В.П. ТРАМБОВЕЦКИЙ, канд. техн. наук, эксперт
Международные стандарты проектирования в строительстве
Успешная реализация программы перехода на Еврокоды стран-участниц Таможенного союза (России, Белоруссии и Казахстана) с учетом официального вступления нашей страны в ВТО в определенной степени будет зависеть от изучения опыта передовых стран мира в этой области.
Последние десятилетия XX века характеризовались стремительным продвижением процессов глобализации мировой экономики. Затронула глобализация и строительство. Выразилось это в первую очередь в гармонизации норм проектирования конструкций, унификации стандартов на строительные материалы и изделия и методов их испытаний. Конечной целью гармонизации, безусловно, является создание единых, унифицированных мировых стандартов на базе, естественно, стандартов стран-лидеров. В данной статье мы ограничимся лишь рассмотрением вопросов создания стандартов или норм проектирования строительных конструкций из бетона.
На сегодняшний день гармонизация норм приняла региональный характер, где выявились 3 крупных региона: Американский континент, Азия и Европа. Наиболее продвинутой в этой области оказалась Европа.
Созданный в 1957 г. Общий рынок ставил целью создание единого экономического пространства с последующим вовлечением в него остальных стран континента. К сегодняшнему дню Европейский союз насчитывает уже 27 стран. И цели гармонизации национальных стандартов, продвигаемых Европейским комитетом по стандартизации (CEN), тоже достигнуты. Одобрены и уже действуют 10 отдельных стандартов на проектирование конструкций из различных строительных материалов, получивших название Еврокодов (ЕС) или евростандартов (EN), и более 1500 стандартов на материалы и методы испытаний. В каждой из стран Европы действует своя версия Евронорм с приставкой названия страны, например, BS EN для Великобритании, DIN EN для Еермании и т.д.
Нормы проектирования конструкций из бетона (Eurocode for Concrete Structures — Еврокод-2), были созданы на базе так называемых образцовых норм проектирования (Model Code), подготовленных международным коллективом специалистов, объединенных Международной федерацией конструкционного бетона (fib).
Концепция PBD применима не только в проектировании зданий и сооружений из бетона, но также и при проектировании состава бетона. Так, например, если традиционно проектирование бетонных смесей почти повсеместно осуществляется на основе стандартов предписывающего характера, то новейший канадский стандарт на бетоны (2) предусматривает альтернативно использование концепции PBD наряду с применением концепции Prescriptive. В версии PBD дается лишь описание функциональных требований к затвердевшему бетону в зависимости от условий его применения. Эти требования должны быть четкими, достижимыми, измеряемыми и обязательными. В них не должно быть требований по способам и методам изготовления и ограничений по содержанию ингредиентов в смеси, что позволяет более легко внедрять в практику инновационные и зачастую более экономичные решения, в т.ч. для новейших так называемых высоко- и супервы-сокофункциональных бетонов — НРС и SHPC.
Концепция PBD является очень важной для будущего, т.к. она направлена на удовлетворение реальных потребностей клиента. Она делает процесс проектирования интегральным с вовлечением в него представителей многих строительных специальностей и при правильном распределении ролей и достоверном учете всех факторов, воздействующих на материал и сооружение, повышает его безопасность и долговечность, во многих случаях делая проект более экономичным. Концепция PBD становится, таким образом, вызовом для современных профессиональных проектировщиков, поставщиков материалов, инженеров-строителей и пользователей сооружений.
Известно, что каждая страна может вносить в Еврокоды и трансформировать только те параметры, которые заранее предусмотрены в разработанных документах. Введением этих параметров и их числовыми значениями каждая из стран-членов CEN может определять для себя уровень безопасности и надежности конструкций, а также их экономическую эффективность. Немецкое Национальное приложение DIN EN 1992-1 -1 /NA начали готовить в 2005 г., сейчас оно насчитывает 121 национальный параметр. Помимо этих параметров DIN EN 1992-1-1/NA содержит не противоречащую существу Еврокода-2 информацию о действующем пока параллельно национальном стандарте DIN 1045-1 и некоторых других документах, которые следует учитывать как при проектировании железобетонных конструкций в самой Германии, так и при проектировании за рубежом для применения в Германии.
В европейском проектировании вступил в силу новый важный и решительный шаг — полный переход на единые нормы проектирования. До конца 2012 г. все страны-члены ЕЭС обязаны полностью отказаться от своих национальных норм и переключиться на Еврокоды. Серия Еврокодов включает в себя 2 базовых основополагающих документа. Первый — это общие принципы проектирования (EC0) и второй — нагрузки и воздействия на конструкции (ЕС1). Далее следуют 8 стандартов на проектирование. Среди них стандарты (ЕС2) — на проектирование конструкций из бетона, (ЕСЗ) — стальных конструкций, (ЕС4) — композитных стальных и бетонных конструкций, (ЕС5) — каменных конструкций, (ЕС6) — деревянных конструкций, (ЕС7) — геотехническое проектирование, (ЕС8) — сейсмостойких конструкций, (ЕС9) — алюминиевых конструкций.
Еврокод-2 (ЕС2) в пакете с относящимися к нему стандартами на материалы и на методы испытаний, включая национальное приложение (NA), содержит в себе более 5 тыс. страниц текста. В ходе подготовительной работы, вплоть до момента перехода, каждая страна-участница помимо формирования текста национального приложения проверяла применимость новых документов к особенностям своих стран, в т.ч. возможности использования автоматизированных методов проектирования. Так, например, в Германии специально созданная комиссия проверяла соответствие нового документа действующему до этих пор документу DIN 1045-1, а авторы действующих компьютерных программ проектирования, например Dicad и Starcon, осуществляли опытное проектирование некоторых конструкций и в результате выполненных проверок внесли в них соответствующие коррективы. Здесь следует упомянуть, что fib недавно завершила подготовку редакции Model Code 2010 (3), которая будет использована при очередном пересмотре Еврокода-2 в период до 2018 года (4).
Азия является крупнейшей и быстрорастущей экономической зоной XXI века. Она представляет собой более одной трети мирового рынка, потребляющей более половины мирового производства цемента. Здесь созданы и функционируют крупные международные экономические объединения и организации, в т.ч. Ассоциация государств Юго-Восточной Азии — АСЕАН. Большая часть национальных норм проектирования конструкций из бетона в Азии создана при заметном влиянии аналогичных американских и европейских, главным образом британских норм.
Однако климатические, технологические и экономические условия, также как и свойства строительных материалов в странах Азии существенно отличаются не только от американских и европейских, но и заметно разнятся между соседними азиатскими странами. В то же время крупные проекты, осуществляемые в азиатских странах, реализуются на многонациональном уровне с привлечением норм проектирования как некоторых азиатских, так и стран других регионов и континентов. Поэтому уже давно назрела необходимость в международной гармонизации норм проектирования для Азии. Для этого в 1994 г. был сформирован международный комитет (ICCMC) по созданию модельных (образцовых) норм проектирования конструкций из бетона для Азии и стран Тихоокеанского региона, в который вошли представители 15 стран, в т.ч. Австралии, Китая, Индии, Индонезии, Ю. Кореи, Японии и др. Комитет приступил к работе в координации с комитетом ISO/TC71. В 2001 г. комитетом ICCMC были опубликованы первые Азиатские нормы проектирования (АСМС) с многоуровневой структурой документа (5). Здесь следует упомянуть, что передовую концепцию PBD в них впервые использовали на практике.
Действующая редакция 2006 г. Модельных норм АСМС сочетает в себе концепцию PBD и многоуровневую структуру документа. В документах первого и второго уровня содержатся основные положения по расчету, материалам, рекомендации по строительству и эксплуатации и некоторые другие положения, которые являются едиными для любого типа конструкций и для любой страны. Документы третьего уровня готовятся отдельно конкретными странами самостоятельно в форме национальных стандартов проектирования на основе документов предыдущих двух уровней. На сегодняшний день документы третьего уровня многих азиатских стран находятся только в стадии разработки, но уже появились в завершенном виде, например, в Таиланде и во Вьетнаме. Таким образом, многоуровневая структура документа позволяет сохранить существенное разнообразие в такого рода документах в Азии.
Совершенно естественно, что инициативу и главенствующую роль в работе комитета ICCMC сыграли японские эксперты, которые предложили в качестве основы для создания норм АСМС использовать японский аналог Standard Specification of Concrete Structures, разработанный японским обществом инженеров строительства (JSCE).
Сравнивая азиатские документы по проектированию с европейскими, нельзя не отметить в них и определенного сходства в подходах. Так, например, в Еврокоде-2 также использована концепция PBD, а в азиатских нормах проектирования документы 3 уровня несколько напоминают европейские Национальные приложения.
Существенно разнится от рассмотренных выше история создания и развития документов по проектированию конструкций из бетона в США. Широкое внедрение в строительную практику наряду с кирпичом и бетонных блоков привело к созданию в 1904 г. Американского института бетона (АО), представляющего собой некоммерческую ассоциацию изготовителей и потребителей бетона и изделий из него. Он ставит свой целью сбор и распространение знаний о бетоне путем проведения семинаров и конференций, издания книг и журналов, реализации программ по сертификации и т.д. Институт ежегодно издает Руководство (Manual of Concrete Practice), содержащее различного рода рекомендации, стандарты и другие нормативные документы. В 1929 г. в связи с увеличением объемов высотного строительства и широким использованием для него конструкционного (армированного) бетона при ACI был создан Технический комитет 318. В настоящее время в него входит более 10 подкомитетов, и он по-прежнему продолжает заниматься подготовкой, изданием и периодическим переизданием важного нормативного документа по проектированию Building Code Requirements for Structural Concrete ACI-318 (Требования норм к конструкционному бетону).
ACI создал 98 филиалов, которые к настоящему времени действуют в разных регионах США и в других странах. Зарегистрированными членами ACI являются более 20 тыс. специалистов в разных странах мира. В ACI создана и активно действует специальная группа, которая курирует работу комитета ISO/TC71 «Бетон, железобетон и преднапряженный бетон».
Наиболее отличительной особенностью норм и стандартов США, в т.ч. ASTM и ANSI, является добровольный характер применения и обязательное достижение консенсуса при их принятии.
Если истинной целью авторов стандарта является желание,’чтобы все выполняли его добровольно, а не обходили его, то достижение консенсуса является наилучшим решением. Как известно, консенсус может быть найден только в результате совместной работы участников, стремящихся к точному и адекватному изложению различных точек зрения на определенный вопрос. Участники обсуждения должны стараться прийти к самому лучшему из возможных решений, а не отстаивать мнение большинства, которое часто бывает в ущерб меньшинству.
Консенсус предполагает учет и согласование мнений всех участников обсуждения. Все участники имеют одинаковую возможность внести предложение, дополнить его, наложить на него вето или блокировать. Обычно консенсус считается достигнутым в случае наличия воздержавшихся при голосовании, но отсутствия проголосовавших «против». Достижение единогласия в стандартизации является идеалом консенсуса. Аналогичных принципов при согласовании текстов принимаемых стандартов придерживаются комитеты ISO и CEN.
Вплоть до 1997 г. в Соединенных Штатах не существовало единых норм. Действовавшие в США несколько нормотворческих организаций создавали свои нормы или стандарты проектирования, которые действовали лишь в отдельных штатах. В 1994 г. был сформирован Международный совет по нормам (ICC), который опубликовал в 1997 г. первую в истории США редакцию действующих по всей стране международных норм по проектированию (International Building Code — IBC). Был установлен трехгодичный срок пересмотра IBC, ныне действует редакция 2012 г.
Нормы IBC включают в себя общие принципы и требования к зданиям и сооружениям, включая их классификацию, к объемно-планировочным решениям, внутренней отделке, устройству фундаментов, стен и покрытий зданий, к системам противопожарной безопасности, лифтам и эскалаторам, к аварийным выходам, доступности создаваемой среды для инвалидов и т.д.
Нормы IBC в своих разделах ссылаются на реферированные стандарты других широкоизвестных нормот-ворческих организаций, как, например, ASTM и ANSI, а также на стандарты отраслевых объединений, которые они рекомендуют для применения при проектировании конструкций из конкретных материалов, среди которых, в частности, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI-318).
В настоящее время комитет ACI-318 занимается пересмотром редакции 2008 г., которую предполагалось завершить через 6 лет изданием ACI-318-14 (6). Однако в связи с тем, что очередное переиздание IBC должно состояться в 2013 г., члены комитета оказались вынужденными завершить свою работу по пересмотру документа к концу 2012 г., с тем чтобы своевременно иметь готовый документ АСТ-318-13 для включения в IBC к упомянутому сроку.
Основными целями текущего пересмотра являлось желание авторов документа максимально упростить и облегчить пользователям документа его применение при одновременном исключении возможных ошибок при проектировании. С этой целью в настоящее время осуществляется реорганизация структуры всего документа. Вслед за первыми главами с общими требованиями будут следовать отдельные главы по расчету применительно к отдельным конструктивным элементам (плиты, колонны, балки, фундаменты и т.д.). В этих главах расчет каждого элемента будет сопровождаться всей необходимой для этого информацией в логической последовательности, т.е. исключается поиск требуемой информации в других разделах. Естественно, такая реорганизация структуры потребует выполнения большого объема работ по устранения дублирования. Исключение сделано только для главы по расчету на воздействие сейсмики. Его содержание не будет разнесено по главам по расчету отдельных элементов, а останется в виде отдельной главы, но без существенных изменений, так как эта глава уже пересматривалась в 2008 г. Для упрощения расчетов много расчетных данных будет представлено в документе в табличной форме, а сам документ будет иметь блочный характер построения.
Среди глав с требованиями общего характера будет глава с требованиями к отдельным конструкционным элементам и конструктивным системам с эксплуатационными требованиями (Performance requirements), а также глава по проектированию долговечности. Концепция PBD, которая предусматривает определение заданных требований к сооружению, но не навязывает методов достижения этих требований, разрабатывалась, как уже упоминалось, в США Национальным бюро стандартов (NBS) при поддержке Министерства строительства еще 1970-х гг. Дальнейшее развитие концепция получила в начале 1990-х при создании, на основе консенсуса, критериев
Performance для жилых зданий с целью максимального ограничения потребления энергии и материалов на всех этапах жизненного цикла зданий. Отдельного упоминания заслуживают созданные действующим в США Международным комитетом по высотным зданиям Рекомендаций по проектированию высотных зданий на воздействие сейсмических нагрузок с учетом концепции PBD (7).
Естественно, что авторы стандарта на проектирование ACI-318, также как и авторы американских международных норм по проектированию (International Building Code), заинтересованы в наиболее широком их распространении по миру, в первую очередь в странах Латинской Америки, о чем свидетельствует сеть филиалов ACI, большое количество зарубежных специалистов, являющихся членами ACI, и сотрудничество комитета ТС71 с наиболее широко известной международной организацией ISO. Этот же тезис подтверждает и авторизованный перевод стандарта ACI-318 на испанский и корейский языки.
Представленный краткий обзор динамики развития международных стандартов проектирования в строительстве свидетельствует о все большем проникновении в область строительства элементов глобализации и о формировании крупных региональных рынков. Что касается создаваемых стандартов и норм проектирования в строительстве, то господствующими тенденциями в них являются принципы консенсуса и добровольности, а также наметившийся переход на применение концепции PBD.
Еоворя о перспективах нормотворчества в области строительного проектирования в нашей стране, следует отметить, что, как известно, программа и план соответствующего комплексного перехода на Еврокоды стран-участниц Таможенного союза (России, Белоруссии и Казахстана) утверждены еще в апреле 2011 г. Таким образом, переход на Еврокоды для нашей страны, с учетом вступления в ВТО, представляет собой сегодня, помимо технических проблем, лишь вопрос времени. Ускорению этого процесса в существенной мере может способствовать изучение положительного и отрицательного опыта, накопленного в этой области странами Европы и Азии.
Библиографический список
1. National Institute for Standards and Technology /’Building andFire Research Laboratory, 2008.
2. CSA Standards A23-1 -04/ A23-2-04. Concrete materials and methods and concrete construction / Methods of test and standard practices for concrete.
3. Model Code 2010. First complete draft, fib Bulletins № 55 и № 56, 2010.
5. International code harmonization. The role of 4.M. Tillman.
Introduction of the Eurocodes in Germany. BFT International, № 6,
2012.
the Asian Concrete Model Code. Structural Concrete, № 1, 2011.
6. Charles W. Dolan and Randall W. Poston. «The reorganized ACI318 Code Structure», Concrete International, № 10, October 2010.
7. Guidelines for Performance — Based Seismic Design of Tall Buildings. PEER, V. 1.0,2010
Источник: строительные материалы, оборудование, технологии 21 века № 10, 2012