НИИОСП ИМ Н М ГЕРСЕВАНОВА ИНСТИТУТ АО НИЦ

НИИОСП ИМ. Н. М. ГЕРСЕВАНОВА ИНСТИТУТ АО «НИЦ «СТРОИТЕЛЬСТВО» Пленарное заседание «Техническое регулирование в строительстве. Разработка и применение нормативных технических документов при проектировании и строительстве зданий и сооружений» 06. 07. 2016 г. РОССИЙСКИЕ НОРМЫ В ОБЛАСТИ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЕВРОКОД-7. ГАРМОНИЗАЦИЯ ИЛИ СИМБИОЗ? И. В. Колыбин Д. Е. Разводовский

СП И ГОСТ – VS – EUROCODE

ЮРИДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЕВРОКОД-7 В РФ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 27. 12. 2002 N 184 -ФЗ «О техническом регулировании» с изменениями на 5 апреля 2016 года Статья 44 Допускает применение стандартов других государств : стандартов других государств q Технические регламенты, а также национальные стандарты Российской Федерации, международные стандарты, региональные стандарты, своды правил, региональные своды правил, стандарты иностранных государств и своды правил иностранных государств, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований принятого технического регламента или которые содержат правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения принятого технического регламента и осуществления оценки соответствия, составляют Федеральный информационный фонд технических регламентов и стандартов

МЕСТО ГЕОТЕХНИКИ В РОССИЙСКОЙ СИСТЕМЕ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В ОБЛАСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА

КОЛИЧЕСТВО ДОКУМЕНТОВ В ОБЛАСТИ ГЕОТЕХНИКИ В СИСТЕМЕ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ РФ

СТРУКТУРА НОРМ РФ В ОБЛАСТИ ГЕОТЕХНИКИ

Система европейских нормативных документов в области проектирования Система поддерживающих стандартов

СВОДЫ ПРАВИЛ ЕВРОКОД 7 • СП 22. 13330. 2011 «Основания зданий и сооружений» • СП 23. 13330. 2011 «Основания гидротехнических сооружений» • СП 24. 13330. 2011 «Свайные фундаменты» • СП 25. 13330. 2012 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» • СП 26. 13330. 2012 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками» • EUROCODE 7. Geotechnical Design. Part 1: General Rules (Геотехническое проектирование. Часть 1. Общие правила) • СП 47. 13330. 2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» ВОЗМОЖНА ЛИ ГАРМОНИЗАЦИЯ ? • EUROCODE 7. Geotechnical Design. Part 2: Ground investigation and testing (Геотехническое проектирование. Часть 2. Исследования и испытания грунтов).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГАРМОНИЗАЦИИ В 1956 году датский ученый Бринч Хансен впервые использовал понятие “limit design” в геотехнике: «При проектировании любых конструкций в принципе должно быть проведено два вида анализа. Одинанализ по обеспечению безопасности от разрушения а другой по определению деформаций в действующих условиях» В трудах Николая Станиславовича Стрелецкого «Принципиальные основы методики расчета по предельным состояниям» (1949), «Проблема прочности в свете принципов методики расчета сооружений по предельным состояниям» (1954) теоретические основы расчета сооружений по предельным состояниям были заложены как минимум на 5 лет раньше.

ОСНОВНЫЕ СИСТЕМНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГАРМОНИЗАЦИИ • Применение любого стандарта возможно только при условии применения комплекса взаимоувязанных с ним нормативных документов. • Существуют различия в иерархической структуре документов. • Существуют различия в терминах, определениях, обозначениях. • Существуют различия в методах испытаний. • Имеются различия в методологических подходах к расчетам. • Существуют различия в способах подтверждения соответствия требованиям. • Различна система построения стандартов: национальные документы носят во многом процедурный характер и нацелены на однозначные алгоритмы действий; европейские стандарты на ряду с требованиями содержат много разъяснений, в том числе библиографических ссылок, и не обладают однозначностью алгоритмов. • Все переводы стандартов Еврокод на русский язык должны быть согласованы с CEN. Отступления от текста Еврокод, за исключением национальных приложений не допускаются.

Различия в классификации и наименовании грунтов Соответствие классификационных показателей и наименований грунтов в отношении стандартов ИСО и АСТМ устанавливает межгосударственный стандарт ГОСТ 25100 -2011 «Грунты. Классификация»

Различия в терминологии Еврокод-7 устанавливает понятия «характеристические» и «проектные» значения геотехнических параметров, в то время как в российской системе нормативных документов используются понятия «нормативные» и «расчетные» значения свойств грунтов

МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ

МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ

МИФ № 1 Еврокод-7 достаточен, чтобы заменить СП в области геотехнического проектирования Часть 1 Еврокода 7 состоит из 12 разделов:

МИФ № 1 Еврокод-7 достаточен, чтобы заменить СП в области геотехнического проектирования В Еврокоде-7 отсутствуют требования проектирования: - Оснований и фундаментов на специфических грунтах • Многолетнемерзлых • Просадочных • Набухающих • Засоленных • Органоминеральных и органических • Пучинистых • Элювиальных - Оснований и фундаментов в особых условиях • На закарстованных территориях • На подрабатываемых территориях - Тоннелей - Фундаментов машин с динамическими нагрузками

МИФ № 2 Еврокод-7 представляет собой завершенный документ 1975 г. – Комиссия Европейских сообществ (ЕК) приняла решение о разработке европейских строительных стандартов (Еврокодов). 1975 -1989 гг. – разработана 1 -я программа – альтернатива национальным стандартам. Первые Еврокоды были опубликованы в 1984 году. 1989 г. - по решению ЕК права на разработку строительных стандартов переданы Европейскому комитету по стандартизации - CEN. 1992 -1998 гг. – разработана 2 -я программа, включающая 62 предстандарта + национальные дополнения. 1998 -2010 гг. - разработана 3 -я программа, включающая 58 европейских стандартов (EN) + Национальные Приложения, - для полной замены национальных стандартов. 2013 -2018 гг. – разрабатывается 4 -я программа, в которой должны быть удалены национально определяемые параметры, а также добавлены дополнительные разделы.

МИФ № 3 Еврокод-7 могут использовать любые специалисты Положения стандарта основаны на допущениях: • Данные, необходимые для проекта, собираются, регистрируются и истолковываются персоналом с надлежащей квалификацией • Сооружения проектируются персоналом, имеющим надлежащую квалификацию и опыт • Имеется соответствующая координация и связь между персоналом, участвующим в сборе данных, проектировании и строительстве В ЕС разрабатываются системы международной сертификации и планы ведения реестров аккредитованных инженеров-геотехников В РФ начата разработка профессиональных стандартов для специальностей «специалист в области механики грунтов, геотехники и фундаментостроения» и «специалист в области инженерной геологии»

МИФ № 4 Проектные подходы Еврокод-7 едины для всех стран ЕС Проектный подход 1 - при расчете предельных состояний первой группы требует проверки для двух наборов частных коэффициентов надежности, которые применяются к воздействиям и параметрам прочности грунта, либо к воздействиям и сопротивлению оснований Проектный подход 2 – частные коэффициенты надежности применяются для воздействий или результатов воздействий и для сопротивлений грунтов оснований Проектный подход 3 – частные коэффициенты надежности применяются для воздействий или результатов воздействий и для параметров прочности грунтов оснований

МИФ № 4 Проектные подходы Еврокод-7 едины для всех стран ЕС

МИФ № 4 Проектные подходы Еврокод-7 едины для всех стран ЕС Выбор проектного подхода при расчете несущей способности фундамента мелкого заложения в странах ЕС

МИФ № 4 Проектные подходы Еврокод-7 едины для всех стран ЕС Пример расчета несущей способности ленточного фундамента

МИФ № 5 Проектирование по Еврокод-7 более экономично Сопоставление частных коэффициентов надежности для приведенного примера расчета несущей способности фундамента

МИФ № 5 Проектирование по Еврокод-7 более экономично Сопоставление решений для проекта ограждения котлована

МИФ № 5 Проектирование по Еврокод-7 более экономично Сопоставление решений для проекта ограждения котлована

ОСНОВНЫЕ ВОЗРАЖЕНИЯ ОППОНЕНТОВ ПРИМЕНЕНИЯ ЕВРОКОД-7 В РОССИИ q Еврокод-7 непонятен и не конкретен; q В условиях РФ он недостаточен для подтверждения требований надежности; q Требует системного пересмотра методов испытаний грунтов; q Не учитывает специфику грунтовых условий РФ, в частности: • Около 65 % территории РФ покрыто многолетнемерзлыми грунтами, которым свойственны опасные процессы; • Расчетные перепады температур в РФ значительно больше, чем в Европе, а в отдельных регионах достигают рекордных величин – более 80 С; • На значительной части европейской территории РФ распространены карстовые процессы; • Около 20 % территории РФ – подработанные территории, на которых проводились шахтные и другие разработки; • На значительной части территории преобладают пучинистые , просадочные и иные специфические грунты, требования к проектированию на которых в Еврокоде отсутствуют.

ОСНОВНЫЕ ВОЗРАЖЕНИЯ ОППОНЕНТОВ ПРИМЕНЕНИЯ ЕВРОКОД-7 В РОССИИ

Чем же может быть полезен Еврокод-7 ?

Сильные стороны Еврокод-7 : • Представляет собой логичную, четко структурированную и взаимоувязанную систему нормативных требований к геотехническому проектированию • Обладает необходимой степенью универсальности • Распространяется на все виды зданий и сооружений вне зависимости от их назначения • Содержит значительное количество положений и требований, ранее отсутствовавших в сводах правил РФ

Недостатки отечественной системы норм в сопоставлении с Еврокод-7 : • Ведомственная разобщенность • Противоречия в требованиях к проектированию оснований зданий и сооружений в зависимости от их назначения • Отсутствие единой системы частных коэффициентов надежности • Излишняя детализация методов расчета, лишающая проектировщика творческого подхода в нестандартных ситуациях • Нацеленность на ручные (формульные) методы расчета

МИФ Положения Еврокод-7 получили свое отражение в следующих документах: • СП 22. 13330. 2011 «СНи. П 2. 01 -83* Основания зданий и сооружений» (Изменение 1) • СП 24. 13330. 2011 «СНи. П 2. 03 -85 Свайные фундаменты» (Изменение 1) • СП «Сооружения подземные. Правила проектирования»

МИФ Геотехнические категории Геотехническая категория объекта строительства представляет собой категорию его сложности с точки зрения геотехнического проектирования, которая определяется в зависимости от уровня ответственности объекта и сложности инженерно-геологических условий площадки строительства

МИФ Введены понятия и термины: проектная ситуация – учитываемый при проектировании и расчете сооружения комплекс наиболее неблагоприятных условий, которые могут возникнуть при его возведении и эксплуатации проектный сценарий – учитываемый при проектировании и расчете сооружения комплекс наиболее неблагоприятных последовательностей изменения взаимосвязанных проектных ситуаций, которые могут возникнуть при его возведении и эксплуатации длительные и кратковременные проектные ситуации

МИФ Иллюстрация проектных сценариев

МИФ Детализованы предельные состояния первой группы: К первой группе предельных состояний (ULS) следует относить: - потеря устойчивости (равновесия) сооружением и основанием, которые рассматриваются как жесткое тело, при недостаточном сопротивлении конструктивных материалов и грунтов основания для обеспечения равновесия (EQU); - внутреннее разрушение сооружения или его конструктивных элементов, т. е ситуации, в которых прочность конструктивных элементов важна для обеспечения сопротивления (STR); - разрушение или чрезмерные деформации основания, т. е. ситуации, в которых прочность грунта важна для обеспечения сопротивления (GEO); - потеря равновесия сооружением или основанием из-за увеличения давления воды (взвешивания) или иными направленными вверх воздействиями (UPL); - гидравлический подъем в основании, внутренняя суффозия и прочие явления, связанные с наличием гидравлических градиентов (HYD)

МИФ Детализованы предельные состояния первой группы:

МИФ Подтверждение соответствия проектных решений требованиям безопасности Соответствие проектных параметров и характеристик оснований и фундаментов сооружения требованиям безопасности, а также проектируемые мероприятия по обеспечению их безопасности должны быть обоснованы: • ссылками на требования Технического регламента о безопасности зданий и сооружений, стандартов и сводов правил, включенных в указанные в частях 1 и 7 статьи 6 Технического регламента о безопасности зданий и сооружений перечни, или на требования специальных технических условий; • расчетами и (или) испытаниями; • результатами исследований, в том числе экспериментальных; • моделированием сценариев возникновения опасных природных процессов и явлений и (или) техногенных воздействий; • оценкой риска возникновения опасных природных процессов и явлений и (или) техногенных воздействий.

МИФ Проектирование по предписаниям Предписания - требования или указания нормативных документов нерасчетного характера, применяемые при проектировании для исключения предельных состояний в тех случаях, когда расчетные модели не нужны или отсутствуют; применимы преимущественно при проектировании сооружений геотехнической категории 1. • Проектирование по предписаниям допускается в отношении обеспечения морозостойкости, защиты от химической и биологической агрессии, которые обычно невозможно достоверно учесть расчетным путем. • Проектирование по предписаниям допускается выполнять для исключения предельных состояний при аварийных воздействиях, возникновение которых невозможно или сложно исключить расчетным путем. При этом предписания должны содержать указания организационного характера, позволяющие исключить из расчета рассматриваемое аварийное воздействие.

МИФ Проектирование с использованием расчетов Проектирование оснований и фундаментов с использованием расчетов является основным способом обеспечения требований надежности и может выполняться для объектов любой геотехнической категории. Расчетные модели, используемые для проектирования оснований и фундаментов, должны быть верифицированы. Основным критерием верификации расчетных моделей должно являться наличие сопоставимого геотехнического опыта. Аналитическая или полуэмпирическая расчетная модель может считаться верифицированной для определенных условий, если результаты расчета демонстрируют хорошее соответствие экспериментальным результатам в сходных условиях.

МИФ Требования к верификации численных моделей Для верификации численных моделей следует выполнять: • верификацию программного обеспечения, с помощью которого создается модель; • проверку самой численной модели. Верификация численной модели, как правило, должна включать: • • проверку исходных данных на формальное соответствие условиям задачи; проверку правильности граничных условий; проверку общего равновесия системы для всех сочетаний нагрузок и воздействий; проверку локального равновесия для всех подсистем модели; проверку имеющихся условий симметрии; анализ соответствия характера полученных перемещений и деформаций граничным условиям и заданным связям; анализ соответствия характера распределения внутренних усилий в конструкциях сооружения характеру деформаций; оценку соответствия результатов расчета порядку ожидаемых величин в допустимом диапазоне.

МИФ Проектирование с использованием экспериментальных моделей и натурных испытаний В том случае, когда расчетные методы или модели отсутствуют, либо недостаточно достоверны при проектировании следует использовать результаты экспериментальных исследований – модельных или натурных испытаний. Выполнение испытаний следует проводить на основании технического задания и программы работ. В программе работ должны быть установлены требования к количеству и порядку проведения испытаний, метрологическому обеспечению, оформлению результатов работ. Подготовку и проведение испытаний следует осуществлять таким образом, чтобы модель и проектируемая конструкция во взаимодействии с грунтовым основанием при заданном уровне нагрузок и прочих внешних условиях были подобны.

МИФ Проектирование с использованием наблюдательного метода Если прогноз поведения сооружения, выполненный на основании расчетных или экспериментальных работ, затруднен, то допускается применять подход, известный как «наблюдательный метод» , который предполагает возможность корректировать проект в процессе строительства на основании результатов геотехнического мониторинга.

МИФ Проектирование с использованием наблюдательного метода Для применения наблюдательного метода необходимо выполнение следующих требований до начала строительства: - должен быть выполнен предварительный расчетный прогноз; - должны быть установлены контролируемые критерии и характеристики; - следует установить допустимые пределы контролируемых характеристик; - следует оценить возможный диапазон этих характеристик и удостовериться, что с приемлемой вероятностью реальные характеристики будут находиться в допустимых пределах; - должна быть разработана программа контроля (мониторинга) изменения выбранных характеристик; - следует убедиться, что время реакции измерительных систем мониторинга и процедуры обработки и анализа результатов занимают достаточно мало времени по отношению к ожидаемой скорости развития ситуации на площадке для принятия своевременных действий; - должен быть разработан план мероприятий, которые следует применить в случае превышения контролируемыми характеристиками допустимых пределов.

МИФ Границы применимости наблюдательного метода

МИФ Проектирование армированных грунтов

МИФ Проектирование свай-стоек, прорезающих скальные грунты

МИФ Использование расчетов по предельным состояниям для сложных численных моделей В ряде случаев результаты воздействий и величины предельного сопротивления основания могут быть получены только путем математического моделирования. В особенности это характерно, когда следует учесть проектные сценарии, отражающие последовательность строительства. Использование коэффициентов надежности по нагрузкам или по грунту отличных от 1, 0 для каких-то результатов расчета может повышать надежность, а для каких-то, наоборот, понижать. В таких случаях допускается коэффициенты надежности по нагрузкам и по грунту принимать равными 1, 0, а результаты воздействий умножать на частный коэффициент модели γSd. Требуется выполнить: - проверку предельных состояний в элементах обделки строящегося тоннеля, - проверку допустимости влияния строительства на существующее здание - проверку тоннеля на всплытие

МИФ Работа по совершенствованию нормативной базы в области геотехники продолжается

МИФ Проф. Р. ФРАНК : «Еврокоды не заменяют и не отменяют национальные нормы и стандарты. Еврокод – это глоссарий, позволяющий школам разных стран говорить на одном языке. »

МИФ Благодарю за внимание !