CC BY
58АРХИТЕКТУРА
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ И ПОВРЕЖДЕННОСТИ НА ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ К АВАРИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Пригородов А.В.
Пригородов Александр Владимирович - магистрант, кафедра организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью, Институт магистратуры Воронежский государственный технологический университет, г. Воронеж
Аннотация: дискуссионным продолжает оставаться вопрос об экспертизе здания или сооружения на предрасположенность к аварии. Автор предлагает определять параметры надежности и поврежденности здания или сооружения для оценки вероятности аварии. По результатам этих данных устанавливается пригодность конструкций зданий и инженерных сооружений для эксплуатации.
Ключевые слова: надежность, поврежденность, авария, эксплуатация, строительные конструкции, техническое состояние, экспертиза.
Аварии строительных конструкций зданий и сооружений наносят значительный экономический ущерб и часто сопровождается ранением и гибелью людей. Несвоевременно выявленные и устраненные дефекты элементов зданий нередко перерастают в серьезные нарушения. Их последствия помимо социального и экологического ущерба могут привести к значительным материальным затратам, связанным с восстановлением эксплуатационных свойств конструкций. В обеспечении надежности строительных конструкций существенную роль играют методы расчета, заложенные в строительных нормах и правилах. Они определяют ожидаемый уровень надежности, который связан с расходом материалов и стоимостью конструкций. Требуемый уровень надежности не только обеспечивается расчетными требованиями норм проектирования, но и зависит также от метода расчета, принятой конструктивной схемы, вида соединений отдельных элементов, правил конструирования, контрольных испытаний и условий приемки при изготовлении и монтаже [1]. Разрушение строительных конструкций возможно из-за наличия в них скрытых дефектов, в результате хрупкой работы конструкции, когда разрушение происходит без предварительных сильных деформаций. В этом случае установить факт наличия аварийного состояния конструкции очень трудно. Однако в большинстве случаев разрушению конструкций предшествуют развитие больших деформаций, появление и раскрытие трещин и другие видимые признаки аварийного состояния. Авария - полное или частичное разрушение объекта или отдельных его частей, конструкций, а также деформации (перемещения), вызывающие остановку производства, угрозу безопасности жизнедеятельности людей, целостности оборудования.
В процессе эксплуатации конструкций происходит циклическое изменение их надежности, что связывается с изменчивостью величин нагрузок и изменением несущей способности вследствие различных повреждений. При достижении конструкций определенного уровня надежности в ней будут наблюдаться необратимые повреждения: трещины, потеря устойчивости сжатых элементов, пластические деформации, коррозионные повреждения и т.п.
Важным вопросом является экспертиза здания или сооружения на предрасположенность к аварии. Оценка надежности строительных конструкций при эксплуатации производится на основе, имеющихся в них повреждений, устанавливаемых на основе визуальных обследований. Оценка вероятности аварий зданий и сооружений и их надежность осуществляется по методике экспертных оценок. По результатам приближения оценки надежности устанавливается пригодность конструкций зданий и инженерных сооружений для эксплуатации, сроки ремонтов, а также необходимость применения более точных методов установления надежности конструкций.
Целью работы является анализ параметров надежности и поврежденности здания или сооружения для оценки вероятности аварии.
Повреждения в конструкции разделяются в зависимости от причин их возникновения на две группы: от силовых воздействий и от воздействия внешней среды. Последняя группа повреждений снижает не только прочность конструкции, но и уменьшает ее долговечность. В зависимости от имеющейся поврежденности и надежности, техническое состояние
конструкций разделяется на 5 категорий: нормальное, удовлетворительное, ограниченно работоспособное, неудовлетворительное, аварийное (табл. 1) [2].
Таблица 1. Категория технического состояния
Категория технического состояния Описание технического состояния Относительная надежность У = Y/Yo Поврежденность s =1 - У Стоимость ремонта С, %
1 2 3 4 5
1 Нормальное исправное состояние. Отсутствуют видимые повреждения. Выполняются все требования действующих норм и проектной документации. Необходимости в ремонтных работах нет. 1 0 0
2 Удовлетворительное работоспособное состояние. Несущая способность конструкций обеспечена, требования норм по предельным состояниям II группы и долговечности могут быть нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации. Требуется устройство антикоррозийного покрытия, устранение мелких повреждений. 0,95 0,05 0 - 11
3 Ограниченно работоспособное состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о снижении несущей способности. Для продолжения нормальной эксплуатации требуется ремонт по устранению поврежденных конструкций. 0,85 0,15 12 - 36
4 Неудовлетворительное, (неработоспособное) состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности к эксплуатации конструкций. Требуется капитальный ремонт с усилением конструкций. До проведения усиления необходимо ограничение действующих нагрузок. Эксплуатация возможна только после ремонта и усиления. 0,75 0,25 37 - 90
5 Аварийное состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о возможности обрушения конструкций. Требуется немедленная разгрузка конструкции и устройство временных креплений, стоек, подпорок, ограждений опасной зоны. Ремонт в основном проводится с заменой аварийных конструкций. 0,65 0,35 91 - 130
Влияние повреждений на надежность конструкций оценивается посредством уменьшения общего нормируемого коэффициента надежности (запаса) конструкций в процессе эксплуатации [3]:
Уо = УшТоТГУп, (1)
где ут - коэффициент надежности по материалу, ус - коэффициент условий работы, у£- -коэффициент надежности по нагрузке, уп - коэффициент надежности по назначению.
Относительная надежность конструкции при эксплуатации у = у/у0 и поврежденность конструкции 8 = 1 - у, где у - фактический коэффициент надежности конструкции с учетом имеющихся повреждений.
Значения у и 8, а также приближенная стоимость С ремонта по восстановлению первоначального качества в процентах по отношению к первоначальной стоимости для различных категорий технического состояния конструкций приведены в таблице выше. Общая оценка поврежденности здания и сооружения производится по формуле
а± + а2 + ■ ■ ■ + а; ' ( )
где 81; 82, ... 8,- - максимальная величина повреждений отдельных видов конструкций, аь а2, ... а,- - коэффициенты значимости отдельных видов конструкций.
При оценке величин повреждений учитывают их максимальную величину, так как авария здания или сооружения обычно происходит из-за наличия критического дефекта в отдельно взятой конструкции.
Коэффициенты значимости конструкций устанавливаются на основании экспертных оценок, учитывающих социально-экономические последствия разрушения отдельных видов конструкций, характера разрушения (разрушение с предварительным оповещением посредством развития пластических деформаций или мгновенное хрупкое разрушение). При отсутствии данных коэффициенты значимости а, принимаются: для плит и панелей перекрытия и покрытия а = 2, для балок а = 4, для ферм а = 7, для колонн а = 8, для несущих стен и фундаментов а = 3, для прочих строительных конструкций а = 2.
Относительная оценка надежности здания или сооружения производится по формуле
у = 1 - 8. (3)
Величину повреждения строительных конструкций через Г лет ее эксплуатации определяют по формуле
£ = \- е~м, (4)
Где X = - постоянная износа, определяемая по данным обследования на основании
изменения несущей способности в момент обследования; у - относительная надежность, определяемая по категории технического состояния конструкции в зависимости от повреждений по табл. 1; Г^ - срок эксплуатации в годах на момент обследования.
Срок эксплуатации конструкции до капитального ремонта в годах определяется по формуле
t = 0-?, (5)
где X - постоянная износа.
На стадии проектирования необходимо разрабатывать такие проектные решения конструкций, которые исключат появление множества дефектов в процессе их изготовления, монтажа и эксплуатации. Определение ожидаемого уровня надежности объекта позволяет критически подойти к контролю качества и предупредить возникновение аварийного состояния.
Список литературы
1. Афанасьев А.А., Матвеев Е.П. Реконструкция жилых зданий. Часть 1. Технология восстановления эксплуатационной надежности жилых зданий: учеб. пособие. М.: АСВ, 2008.
2. СП 13-102-2003 от 21.08.2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».
3. «Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций зданий и сооружений по внешним признакам». ЦНИИПРОМЗДАНИЙ. Москва, 2001 г.
4. Серов В.М., Нестерова Н.А., Серов А.В. Организация и управление в строительстве. М.: Академика, 2006.
5. Добромыслов А.Н. Оценка эксплуатационной надежности строительных конструкций по внешним признакам. Проектирование и расчет строительных конструкций. Общество Знание РСФСР. Ленинградский дом научно-технической пропаганды. Л., 1989.
