LVS/STK30 spoguļkomitejas "Ģeotehnika" INFORMATĪVS BIĻETENS

Latvijas standarta standartizācijas komitejas LVS/STK30 “Būvniecība” spoguļkomitejas CEN/TC250/SC7 “7. eirokodekss – Ģeotehniskā projektēšana” INFORMATĪVS BIĻETENS

Ievads

2018.gada 29. un 30.novembrī Neapolē notika CEN apakškomitejas CEN/TC250/SC7, kura ir atbildīga par 2.paaudzes 7.eirokodeksa (EC7) izstrādi, darba grupu sanāksme. Tika apspriesti topošā dokumenta struktūra un saturs. Sanāksmē piedalījās aptuveni 70 eksperti no CEN dalībvalstīm.

Dotais biļetens ietver darba grupu sanāksmes sesijās apspriesto, kā arī kopumā fiksē svarīgākos notikumus un lēmumus saistībā ar 2.paaudzes EC7 izstrādi.

 

Jauna EC7 struktūra

Tiek transformēta EC7 struktūra: esošo divu daļu vietā būs trīs. Detalizētāk parādīts 1.attēlā.

 

1.attēls. 1.paaudzes EC7 transformācija.

 

Līdz ar struktūras transformēšanu tiek reorganizētas esošā EC7 1. un 2.daļas. Detalizētāku informāciju skatīt 2. un 3.attēlā.

 

2.attēls. 1.paaudzes EC7 1.daļas reorganizācija.

 

3.attēls. 1.paaudzes EC7 2.daļas reorganizācija.

 

2.paaudzes EC7 izstrādes laika grafiks

2018.gada aprīlī tika pabeigta EC7 1.daļas oficiālā melnraksta izstrāde un saņemti un apkopoti darba grupu ekspertu komentāri par to.

2018.gada novembra sākumā darba grupu ekspertiem izskatīšanai un komentāru iesniegšanai tika izsūtīti EC7 2. un 3.daļu neoficiālie melnraksti. Komentāru iesniegšanas gala termiņš bija 2018.gada 31.decembris. Ierosinājumi iesniegti tai skaitā arī no Latvijas ekspertu puses.

Plānots, ka EC7 2. un 3.daļu oficiālo melnrakstu izstrāde tiks pabeigta līdz 2019.gada oktobrim.

Uzskatāmībai vispārīgais 2.paaudzes EC7 izstrādes grafiks apskatāms 4.attēlā.

 

4.attēls. Vispārīgais EC7 izstrādes grafiks.

 

Ieskats vēsturē

2.paaudzes EC7 izstrāde tika aizsākta 2011.gadā, uzsākot darbu tā saucamām eirokodeksa Evolūcijas grupām (EG), kas definēja esošās EC7 versijas trūkumus un nosprauda tālākās attīstības virzienus. EG veiksmīgi pabeidza darbu 2013.gadā. 2.paaudzes EC7 autori savā darbā balstās uz EG izstrādātajiem ziņojumiem. Evolūcijas grupu saraksts sniegts 1.tabulā.

 

1.tabula. Evolūcijas grupu saraksts.

Evolūcijas grupa	Nosaukums/darba virziens
EG0	Evolūcijas grupu vadība un uzraudzība
EG1	Grunts enkuri
EG2	Teksta sakopšana un vienkāršošana
EG3	Modeļu risinājumi
EG4	Galīgo elementu metodes
EG5	Stiegrotā grunts
EG6	Seismiskā projektēšana
EG7	Pāļu projektēšana
EG8	Harmonizācija
EG9	Ūdens spiedieni
EG10	Aprēķinu modeļi
EG11	Grunts raksturīgo parametru noteikšana
EG12	Tuneļi
EG13	Iežu mehānika
EG14	Grunts uzlabošana

 

Lai gan 2.paaudzes eirokodeksu izstrādātāju viena no devīzēm ir “Evolūcija, nevis revolūcija”, tomēr, ņemot vērā jau paveiktā darba apjomu, 2.paaudzes EC7 melnrakstus paši izstrādātāji piesardzīgi sāk dēvēt par revolūcijas dokumentiem, pie reizes paši sev mēģinot atgādināt par sākotnēji definētajiem rāmjiem.

 

Jaunievedumi un diskusijas

Bez struktūras sakārtošanas un optimizēšanas jau ir ieviesti vairāki jaunievedumi, kas ietekmēs esošo ģeotehniskās projektēšanas un izpētes praksi.

Jāpiebilst, ka pēc Neapoles sanāksmē runātā secināms, ka esošie 2.paaudzes EC7 2. un 3.daļas melnraksti tiks vēl krietni koriģēti, tāpēc par šo daļu satura detaļām runāt vēl ir pāragri un spriest var vienīgi par tendencēm.

 

EC0 “Konstrukciju un ģeotehniskās projektēšanas pamatprincipi” un EC7-1 “Vispārīgie noteikumi”

 

Ģeotehniskās kategorijas

Ir izstrādāts jauns ģeotehniskās konstrukcijas ģeotehniskās kategorijas GC (Geotechical category) noteikšanas mehānisms.

Ģeotehniskās kategorijas noteikšanai ir ieviests jauns papildus jēdziens – ģeotehniskās sarežģītības klase GCC (Geotechnical Complexity Class). Konstrukcijas piederības vienai no GCC klasēm pazīmes sniegtas 2.tabulā.

 

2.tabula. GCC izvēle.

GCC	Sarežģītība	Galvenās pazīmes, kas rada nenoteiktību
GCC3	Augstāka	Jebkurš grunts apstākļu nenoteiktības nozīmīgs avots no saraksta: sarežģīti grunts apstākļi sarežģītas ģeomorfoloģijas komplicēti ģeoloģiskie apstākļi būtisks jutīgums attiecībā uz gruntsūdens apstākļiem būtiska grunts-konstrukcijas mijiedarbības komplicētība
GCC2	Normāla	Visi gadījumi, kuriem neizpildās visas GCC1 un nav GCC3 pazīmes
GCC1	Zemāka	Izpildās visas pazīmes no saraksta: grunts apstākļu nenozīmīga nenoteiktības pakāpe vienveidīgi grunts apstākļi parasta izbūves tehnoloģija izolētie seklas iebūves pamati tiek sistemātiski pielietoti apgabalā labi attīstītas projektēšanas metodes zema grunts-konstrukcijas mijiedarbības komplicētība

 

Ģeotehniskā kategorija tiek noteikta atbilstoši konstrukcijas ģeotehniskās sarežģītības klases GCC un būves Seku klases CC (Consequence class) kombinācijai – skat. 3.tabulu.

 

3.tabula. GC, CC un GCC sasaiste.

Seku klase (CC)	Ģeotehniskās sarežģītības klase (GCC)
	Zemāka (GCC1)	Normāla (GCC2)	Augstāka (GCC3)
Augsta (CC3)			GC3
Vidēja (CC2)		GC2
Zema (CC1)	GC3

 

Piederība vienai no trijām ģeotehniskajām kategorijām definēs minimālo:

• grunts izpētes apjomu un detalizācijas pakāpi;
• prasības aprēķinu veikšanai;
• būvniecības procesa kontroles apjomu;
• konstrukcijas monitoringa apjomu būvniecības procesā un ekspluatācijas laikā;
• iesaistīto būvspeciālistu izglītības un pieredzes līmeni.

 

Drošuma koeficientu sistēma

Esošo aprēķina pieeju DA (Design Approach) vietā tiks ieviesti aprēķina gadījumi DC (Design Cases). Katram no ģeotehnisko konstrukciju veidiem (seklas iebūves pamati, nogāzes, pāļi, atbalstsienas u.c.) tiks nozīmēts viens vai vairāki DC, atbilstoši kuriem būs jāveic pārbaudes aprēķinus. Pašlaik DC nozīmēšana atsevišķiem ģeotehnisko konstrukciju veidiem vēl tiek apspriesta. Iespējams, obligāti piemērojamo DC nozīmēšana tiks deleģēta nacionālajā līmenī.

Aprēķina gadījumu (DC1 līdz DC4) slodžu koeficienti ir aprakstīti 2.paaudzes EN 1990 “Eurocode — Basis of structural and geotechnical design” – skat. 4.tabulu.

 

4.tabula. Drošuma koeficienti fundamentālām aprēķina situācijām.

Iedarbe vai iedarbes efekts				Drošuma koeficienti γF un γE aprēķina gadījumiem DC1 līdz DC4
Tips	Grupa	Simbols	Rezultējošais efekts	Konstruktīvā pretestība	Statiskais līdzsvars un uzpeldēšana		Ģeotehniskais aprēķins
Aprēķina gadījums				DC1	DC2(a)	DC2(b)	DC3	DC4
Pastāvīgā iedarbe (Gk)	Visas	γG	nelabvēlīga/ destabilizējoša	1,35KF	1,35KF	1,0	1,0	Gk drošuma koeficients netiek piemērots
	Ūdens	γG,w		1,2KF	1,2KF	1,0	1,0
	Visas	γG,stb	stabilizējoša	netiek izmantots	1,15	1,0	netiek izmantots
	Ūdens	γG,w,stb			1,0	1,0
	Visas	γG,fav	labvēlīga	1,0	1,0	1,0	1,0
Mainīgā iedarbe (Qk)	Visas	γQ	nelabvēlīga	1,5KF	1,5KF	1,5KF	1,3	γQ.1/γG.1
	Ūdens	γQ,w		1,35KF	1,35KF	1,35KF	1,15	1,0
	Visas	γQ,fav	labvēlīga	0
Iedarbju efekti (E)		γE	nelabvēlīga	Iedarbju efektiem drošuma koeficients netiek piemērots				1,35KF
		γE,fav	labvēlīga					1,0

 

4.tabula šeit galvenokārt sniegta ieskatam un lai nodemonstrētu tās sasaisti ar būvju Seku klasēm. Kā var redzēt no tabulas, slodžu un iedarbju efektu koeficienti tiek reizināti ar līdz šim nepiemēroto koeficientu K_F, kas ir būves Seku klases drošuma koeficients – skat. 5.tabulu.

 

5.tabula. Būves Seku klases CC drošuma koeficienti.

Seku klase (CC)	Seku apraksts	Seku drošuma koeficients KF
CC3	Augstāka	1,1
CC2	Normāla	1,0
CC1	Zemāka	0,9

 

Prognozējams, ka seku drošuma koeficienta K_F nozīmēšana tiks deleģēta nacionālajā līmenī.

Aprēķina gadījumiem ar zemākiem Iedarbes vai Iedarbes efekta koeficientiem (DC3) tiks pazeminātas grunts stiprības parametru aprēķina vērtības – analoģiski esošai EC7 versijai.

Kopumā vērtējot, var secināt, ka drošuma koeficientu esošās vērtības slodzēm un gruntīm nav mainītas, tomēr koeficientu kopu piemērošanas shēma kļuvusi sakārtotāka, pilnīgāka, kā arī skaidrāka attiecībā uz Galīgo elementu modelēšanas pielietošanu.

 

EC7-2 “Grunts izpēte”

Lielākās diskusijas pašlaik notiek tieši par 2.paaudzes EC7 2.daļas saturu, ko sāka rakstīt burtiski no “baltas lapas”.

EC7 2.daļas autoru vidū sasniegts konsenss par to, ka nākamais solis ģeotehniskās izpētes un projektēšanas praksē ir esošās Galīgo elementu metodes (GEM) aprēķinu standartizēšana, ņemot vērā, ka kritiskais pieredzes apjoms gan izpētē, gan aprēķinu veikšanā drīz būs sasniegts.

Viņu oponenti ir EC7 3.daļas autori, kuri uzskata, ka EC7 3.daļā jābūt aprakstītām labi pierādītām konstrukciju aprēķinu metodēm, ņemot vērā, ka EC7 kopumā tiek rakstīts 2.ģeotehniskās kategorijas būvkonstrukcijām. GEM pie labi pierādītām konstrukciju aprēķinu metodēm pašlaik netiek pilnībā pieskaitīta vairāku praktisko un teorētisko iemeslu dēļ. Daži no tiem ir:

• GEM pielietošana ir saistīta ar dziļu grunts uzvedības teorētisko un praktisko izpratni, kas ļoti bieži neizpildās praksē;
• GEM pielietošana prasa ievērojamus inženieru darba laika un tehnisko resursu ieguldījumus (izpēte, aprēķini, darbu un uzbūvētās konstrukcijas monitorings).

Tomēr ekspertu vidū valda vienprātība par to, ka GEM ir neizbēgami jāizmanto 3.ģeotehniskās kategorijas būvkonstrukcijām un, attiecīgi, EC7 2.daļā tomēr nepieciešams pievērsties arī augstākas klases ģeotehniskās izpētes prasībām, metodēm un datu apstrādes principiem. Spilgts piemērs ir grunts deformāciju moduļa atkarības no relatīvo deformāciju lieluma definīcija – skat. 5.attēlu.

 

5.attēls. Grunts deformāciju moduļa samazināšanas līkne.

 

Vēl viena diskusiju fronte ir lauka izpētes testu datu transformācijas modeļu (agrāk “korelāciju”) aprakstīšana EC7 2.daļas pamattekstā un tās pielikumos. Ir vairāki jautājumi saistībā ar tiem:

• to dzīves laiks ir īss;
• to pielietojuma lauks ir šaurs (der un strādā specifiskos grunts apstākļos);
• augstas kvalitātes (ar zemu izkliedi un definētām standarta kļūdu robežām) transformācijas modeļu skaits ir ļoti neliels; kvalitatīvu modeļu izveide prasa lielus ieguldījumus un īpašu veiksmi;
• daudzos gadījumos tie apzināti tiek izmantoti gruntīm, kurām tie nav domāti;
• to izmantošana noved pie grunts paraugošanas un laboratorijas testēšanas apjomu krietnas samazināšanas un nozares kopējās degradācijas.

Kopējais viedoklis, neskatoties uz to, ka esošā EC7 2.daļas melnraksta autori ir ieguldījuši daudz laika derīgo transformācijas modeļu noteikšanā un aprakstīšanā, ir: tos nevajadzētu iekļaut 2.paaudzes EC7.

Esošais EC7 2.daļas melnraksts satur arī daudz citas jaunas informācijas, tādu kā:

• jaunas grunts stiprības un stinguma parametru definīcijas;
• grunts modeļu definēšana;
• grunts plānošanas un izpētes procesa detalizācija;
• grunts fizisko un ķīmisko īpašību noteikšana;
• grunts mehāniskā uzvedība ciklisko, seismisko un dinamisko slodžu ietekmē;
• grunts hidrauliskā caurlaidība;
• grunts siltumtehniskie parametri;
• kvalifikācija un profesionālā pieredze.

Neskatoties uz to, ka viena no evolūcijas grupām bija “EG13 – Iežu mehānika”, eksperti, kas ir pieaicināti konsultēt EC7 autorus par šo tēmu, aicina pēc iespējas skopāk izvērst un regulēt šo jomu, ņemot vērā tās ārkārtīgās sarežģītības pakāpi.

Atsevišķa diskusija norisinās par to, cik augstai jābūt grunts paraugu kvalitātei, lai tos drīkstētu izmantot deformācijas īpašību noteikšanai laboratorijā. Ir sasniegta vienprātība par to, ka paraugu kvalitātei jābūt ļoti augstai, pat izcilai [outstanding sample quality]. Šīs tēmas loģiskais turpinājums ir parauga kvalitātes noteikšana ne tikai “uz aci”, pēc pieredzes, vai salīdzinot lauka tiešo un laboratorijas mērījumu rezultātus, kā tas tika darīts līdz šim, bet arī ar fizikālām metodēm. Grunts parauga neiztraucētības pakāpes noteikšanas tehnoloģijas pašlaik vēl ir tapšanas stadijā, bet attīstās pietiekami strauji, lai varētu tās rekomendēt izmantošanai arī EC7 ietvaros. Eksperti vienojušies izskatīt un pēc iespējas pārņemt naftas un gāzes ieguves būvju atklātā jūrā ģeotehniskās izpētes un projektēšanas standartos (ISO) aprakstīto praksi.

Jautājums par to, kādas grunts efektīvā iekšējās berzes leņķa vērtības pieņemt atsevišķu ģeotehnisko konstrukciju aprēķinos, ņemot vērā, ka tas mainās atkarībā no relatīviem bīdes pārvietojumiem, joprojām paliek atklāts.

 

EC7-3 “Ģeotehniskās konstrukcijas”

Ģeotehnisko konstrukciju projektēšanas noteikumu daļa tiek papildināta ar jaunām sadaļām:

• stiegrotas grunts konstrukcijas;
• grunts uzlabošana.

Savukārt, sadaļas 5.“Aizbērums …“, 11.“Vispārējā noturība” un 12.“Uzbērumi” tiek apvienotas vienā sadaļā 4.“Nogāzes, ierakumi un uzbērumi”.

Nesen ir uzsākts darbs pie tuneļu projektēšanas noteikumu iekļaušanas eirokodeksu saimē. Daļa no noteikumiem tiks iekļauta jaunā EC7 saturā.

Uzbērumu zonas

Lielākais jaunievedums, kas skars arī projektēšanu, ir uzbēruma zonu jēdzienu ieviešana pēc projektēšanas un izbūves principa – skat. 6.attēlu.

Šī iniciatīva nāk no jaunās (2018.gada rudens) zemes darbu EN 16907 standartu sērijas līdzautoriem, kas piedalās arī 4.sadaļas “Nogāzes, ierakumi un uzbērumi” izstrādē.

 

6attēls. Zonēto uzbērumu piemēri.

 

Pāļu klasifikācija

Mūsu praksei saistošs un interesants jaunievedums ir pāļu klasifikācija pēc Beļģu parauga. Klasifikācija tiek veikta pēc ietekmes uz pālim blakus esošo grunts apgabalu veida un pakāpes, nevis pēc izbūves tehnoloģijas, kā tas bija ne tikai vecajos SNiP un LBNā, bet ir arī, piemēram, esošajos Francijas normatīvos. Klasifikācija pēc pāļu izbūves tehnoloģijas bieži rada jucekli un palielina neskaidrības, jo no pieejamiem informācijas avotiem ne vienmēr var secināt par to, cik lielā mērā konkrēta tehnoloģija nospriego vai atslābina pālim apkārt esošo grunti. Piedāvātā klasifikācija vēl tiek apspriesta, tās koncepts aprakstīts 6.tabulā.

 

6.tabula. Pāļu klasifikācija.

Pāļa Klase	Pāļu tipu piemēri
Augsta grunts pārvietojuma [High displacement]	Dzītie, uz vietas betonētie betona pāļi Dzītie saliekamā betona pāļi Tērauda cauruļpāļi ar noslēgto galu Koka pāļi
Vidēja grunts pārvietojuma [Medium displacement]	Pārvietojuma šneka pāļi [Displacement auger piles] Tērauda cauruļpāļi ar atvērto galu
Zema grunts pārvietojuma [Low displacement]	H-profila tērauda pāļi Tērauda skrūvpāļi [Helical steel piles]
Grunts aizvietošanas [Replacement]	Urbtie, uz vietas betonētie pāļi, kas izbūvēti, izmantojot nepārtraukto spirālurbi (CFA tipa pāļi) Urbtie, uz vietas betonētie pāļi, kas izbūvēti ar vai bez pagaidu apvalkcaurules Mikropāļi

 

Stiegrojums pāļos un dzelzsbetona atbalstsienās

Interesanta diskusija norit par stiegrojuma daudzumu un stiegru savstarpējo atstatumu monolītā dzelzsbetona pāļos un atbalstsienās. Dilemma sekojoša:

• • ņemot vērā, ka betons pie pāļu un atbalstsienu betonēšanas netiek vibrēts, atstatumiem starp stiegrām jābūt pietiekamiem (atstatums starp vertikālām stiegrām >100 mm, atstatums starp horizontālām stiegrām >200 mm);
  • lai izpildītu EC2 prasības attiecībā uz plaisām, bieži vien jāizmanto ļoti blīvi stiegrotas konstrukcijas, ko var izmantot vienīgi betonam, kas tiek iestrādāts ar vibrēšanu. Blīvi stiegrotas konstrukcijas piemērus un nepietiekama stiegru atstatuma sekas parādītas 7.attēlā.

 

7.attēls. Blīvi stiegrotas konstrukcijas piemēri un sekas.

 

Kas tālāk?

2.paaudzes EC7 izstrāde notiek pietiekami dinamiski un saskaņā ar laika grafiku. Šī gada beigās prognozējama EC7 visu 3 daļu melnraksta gala versiju pabeigšana. Tālāk tiks veikta publiskā CEN dalībvalstu komentāru pieprasījuma un iesniegšanas procedūra [Enquiry]. Latvijā iepazīties ar standarta melnrakstu un izteikt komentārus (angļu valodā) drīkstēs visi interesenti caur LVS mājaslapu https://viedoklis.lvs.lv. Atsevišķs paziņojums par komentāru iesniegšanas procedūras sākumu tiks publicēts LVS mājas lapā.