CC BY
73
УДК 69.05:658.52
ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ РИСКА АВАРИИ
В.Г. Косогоров, Д.В. Чебоксаров
Косогоров Валерий Геннадьевич Чебоксаров Дмитрий
Челябинск., асс. каф. стр. Владимирович
механики ЮУрГУ г Миаос’ Челябинская обл.,
аспирант
В качестве критериев для оценки уровня конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий и сооружений используются [1]:
- предельно-допустимый риск аварии
Япд=19;
- предельный риск аварии
Я„=83.
Для оценки технического состояния групп однотипных конструкций несущего каркаса эксплуатируемого здания (сооружения) в качестве критерия принимается предельно-допустимый уровень надежности [1], определяемый по формуле
Рп Д = 19 Л где п - число групп однотипных конструкций несущего каркаса исследуемого объекта.
Существует несколько подходов к оценке уровня конструкционной безопасности зданий и сооружений. Один из подходов основывается на экспертной информации о техническом состоянии строительного объекта, для формирования которой производится визуально-
инструментального обследования технического состояния строительного объекта. По результатам обследования эксперты в каждой входящей в несущий каркас группе однотипных конструкций, включая и грунтовое основание, отыскивают наиболее и наименее дефектные конструкции. Для них по специальному правилу устанавливают уровни опасности (с указанием рангов), характеризующие степень принадлежности дефектной конструкции к одному из абсолютных предельных состояний, к которым относятся местное хрупкое разрушение в ограниченном объе-
Изложена технология диагностики и оценки технического состояния эксплуатируемых зданий и сооружений на основе измерения величины их фактического риска аварии. Приведены критерии оценки
ме или сечении конструкции, чрезмерное деформирование несущей конструкции, общая или местная потеря устойчивости вида деформации конструкции. При назначении уровней опасности эксперты используют фактическую информацию о техническом состоянии дефектных конструкций, виртуальную информацию о наиболее опасных дефектах строительных конструкций, свой опыт, знания и инженерную интуицию. Принятое решение об уровне опасности дефектных конструкций эксперты подтверждают расчетами и испытаниями дефектных конструкций; при динамических нагрузках производят расчет на резонанс и усталость; при наличии агрессивных сред
- устанавливают их влияние на уровень опасности конструкции.
Информацию о техническом состоянии групп однотипных конструкций несущего каркаса исследуемого объекта эксперты представляют в виде заверенного своими подписями документа, где дано описание отклонений параметров конструкции от требований проекта с указанием уровня опасности и ранга уровня.
Порядок действий по расчету фактического риска аварии исследуемого объекта следующий.
1. Производится замена уровней опасности наиболее и наименее дефектных конструкций соответственно на уровни надежности р\ и р2.
2. Для каждой группы конструкций определяется средний уровень надежности по формуле [1]
Р = (р1-Р\)/2.
3. Фактический риск аварии объекта рассчитывается по формуле [1]
/?=1 /Пр,
где Пр - произведение средних уровней надежности всех и групп однотипных конструкций несущего каркаса объекта.
Для оценки технического состояние несущего каркаса объекта строится диаграмма фактических средних уровней надежности р групп однотипных конструкций каркаса с указанием на диаграмме предельно-допустимого рпя уровня надежности конструкций. По диаграмме эксперты определяют группы конструкций, внесшие наибольший «вклад» в риск аварии исследуемого строительного объекта и уровень надежности
Серия «Строительство и архитектура», выпуск 5
27
Теоретические исследования
которых подлежит регулированию. Оценка технического состояние объекта производится сопоставлением фактического значения риска аварии Я с принятыми выше критериями. При этом состояние исследуемого объекта считается безопасным, если Л < йпд; аварийным, если Лпд <
< Я < Я„, ветхо-аварийным, если Я > /?„.
При изложенном выше подходе к оценке технического состояния строительного объекта регулирование уровня конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий и сооружений осуществляется на основе следующей информации:
- информации о техническом состоянии исследуемого объекта;
- информации о фактических уровнях надежности групп однотипных конструкций несущего каркаса, представленной в диаграмме и позволяющей установить оптимальную стратегию регулирования уровня конструкционной безопасности исследуемого строительного объекта.
Регулирование уровня конструкционной безопасности не осуществляется для зданий и сооружений, если доказано, что его фактический риск аварии превысил предельное значение риска Л„=83. Такие объекты находятся в ветхоаварийном состоянии и подлежат ликвидации.
Обязательным этапом регулирования является расследование причин снижения уровня конструкционной безопасности исследуемого объекта и принятие на основе этого расследования технических решений по усилению его конструктивных элементов. Снижение риска аварии достигается ликвидацией критических дефектов в реально существующих конструкциях. Если ликвидировать дефекты в конструкции не удается по техническим причинам или экономическим соображениям, то необходимо применить дублер-конструкцию, исполняющую функции и поглощающую риск существующей конструкции в системе «основание -несущий каркас» объекта. При этом любое техническое решение по снижению или поглощению риска аварии конкретного объекта должно в обязательном порядке пройти расчетную и проектную стадии и учитывать роль усиливаемых конструктивных элементов в системе «основание - несущий каркас». Заключительным этапом регулирования уровня конструкционной безопасности является прогноз ожидаемой ситуации риска аварии
объекта после завершения ремонтновосстановительных работ.
Другой подход к оценке технического состояния эксплуатируемых зданий и сооружений основывается на известном факте [1], что риск аварии строительного объекта жестко связан с величиной J конструкционного износа несущего
в —в
каркаса, определяемого по формуле: ,/ = —2----,
В°
где В0 - проектная жесткость несущего каркаса
здания; В! - жесткость несущего каркаса на текущий момент времени эксплуатации здания.
Также известно, что с увеличением величины конструкционного износа несущего каркаса здания увеличивается период его свободных колебаний. Поскольку частотные характеристики строительного объекта на стадии эксплуатации поддаются экспериментальному определению, то для расчета риска аварии объекта и последующей оценки его технического состояния может быть использована схема, показанная на рисунке.
Схема для оценки технического состояния эксплуатируемых зданий
В рамках предложенной схемы целесообразно вначале построить график зависимости частоты собственных колебаний каркаса здания (со) от жесткости каркаса (В). Затем, определив экспериментальным путем частоту собственных колебаний, по графику найти фактическую жесткость каркаса, а по выше приведенной формуле оценить конструкционный износ объекта. Для прогноза фактической величины риска аварии объекта R можно воспользоваться математической моделью, приведенной в [1]: J = 1 - ехр {- 0,0365 (R - \) }.
Литература
I. Мельчаков, А.П. Расчет и оценка риска аварии и безопасного ресурса строительных объектов. (Теория, методики и инженерные приложения): учебное пособие / А.П. Мельчаков, И.Б. Шлейков, И.С. Никольский и др. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. - 49 с.
28
Вестник ЮУрГУ, № 22, 2007
