CC BY
108
Рецензии
Мвльчпкоа А. П. Чобоисароа Д. В.
ПРОГНОЗ, ОЦЕНКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ РИСКА АВАРИИ ЗДАНИЙ II СООРУЖЕНИЙ:
ТЕОРИЯ. МЕТОДОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
МельчаковА. П.,Чебоксаров Д. В.
Прогноз, оценка и регулирование риска аварии зданий и сооружений: теория, методология, инженерные приложения
Монография. Челябинск: УГТУ-УПИ, 2006 - 384 с.
Риск аварии - это интегральный показатель конструкционной безопасности зданий и сооружений, отвечающей не только за прочность, жесткость и устойчивость несущих конструкций объекта недвижимости, но и способность противостоять внешним воздействиям, не предусмотренным в проекте. Фундамент такой безопасности - физическое состояние системы «основание - несущий каркас».
Цель монографии - создание теории, обосновывающей нормирование конструкционной безопасности зданий и сооружений. Поскольку безопасность любых производств, в т.ч. и строительного, есть прерогатива государства, а представленный в Госдуму проект технического регламента «О безопасности зданий и сооружений».
к сожалению, не дает ответа на этот вопрос, то должен существовать федеральный или. по крайней мере, региональный документ, переводящий конструкционную безопасность в количественные показатели.
Специфика строительной продукции показывает, что полное исключение дефектов при реализации строительных проектов невозможно. При отсутствии норм производитель строительной продукции принимает степень дефектности, которая соответствует его представлению об безопасности. Основа этого представления в современном строительстве - стремление минимизировать затраты. В ближайшие годы ситуация может усугубиться, ведь саморегулируемые организации получили право нормировать свою
96
АКАДЕМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК УРАПНИИПРОЕКТ РААСН 3 | 2009
деятельность. В работе обосновано, что фактическая вероятност ь аварии построенного объекта всегда выше теоретической. Поэтому за величину риска аварии строительного объекта авторы книги посчитали целесообразным принять число, равное отношению фактической вероятности аварии объекта к её теоретическому значению. В таком виде риск аварии поддается измерению и служит мерой ожидаемого ущерба.
Главные теоретические положения работы состоят в следующем:
1. Абсолютно безопасных зданий и сооружений не существует;
2. Теоретическая вероятность аварии закладывается в проект уже при его создании;
3. Фактическая вероятность аварии после осуществления проекта всегда выше теоретической, поскольку полностью исключить ошибки невозможно;
4. Отношение фактической и теоретической вероятностей служит показателем конструкционной безопасности объекта недвижимости;
5. В правильно запроектированном и построенном объекте риск аварии не должен превышать величины естественного (нормального) риска, вычисленного на неограниченном множестве новых зданий и сооружений;
6. Существуют пороговые инвариантные значения риска аварии, при достижении которых строительный объект независимо от типа и размеров переходит в качественно иное физическое состояние: из безопасного в предаварийное и т.п. Доминирующая причина аварий зданий и сооружений - ошибки людей, которые не учитываются в существующих нормах по расчету и конструированию строительных объектов. Человеческие ошибки вносят существенную неопределенность в реакцию несущих конструкций на внешние воздействия. Используемый в книге логико-вероятностный подход, базирующийся на методах нечёткой логики и теории размытых множеств, позволяет количественно оценить уровень конструкционной безопасности зданий и сооружений.
При построении математической модели расчета риска аварии строительного объекта в книге использована известная в теории вероятностей теорема гипотез (формула Байеса), позволяющая пересчитать теоретическую вероятность аварии при допущенных ошибках в проекте, изготовлении
и монтаже несущих конструкций объекта. Полученная таким образом математическая модель связывает риск аварии объекта с уровнем его конструкционной надежности.
Для оценки конструкционной надежности здания модель его несущего каркаса представлена авторами в виде системы, состоящей из иерархически последовательно соединенных (возведенных) групп однотипных несущих конструкций (основание, фундамент, стены, перекрытие и т. д.). Гипотеза авторов связана с тем. что человеческие ошибки, допущенные в одной из групп, не зависят от ошибок, допущенных в других группах. Модель несущего каркаса здания и гипотеза позволяют авторам применить методы системной теории надежности для оценки уровня конструкционной надежности объекта. В результате конструкционная надежность несущего каркаса объекта определяется произведением уровней надёжности всех групп его однотипных конструкций.
В экспертной практике надёжность строительной конструкции можно оценить через соответствие её параметров требованиям проекта (нормам). Для определения по выявленным отступлениям от проекта или норм значения надёжности конструкции используется лингвистическая переменная «очень». Известно, что математика - язык всех технических дисциплин. Но существуют задачи, решение которых невозможно выразить числом. К ним относится и задача оценки конструкционной безопасности сооружений как результата деятельности многих людей, сопровождаемой ошибками. Авторам книги удалось перейти от слов к числовым характеристикам благодаря применению математического аппарата теории нечётких множеств. Смысл работы с нечеткими множествами - в математической формализации размытой информации. Элементы, составляющие множество, обладают общим свойством в различной степени, поэтому каждый из них требует определения, «насколько сильно» он принадлежит своему «семейству». Степень принадлежности определяется экспертом и задается действительным числом от О до 1. В книге приведены таблицы, позволяющие от уровня опасности дефектной конструкции, описанного экспертов словами, перейти к уровню ее надежности. Лингвистическая переменная «очень» - мост между словами и числами.
Таблицы составляют основной инструмент работы эксперта, определяющего границы риска и ресурс сооружений. В книге предложена модель деградации несущего каркаса здания в виде диаграммы «энтропия - средний риск аварии», на которой отображены пороговые (граничные) значения риска аварии. Необходимость построения модели обусловлена тем. что энтропия имеет большое значение при исследовании работы сложных систем. Однако для будущих пользователей модели показатель «энтропия» может оказаться малопонятным термином. Вместе с тем, существует физический аналог понятия «энтропия» - конструкционный износ объекта, который, как и энтропия, характеризует степень деградации сооружения, при этом они представляют собой сильно коррелированные величины.
Авторы сочли целесообразным представить окончательную модель деградации строительного объекта в виде диаграммы, показывающей взаимосвязь конструкционного износа объекта и величины его среднего риска аварии. По существу в монографии представлен нормативный документ. База данных и расчётный алгоритм позволяют создать программный комплекс - инструмент первой необходимости для эксперта-исследователя. Правила и технологии оценки строительных рисков позволяют обеспечить конструкционную безопасность как строящихся, так и находящихся в эксплуатации зданий и сооружений. К технологиям относятся: 1. Декларирование (в т.ч. на стадии проекта) конструкционной безопасности технически сложных и уникальных зданий и сооружений; 2. Инженерное сопровождение (мониторинг) строящихся ответственных объектов с одновременной сертификацией их соответствия величине риска аварии;
3. Тарификация при рисковом, накопительном государственном, коммерческом и взаимном страховании (перестраховании) риска аварии строящихся и эксплуатируемых зданий и сооружений.
К нераскрытым пока возможностям методики следует отнести её универсальность. Ведь любое проявление человеческой деятельности, пренебрегающей общепринятыми нормами - «зародыш» аварии, сначала социальной, затем переходящей в техногенную. Следовательно, методика может и должна быть развита.
Н.Н.Никонов д.т.н. (Москва)
АКАДЕМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК УРАЛНИИПРОЕКТ РААСН 3 | 2009
97
