Государственные нормативы в области архитектуры, градостроительства и строительства НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ РК Проектирование стальных конструкций Часть 1-5. Прочность и устойчивость оболочек НТП РК 03-01-6.1-2011 (к СН РК EN 1993-1-6:2007/2011) 

Дата введения 2015-07-01  

1. РАЗРАБОТАН: АО «КазНИИСА», ТОО «Астана Строй-Консалтинг»

2. ПРЕДСТАВЛЕН: Комитетом по делам строительства, жилищно-коммунального хозяйства и управления земельными ресурсами Министерства национальной экономики Республики Казахстан.

3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ: приказом Комитета по делам строительства, жилищно-коммунального хозяйства и управления земельными ресурсами Министерства национальной экономики Республики Казахстан от 29 декабря 2014 года № 156-НҚ с 1 июля 2015 года.

Стратегической целью реформы системы технического регулирования, изложенной в Концепции реформирования системы технического регулирования строительной отрасли Республики Казахстан на 2010-2014 годы, является создание благоприятных условий для формирования в Республике Казахстан устойчивой высокой культуры строительства, которая является характерной чертой и показателем развитого общества.

Основным требованием к реформе является приведение строительного законодательства и нормативных технических документов в области технического регулирования в соответствие с зарубежными аналогами, применяющимися в экономически развитых странах.

Государственные нормативы в области архитектуры градостроительства и строительства Республики Казахстан должны быть усовершенствованы в соответствии с основами правового регулирования архитектурной, градостроительной и строительной деятельности, законодательством и структурой управления на базе действующих в переходный период в Казахстане, а также международных нормативных правовых актов, нормативно-технических документов и иных обязательных и рекомендуемых требований, условий и ограничений.

Главная направленность государственных нормативов - обеспечение охраняемых законом потребностей граждан и общества в создании благоприятной и экологически безопасной среды обитания и жизнедеятельности при осуществлении архитектурной, градостроительной и строительной деятельности, защита прав потребителей проектной и строительной продукции, обеспечение надежности и безопасности строительства, устойчивого функционирования построенных объектов при эксплуатации.

1.1.1 «Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-6. Прочность и устойчивость оболочек» является документом, регламентирующим общую философию и уровень теоретической базы, которые должны быть положены в основу проектирования стальных конструкций данного класса. На основе этой части разработаны коды по проектированию стальных резервуаров, газгольдеров, бункеров и силосов. В свою очередь, указанная часть Еврокода разработана в соответствии с СН РК EN 1993-1-1:2005 «Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий», где содержатся общие принципы проектирования стальных конструкций вообще.

1.1.2 В советской структуре норм проектирования подобный код отсутствовал, что говорило о том, что разработчики норм не видели или не считали, что проектирование оболочечных конструкций имеет какие-то принципиальные отличия от проектирования стальных конструкций вообще. Вместе с тем, как будет показано ниже, такие отличия существуют, и отсутствие кода по классу оболочек в значительной мере затрудняло возможность проектирования оболочечных конструкций для широкого круга проектировщиков. А тот факт, что в традиционных образовательных курсах по дисциплине «Строительная механика» очень мало времени отводится расчету пластин и оболочек, еще более усугубляет сложившуюся ситуацию.

1.1.3 В действительности проектирование оболочечных конструкций имеет следующие принципиальные особенности:

- Расчет стержневых систем, как правило, сводится к расчету отдельных элементов (элементы, работающие на растяжение, сжатие, изгиб и т.д.). Практически именно так, на рассмотрении особенностей напряженного состояния отдельных элементов, построены советские нормы проектирования, см. СНиП II-23-81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования». Оболочечные конструкции не могут расчленяться на отдельные элементы, поскольку здесь работа всех участков взаимосвязана. В указанном документе, являющимся общим для стальных конструкций, оболочные конструкции представлены в значительной степени формально, без приложения расчетных схем, без рассмотрения напряженного состояния в зонах «краевых эффектов», которые присутствуют практически в каждой оболочечной конструкции.

- Если расчет элементов стержневых систем основывается в основном на аппарате сопротивления материалов, то расчет оболочек - это теория упругости с дифференциальными уравнениями и граничными условиями.

- Поведение стержневых и оболочечных конструкций в состояниях, близких к предельным, также имеют ряд важных отличий, обуславливающих различные формулировки этих предельных состояний. В частности, в напряженно-деформированном состоянии оболочек можно выделить «краевые» напряжения, которые возникают в местах сопряжения оболочек с другими конструкциями (в том числе и с другими оболочками), такие напряжения могут достигать больших значений, но они не имеют решающего значения для обеспечения общего равновесия оболочек, подверженных внешним нагрузкам и воздействиям (в «Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1 - Прочность и устойчивость оболочек» эти напряжения называются вторичными). Поэтому во многих случаях в зонах возникновения «краевых» напряжений допускается развитие упруго-пластических деформаций и расчет ведется с учетом физической нелинейности работы материала. В стержневых элементах такого ярко выраженного различия между первичными и вторичными напряжениями не существует, поэтому и постановка расчета, принятая в оболочках, здесь неприемлема.

- Расчет оболочек трудно поддается формализации, поскольку во многих случаях требует применения компьютерной техники.

1.1.4 В итоге можно считать, что наличие специального кода, определяющего некоторые принципиальные положения и содержащего ряд аналитических зависимостей для расчета оболочечных конструкций, следует считать вполне целесообразным и обоснованным.

1.1.5 В СН РК EN 1993-1-6 приведены основные правила проектирования листовых стальных конструкций, имеющих форму оболочки вращения.

1.1.6 Настоящий норматив предназначен к применению в сочетании с СН РК EN 1993-1-1, СН РК EN 1993-1-3, СН РК EN 1993-1-4, СН РК EN 1993-1-9 и соответствующими прикладными частями СН РК EN 1993, включая:

1.1.7 Настоящий норматив определяет характеристические и расчетные значения сопротивления конструкции.

1.1.8 Нормами «Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-6. Прочность и устойчивость оболочек» предполагается проектирование оболочечных конструкций, основываясь на четырех видах предельных состояний:

- по пределу пластичности;  

- по циклической пластичности;

- по потере продольной устойчивости;  

- по усталости.

1.1.9 Нужно отметить, что в советских нормах проектирования все указанные состояния также заложены в соответствующие расчетные проверки конструкций, в том числе и оболочечных конструкций. Можно только указать, что циклическая пластичность при проектировании стальных конструкций не выделяется в отдельный подвид предельного состояния потому, что упруго-пластическая работа строительных металлоконструкций в режиме многократных (в том числе циклических) воздействий нагрузок попросту не допускается.

1.1.10 Если говорить об особенностях трактовки предельных состояний, то здесь есть определенная разница между советскими нормами проектирования и Еврокодом.

1.1.11 Общее равновесие конструкции (сползание, поднятие, опрокидывание) не включено в настоящий норматив, но рассматривается в СН РК EN 1993-1-1. Специальные положения по особым сферам применения содержатся в соответствующих прикладных частях СН РК EN 1993.

1.1.12 Положения настоящего норматива применяются к осесимметричным оболочкам и связанным с ними круговым или кольцевым пластинам, а также к кольцам сечения балки и ребрам жесткости, если они являются частью целой конструкции. Рассматриваются общие процедуры компьютерных расчетов всех форм оболочек. Подробные выражения для ручных расчетов неподкрепленных цилиндров и конусов приведены в Приложениях.

1.1.13 Цилиндрические и конические панели явным образом не описаны в настоящем стандарте. Однако, положения могут быть применимы, если должным образом учтены соответствующие граничные условия.

1.1.14 Настоящий норматив предназначен для применения к стальным пустотелым конструкциям. Если для пустотелых конструкций, изготовленных из других металлов, отсутствуют нормативы, то положения настоящего норматива могут применяться при условии, что должным образом учтены соответствующие свойства материала.

1.1.15 Применение положений настоящего норматива предусмотрено в пределах диапазона температур, определенного в соответствующих прикладных частях EN 1993. Максимальная температура ограничена, чтобы влиянием ползучести можно было пренебречь, если эффекты ползучести при высокой температуре не рассматриваются соответствующей прикладной частью.

1.1.16 Положения настоящего норматива применяются к конструкциям, отвечающим факторам хрупкого разрушения, приведенным в СН РК EN 1993-1-10.

1.1.17 Положения настоящего норматива применяются к проектированию конструкций, подверженных воздействиям, которые могут рассматриваться как квазистатические.

1.1.18 В настоящем нормативе предполагается, что ветровая нагрузка и поток сыпучих твердых веществ, в целом, можно рассматривать как квазистатические воздействия.

1.1.19 Динамические эффекты должны быть учтены согласно соответствующей прикладной части СН РК EN 1993, включая последствия для усталости. Однако, равнодействующие напряжений, возникающие из динамического поведения, рассматриваются в этой части как квазистатические.

1.1.20 Положения настоящего норматива применяются к конструкциям, которые сооружены в соответствии с СН РК EN 1090-2.

1.1.21 Настоящий стандарт не рассматривает аспекты утечек.

1.1.22 Настоящий норматив предназначен для применения к конструкциям в следующих пределах:

- расчетные температуры металла в диапазоне от -50°С до +300°С;

- отношения радиуса к толщине в диапазоне от 20 до 5000.