в мае 2011 года.

Украина в январе 2007 года ввела в действие свои государственные строительные нормы ДБН В.1.2.-2:2006 [2] и признала не применяющимися на территории Украины СНиП 2.01.07-85 [3], кроме раздела 10.

Страны ЕС приняли единый кодекс технических правил проектирования ещё в 70-х годах прошлого века. Итогом совместных усилий инженеров-конструкторов и ученых из разных стран стали Еврокоды, которые в конце века преобразовались в стандарты EN. Сейчас действует 10 Еврокодов, состоящие из 58частей. Одной из первых постсоветских стран на европейские нормы и стандарты перешла Беларусь. Еврокод СТБ ЕН 1991-1-1-2007 [4] утвержден и введен в действие постановлением Госстандарта Республики Беларусь от 18 июля 2007г. Установлено, что рекомендации ДБН с учетом допускаемого Еврокодом национального выбора ряда параметров практически не выходят за рамки ЕН [4].

Подход Евронорм совпадает с подходом СНиП и ДБН. Однако в частотности возникновения тех или иных нагрузок и опасности их приложения может отличаться от той, что требует СП [1]. Именно эти различия являются одним из важнейших компонентов, создающих основу для несовпадения данных по нагрузкам, определенным в соответствии с Еврокодами, СНиП и ДБН.

В данной статье проведено сравнение временных нагрузок на плиты перекрытий и лестниц, снеговых и ветровых нагрузок. Для исследования были выбраны города, которые до распада СССР объединял один нормативный документ СНиП РФ и один климатический район.

Изучая равномерно распределенные временные нагрузки трех нормативных документов разных стран [1,2,4] было выяснено, что у Украины и России эти нагрузки равны. В Еврокодах приводятся диапазоны значений нагрузок, которые немного отличаются от Российских и Украинских норм, но для некоторых категорий, например помещений с большим скоплением людей (концертные залы, спортивные залы, стадионы, террасы, железнодорожные платформы) данные значений находятся в диапазоне от 5 до 7,5 кН/м², что помогает любой стране выбирать то значение, которое больше подходит для того или иного города. В некотором случае эти данные превышают в среднем на 25% значений Российских и Украинских строительных норм.

Сравнивая снеговую нагрузку Белоруссии, Украины и России, были выбраны 3 города, которые ранее находились в одном снеговом районе – II: Минск, Киев, Иркутск. Во всех трех случаях при нахождении коэффициентов использовался условно принятый жилой многоквартирный дом высотой не более 20 м, длиной не более 80 м, шириной не более 15 м, с уклоном крыши не более 3%.

В нормах проектирования Украины [2] для снеговой нагрузки установлены 3 расчетных значения: предельное расчетное значение, эксплуатационное расчетное значение, квазипостоянное расчетное значение.

Предельное расчетное значение находится по формуле [1]:

Sm=γfm∙S₀∙C=1∙1,6∙1=1,6кПа, (1)

где γfm-коэффициент надежности по эксплуатационному значению снеговой нагрузки, равен 1 (период повторяемости 50 лет);

S0- характеристическое значение снеговой нагрузки (Киев, V снеговой район).

C находится по формуле [1]:

С=μ∙Се∙Сalt=1∙1∙1=1, (2)

где μ- коэффициент перехода от веса снегового покрова на поверхности земли к снеговой нагрузке на покрытие, равен 1 (угол уклона не более 25˚);

Се- коэффициент, учитывающий режим эксплуатации кровли, равен 1;

Calt – коэффициент географической высоты, равен 1.

Эксплуатационное расчетное значение определяется по формуле [3]:

Sв=γfе∙S0∙C=0,49∙1,6∙1=0,784кПа, (3)

где γfе - коэффициент надежности по эксплуатационному значению снеговой нагрузки, равен 0,49 (доля времени 0,02).

Для Белоруссии в Еврокоде [4] снеговая нагрузка на покрытия определяется для постоянных/переходных расчетных ситуаций, находится по формуле:

Sm=μ∙Се∙Сt∙Sk= 0,8∙1∙1∙1,6=1,28кПа, (4)

где μ - коэффициент формы снеговых нагрузок, равен 0,8(угол уклона не более 25˚);

Се – коэффициент окружающей среды, равен 1;

Ct– температурный коэффициент, равен 1;

Sk- характеристическое значение снеговых нагрузок на грунт, равен 1,6Па (Минск, III снеговой район).

В СП [1] определяется нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия. Оно находится по следующей зависимости:

S₀=0,7∙Се∙Сt∙μ∙Sg= 0,7∙1∙1∙1∙1,2=0,84кПа, (5)

где Се - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, равен 1;

Сt - термический коэффициент, равен 1;

μ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, равен 1 (угол уклона не более 30˚);

Sg - вес снегового покрова на 1 м горизонтальной поверхности земли, равен 1,2кПа (Иркутск, II снеговой район).

Нормативное значение, полученное по нормам проектирования Украины [2], почти в два раза больше значения, полученного по данным СП [1].

Сравнивая ветровую нагрузку Украины, России и Белоруссии, были выбраны 3 города, которые ранее находились в одном ветровом районе- I: Минск, Москва и Сарны. При нахождении коэффициентов был взят условно дом с высотой не более 40м, длиной не более 15м, шириной не более 15м и уклоном крыши не более 3%

В СП [1] определяется нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли. Оно находится по формуле:

(6)

где - нормативное значение ветрового давления (определяется в соответствии с ветровым районом), равен 0,17 (ветровой район 1);

k- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, равен 0,8;

– аэродинамический коэффициент внешнего давления, равен 1,4.

В нормах проектирования Украины [1], для ветровой нагрузки установлены два расчетных значения: предельное расчетное значение и эксплуатационное расчетное значение. Предельное расчетное значение определяется по формуле:

(7)

Где - коэффициент надежности по предельному значению ветровой нагрузки, равен 1 (период повторяемости равен 50 лет);

- характеристическое значение ветрового давления, равен 460 Па;

С – коэффициент определяемый по формуле:

(8)

где аэродинамический коэффициент, равен 1,4;

коэффициент высоты сооружения, равен 2,2;

коэффициент географической высоты, равен 1;

коэффициент рельефа, равен 1;

коэффициент динамичности, равен 0,95.

Для Белоруссии в Еврокоде [4] ветровое давление , действующее на внешние поверхности конструкций здания определяется по формуле:

, (9)

где - аэродинамический коэффициент внешнего давления, определяется по формуле:

(10)

где ; а ;

A-площадь, создающая ветровое воздействие в сечении (15мх40м);

- пиковое значение скоростного напора ветра, определяется по формуле:

(11)

где - плотность воздуха, которая зависит от высоты над уровнем моря, температуры и барометрического давления, ровна 1,25 кг/ ;

- средняя скорость ветра на высоте z, определяется по формуле:

(12)

где - орографический коэффициент, равен 1;

- коэффициент учитывающий тип местности, находится по формуле:

(13)

где - параметр шераховатости, равен 1;

- коэффициент местности, зависящий от параметра шероховатости по следующей формуле:

(14)

- базовое значение скорости ветра, определяется по формуле:

(15)

где - коэффициент, учитывающий направление ветра, равен 1;

- основное значение базовой скорости ветра, равно 24 м/с (для Минска);

- сезонный коэффициент, равен 1.

- турбулентность ветра на высоте z, определяется по формуле:

(16)

где стандартное отклонение турбулентности, определяется по формуле:

(17)

где - коэффициент турбулентности, равен 1.

Нормативное значение, полученное по нормам проектирования Украины [2], почти в семь раз превышает значение, полученного по расчетам СП [1].

Заключение

Подводя итог, можно отметить, что в сравнении с ДБН Украины [2] и Еврокодом Белоруссии [4] СП [1] имеет ряд недостатков. А именно:

- не учитываются сроки эксплуатации;

- имеются значительные приближения при определении нормативных значений снеговых нагрузок из-за неточного районирования;

- не учитывается систематическое изменение снегового покрова в определенных районах;

- не смотря на приведенную актуализацию рассмотренного нормативного документа, он нуждается в срочном пересмотре. Ряд положений СП должен быть подвергнут корректировке для обеспечения надежности и безопасности принимаемых проектных решений.

Литература

1. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85^*; введ. 2010.12.27. – М.: Министерство регионального развития РФ.

2. ДБН В.1.2.-2:2006. Нагрузки и воздействия; введ. 2007.01.01. – Киев: Министерство Украины.

3. СНиП 2.01.07-85^* Нагрузки и воздействия. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.

4. СТБ ЕН 1991-1-1-2007. Еврокод 1. Воздействия на несущие конструкции; введ. 2007.07.18. – Минск: Государственный стандарт республики Беларусь.