автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Определение надежности металлических конструкций в составе зданий и сооружений при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах

На правахрукописи

Плотникова Ольга Серафимовна

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ В СОСТАВЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ ОГРАНИЧЕННОЙ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРАХ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 1 ноя 2008

Санкт-Петербург, 2008

003453688

Работа выполнена на кафедре «Промышленное и гражданское строительство» ГОУ ВПО «Вологодский государственный технический университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

заслуженный работник ВШ РФ Уткин Владимир Сергеевич.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Шульман Георгий Сергеевич

Ведущая организация - ООО «Газстройпроект», г. Вологда

Защита состоится «4» декабря 2008 года в 14 ч. 30 мин, на заседании диссертационного совета при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, г. Санкт-Петербург, 2-ая Красноармейская ул., д.4, ауд. 505-А.

Факс:(812)316-58-72

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно- строительный университет»

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного Совета,

кандидат технических наук, доцент Ворожбянов Василий Николаевич

Л.Н. Кондратьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема обеспечения надежности строительных конструкций на стадии проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений, в последнее время становится одной из важнейших проблем в Российской Федерации и в других странах мира. Как отмечают академики Г.А. Гениев и В.И. Колчунов в своей монографии «Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях» (2004 г.), в России она входит в число критических технологий федерального уровня и приоритетных направлений научных исследований Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН).

Проблема оценки остаточной несущей способности и надежности элементов металлических конструкций возникла давно и интенсивно нарастает в связи с физическим и моральным износом зданий и сооружений. Многие объекты выработали свой проектный ресурс и требуют срочной диагностики на предмет выявления их безопасной эксплуатации. Например, в «Строительной газете» в 1999г. были опубликованы следующие цифровые данные: в жилом секторе Украины в период с 1991г. по 2001г. произошло более 100 аварий, в которых погибло более 80 человек, из 30 тыс. мостов постройки до 1961г. 83% не отвечают требованиям грузоподъемности. Из-за низкого качества строительных работ 70% объектов постройки за последние 10 ч-15 лет нуждаются в обследовании и усилении. Примерно такая же ситуация сложилась и в Российской Федерации. Всем известен факт обрушения в 2004г. конструкций Трансвааль-парка в Москве, в результате чего погибло около 30 человек. В 2005г. обрушились стальные фермы в плавательном бассейне в Пермской области из-за появившихся дефектов и некачественного обследования, в результате погибли 14 человек, 10 детей.

В последнее время у многих зданий и сооружений изменяются функциональные назначения, часто с увеличением нагрузок, производится надстройка зданий, их реконструкция. Также усиливается внимание к переоценке основных фондов, что требует проводить техническое обследование зданий, сооружений и оборудования с целью определения их фактического технического состояния.

С течением времени несущая способность, надежность и остаточный ресурс металлических конструкций понижаются вследствие накопления повреждений или появления и развития дефектов. Для предупреждения аварий и разрушений конструкций, для продления времени их эксплуатации необходимо владеть информацией об уровне их остаточной несущей способности, надежности и остаточного ресурса.

Большинство существующих методов анализа надежности стальных конструкций основано на использовании классической теории вероятностей и математической статистики. Такое использование вполне обосновано историческим развитием науки о надежности и оправдано, когда имеется достаточное количество устойчивых выборочных данных, характеризующих процессы износа, старения, отказов и разрушения металлических конструкций.

Однако в реальных условиях эксплуатации такая информация отсутствует. Нередко оценка технического состояния металлических конструкций по результа-

там обследования не содержит основной количественной характеристики - надежности конструкции. Это вызвано тем, что, как правило, на практике отсутствуют достоверные и полные по объему статистические данные о входных и выходных параметрах конструкции. Такая ограниченная информация не позволяет использовать для оценки надежности металлических конструкций известные вероятностно-статистические методы.

Целью работы является разработка методик определения надежности несущих элементов в составе металлических конструкций и металлических конструкций в целом, находящихся в условиях эксплуатации, когда статистическая информация о входных параметрах и параметрах системы ограничена; разработка методик выявления остаточной несущей способности МК; разработка методики определения остаточного ресурса (времени) безопасной эксплуатации МК.

Научную новизну составляют:

- методики определения надежности несущих элементов металлических конструкций и металлических конструкций в целом, находящихся в эксплуатации при допущении краевой пластической деформации при малой (ограниченной) статистической информации о параметрах системы в контексте мер возможности;

- методики определения расчетной надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций и металлических конструкций в целом, находящихся в эксплуатации, по условию предельного равновесия.

- методика экспериментально-теоретического определения несущей способности стальных конструкций;

- оценка остаточного ресурса несущих элементов стальных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений;

- методика определения механических характеристик стали в конструкции на уровне изобретения с использованием полученного патента №2308018 «Устройство для определения твердости материалов методом царапания», выданного Роспатентом РФ.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

- теоретическим расчетом надежности Р стальной балки с использованием классической теории вероятностей и расчетом возможности Л и необходимости N безотказной работы балки с применением теории возможностей. Получены значения Р, Л, N в виде необходимой согласованности N <Р <К ■ Такая же согласованность получена по результатам испытаний образцов из древесины и стали в лаборатории ПГС ВоГТУ;

- сравнением результатов испытаний стальных конструкций (балки, фермы) в лабораторных условиях ВоГТУ по определению несущей способности по предлагаемой в диссертации методике и традиционными методами (расхождение в пределах 4ч5%);

- сравнением результатов по определению <тв с помощью устройства для определения твердости материалов методом царапания и результатов разрушающих испытаний стальных образцов.

Практическая значимость работы заключается в:

- оценке несущей способности эксплуатируемых стальных конструкций и в определении на этой основе обеспечения безопасности их эксплуатации, возможности устройства надстроек и других видов реконструкции, в выявлении резерва несущей способности стальных конструкций.

- оценке надежности несущих стальных элементов в составе зданий и сооружений при ограниченной статистической информации о параметрах математических моделей предельных состояний этих элементов и воздействиях, и на этой основе в определении уровня их безопасной эксплуатации, в определении количественной характеристики качества стальных конструкций как недвижимого имущества;

- количественной оценке механических свойств строительных сталей в конструкции неразрушающим методом.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Реконструкция. Санкт-Петербург-2005», С.Петербург, СПбГАСУ, 2005г., на IV Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, ВоГТУ, 2006г., IV Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века», Пенза, 2006г., научно - технической конференции «Строительная физика в XXI веке», Москва, 2006г., на научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2007г., на V Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, ВоГТУ, 2007г., на международной научно-практической конференции «Наука и инновации в современном строитеяьстве-2007», С.Петербург, СПбГАСУ, 2007г., на Х-ой научно-технической конференции «Надежность строительных объектов», Самара, 2007г. Основное содержание диссертации опубликовано в 13-ти научных статьях в России и зарубежом (в т.ч. в 4-х рекомендованных ВАК), патенте на изобретение.

Внедрение результатов работы. На основании проведенных испытаний двух стальных балок на заводе нестандартного оборудования для деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности ЗАО Союзлесмон-таж в г. Вологде неразрушающим методом (царапанием) были установлены механические характеристики стали балок (ав и стт). По этим результатам и по предложенной методике определения надежности для индивидуальных конструкций была произведена оценка надежности подкрановых балок. Результаты работы позволили предприятию представить кран и подкрановые балки к очередной инспекции Гортехнадзора.

Научные разработки по анализу надежности и остаточного ресурса МК внедрены в учебный процесс включением в учебный план ВоГТУ дисциплины «Основы надежности строительных конструкций» для специальности «Промышленное и гражданское строительство», в рабочие программы дисциплины «Обследование и испытание зданий и сооружений». Результаты научных исследований используются в учебном процессе при проведении лабораторной работы

«Оценка механических свойств стали» при преподавании курсов «Металлические конструкции», «Технология конструкционных материалов» в ВоГТУ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, заключения с основными выводами, списка литературы и 2-х приложений. Она изложена на 240 страницах, включающих 197страниц основного текста, 76 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 152 наименований и приложений на 27 страницах.

На защиту выносятся:

- комплекс методик для определения надежности индивидуальных стальных несущих элементов в составе конструкций и стальных конструкций в целом при ограниченной (неполной) статистической информации о входных параметрах и параметрах несущих элементов на стадии эксплуатации;

- методика определения надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций и конструкций в целом по условию предельного равновесия;

- методики определения надежности индивидуальных сварных соединений различного вида на стадии эксплуатации;

- методики неразрушающих испытаний стальных конструкций для определения их остаточной несущей способности;

- методика выявления резерва несущей способности стальных конструкций за счет допущения ограниченных пластических деформаций в некоторых несущих элементах;

- определение остаточного ресурса стальных несущих элементов конструкций при ограниченной информации об их надежности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, изложены цели и задачи исследований, отмечены научная новизна и практическая значимость работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена изложению состояния вопроса о методиках оценки надежности, несущей способности и остаточного ресурса строительных металлических конструкций и определению задач исследования. Приведен краткий обзор отечественных и зарубежных работ по расчету надежности металлических конструкций на основе теории вероятностей и математической статистики, а также обзор состояния теорий по анализу неопределенностей и, в частности, методами теории возможностей.

В области оценки несущей способности, надежности и остаточного ресурса строительных конструкций принимали в разное время заметное участие отечественные и зарубежные ученые такие как, Гемерлинг A.B., Гольденблат И.И., Стрелецкий Н.С., Болотин В.В., Ржаницын А.Р., Аугусти Г., Баратта А., Беленя Е.И., Горев В.В., Кашиати Ф., Келдыш В.М., Мельников Н.П., Райзер В.Д., Ре-шетов Д.Н., Ройтман А.Г., Белый Г.И., Тимашев С.А., Уткин B.C., Фрейденталь А., Фридман Я.Б., Чирас A.A., Шпете Г. и др.

Целью расчетов несущих элементов металлических конструкций и конструкции в целом является обеспечение их надежности по различным критериям

предельных состояний. В соответствии с законом Российской Федерации от 18.12.2002 «О техническом регулировании» мерой безопасности принят уровень надежности или уровень «отсутствия недопустимого риска».

Для расчета надежности элементов конструкции необходимо наличие:

1. математической модели предельного состояния;

2. функций распределения случайных величин или нечетких переменных;

3. значений параметров этих функций распределения.

Последние два условия выявляются с помощью статистической информации о поведении базовых случайных величин или нечетких переменных в математических моделях предельных состояний. Большинство существующих методов расчета вероятности безотказной работы конструкций предполагают наличие полной и статистически устойчивой информации о входных параметрах и параметрах системы. К сожалению, для индивидуальных строительных объектов в условиях эксплуатации чаще всего статистическая информация об объектах и воздействиях ограниченная.

В связи с тем, что определение значений эксплуатационных нагрузок, прочностных характеристик сталей связаны в реальных условиях с определенными трудностями, неточностями и в ограниченном объеме, то применение вероятностных методов в этом случае становится некорректным, и результат расчета вызывает недоверие.

Еще в 1984г. академик В.В. Болотин, учитывая эту ограниченность, указывал, что при существующей неполноте информации для оценки надежности и остаточного ресурса начинает использоваться новая ветвь теории вероятностей в виде теории размытых или нечетких множеств. Проф. МГУ В.П. Кузнецовым для анализа неопределенностей была разработана теория интервальных средних, частным случаем которой является теория возможностей, на основе которой получили развитие методы анализа неопределенностей в сложных системах в работах JI.B. Уткина, С.К. Гурова и B.C. Уткина.

Академики Гениев Г.А. и Колчунов В.И. в своем научном издании (монографии) «Прочность и деформативность железобетонных конструкций при за-проектных воздействиях» (2004г.), ссылаясь на работы проф. B.C. Уткина пишут буквально следующее «...для оценки надежности конструкций, особенно для стадии их эксплуатации в составе зданий и сооружений модели на основе возможностных методов пока остаются наиболее пригодными к практическому расчету конструкций на надежность».

В работах B.C. Уткина приводится обоснование применимости теории нечетких множеств, теории возможностей и теории интервальных средних при оценке надежности строительных конструктивных элементов и определения качества материалов в условиях ограниченной информации о контролируемых параметрах. В этих работах приводится принципиальные положения расчета на надежность индивидуальных элементов конструкций и конструкций в целом различного функционального назначения, выполненных из различных материалов, однако работ по оценке надежности стальных конструкций, отличающихся большим разнообразием, а также сварных соединений крайне мало. На разработку

инженерных методик по оценке надежности, остаточной несущей способности, остаточного ресурса МК направлена данная диссертационная работа.

Вторая глава посвящена разработке новых методик расчета надежности несущих элементов металлических конструкций, работающих в условиях упругого деформирования, а также методики определения остаточного ресурса стальных конструкций при ограниченной информации о контролируемых параметрах.

В основу методик для определения расчетной надежности индивидуальных элементов металлических конструкций в составе зданий и сооружений положено выявление возможности события, описываемого формулой

.....,х„)^р(г1,¥2,...,гт), (1)

где /;(!')-оператор, характеризующий текущее напряженно-деформированное состояние элемента конструкции или всей конструкции в целом;

F(y)- оператор, характеризующий текущее предельное напряженно-деформированное состояние элемента или конструкции.

Выявление этой возможности в диссертационной работе осуществляется с помощью математических операций теории возможностей. На основе этих подходов рассматриваются общие и частные методики расчета надежности МК. В качестве предельного состояния принимается достижение краевой пластической деформации или достижение предельного равновесия.

Сущность методик расчета надежности МК приводится на примере простейшей однопролетной статически определимой балки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой. Пусть для балки имеется ограниченная статистика по результатам измерений, испытаний и наблюдений значений нагрузки Я ~ {|?1'</2><7з>|74} и предела текучести стали аТ = {<тп, ат2, огъ, егГ4}.

Если принять 1х и I детерминированными, т.е. неслучайными величинами, то математическую модель предельного состояния при оценке надежности однопролетной балки с шарнирными опорами по условию допущения краевой пластической деформации можно записать в виде

5:=9-€2/8-^<5:г, (2)

где д - нагрузка и дт (ст0 2 )- физический или условный предел текучести стали.

В условиях эксплуатации металлических конструкций определенная трудность при оценке уровня безопасности заключается в выявлении так называемой остаточной прочности стали в самых напряженных зонах после всевозможных на нее воздействий, в том числе: нагрузок, окружающей среды, повышенных и пониженных температур, а также человеческого фактора.

Значения и изменчивость эксплуатационной нагрузки д определяются по результатам мониторинга, обыкновенным взвешиванием или подсчетом по объемам и плотностям и т.д. В связи с тем, что определение значений ат и <7 связаны в реальных условиях с определенными трудностями, неточностями и в ограниченном объеме (неполная статистическая информация), рассматриваем ат и <7 как нечеткие переменные. Нечеткие переменные характеризуются одновре-

менно двумя функциями распределения возможностей (ФРВоз) Я и Q. При этом К+0>\. Функция УУ= называется мерой необходимости. В качестве примера на рис. 1 представлены функции и некоторые параметры распределений для характеристики нечеткой переменной в зависимости от ее значений д:.

Рис. 1. Функция к г (_х), а - уровень ерем (риска) При этом, если вероятность, как мера надежности оценивает частоту того или иного исхода регулярного стохастического эксперимента, то возможность, как мера надежности, оценивает относительную потенциальность реализуемости исходов единичного эксперимента. В дальнейшем в качестве ФРВоз нечетких переменных примем ФРВоз вида

пх О) = ехр[- [(л - а)/б]2 }, (3)

где параметры распределения аЦ^+л^/г; в=(хтах-хтУ2^-£па, яе[Ц1]. Значением а задаются. Вид этой ФРВоз представлен на рис. 1.

На рис.2 приведены в графической форме функции распределения возможностей для предела текучести стали 5Т и напряжения в элементе конструкции 5.

я"а (о") = ехр {- [(сг - аа )/ ва ] 2| I Я5Т ) = ехР {- [(?т - а*т )1в*т П] V)

Рис. 2. ФРВоз л-^(ст) и л5т{ат)

Задача по оценке надежности элемента по условию прочности может решаться методом сравнения ФРВоз (см. рис.2). При аа <аат возможность безотказной работы элемента принято считать равной единице = 1. Для определения

возможности отказа Q находят значение абсциссы сг, пересечения ФРВоз в интервале [aa,aCTj ], которое определяется из совместного решения двух уравнений (4) при сг=аг, т.е. из условия я~(о)=я~.(егт). Значение о. (в интервале [aa,aaj ])

подставляют в любое из двух уравнений (4) и находят ß=ol==%(a0 и N=\-Q. Надежность элемента по условию прочности будет характеризоваться интервалом [/?,/V]. Значение истинной надежности находится внутри этого интервала.

Расчет надежности элемента можно осуществить с использованием принципа обобщения Л.Заде в теории возможностей. В этом решении формируется нечеткая функция от нечетких аргументов. Например, для балки имеем

Y{y) = qj&T<mJl2 (5)

По принципу обобщения:

Vi 6ь+},(я^1Л> ^ =/((<Г,к2Г,..к„Г) (6)

где знак «минус» берется для восходящей ветви графика ях(х), а знак «плюс» -для нисходящей. Для (5) будем иметь v _ ai ~ , J- Ina, = ß (7)

°oT+hTß

Из (4) найдем а и 5T, при обозначении ях(х)~ои. Значением у задаются по условию (5). Если ау- «среднее» значение аргумента нечеткой функции Y(y) при а, =1 или ß=0, будет меньше или равно значению правой части (5), то возможность

безотказной работы элемента R-1. Возможность отказа Q=a.=e~^, N=\-Q. Надежность элемента будет характеризоваться интервалом [Я,А']. В противном случае, т.е. при ay>w/l2 , возможность отказа Q = 1, R=a,, и элемент будет находиться

больше в состоянии отказа, чем в состоянии безотказной работы.

Для рассматриваемой балки в диссертации приведены численные примеры расчета надежности по условию допущения краевой пластической деформации, а также по условию жесткости. Задача по оценке надежности существенно усложняется при нелинейной зависимости между нечеткими переменными в модели предельного состояния. В этом случае применяется принцип обобщения Л.Заде в теории возможностей.

Далее рассмартриваются частные методики расчетов надежности для различных стержневых систем.

Надежность фермы, представленной на рис.3, определяется надежностью

В второй главе приводятся методики расчетов надежности на основе теории возможностей центрально-сжатых и центрально-растянутых стержней фермы по критериям прочности и устойчивости, а также внецентренно-сжатых стержней по условию прочности. Математическую модель предельного состояния внецентренно-сжатых стержней по условию прочности с учетом изменчивости параметров эу можно записать в виде

Рё

е , Е,на„р = ат

_ ^ _

~ А IV (1-

^ ■ Ь / я Е1)

Предложена методика определения значений эксцентриситетов ^ и еу в условиях эксплуатации ферм для различных типов сечений стержней, имеющих одну и две оси симметрии, путем пробного нагружения (разгружения) фермы статической нагрузкой, вызывающей упругие деформации материала стержней, и измерения деформаций е ,, / = 1,2,3,4, как показано на рис.4а,б.

а)

(с1+£2)/2

б)

7У ПТТТ ш

еу л. ех

шя!щ11

Рис. 4. Поперечные сечения полого стержней и эпюры деформаций Разработаны методики определения надежности внецентренно-сжатых стержней фермы для расчетных схем, представленных на рис.5. В расчетах ось искривленного стержня принимается в виде синусоиды. Например, для случая представленного на рис.5г наибольший изгибающий момент Л/Шх будет в середине большей полуволны, и модель предельного состояния по условию прочности (принимая ^ для упрощения математических выкладок, детерминированной величиной) можно записать в виде

F Р-ел (9)

тах А КЦ-РР/^Е!) где / -длина большей полуволны (см. рис. 6г) также является нечеткой переменной, так как находится серией измерений.

р{ёА1-1А2)/{еА1+£А2)А^р ~ А '

Нечеткая функция для (9) будет у {у) = аг --

\-Р1г1п1Ё1

Обратная функция:

-( _ь п) + -Ь£гР))л

°Т) \-Р{а1-Ъ1р)г1п\аЕ^ЬЕЦ)1

Принимая у=Р/А, найдем по (11) предельное значение /?=1/-1па., по которому найдем возможность отказа О^си^ё^ при условии, что а —«среднее» значение аргумента нечеткой функции У{у) будет равно значению Е/А- Возможность безотказной работы стержня Я = 1. В противном случае, наоборот, (3=1, Я=а,.

-ни г?

/ I

1\еА+св) 'Л I ^

Т.1,

С?

я„ =

2 Ре £

В,-

¡Л'

Я.ел-ец)

■797

Т.2

№ \ /

'Я =0

? чЬ В

с Ш»

Чя„=0 ев

Рис. 5. а) шарннрно опертый внецентренно-сжатыб стержень с эксцентриситетами еА=ев=е; б) шарннрно опертый внецентренно-сжатый стержень с эксцентриситетами еА > ев; в) шарннрно опертый внецентренно-сжатый стержень с разнонаправленными эксцентриситетами еА = ев = е; г) шарннрно опертый внецентренно-сжатый стержень с разнонаправлеными эксцентриситетами еА > ед

Статически определимая ферма является последовательной системой в понятиях теории надежности. На основе теории возможностей при известных значениях Я, (') и (З^) для всех элементов фермы, возможность безотказной работы всей фермы как системы определится из условия а возможность

отказа- тахд,^)', ¡-1,....,п. Таким образом, надежность всей фермы будет определяться надежностью одного слабого элемента фермы (стержня или узла). Расчет надежности узлов на сварных соединениях приведен в главе 4.

Во второй главе приведена методика расчета надежности индивидуальных плоских металлических рам с учетом упругой податливости узловых закреплений ригеля со стойками по условию прочности на стадии эксплуатации на примере рамы, показанной на рис.ба. Известно, что неверный учет характера сопряжения ригеля со стойками может привести к ошибкам в определении расчетных усилий до 40%, как отмечают В.В. Бирюлев и др. в своей книге «Проектирование металлических конструкций» (1990г.). Для нахождения сечений элементов рамы с наибольшими деформациями гтах от эксплуатационной нагрузки необходимо методом пробного нагружения (разгружения), с перестановкой средств измерения деформаций, выявить место и точку стержней рамы с £тах и, соответственно, М . Для определения жесткости узловых соединений находят

значения изгибающих моментов М, =£,Ety в сечениях 1,2,3,4,5 и строят эпюру М от сосредоточенной силы F, показанной на рис. 66. Значения моментов Мл,Мц,Ц:Мд находят по эпюре М геометрически с учетом масштаба значений

ординат А/|,Л/2,...,Л/5 (рис. 66). Для нахождения жесткости упруго-податливых узлов рамы необходимо определить теоретически угловые перемещения <pt концов стержней в узлах методами строительной механики. Жесткость узла будет с, =М,!<р,, 1=1,2,3,4,5- После определения жесткости узловых соединений проводится теоретический расчет рамы по программе SCAD от действующих на раму нагрузки q или иной нагрузки.

Рис. б. а) расчетная схема рамы; б) эпюра изгибающих моментов от испытательной нагрузки

Разработана новая методика определения надежности рамы по условию устойчивости на стадии эксплуатации при многопараметрической нечеткой нагрузке (т.е. когда внешние нагрузки не связаны между собой зависимостями и не изменяются пропорционально одному параметру) на примере рамы, показанной на рис.7. Задача на надежность решается с использованием теоремы П.Ф. Папковича, которая для примера по рис.7 с учетом

р'г

Е12

£7, Eh

я 1 "l

Рис. 7. Расчетная схема рамы

изменчивости р j и /г примет вид

FxIfXkp+F2IF2kp<\

(И)

Значения Ги.р и Р2кр определяются из решения задачи по рис. 7 методами строительной механики. Нечеткие переменные Рх, Ь"2, и Г2гр будем характеризовать одинаковыми ФРВоз вида (3). Задача по оценке надежности рамы решена с использованием принципа обобщения Л.Заде по формулам (12)—(14).

Г(у)= Р./Р^ + Р2/Р2кр (12)

у = (ах-Ьхр)1{а, +Ьзр)+(а2-Ь2/3)/{а4 +ЪАр) (13)

: (°i !аъ )+(ai/ai)

(14)

Если ау ~(а]/а3) + (а2/а4) <1, то Л = 1. Значение /? из (13) при у = 1. (¿=ер1 и N = 1-д. Если окажется, что ау >\, то будем иметь возможность отказа 2 = 1, что соответствует прекращению эксплуатации конструкции по условию возможного отказа из-за потери устойчивости.

Аналогично можно найти надежность рамы по условию устойчивости при любом числе нечетких нагрузок р в математической модели предельного

состояния

1=1

В главе 2 рассматриваются вопросы, связанные с оценкой остаточного ресурса металлических конструкций в условиях ограниченной информации о контролируемом параметре (надежности) на основе теории возможностей на стадии эксплуатации. Остаточный ресурс металлических конструкций определяется при известных значениях [Л,^] за два или более отрезка времени эксплуатации по формуле Тост=Тпред-12 (15)

Тпр1д находят по Рнор„ из формулы 1 - Кори =1 ^ ^ = ехРГ [(Г*р

Г,-?2>(1-^)/1п(1-/>) ь а, -и

где а. =- , -т / -т , ' /_ 1П|1 _ р ), или -1,1. „Т, здесь

Рис. 8. Функция ЛЧ0 = £(0 По приведенной методике находят Ттт для всех элементов металлической конструкции или для отдельных элементов с наибольшими повреждениями и дефектами. По наиболее «слабому» элементу определяют остаточный ресурс всей конструкции, если ее структура относится к последовательному соединению элементов.

В третьей главе разработаны новые методики определения надежности стальных конструкций по модели предельного равновесия. Преимущества применения этого метода для оценки надежности строительных конструкций оче-

видны. Определение промежуточного напряженного состояния конструкции со случайными характеристиками материала и случайными геометрическими характеристиками крайне сложно из-за большого числа дополнительных неопределенностей и вычислительных трудностей, возникающих при переходе в область неупругой работы. Поэтому представляется достаточно перспективным распространить метод расчета по предельному равновесию на конструкции со случайной прочностью. Основные гипотезы метода остаются в силе, но предельная прочность материала определяется случайными характеристиками. При расчете конструкции по методу предельного равновесия обычно формулируются предельные условия нагружения, которые потом сравниваются с действующими нагрузками, т.е. предельное неравенство, ограничивающее область неработоспособности, формируется в пространстве нагрузок.

Разработана методика определения расчетной надежности по условию предельного равновесия статически неопределимых индивидуальных рам на примере рамы, расчетная схема которой представлена на рис.9а. Известно, что в зависимости от вида расчетной схемы и внешней нагрузки могут иметь место различные механизмы перехода рамы в изменяемые системы. Расчет надежности рам по предельному равновесию исходит из сравнения эксплуатационных нагрузок с предельными нагрузками с учетом изменчивости тех и других величин. В расчетах принято А/= МГ: = SrWTt при WT) = idem .

Решение такой задачи при детерминированных нагрузках н ^ известно. Предлагается решение с учетом изменчивости нагрузок и 5у. Рассмотрены возможные варианты перехода систем в механизм:

1. FUrr и к,

Г1 же" гъ,кс ~ детерминированные величины; дГ с и &т р или МГс и Мт р-

2.

3.

4.

нечеткие переменные; Нечеткими являются <гт с и 6Т р или мт Нечеткие переменные - о>>с, Эт р и Нечеткие 5Т с и 5Т р и р]жс, рЪкс-

в)

и МГр, а также р.

2 экс'

Рис. 9. Расчетная схема рамы. Виды возможных механизмов «разрушения» рамы Во всех вариантах геометрические параметры рамы приняты неслучайными величинами. Подробно приведено решение по оценке надежности рамы по третьему механизму «разрушения» (рис. 9г), при нечетких переменных 8Тс, &т р и

р. , f ■ Ищется возможность события

Г1 экс ' 2 экс

FlM(U 2)+ Flmh < 2ат pWT р + 4aTJVT,c

(17)

где р - эксплуатационная нагрузка, / = 1,2.

Все нечеткие переменные р1экс, Р2экс и °г,с> &т р характеризуются множествами {^¡1ЭКС}, (ог с), {о"/'р] и одинаковыми ФРВоз вида (3) с одинаковым значением уровня риска а.

Обозначим РЫе //2 + Р1жск = ¥т.

\Ржв-{1аР /2 + Иа ))

<•1

Тогда =

Обозначим {2аТр\УТр + 4аГсИгТс)= ст,,„. Тогда Хд_{0яя) = ехр-I

/2 +Ив )

а>гэ1.« ~ 2 тах + тт ^ + Ь(Р2эк тах + Ш1П ) '

-(^пмх - 1™ ) + "^шт)

/ V- 1п а • )

Для определения расчетной надежности системы по третьему механизму «разрушения» сначала сравнивают = (4^,.саВгс +2№Траатр) с

а _ 1ац/ + На . При аа >аг возможность безотказной работы рамы по

предельному равновесию Л = 1. Возможность отказа 0 найдем методом сравнения ФРВоЗ.

Первые два механизма разрушения рамы (рис. 96, в) получаются из третьего механизма как частные случаи. Каждый механизм «разрушения» системы (рамы) можно рассматривать как элементы структуры, которые образуют последовательную систему (в понятиях теории надежности). Минимальная надежность одного из механизмов и будет определять механизм «разрушения», соответствующий предельному равновесию и из него определяется предельная нагрузка и надежность рамы.

В третьей главе разработана методика расчета надежности при ограниченной информации индивидуальных статически определимых и неопределимых однопролетных и многопролетных балок, загруженных равномерно-распределенными и сосредоточенными силами по модели предельного равновесия. Приведены числовые примеры.

Расчет надежности индивидуальных статически определимых ферм по критерию предельного равновесия в условиях ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах рассмотрен на числовом примере расчета надежности фермы, расчетная схема которой представлена на рис. 3.

Одними из важнейших элементов в задачах оценки надежности металлических конструкций являются узловые соединения, в частности, сварные швы, от

надежности которых в значительной мере зависит надежность конструкции в целом. Четвертая глава посвящена разработке новых методик определения надежности индивидуальных сварных соединений различных типов: нахлесточных с помощью фланговых швов (при одинаковой и разной площади поперечных сечений листов); нахлесточных с помощью лобовых швов; соединений с помощью накладок и лобовых или фланговых швов и т.д. при ограниченной статистической информации о входных параметрах и параметрах системы (при одной, двух, нескольких нечетких переменных) в модели предельного состояния на стадии эксплуатации. Приведены численные примеры определения надежности сварных швов. Рассмотрена задача на определение надежности сварных соединений в узлах фермы из прокатных уголков с учетом различной нагруженности швов в одном и том же соединении.

Предложена методика по определению надежности индивидуальных сварных соединений встык при наличии трещины на стадии эксплуатации. Расчет надежности шва проводится по критерию недопущения длины трещины, равной предельной (критической) длине / трещины с применением теории механики

разрушения. Для квазихрупкого состояния можно принять В «запас» рас-

четной надежности рассматривается квазистатическое состояние. Модель предельного состояния сварного соединения встык с трещиной имеет вид

1Т<1*> (,8) где критическая длина трещины находится по формуле / = К^/а^/^л (19) С учетом того, что /г, а и К!с являются в общем случае нечеткими переменными (в понятиях теории возможностей), математическая модель предельного состояния сварного шва для расчета надежности соединения по условию прочности примет вид

I < ¿1/5 >Р/,2К7Г, (20)

В пятой главе разрабатывается методика интегральных неразрушающих методов испытаний для оценки несущей способности эксплуатируемых стальных конструкций. С течением времени надежность стальных конструкций промышленных и гражданских зданий под влиянием эксплуатационных нагрузок, окружающей среды и других воздействий (пожаров, наводнений, взрывов и т.п.) понижается, что вызывает объективное беспокойство в обеспечении необходимого уровня безопасности эксплуатации. Несущая способность эксплуатируемых металлических конструкций оценивается с позиции выявления фактической несущей способности, а также с позиции выявления резервов.

В ряде случаев можно выявить резерв несущей способности в эксплуатируемых стальных конструкциях за счет: уточнения расчетной схемы; учета превышения реальной прочности металла по сравнению с принятой в расчетах; учета геометрических размеров (допусков с плюсом) и за счет допущения ограниченной пластической деформации за пределом краевой.

В целом ряде металлических конструкций, например в сварных балках, допустимы остаточные деформации порядка десятых долей процента, и в этом случае можно допустить предельные напряжения по Я.Б. Фридману, равные сг05 и

даже er, 0, на некоторой глубине поперечного сечения изгибаемого элемента, ограничивая эту глубину условием допустимых остаточных перемещений.

В качестве числового примера в главе 5 рассмотрена задача по расчету несущей способности (по условию прочности и жесткости) балки составного сечения при допущении в ее поперечном сечении напряжений, равных пределу текучести ст = стт по всей толщине полки. Такое допущения привело к повышению несущей способности балки примерно на 13%.

В главе 6 рассмотрено определение предела прочности металлов в конструкции по твердости царапанием. На устройство для нанесения царапин на металл конструкции и измерения ее параметров получен патент на изобретение №2308018 РФ, МПК5 G01N 3/46, выданный Роспатентом РФ. В ходе эксперимента установлены оптимальная форма индентора - четырехгранная пирамида с углом при вершине 136° и сила прижатия его к металлу конструкции - 80 Н.

Получена эмпирическая формула для определения предела прочности строительных сталей о в по твердости ¡j

ав = 0,26Нц -11, в МПа, (21)

где Нц = 3,708-F/ö2, здесь в - ширина царапины.

Далее в главе 6 приведено описание лабораторных исследований устойчивости внецентренно-сжатого стержня с эксцентриситетами в условиях упругого деформирования и анализ результатов испытаний объектов. Исследовалось влияние жесткости опорных закреплений на величину максимального изгибающего момента при продольном изгибе.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработаны новые методики определения надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций, а также металлических конструкций в целом, отличающиеся от существующих тем, что позволяют определять надежность при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах математических моделей предельных состояний на основе теории возможностей.

2. Разработаны методики определения надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций и конструкций в целом по условию предельного равновесия.

3. Разработаны новые методики определения надежности индивидуальных сварных соединений различных видов.

4. На основе разработанных методик решены конкретные примеры по оценке несущей способности и надежности металлических конструкций.

5. Разработан метод оценки остаточного ресурса элементов металлических конструкций, отличающийся от существующих методов тем, что может быть реализован при ограниченной информации о надежности металлических конструкций.

6. Разработаны новые методы для выявления резерва несущей способности несущих конструкций за счет допущения ограниченных пластических деформаций в элементах.

7. Разработана методика неразрушающих испытаний материалов на твердость методом царапания для определения механических характеристик материала конструкции. На изобретение прибора по этому методу получен патент.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

I. Плотникова О.С. Сварка стальных конструкций. Учебное пособие / В.К. Черкасов, О.С. Плотникова. - Вологда, ВоГТУ, 2003г., 130 с.

2. Плотникова О.С. Оценка надежности сварных соединений / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Реконструкция - С.Петербург - 2005, Международная научно-техническая конференция. Сб. докладов, ч.1.-С. 181-183.

3. Плотникова О.С. Живучесть - основной показатель качества зданий и сооружений / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века, Москва, №6, 2006. - С. 68-69.

4. Плотникова О.С. Определение надежности стального гибкого стержня при вне-центренном сжатии и ограниченной статистической информации/ О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Строительная механика и расчет сооружений. Москва, 2006. -№4. - С. 45 - 48.

5. Плотникова О.С. Возможностный метод определения надежности стержневых конструкций по модели предельного равновесия / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Металлические конструкции, Украина, Донецк, 2005, том 8, №1. - С. 6-11.

6. Плотникова, О.С. Определение остаточной несущей способности и надежности металлической балки / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Металлические конструкции, Украина, Донецк, 2006, том 9, №1. - С. 14-18.

7. Плотникова, О.С. Определение надежности при внецентренном сжатии стального стержня в условиях упругого деформирования при ограниченной статистической информации / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Металлические конструкции, Украина, Донецк, 2006, том 10,-№1. - С.100-110.

8. Плотникова О.С. Определение надежности сварных соединений в узлах металлических ферм при ограниченной статистической информации о параметрах / ОС. Плотникова, B.C. Уткин // Вузовская наука - региону. Материалы четвертой всероссийской научно-технической конференции, Вологда, 2006.- С. 354-357.

9. Плотникова О.С. Определение надежности сварных соединений встык при наличии трещин при ограниченной статистической информации / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Вузовская наука - региону. Материалы четвертой всероссийской научно-технической конференции, Вологда, 2006. - С. 357-359.

10. Плотникова, О.С. Определение надежности сварного соединения ригеля со стойкой рамы / Вузовская наука - региону. Материалы четвертой всероссийской научно-технической конференции, Вологда, 2006. - С. 340-342.

II. Плотникова О.С. Определение надежности сварных соединений с лобовыми швами при ограниченной статистической информации при статическом нагружении / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Вестник гражданских инженеров, С-Петербург, 2006, №3(8).-С.47-51.

12. Плотникова, О.С. Неразрушающий метод определения механических характеристик материалов с помощью царапания / О.С. Плотникова // Сборник статей IV Международной научно-технической конференции, Пенза, 2006. - С. 193-195.

13. Плотникова О.С. Прогнозирование остаточного ресурса элементов металлических конструкций при ограниченной статистической информации / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Строительная физика в XXI веке. Материалы научно-технической

конференции, Москва, 2006. - С.553-555.

14. Плотникова, О.С. Оценка надежности комбинированных сварных соединений / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Вестник гражданских инженеров, С-Петербург, 2007. - №10. -С.41-46.

15. Плотникова, О.С. Определение надежности рам с учетом податливости узлов / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Вузовская наука - региону. Материалы пятой всероссийской научно-технической конференции, Вологда, 2007. - С.224-226.

16. Плотникова, О.С. Экспериментальное определение несущей способности металлической фермы / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Вузовская наука - региону. Материалы пятой всероссийской научно-технической конференции, Вологда, 2007. - С.237-241.

17. Плотникова, О.С. Экспериментально-теоретическое определение несущей способности и надежности металлической фермы / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Международная научно-практическая конференция «Наука и инновации в современном строительстве-2007», С.Петербург, 2007.-С.167-171.

18. Патент №2308018 РФ, МПК5 G01N 3/46. Устройство для определения твердости материалов методом царапания / B.C. Уткин, О.С. Плотникова, В.В. Русанов; Заявлено 30.01.06; Опубликовано 10.10.07, Бюл.№28. - 7с.

19. Плотникова, О.С. Определение расчетной надежности рам по условию предельного равновесия / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // «Строительная механика и расчет сооружений», Москва, №6, 2007г., С.39-45.

20. Плотникова, О.С. Определение надежности рамы по условию устойчивости при многопараметрической нечеткой нагрузке / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Материалы X научно-технической конференции «Надежность строительных объектов», Самара, 2007.-С. 13-16.

21. Плотникова, О.С. Расчет надежности индивидуальных плоских металлических рам / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Материалы X научно-технической конференции «Надежность строительных объектов», Самара, 2007. - С.24-28.

По списку, рекомендованному ВАК РФ

22. Плотникова О.С. Оценка надежности конструкций при неполной статистической информации / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Вестник НовГУ. - 2005. - №34. -С.118- 121.

23. Плотникова О.С. Определение надежности сварных соединений фланговыми швами при статическом нагружении / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века, Москва, 2005, №10. -С.70 - 73

24. Плотникова, О.С. Определение механических характеристик материалов в конструкциях неразрушающим методом (царапанием) / О.С. Плотникова, B.C. Уткин // Конструкции из композиционных материалов, Москва, 2007. - №4. - С. 118-121.

25. Плотникова, О.С. Определение надежности элементов по критерию прочности при вероятностных и возможностных базовых параметрах в математической модели предельного состояния / О.С. Плотникова, B.C. Уткин, H.JI. Галаева // «Известия ОрелГТУ», Орел, №4/16 (538), 2007г, С.86-90.

Подписано в печать 21.10.2008. Формат 60x84 1/16. Бумага офисная Печать офсетная. Усл.печ.л.1,25. Тираж 100 экз. Заказ №494

Отпечатано: РИО ВоГТУ, г. Вологда, ул. Ленина, 15

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ И

НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ.

1.1. Общие сведения по оценке надежности конструкций.

1.2 Общие сведения об оценке остаточной несущей способности металлических конструкций.

1.3. Обзор работ по определению надежности металлических конструкций на основе теории вероятностей и математической статистики.

1.4. Проблемы оценки надежности металлических конструкций.

1.5. Обзор работ по оценке надежности и несущей способности металлических конструкций на основе теории возможностей.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ И ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ОГРАНИЧЕННОЙ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРАХ.

2.1. Постановка проблемы.

2.2. Оценка надежности индивидуальных стальных балок в условиях упругого деформирования.

2.3. Оценка надежности центрально-растянутых и центрально-сжатых стержней индивидуальных стальных ферм в условиях упругого деформирования.

2.4. Расчет надежности внецентренно-сжатых стержней индивидуальной фермы с эксцентриситетами в условиях упругого деформирования при ограниченной статистической информации.•.

2.5. Расчет надежности индивидуальных плоских металлических рам.

2.6. Определение надежности рамы по условию устойчивости при многопараметрической нечеткой нагрузке.

2.7. Оценка остаточного ресурса металлических конструкций в условиях ограниченной информации о контролируемых параметрах

2.7.1. Постановка задачи и решение ее вероятностными методами.

2.7.2. Возможностный метод прогнозирования остаточного ресурса металлических конструкций при ограниченной информации о контролируемом параметре.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ПО МОДЕЛИ ПРЕДЕЛЬНОГО РАВНОВЕСИЯ.

3.1. Постановка проблемы.

3.2. Возможностный метод определения надежности металлической балки по условию прочности по модели предельного равновесия.

3.3. Расчет надежности индивидуальных статически определимых ферм по условию предельного равновесия в условиях ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах предельного равновесия.

3.4. Определение расчетной надежности рам по условию предельного равновесия.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ОГРАНИЧЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ О КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРАХ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ВОЗМОЖНОСТЕЙ.

4.1. Постановка проблемы.

4.2. Определение надежности нахлесточных сварных соединений с фланговыми швами при статическом нагружении.

4.3. Определение надежности сварных соединений с лобовыми швами при статическом нагружении.

4.4. Определение надежности соединения с помощью накладок и сварных фланговых швов.

4.5. Оценка надежности комбинированных сварных соединений.

4.6. Определение надежности сварных соединений в узлах металлических ферм при ограниченной статистической информации о параметрах.

4.7. Определение надежности сварного соединения ригеля со стойкой рамы.

2.8. Определение надежности сварных соединений встык при наличии трещины при ограниченной статистической информации.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

5.1. Экспериментальное определение несущей способности металлической фермы

5.2. Определение остаточной несущей способности стальной балки составного двутаврового сечения по условию прочности и жесткости при допущении ограниченной пластической деформации.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

6.1. Обзор методов определения механических характеристик основного и наплавленного металла.'.

6.1.1. Полуразрушающие способы определения механических свойств металла.

6.1.2. Неразрушающие способы определения механических свойств металла.

6.2. Испытание стальных образцов на твердость и прочность.

6.2.1. Вид стальных образцов для испытаний образцов.

6.2.2. Вид устройства для нанесения царапин.

6.2.3. Методика проведения испытаний.

6.2.4. Результаты испытаний.

6.2.5. Методические указания для испытаний металла (стали) конструкций на определение твердости царапанием.

6.3. Исследование устойчивости внецентренно-сжатого стержня с неслучайными эксцентриситетами в условиях упругого деформирования.

6.3.1. Постановка проблемы.

6.3.2. Цель испытаний.

6.3.3. Методика проведения и результаты испытаний.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.:.

Актуальность работы

В Российской Федерации накопился большой фонд строительных металлических конструкций с различными сроками эксплуатации в самых разнообразных условиях работы. Уровень их эксплуатационно-технического состояния колеблется в широких пределах от хорошего до аварийного. Основными количественными мерами оценки состояния металлических конструкций и безопасности их эксплуатации являются несущая способность и надежность. Несущая способность характеризуется свойством конструкции воспринимать, передавать и распределять нагрузку на другие конструкции, не приводя их в состояние отказа. Мерой несущей способности является предельная нагрузка, которую способна выдержать конструкция в работоспособном состоянии.

Обеспечение надежности - одна из основных задач при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Надежность строительных конструкций по ГОСТ 27751-88 СТ СЭВ 384-87 определяется, как свойство строительной конструкции выполнять заданные функции в данных условиях эксплуатации, в течение требуемого промежутка времени. Мерой надежности служит вероятность, возможность, средний срок службы и т.д. Основным показателем, определяющим надежность строительных конструкций, зданий, сооружений в целом, является безотказность их работы — способность сохранять заданные эксплуатационные свойства в течение определенного срока службы.

В последнее время проблема оценки надежности строительных конструкций, в частности металлических, приобрела особую значимость и актуальность в связи с участившимися авариями строительных конструкций, как за рубежом, так и в нашей стране. В качестве примеров можно привести хорошо известные случаи обрушения купола ВИЦ под Москвой, обрушение цеха Минского камвольного комбината, обрушение крупнопанельного здания в Москве на Мичуринском проспекте, обрушение покрытия аквапарка на Юго - Западе Москвы (2004 г.), металлических ферм плавательного бассейна в Пермской области

2005 г.), обрушение конструкций Бассманного рынка в Москве (2006 г.) [36], обрушение конструкций покрытия спорткомплекса в Германии (2006 г.), в Польше (2006 г.), обрушение жилого дома в Выборге (2007 г.) и т.д. В «Строительной газете» №1 от 1.01.99 приведена информация по Украине о том, что с 1991 г. в жилом секторе страны произошло более 100 аварий с человеческими жертвами. 70% объектов постройки 10-^15-летней давности нуждаются в обследовании и усилении, в том числе более 3 тыс. объектов различного назначения, более 150 жилых домов, более 200 школ. Более 30 тыс. мостов (34% от общего количества) построено до 1961 г. при расчетном сроке службы 30-40 лет, из них 83% не отвечают требованиям грузоподъемности.

Кроме того, многие объекты выработали свой проектный ресурс, за последнее время во многих зданиях и сооружениях изменилось функциональное назначение, иногда с увеличением нагрузок; производится надстройка зданий, их реконструкция. Все это требует срочного проведения диагностики и выявления действительного состояния конструкций по несущей способности, а также проведения анализа их надежности.

Строительные металлические конструкции рассчитывают по методу предельных состояний. Однако в настоящее время теория расчета конструкций, находящихся в эксплуатации, только создается. Эксплуатируемые здания и сооружения отличаются определенной индивидуальностью, что создает дополнительные трудности для разработки такой теории расчета. Определяющее значение при оценке надежности строительных конструкций имеет исходная статистическая информация о свойствах материалов, о нагрузках, дефектах в конструкциях, о распределении усилий, о чувствительности к трещинам и т. д.

Для индивидуальных объектов в условиях эксплуатации чаще всего статистическая информация об объектах и воздействиях ограниченная, т.е. такая по которой невозможно установить законы распределения случайных величин, или нельзя надежно определить параметры распределений. В этих условиях использование вероятностных методов для определения надежности становится некорректным.

Значения эксплуатационной нагрузки определяются обыкновенным взвешиванием или подсчетом по объемам и плотностям, по технической документации, проведением мониторинга в течение продолжительного времени. В настоящее время такая работа проводится крайне редко и только для таких конструкций, как, например, мосты, краны и т. д. В связи с этим, статистической информации об эксплуатационной нагрузке для индивидуальной металлической конструкции крайне мало.

Определение механических характеристик сталей для эксплуатируемых конструкций также представляет определенные трудности. Интегральные методы неразрушающих испытаний стальных конструкций не получили пока необходимого развития, а разрушающие испытания целесообразны лишь на стадии исследования новых видов материалов и конструкций.

В настоящее время для определения, например, предела прочности стали св, предела текучести сгт и т. д., как основных характеристик стали,, приходится вырезать заготовки из элементов конструкций для образцов, которые затем подвергаются механическим испытаниям в лабораториях. При этом заготовки вырезаются из мест с наименьшими или нулевыми напряжениями по условию безопасности.

Однако сталь при длительной эксплуатации конструкций или запроектной нагрузки подвергается наибольшим изменениям в самых напряженных участках конструкции, поэтому результат испытаний будет заведомо неверным и, как правило, в сторону завышения прочности. Вырезка заготовок для образцов из наиболее напряженных участков опасна, сложна из-за необходимости усиления конструктивного элемента, а иногда вообще невозможна.

Все это свидетельствует об объективности наличия ограниченной статистической информации об объектах и воздействиях на них. В последнее время для оценки надежности эксплуатируемых конструкций в работах B.C. Уткина, Ж.В. Ивановой, Д.А. Погодина [64, 94, 96, 97, 100, 102-105 и др.] применяются методы, построенные на основе теории возможностей. Академики Г.А. Гениев и В.И. Колчунов в своей монографии «Прочность и деформативность железобе i 1 • ' тонных конструкций при запроектных воздействиях» (2004 г.), ссылаясь на работы B.C. Уткина пишут буквально следующее «. .для оценки надежности конструкций, особенно для стадии их эксплуатации, в составе зданий и сооружений модели на основе возможностных методов пока остаются наиболее пригодными к практическому расчету конструкций на надежность». Однако в приведенных работах не получили развитие методы определения надежности металлических строительных конструкций, которые отличаются своим конструктивным разнообразием и своими особенностями в работе.

Все приведенное свидетельствует о том, что назрела срочная работа по восполнению пробела в методах определения надежности стальных строительных конструкций при ограниченной информации о системах и воздействиях.

Цель работы

Целью рдботы является разработка методик определения надежности несущих элементов в составе металлических конструкций и металлических конструкций в целом, находящихся в условиях эксплуатации, когда статистическая информация о входных параметрах и параметрах системы ограничена; разработка методики выявления остаточной несущей способности МК; разработка методики определения остаточного ресурса (времени) безопасной эксплуатации.

Научная новизна:

1. Разработаны методики определения надежности несущих элементов стальных конструкций, а также стальных конструкций в целом на основе теории возможностей при допущении краевой пластической деформации, отличающиеся от существующих методик тем, что позволяют определять надежность при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах математической модели предельных состояний.

2. Разработаны методики определения надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций и конструкций в целом по условию предельного равновесия.

3. Разработана методика для выявления резерва несущей способности несущих металлических конструкций за счет допущения ограниченных пластических деформаций в элементах.

4. Разработаны методики определения надежности индивидуальных сварных соединений различного вида.

5. Разработан метод оценки остаточного ресурса применительно к элементам металлических конструкций, отличающийся от существующих методов тем, что может быть реализован при наличии информации о надежности металлических конструкций, хотя бы в двух временных интервалах.

6. На основе разработанных методик произведены расчеты на надежность металлических конструкций (балок, ферм, рам) по различным математическим моделям предельного состояния.

7. Усовершенствована методика неразрушающих испытаний стали в конструкции на твердость методом царапания для дальнейшего определения механических характеристик стали конструкции. На изобретение прибора по этому методу получен патент №2308018 «Устройство для определения твердости материалов методом царапания».

Достоверность полученных результатов подтверждается:

- теоретическим расчетом надежности р стальной балки с использованием классической теории вероятностей и расчетом возможности Я и необходимости N безотказной работы балки с применением теории возможностей. Получены значения Р , 11 , N в виде необходимой согласованности N <Р <Я • Такая же согласованность получена по результатам испытаний образцов из древесины и стали в лаборатории ПГС ВоГТУ;

- сравнением результатов испытаний стальных конструкций (балки, фермы) в лабораторных условиях ВоГТУ по определению несущей способности по предлагаемой в диссертации методике и традиционными методами (расхождение в пределах 4-4-5%);

- сравнением результатов по определению <тв с помощью устройства для определения твердости материалов методом царапания и результатов разрушающих испытаний стальных образцов.

Практическая значимость работы заключается в:

- оценке надежности несущих стальных элементов в составе зданий и сооружений при ограниченной статистической информации о параметрах математических моделей предельных состояний этих элементов и воздействиях, и на этой основе в определении уровня их безопасной эксплуатации;

- оценке несущей способности эксплуатируемых стальных конструкций и в определении на этой основе безопасной по значению эксплуатационной нагрузки, в выявлении резерва несущей способности стальных конструкций и возможности устройства надстроек и других видов реконструкции;

- количественной оценке механических свойств строительных сталей в конструкциях;

Апробация работы. Публикации

Настоящее диссертационное исследование проводилось автором на вологодском заводе нестандартного оборудования для деревообрабатывающей и целлюлолзно - бумажной промышленности ЗАО «Союзлесмонтаж», на кафедре «Промышленного и гражданского строительства» Вологодского государственного технического университета.

Диссертация заслушивалась, обсуждалась и получила одобрение на межкафедральном расширенном заседании кафедр «Промышленного и гражданского строительства», «Сопротивления материалов», «Теории проектирования машин и механизмов», «Теплогазоснабжения и вентиляции» и «Автомобильных дорог» Вологодского государственного технического университета, протокол № 6 от 4.02 08г.

Основные результаты работы получили положительную оценку на: конференции «Проблемы прочности» (Вологда, окт.2005г.), Международной научно-практической конференции «Реконструкция. Санкт-Петербург.2005» (С.Петербург, ,2005),- IV В сероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука региону» (Вологда, февр.2006г.), IV Международной научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века" (Пенза,

2006г.), «Строительная физика в XXI веке» (Москва, 2006г.), научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАСУ (С.Петер-бург, февр.2007г.); V Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука региону» (Вологда, февр.2007г.), Международной научно-практичес-кой конференции «Наука и инновации в современном строительстве-2007» (С.Петербург, 2007г.), X научно-технической конференции «Надежность строительных объектов» (Самара, 2007).

Основные положения диссертации изложены в 13-ти научных статьях в России и зарубежом, в патенте на изобретение, 11-ти материалах и тезисах к докладам конференций, 1-м учебном пособии.

Внедрение результатов

На основании проведенных испытаний двух стальных балок на заводе нестандартного оборудования для деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности ЗАО Союзлесмонтаж в г. Вологде неразрушающим методом (царапанием) были установлены механические характеристики стали балок (сгд и <тг). По этим результатам и по предложенной методике определения надежности для индивидуальных конструкций была произведена оценка надежности подкрановых балок. Результаты работы позволили предприятию представить кран и подкрановые балки к очередной инспекции Гортехнадзора.

Научные разработки по анализу надежности и остаточного ресурса металлических конструкций внедрены в учебный процесс включением в учебный план ВоГТУ дисциплины «Надежность строительных конструкций» для специальностей «Промышленное и гражданское строительство» и «Городское строительство и хозяйство». Результаты научных исследований используются в учебном процессе при проведении, лабораторной работы «Оценка механических свойств стали» при преподавании курсов «Металлические конструкции», «Технология конструкционных материалов», «Обследование и испытание зданий и сооружений» в ВоГТУ [61, 134].

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, заключения с основными

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Разработаны методики определения надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций, а также металлических конструкций в целом, отличающиеся от существующих тем, что позволяют определять надежность при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах на основе теории возможностей.

2. Разработаны методы для выявления резерва несущей способности несущих конструкций за счет допущения ограниченных пластических деформаций в элементах.

3. Разработаны методики определения надежности индивидуальных элементов в составе металлических конструкций и конструкций в целом по условию предельного равновесия.

4. Разработаны методики определения надежности индивидуальных сварных соединений различных видов.

5. На основе разработанных методик решены конкретные примеры по оценке несущей способности и надежности металлических конструкций.

6. Разработан метод оценки остаточного ресурса элементов металлических конструкций, отличающийся от существующих методов тем, что может быть реализован при ограниченной информации о надежности металлических конструкций.

7. Разработана новая методика неразрушающих испытаний материалов на твердость методом царапания для определения механических характеристик материала конструкции. На изобретение устройства для этого метода получен в 2007г. патент на изобретение №2308018.

199

1. Авиром Л.С. Надежность конструкций сборных зданий и сооружений /Л.С. Авиром. - Л.: Стройиздат, 1971. - 215с.

2. А.с 1246626 СССр, МКИ G 01 N 3/46. Способ определения прочности материала на срез./ И.В. Изосимов (СССР). .№ 563595; Заявл. 15.07.75;

3. Опубл. 24.09.77, Бюл. №24.- 2с. <

4. A.c. СССр, МКИ G 04 Gl5/42. Методика уточнения механических свойств стали эксплуатируемых конструкций / П.Д. Окулов (СССР).-№1116345; Заявл. 12.11.82; 0публ.27.04. 84. Бюл. №36. -2с.

5. Айвазян С.А.и др. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное издание / С.А. Айвазян, Н.С. Еню-ков, Л.Д. Мешалкин. М.: Финансы и статистика, 1983. - 471с.

6. Аугусти, Г. и др. Вероятностные методы в строительном проектировании. Пер. с англ. / Г. Аугусти, А. Баратта, Ф.Кашиати. М.:Стройиздат,1988.-580 с. »

7. Аугустин, Я. Аварии стальных конструкций / Я. Аугустин, Е. Шледзев-ский. М.: Стройиздат, 1978. 180 с.

8. Барлоу, Р. Математическая теория надежности. Пер. с англ. Под ред. Б.В.Гнеденко / Р. Барлоу, Ф. Прошан. М.: Советское радио, 1969. - 488с.

9. Бедов А.И., Сапрыкин В.Ф.Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций, эксплуатируемых зданий и сооружений: учебн. пособие .- М.:Изд-во АСВ, 1995.-192с.

10. Бельский, Г.Е., Тамарченко, B.C. Оптимизация сечений важный резерв снижения расхода материала в стальных балках // Строительная механика и расчет сооружений. - 1990. - №5. -С.85.

11. Ю.Беляев С.Е., Панарьина Т.К. Упрощенные методы определения механических свойств конструкционных сталей // Заводская лаборатория, №6, 1951.-С.16.

12. П.Бирюлев, В.В. и др. Проектирование металлических конструкций. Спец.курс/ B.B. -Бирюлев, И.И.Кошин, И.И.Крылов, А.В.Сильвестров. — Ленст- ~ ройиздат, 1990.-431 с.

13. Болотин, В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций./ В.В. Болотин.- М.: Машиностроение, 1984. — 312с.

14. З.Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. 13-ое изд., исправленное / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев М.: Наука, 1986.-544с.

15. Ведеников Г.С. и др. Металлические конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов / Г.С. Ведеников, Е.И. Беленя, B.C. Игнатьева и др.; под ред. Г.С. Веденикова. 7-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998. -760с.: ил.

16. Ветрова, O.A. Живучесть железобетонных рам при внезапных запреоктных воздействиях. Автореф. дисс. канд.техн.наук. /ВГТУ.- Орел, 2006, 19с.

17. Гвоздев, A.A. К вопросу о ближайших перспективах расчета конструкций по предельным состояниям // ВКН.: Развитие методики расчета по предельным состояниям. -М.: Стройиздат, 1971. С.38-43.

18. Гвоздев, A.A. По поводу статьи «Основные положения вероятностно- -экономической методики» // Строительная механика и расчет сооружений 1979. - №3, - С. 71-72.

19. Геммерлинг, A.B. Об определении надежности строительных конструкций // Строительная механика и расчет сооружений. 1972. - №6. - С.45-48.

20. Гербах Н.Б. Модели отказов / Н.Б. Гербах, Х.Б. Кородонский.- М.: Советское радио, 1996. 166с.

21. Горев В.В.' Математическое моделирование при расчетах и исследованиях строительных конструкций: Учебное пособие / В.В. Горев, В.В. Филиппов, Н.Ю. Тезиков. — Высшая школа, 2002. — 206с.

22. ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87). Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. Государственный строительный комитет СССР, М., введ. 01.07.1988. — 10с.I

23. ГОСТ 27772-88. Прокат для строительных конструкций. Общие технические условия Государственный строительный комитет СССР, М., введ. 01.02.1989.-16с.

24. Губарев A.M. Невероятная вероятность / A.M. Губарев, B.C. Холодный.-М.: Знание, 1976. 128с.

25. Гуров C.B. Надежность систем при неполной информации / C.B. Гуров, Л.В. Уткин. СПб, 1999. - 160с.

26. Денисов, Л.С. Повышение качества сварки в строительстве /. Л.С. Денисов М.: Стройиздат,1982. - 160 с.

27. Джонсон Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных / Н.Джонсон, Ф.Лион. М.: Мир. — 610 с.

28. Добромыслов А.Н. Исследование надежности конструктивных систем / А.Н. Добромыслов // Промышленное строительство. №12. - 1989-С.20-22.

29. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений: Учебное пособие / Д.Е. Долидзе. М.: Высшая школа, 1975. - 252с.

30. Дубов А. А., Дёмин, Е. А. Использование магнитной памяти металла и компьютерных приборов для контроля качества сварных соединений / А.I

31. А Дубов, Е. А. Дёмин // Прикладная физика. -2001. № 2. - С. 51-58.

32. Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей: Учебное пособие / Ю.В. Зайцев. -М.: Высшая школа, 1991. 288 с.34.3олотухин Ю.Д. Испытание строительных конструкций: Учебное пособие для вузов / ЮД. Золотухин. М.: Высшая школа. 1983. - 208с.

33. Иосилевич, Г.В. Детали машин. Учебник / Г.В. Иосилевич. М.: Машиностроение. 1988. — 368с.

34. Карпенко, Н.И., Колчунов В.И. О концептуально-методологических подходах к обеспечению конструктивной безопасности / Н.И. Карпенко, В.И. Колчунов.// Строительная физика в XXI веке. Материалы научно-технической конференции. М, 2006. - С.516-520.

35. Келдыш, В.М., Гольденблат, И.И. Некоторые вопросы метода предельных состояний/ В.М. Келдыш, И.И. Гольденблат // Материалы к теории расчета по предельному состоянию, вып. II. М.:Стройиздат,1949. - С.6-17.

36. Колемаев В.А. Теория вероятности и математической статистики: Учебное пособие для вузов / В.А. Колемаев, О.В. Староверов, В.Б. Турундаевский; под ред. В.А. Колемаева. М.: Высшая школа, 1991. — 400 с.

37. Кордонский Х.Б. Средства и методы оценки остаточного ресурса // Расчет и управление надежностью больших механических систем. — Свердловск, 1986.-С. 18-24.

38. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств / А. Кофман.- М.: Радио и связь, 1982. 432с.

39. Кузнецов В.П. Интервальные статистические модели / В.П. Кузнецов.-Радио и связь, 1991. 544с.

40. Куприянов В.В. Оценка остаточного ресурса в условиях неопределенности состояния объектов // Машиноведение. №3. - 1994. - С.32-41.

41. Леонтьев, Н.Н и др. Основы строительной механики стержневых систем: Учебник / .Н.Н.Леонтьев, Д.Н Соболев, A.A. Амосов. М.: Изд-во АСВ, 1996.-541 с.

42. Киселев В.А. Строительная механика: Спец. курс. Динамика и устойчивость сооружений. Учебник для вузов.-3-e изд., испр., и доп. М.: Стройиздат, 1980.- 616 с.

43. Обследование и испытание сооружений / Под ред. О.В. Лужина. М.: Стройиздат, 1987.-263 с.

44. Магнитный контроль (по коэрцитивной силе) напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса стальных металлоконструкций / Безлюдько Г.А., Мужицкий В.Ф., Попов Б.Е. // Заводская лаборатория. — 1999. №9,. - С.53-57.

45. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести / Н.Н Ма-линин. М.: «Машиностроение», 1968, - 400 с.

46. Мельников, Н.П. Металлические конструкции: Современное состояние и перспективы развития / Н.П. Мельников. — М.: Стройиздат, 1983. 543с.

47. Металлические конструкции: Справочник проектировщика / Под ред. В.В. Кузнецова. М.: изд-во АСВ, 1998. - 576с.: ил.

48. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Справочное пособие в 3-х томах / Под ред. чл. корр. АН СССР1. A.Н. Туманова.

49. Неугодников, А.П. Волокнисто — оптический амплитудный датчик деформаций в строительной индустрии // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века , №10, 2005. с.40-41.

50. Николаев, Г.А. и др. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций. Учебник / Г.А.Николаев, С.А. Куркин,

51. B.А.Винокуров. — М.: Высшая школа, 1982. -272с.

52. Окулов, П:Д. Методика уточнения механических свойств стали эксплуатируемых конструкций // Исследование методов расчета эффективных строительных конструкций высокой заводской готовности: Сб. тр. / МИСИ им В.В.Куйбышева. М., 1988. - С.32.

53. Пат. №2006814 РФ, МПК3 ООШ 3/00. Способ неразрушающего контроля прочности строительных конструкций / В.С. Уткин; Заявлено 06.06. 91; Опубликовано 30.01.94, Бюл.№2. 8с.

54. Пат.№216788 РФ, МГЙС7 СЗОШЗ/Ю. Способ неразрушающего контроля несущей способности строительных конструкций /В.С. Уткин; Заявлено 04.02.99; Опубликовано 10.01.2001, Бюл.№2. 8с.

55. Пат. №2308018 РФ, МПК5 вОШ 3/46. Устройство для определения твердости материалов методом царапания / В.С. Уткин, О.С. Плотникова, В.В. Русанов; Заявлено 30.01.06; Опубликовано 10.10.07, Бюл.№28. — 7с.

56. Пинаджян, В.В. Прочность и деформации сжатых стержней металлических конструкций. / В.В. Пинаджян. Ереван: Издательство АН Армянской ССР.-1971. - 224с.

57. Плотникова, О.С. Неразрушающий метод определения механических характеристик материалов с помощью царапания // Сборник статей IV Международной научно-технической конференции / Пенза, 2006, с. 193-195.

58. Плотникова, О.С. Определение надежности сварного соединения ригеля со стойкой рамы // Вузовская наука — региону. Материалы четвертой всероссийской научно-технической конференции / ВоГТУ. В ологда,. 2006, С. 340-342.

59. Погодин, Д.А. Методика оценки несущей способности сталеразливочного стенда // Молодые исследователи региону: Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов./ ВоГТУ. - Вологда, 2003. - С.236-237.

60. Получение основных механических характеристик стали с помощью измерения твердости / Н.Н Давиденков, С.Е. Беляев, М.П. Марковец // Заводская лаборатория. №10. - 1945. -С. 11.

61. Прочность и деформатнвность железобетонных конструкций. Научное издание / Г.А. Гениев., В.И. Колчунов, Н.В.Кагорова и др. —М.: АСВ вузов, 2004.-216 с.

62. Пытьев, Ю.П. Возможность. Элементы теории и применения / Ю.П. Пытьев. М.: Изд-во УРСС, 2000. - 234 с.

63. Пытьев, Ю.П. Методы анализа и интерпретации эксперимента / Ю.П. Пытьев. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 286с.

64. Райзер, В.Д. Расчет и нормирование надежности строительных конструкций / В.Д. Райзер. М.: Стройиздат, 1995. - 352с.

65. Решетов Д.Н. и др. Надежность машин. Учеб. пособие / Д.Н Решетов, A.C. Иванов, В.З. Фадеев; под ред. Д.Н. Решетова:. М.: Высшая школа, 1988.-238 с.

66. Ржаницын, А.Р. Применение статистических методов в расчетах сооружений на • прочность и безопасность /А.Р. Ржаницын // Строительная промышленность. —1952. №6. -С.36-39

67. Ржаницын, А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность / А.Р. Ржаницын М.: Стройиздат, 1978. - 239с.

68. Ройтман, А.Г. Деформации и повреждения зданий / А.Г. Ройтман. М.: Стройиздат, 1987. - 160 с.

69. Ройтман, А.Г. Надежность конструкций эксплуатируемых зданий / А.Г. Ройтман. -М.: Стройиздат, 1985. 175 с.

70. Ройтман, А.Г. Предупреждение аварий жилых зданий / А.Г. Ройтман. -М.: Стройиздат, 1990. -240с.

71. Ротштейн, А.П. Нечеткая надежность алгоритмических процессов / А.П. Ротштейн, С.Д. Штовба. — Винница: Континент ПРИМ, 1997. - 142с.

72. Серенсен C.B., Когаев В.П., Шнейдерович P.M. Несущая способность ирасчеты деталей машин на прочность. Руководство и справочное пособие

73. C.B., Серенсен, ,В.П. Когаев, P.M. Шнейдерович; под ред. C.B. Серенсе-tна, изд.З-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1975. 488 с.

74. Синицын, А.П. Расчет конструкций на основе теории риска / А.П. Сини-цын. -М.: Стройиздат, 1985. — 304с.

75. Смирнов, А.Н. Определение предельного состояния длительно работающего металла технических устройств методом акустической структуро-скопии // Прикладная физика. — 2001. № 2. - С.34-36.

76. Сопротивление материалов / А.Ф. Смирнов, A.B. Александров, H.H. Монахов и др. Учебник для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1976.-480с.

77. Снитко, Н.К. Устойчивость сжатых и сжато-изогнутых стержневых систем / Н.К. Снитко. — М.: Стройиздат, 1956, 467 с.

78. Стрелецкий, Н.С. Метод расчета конструкций зданий и сооружений по предельным состояниям, применяемый в СССР и основные направления его применения к строительным конструкциям / Н.С. Стрелецкий. М.: Стройиздат, 1961. -34 с.

79. Стрелецкий, Н.С. Основа статистического учета коэффициента запаса, прочности сооружений / Н.С. Стрелецкий М.: Стройиздат, 1947. - 92с.

80. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений / А.Ф.t

81. Смирнов, В.А. Александров, Б.Я. Лащеников, H.H. Шапошников. Под ред. А.Ф. Смирнова. М.: Стройиздат, 1984. 416 с.

82. Строительные нормы и правила: СНиП П-23-81*. Строительные конструкции. Введ. 1.01.1990 М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.-96с.

83. Теория надежности в строительном проектировании: Монография / В.Д.

84. Райзер. М.': Изд-во АСВ, 1998. 304 с.

85. Тимашев, С.А. Статистические исследования устойчивости тонких выгодных ортотропных оболочек. В кн.: Проблемы надежности в строительной механике. Материалы III Всероссийской конференции по проблемам надежности. Вильнюс, 1971.

86. Тимошенко, С.П. Устойчивость упругих систем / С.П. Тимошенко. М.-JL: Гостехиздат, 1946, — 532 с.

87. Уткин, B.C. Большие прогибы нелинейно-упругих балок // Проблемы прочности, АН УССР, Киев.- 1971. -№10. -С. 119-122.

88. Уткин B.C. Неразрушающие методы определения несущей способности строительных конструкций: Учебное пособие /B.C. Уткин, JI.B. Уткин. -Вологда: ВоПИ, 1996. 80с.

89. Уткин, B.C. Оценка качества продукции по результатам серии измерений / B.C. Уткин // Строительные материалы. 1999. - №6. - С. 18-19.

90. Уткин, B.C. Определение надежности строительных конструкций / B.C. Уткин, Л.В.Уткин // Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования. — М.: Академия наук о Земле, 1999. — С.39.

91. Уткин, ЛЗ- Нетрадиционные методы оценки надежности информационных систем / Л. В. Уткин, И. Б. Шубинский. Под ред. И. Б. Шубинского. С. Петербург: Любавич. - 2000. - 171с.

92. Уткин, B.C. Сравнительная оценка качества материалов и другой продукции / B.C. Уткин // Строительные материалы. 2000. - №9. - С.29-30.

93. Уткин, B.C. Несущая способность и надежность строительных конструкций / B.C. Уткин, Л.В. Уткин. Вологда: ВоГТУ, 2000. 152с.

94. Уткин, B.C. Новый метод сравнительной оценки материалов по малым выборкам / B.C. Уткин, Ж.В. Иванова // Механика макронеоднородных материалов и разрушения: Тезисы докладов Второго Всероссийского семинара им. С.Д. Волкова / Пермь, 2000. — С.59.

95. Уткин, B.C. Определение надежности строительных конструкций: Учебное пособие.-2-е изд., перераб. / В.С.Уткин, Л.В. Уткин.- Вологда, ВоГТУ, 2000.-175с.

96. Уткин, B.C. Оценка качества строительных материалов при малом числе образцов / B.C. Уткин // Строительные материалы, 2001. №1. - С.32-33.

97. Уткин, B.C. Об оценке качества строительных материалов в зависимости от числа образцов / в.С. Уткин, Ж.В. Кошелева // Строительные мате-риалы.-2001. №9. - с.26-27.

98. Уткин, B.C. Значение уровня риска в теории возможностей // Строительные материалы. 2004 — №8. — С.35.

99. Уткин, B.C. Возможностный метод определения надежности стержневых конструкций по модели предельного равновесия / B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Металлические конструкции. 2005. - том 8. -№1. -С. 6 - 11.

100. Уткин, B.C. Оценка надежности конструкций при неполной статистической информации / B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Вестник НовГУ.2005.-№34.-С.118-121.

101. Уткин, B.C. Оценка надежности сварных соединений / B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Реконструкция Санкт-Петербург - 2005, Международная научно-техническая конференция. Сб. докладов, ч.1, с. 181-183.

102. Уткин, B.C. Живучесть основной показатель качества зданий и сооружений / B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. - 2006. - №6. - С.22-25.

103. Уткин, B.C. Определение надежности при внецентренном сжатии стального стержня в условиях упругого деформирования при ограниченной статистической информации / B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Металлические конструкции. -2006. — Том 10. —№1. С.100-110.

104. Уткин, B.C. Определение надежности сварных соединений с лобовыми швами при ограниченной статистической информации при статическом нагружении / B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Вестник гражданских инженеров. -2006. №3(8) . -С.47-51.

105. Уткин, B.C. Определение надежности сварных соединений фланговыми швами при статическом нагружении / В.С.Уткин, О.С. Плотникова //I

106. Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2006. -№10. - С.70-73.

107. Уткин, B.C. Определение надежности индивидуальных механических систем при ограниченной информации / B.C. Уткин // Вестник машиноIстроения. 2006. - №5. - С. 37 - 39.

108. Уткин B.C. Определение остаточной несущей способности и надежности металлической балки /B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Металлические конструкции. 2006. - том 9. - №1. -С. 14-18.

109. Уткин, B.C. Определение надежности стального гибкого стержня притвнецентренном сжатии и ограниченной статистической информации/ B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Строительная механика и расчет сооружений. 2006. -№4. - С. 45 - 48

110. Уткин, B.C. Оценка надежности комбинированных сварных соединений / B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Вестник гражданских инженеров.2007. №10. -С.41 - 46.

111. Уткин, *В.С. Определение механических характеристик материалов в конструкциях неразрушающим методом (царапанием) / B.C. Уткин, О.С. Плотникова // Конструкции из композиционных материалов". — 2007. — №4. С. 45-47.

112. Уткин, B.C. Определение надежности зубчатой передачи по условию усталостной прочности зуба при ограниченной статистической информации // Вестник машиностроения. 2007. - №3. - С. 12—15.

113. Уткин, B.C. Определение надежности зуба прямозубой передачи по условию контактной усталости // Вестник машиностроения. 2007. - №3. -С. 25-27.

114. Уткин, B.C. Надежность машин и оборудования. Учебное пособие / В.С.Уткин, Л.В. Уткин. Вологда, ВоГТУ, 2007. - 159с.

115. Феодосьев, В.М. Сопротивление материалов / В.М. Феодосьев. М.: Наука, 1970. - 544 с.

116. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов. В 2-х ч. Часть 2. Механические испытания. Конструкционная прочность /Я.Б. Фридман. М.: Машиностроение, 1974. - 368 с.

117. Хоциалов, Н.Ф. Запасы прочности // Строительная промышленность. — 1929 №10. - С.840-844.

118. Хрущев, М.М.и др. Склерометрия / М.М. Хрущев, E.H. Маслов, В.К. Григорович. М.: Наука,1968. - 218 с.

119. Шкинев, А.Н. Аварии в строительстве / А.Н. Шкинев. М.: Стройиз-. дат, 1984.-320 с.

120. Шпете, Г. Надежность несущих строительных конструкций / Пер. с нем. О.О. Андреева. М.: Стройиздат, 1994, - 288 с.

121. Черкасов, В.К. Сварка стальных конструкций. Учебное пособие / В.К. Черкасов, О.С. Плотникова. Вологда, ВоГТУ, 2003 г., 130 с.

122. Ayyub, В. Elicitation of expert Opinions for Uncertainty and Risks. CRC Press, 2001.

123. Bae, H.; Grandhi, R.; Canfield, R. Sensitivity analysis of structural response uncertainty propagation using evidence theory. In: Proc.of 9. th AIAA, Atlanta, Georgia, USA, September 2002.- P. 1. - 11.

124. Bardossy, A.; Bogardi, I. Fuzzy fatigue life prediction. Structural Safety, № 6 (1989).-P. 25.-38.

125. Goutsias, J.; Mahler, R.; Nguyen, H.: Random Sets. Theory and Applications, Springer, New York, 1997.

126. Grandhi, R.V.; Wang, L. Reliability-based structural optimization using improved two-point adaptive non-linear approximation. Finite Elements in Analysis and Design. №29 (1998). - P.35-48/

127. Mayer M. Die Sicherheit der Bauwerte und ihr Berechnung nach Granzkraf statt nach zalassigen Spannungen. Springer Verlag, Berlin, 1926. P.l 11. - 126.

128. Moeller,,B.; Beer, M.; Graf, W.; Hoffmann, A.: Possibility theory based safety assessmtnt. Comp. Aided Civil and Infrastruct. Eng., 14 (1999). P. 81. - 91.

129. Penmetsa, R.; Grandhi, R.: Efficient estimation of structural reliability for problems with uncertain intervals. International Journal of computers and Structures, 80(2002) March. P 1103. 1112.

130. R.V. Grandhi, Wang, L.: Reliability-based structural optimization using improved two-point adaptive non-linear approximation. Finite Elements in Analysis and Design, 29 (1998). P 35 48.

131. Tonon, F.; Bernardini, A.: A random set approach to optimization of uncertain structure. Computers and Structures, 68 (1998)/ P. 583. 600.

132. Tonon, F.; Bernardini, A.; Elishakoff, I.: Concept of random sets as applied to the design of structures and analysis of expert opinions for aircraft crash. Chaos, Solutions and Fractals, 10 (1999) 11. P. 1855. 1868.

133. Tonon, F.; Bernardini, A.; Mammino, A.: Determination of parametersrange in rock engineering by means o f random s et theory. Reliability Engi-ineering and System Safety, 70 (2000)3. P. 241. 261.

134. Tonon, F.; Bernardini, A.; Mammino, A.: Reliability analysis of rock mass response by random set theory. Reliability Engineering and System Safety, 70 (2000)3. P. 263-282.

135. Walley, P.: Statistical Reasoning with Imprecise Probabilities. Chapman and Hall, London, 1991.-706 p.

136. Weichselberger, K.: Elementare Grundbergriffe einer allgemeineren Wahrscheinlichkeitsrechnung. Physika, Heidelberg, 2001.

137. Yubin, L.; Zhong, Q.; Guangyan, W.: Fuzzy random reability of structuresbased on fuzzy random variables. Fuzzy Sets and Systems, 86 (1997). P. 345