Сравнение методов расчета и конструирования главных балок железобетонного монолитного здания при помощи СНиП 2.03.01-84*, Eurocode 2 и СП 63.13330.2012

         Здравствуйте, Коллеги! Представляю вашему вниманию очень интересны результаты сравнительного расчета железобетонных балок по различным нормативным документам СНиП 2.03.01-84*, Eurocode 2 и СП 63.13330.2012 выполненные на кафедре железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин), ст. преподавателем Виталием Викторовичем Роот и инженером Денисом Сергеевым. PDF версия доступна по ссылке. Полный текст можно прочитать ниже. Приложения и выводы по данной работе публикую отдельно. Прошу конструктивно комментировать и дополнять предложениями публикацию.

Приложение 1. Эпюра материалов главной балки составленная по расчетам метода предельных состояний СНиП 2.-03.01. 84*

Приложение 2. Эпюра материалов, составленная по расчетам метода предельных состояний Eurocode 2.

Приложение 3. Эпюра материалов главной балки составленная по расчетам метода предельных состояний СП 63.13330.2012.

Приложение 4. Таблица расхода рабочей арматуры

Метод расчета	Масса рабочей арматуры в главной балке монолитного железобетонного здания с неполным каркасом
	На первой промежуточной опоре	В первом пролете	Во втором пролете
Метод предельных состояний СНиП 2.03.01-84*	77,92 кг	70,31 кг	50,1 кг
Метод предельных состояний Eurocode 2	98,15 кг	150,42 кг	93,97 кг
Метод предельных состояний СП 63.13330.2012	80,05 кг	71,85 кг	60,3 кг

Приложение 5. Графики зависимости изменения армирования при увеличении временной нагрузки на балку.

Проведем еще несколько расчетов главной балки от временной нагрузки при ее увеличении. На основе этого построим графики, которые будут показывать изменение армирования.

Зависимость изменения армирования при увеличении временной нагрузки от 8,4Па, до 11,5 кПа и до 15 кПа при расчете по

СНиП 2.03.01-84*.

Зависимость изменения армирования при увеличении временной нагрузки от 8,4 кПа, до 11,5 кПа и до 15 кПа при расчете по

Eurocode 2.

 Зависимость изменения армирования при увеличении временной нагрузки от 8,4 кПа, до 11,5 кПа и до 15 кПа при расчете по

СП 63.13330.2012.

Графики показывают зависимость изменения массы продольной арматуры при повышении временной (снеговой) нагрузке при трех ступенях загружения при расчете по СНиП 2.03.01-84*, Eurocode 2, СП 63.13330.2012.

Значения, выражающие зависимость соединены сплайн линией. Поскольку мы не знаем остальных значений масс арматуры при других загружениях, мы строим график по 3 точкам, поэтому они носят аппроксимирующий характер. Для более точного построения требуются дополнительные расчеты. Анализируя графики, можно заметить, что армирование изменяется даже при незначительном изменении временной нагрузки. С другой стороны, если превышение нагрузки не слишком большое, то армирование может остаться прежним из – за запаса в несущей способности арматуры.

Выводы

Рассчитав главную балку железобетонного монолитного здания по методу «допускаемых напряжений» изложенному в  СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»  СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции» и сравнив с ними этот же метод расчета предложенный Eurocode 2, можно заметить несколько принципиальных различий:
1. Eurocode 2 в своих расчетах использует цилиндрическую прочность бетона, а не призменную как принимает СНиП 2.03.01-84* и СП 63.13330.2012. Тем самым в основу расчетов одинакового материала по разным нормам мы закладываем различные деформационные характеристики. Так по СНиП 2.03.01-84* призменная прочность бетона марки М250 равна 0,945 МПа, по СП 63.13330.2012 она равна 1,03 Мпа, а цилиндрическая прочность на растяжение этого же бетона по Eurocode равна 2,2 МПа. В этом плане, сравнивая нагрузку воспринимаемую бетонном, можно сказать, что конструирование по СНиП  2.03.01-84* будет являться более надежным, чем по Eurocode 2 и СП 63.13330.2012.
2. Eurocode 2 предлагает нам использовать другие классы арматуры, ежели СНиП 2.03.01-84* и СП 63.13330.2012. Хотя классы арматуры по Eurocode 2 схожи с классами арматуры по СНиП 2.03.01-84* и СП 63.13330.2012, характеристики, рассматриваемые в расчетах Eurocode 2, такие как предел текучести, принимаются большими. Однако, при всем при этом, анализируя эпюры материалов, мы видим, что проектирование по нормам Eurocode 2 является более простым, т.к. по Eurocode 2 не учитывается изменение сечения армирования балки на протяжении ее длины, это повышает надежность конструкции, но и ведет к ее удорожанию.
3. Можно заметить, что различаются правила анкеровки, и правила расстановки поперечной арматуры. Конструируя одну и  ту же балку по Eurocode 2, по СНиП 2.03.01-84* и по СП 63.13330.2012 количество арматуры, полученное в результате расчета по Eurocode 2, значительно превышает, количество арматуры полученного по СНиП 2.03.01-84* и по СП 63.13330.2012. Значительную роль играет то, что в основу расчетов Eurocode 2 закладываются гораздо большие нагрузки.
4. Необходимо отметить, что еще одним отличием Eurocode 2, как говорилось ранее, является отсутствие изменения армирования по всему пролету балки и по всей опорной и при опорной зоне. В то время как СНиП 2.03.01-84* и СП 63. 13330.2012 рекомендуют нам варить каркасы с переменным сечением, там где момент уменьшается, мы обрываем арматуру и заменяем ее на арматуру с меньшим диаметром. Это приводит к экономии стали, но значительно увеличивает трудоемкость и время сборки каркаса, а наличие большого количества  стержней различных диаметров может привести к ошибкам при сборке каркаса.