автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Оценка конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий

484574У

Чебоксаров Дмитрий Владимирович

ОЦЕНКА КОНСТРУКЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ

Специальность 05.23.01 - «Строительные конструкции, здания и сооружения»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАЙ 2011

Челябинск 2011

4845749

Работа выполнена на кафедре «Строительная механика» ГОУ ВПО «ЮжноУральский государственный университет».

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, советник Российской академии архитектуры и строительных наук Мельчаков Анатолий Петрович

доктор технических наук, профессор, советник Российской академии архитектуры и строительных наук Тамразян Ашот Георгиевич

Ведущая организация

кандидат технических наук Шматков Сергей Борисович

ООО "ВЕЛД", г. Магнитогорск

Защита состоится «19» мая 2011 г., в 16—, на заседании диссертационного совета ДМ 212.298.08 при ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 76, ЮжноУральский государственный университет, главный корпус, ауд. 1001.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета.

Автореферат разослан « //"» апреля 2011 г.

Отзыв на автореферат (2 экз.), заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 76, ЮУрГУ, диссертационный совет ДМ 212.298.08.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., проф., советник РААСН / Б. Я. Трофимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В 2003 г. в законодательном порядке введено понятие «риск», закрепленное в качестве предмета технического регулирования. В строительной сфере основным критерием безаварийности является конструкционная безопасность. Ее показателем служит величина риска аварии, напрямую зависящая от количества и степени опасности ошибок, допущенных при создании и эксплуатации здания. По статистике в 80% случаев причиной строительных аварий являются грубые человеческие ошибки, допускаемые при проектировании, изготовлении и монтаже несущих конструкций, которые при невыгодном сочетании с непредсказуемыми внешними воздействиями становятся причинами обрушений строящихся и эксплуатируемых зданий и сооружений.

Обеспечить конструкционную безопасность зданий можно лишь через систему управления риском аварии на всех стадиях их жизненного цикла. Поэтому разработка методик, позволяющих определять риск аварии эксплуатируемых зданий и по величине этого риска оценивать их остаточный ресурс, является актуальной задачей и насущной потребностью строительного комплекса РФ.

В настоящее время, в Российской Федерации, существуют несколько методик оценки риска аварии. Например, методика МЧС основанная на динамической модели оценки инженерного риска обрушения зданий, методика оценки риска аварии гидротехнических сооружений Государственного комитета РФ по строительству и жилищно-коммунальному комплексу, методика оценки риска, предложенная профессором МГСУ доктором техн. наук Тамразяном А.Г. Все эти методики обладают существенным недостатком - они не в полной мере учитывают человеческие ошибки, которые являются главными рисковыми факторами. Также существующие методики ориентированы на апостериорный характер оценки риска, то есть риск оценивается на основании уже имеющихся данных о поведении зданий и авариях, эти методики ориентированы на статистику. В реальности каждое здание является уникальным объектом, и имеющиеся данные об уже построенных зданиях могут быть неполными и недостаточными. Поэтому оценку риска следует производить априорно.

Цель диссертационной работы — предложить метод оценки конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий.

Задачи исследования. Для достижения указанной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие основные задачи:

- разработать метод определения фактического риска аварии эксплуатируемого здания на конкретный момент времени его эксплуатации;

- определить значение критического риска аварии, при достижении которого эксплуатируемое здание начинает переход в недопустимое состояние;

- разработать методику оценки конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий;

Объект исследования - эксплуатируемые здания нормального уровня ответственности.

Предмет исследования - конструкционная безопасность эксплуатируемых зданий.

Теоретическая и методологическая основа исследования — системный подход с применением сравнительного анализа и сопоставления, методы теории вероятностей, теории размытых множеств и приемы нечеткой логики, методы строительной механики и методы анализа конструкций.

Эмпирическую базу диссертационного исследования составили данные статистического учета аварий зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения на территории РФ, материалы научно-практических конференций по качеству и безопасности строительной продукции, практическая деятельность кафедры "Строительная механика" ЮУрГУ и кафедры "Строительство" ЮУрГУ филиал в г. Миассе и автора в области обследования и оценки технического состояния зданий, данные, собранные из печатных изданий и электронных источников информации.

Достоверность полученных результатов обеспечивается системным характером исследований, базирующимся на общенаучной методологии, общепринятых научных теориях вероятности, надежности и математической статистики, результатами обследований эксплуатируемых зданий, а также сопоставлением теоретических результатов исследований и практических данных, показавшим удовлетворительную сходимость.

Научная новизна диссертационного исследования:

— предложена и обоснованна модель закона деградации групп однотипных несущих конструкций эксплуатируемых зданий;

— предложена и обоснованна модель закона деградации здания в целом;

-определены пороговые значения риска, являющееся критерием для оценки

технического состояния и безопасного остаточного ресурса здания;

— разработана методика по оценке конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий;

На защиту выносятся следующие положения

1. Интегральным показателем конструкционной безопасности эксплуатируемого здания является гистограмма распределения его риска аварии. Получить гистограмму можно из виртуальных статистических испытаний риска аварии исследуемого здания. Для построения гистограммы необходимо располагать информацией о физическом состоянии групп однотипных несущих конструкций здания, полученной из модели закона деградации группы конструкций.

2. Оценка вида технического состояния эксплуатируемого здания осуществляется на основе модели закона деградации эксплуатируемого здания, связывающей конструкционный износ несущих конструкций здания и среднее значение его риска аварии. На диаграмме в обязательном порядке указывается критическое значение риска аварии, при достижении которого эксплуатируемое здание начинает переход в недопустимое состояние. Такая величина риска является критерием для оценки безопасного остаточного ресурса эксплуатируемого здания.

Практическая значимость работы состоит:

— предложена методика позволяющая быстро и эффективно оценить техническое состояние эксплуатируемого здания по величине риска аварии.

Апробация и реализация результатов исследования. Основные положения исследования доложены на научно-практических конференциях:

— III Международная конференция «Предотвращение аварий зданий и сооружений» 2008 год, г. Москва.

— II Международная конференция «Повышение безопасности зданий и сооружений в процессе строительства и эксплуатации» в рамках I Национального конгресса "Комплексная безопасность" 2010 год, г. Москва.

— 10-я Европейская конференция по неразрушающему контролю "ECNDT 2010", 2010 год г. Москва.

- V Международная конференция «Предотвращение аварий зданий и сооружений» 2010 год, г. Москва.

- Ежегодные научно-практические конференции Южно-Уральского государственного университета и его филиала в г. Миассе, 2006-2009 гг.

Разработанные методические рекомендации использовались при оценке конструкционной безопасности зданий нормального уровня ответственности на территории городов Миасс, Сатка, Куса Челябинской обл., что подтверждено письмами организаций, ответственных за эксплуатацию зданий.

Разработанные методические рекомендации вошли в свод правил по оценке и регулированию риска аварии зданий и сооружений, одобренного и рекомендованного к применению Управлением государственного строительного надзора Министерства строительства, инфраструктуры и дорожного хозяйства Челябинской области и Рабочей группой при КЧС Челябинской области по предупреждению аварий зданий и сооружений с массовым пребыванием людей.

Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 10 научных работах, две из которых опубликованы в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, и одной монографии (в соавторстве).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и 4 приложений, изложена на 175 страницах, содержит 27 рисунков и 17 таблиц, библиографический список состоит из 137 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненных исследований и отмечается, что оценка конструкционной безопасности зданий имеет давнюю историю, не теряет свою актуальность, но требует совершенствования. Во введении также содержится общая характеристика работы.

Первая глава содержит краткий исторический обзор, посвященный оценке конструкционной безопасности зданий и обоснование исследований в области риска.

Теоретические основы конструкционной надежности зданий заложены трудами Н. С. Стрелецкого, В. В. Болотина, А Р. Ржаницина. Введенное ими и согласованное с вероятностными основами строительных норм понятие надежности, как свойства здания сохранять во времени в установленных пределах значения прочности, жёсткости, устойчивости и долговечности, получила развитие в работах Махутова H.A., Тимашева С. А, Райзера В. Д., Тамразяна А.Г., Губайдуллина Р.Г. и многих других. Однако, вне поля зрения теории надежности остался человеческий фактор — главная причина катастрофических обрушений зданий. Известно, что ошибки людей возникают с большей частотой, чем отклонения прочности материалов или нагрузок от расчетных значений. Поэтому, понимая, что они неизбежны, важно уметь учитывать их влияние на надежность сооружений. Это и есть важнейший элемент при переходе от надёжности к безопасности. В нашей стране основателем теории риска следует считать академика Легасова В.А. Из его последователей можно выделить работы Еремина К.И., Мельчакова АП, Нико-нова H.H., и др. Из зарубежных ученых существенный вклад в развитие теории безопасности внесли фундаментальные труды исследователей из США и Японии Э. Дж. Хенли и X. Кумамото. Доминирующая роль грубых ошибок отмечается в работах Г. Аугусти, А Баратта и Ф. Кашиати, посвященных применению вероятностных методов в строительном проектировании.

Динамическая модель оценки инженерного риска обрушения зданий (методика МЧС РФ) опирается на расчетные методы строительной механики при определении

теоретических показателей частот и периодов собственных по нескольким тонам. Однако приблизительная оценка нормативных значений периода собственных колебаний вносит в методику определенную погрешность. Методика вызывает сомнения в части соотношения между изменением периода собственных колебаний и видом технического состояния объекта.

Методика оценки риска аварии Государственного комитета РФ по строительству и жилищно-коммунальному комплексу имеет существенные недостатки. Основным методологическим недостатком инструкции является ее основное утверждение о том, что «оценка риска аварии проводится на основании экспертного анализа степе™ опасности и степени уязвимости гидротехнических сооружений (ГТС)». Предлагается оценивать степень риска аварии «по принципу пересечения этих событий». Но ни опасность, ни уязвимость не есть события, а являются свойствами исследуемого объекта. Но даже если допустить возможность рассмотрения неких событий «опасность» и «уязвимость», то предположение об их независимости несостоятельно, т.к. уязвимость - всего лишь одна из многих составляющих опасности. Следует отметить и узость применения данной методики (только объекты ГТС).

Возникает необходимость в разработке методики оценки конструкционной безопасности, которая позволит быстро и эффективно оценить техническое состояние эксплуатируемых зданий и принять правильное управленческое решение об их дальнейшей эксплуатации.

Во второй главе рассмотрена технология априорной оценки риска аварии эксплуатируемых зданий. Получена модель закона деградации групп однотипных конструкций. Приведены правила назначения показателей надежности.

В основу математического аппарата положена риск-модель, в которой риск аварии представлен в относительной форме. То есть риск аварии трактуется как число, которое показывает, во сколько раз фактическая вероятность аварии превышает теоретическую. Риск-модель разработана под руководством д.т.н., проф. Мельчакова. Риск-модель связывает случайную величину риска аварии г исследуемого здания с показателями надежности р всех групп однотипных конструкций этого здания.

CD

П

П Р.

где г - риск аварии, р,—показатели надежности /-ой группы конструкций.

Показатели надежности конструкций трактуются как степень принадлежности конструкции к множеству аналогичных конструкций, в которых выполнены все требования проекта (термин теории множеств). Необходимо отметить, что показатель надежности конструкций нельзя трактовать как общепринятую надежность, т.е. как вероятность безотказной работы.

На текущий момент времени эксплуатации здания «интегральным» показателем его конструкционной безопасности является статистическое распределение вероятностей риска аварии (гистограмма). Входными параметрами для построения гистограммы является формализованная экспертная информация о показателях надежности конструкций в группах однотипных конструкций. Построение статистического распределения фактического риска аварии основано на методе статистических испытаний (метод Монте-Карло) риск-модели (1).

Объем экспертных работ для определения входных параметров риск-модели сокра-

тится, если в основу технологии диагностики положить принципы теории квалиметрии. С этой целью несущие конструкции здания представляется в виде совокупности последовательно возводимых групп однотипных несущих конструкций (рис. 1).

Рассмотрим 4-х этажное здание АБК ЗАО "AMC" в г. Миассе, выполненное по серии ИИ-04. Здание - каркасное, размеры в плане 30x12м. в осях, высота здания 13,2м., высота этажа 3,3 м. Фундаменты сборные ж/б стаканного типа. Колонны сборные ж/б сечением 300x300мм. армированы четырьмя стержнями диаметром 20мм. Сетка колонн 6x6м. Ригели сборные ж/б высотой 450 мм. тавровой формы с полкой понизу, с одним или двумя свесами для опирания плит перекрытия. В плоскости рам каркаса горизонтальные нагрузки воспринимаются сборными ж/б диафрагмами жесткости толщиной 140мм. с одной или двумя полками для опирания плит перекрытия и бесполочные.

Колонны 4-го згг.

Диафрагмы жесткости 4-го эт.

Ригели покрытия

Плиты покрытия

Наружные стеновые панели 4-го эт.

4-й этаж

Колонны 1-го эт.

Диафрагмы жесткости 1-го эт.

Ригели перекрытия 1-го эт.

Основание

Плиты перекрытия 1-го эт.

Фундамент

Наружные стеновые панели 1-го эт.

Фундаментные балки

Рис. 1. Дерево несущих конструкций здания АБК В каждой группе отыскиваются наиболее и наименее дефектные конструкции с последующей оценкой их соответствия проекту. Для остальных конструкций принимается линейно-переменный закон распределения плотности вероятности показателей надежности (рис. 2) с функцией плотности вероятности (2).

ЛрО.

/(Р2)=к/(р0-

Рис. 2. Модель закона деградации несущих конструкций

ар) = 2

рк + р2-р-р, к

(2)

(* + 1)-(р2-Л)2 '

где р! ир2 — показатели надежности (степени соответствия) наиболее и наименее дефектной конструкции в группе, к — коэффициент, характеризующий различие в значениях плотности вероятности показателей надежности наиболее и наименее дефектных конструкций в группе. Для его определения можно воспользоваться формулой к = 1-5 */5, где Б - общая площадь, занимаемая группой однотипных конструкций или общее число конструкций в группе, а. я* -часть конструкций, подверженная в процессе эксплуатации объекта какому-либо негативному воздействию.

Для назначения наиболее и наименее дефектных конструкций в группе проводится обследование здания. Рассмотрим группу конструкций "плиты перекрытия 1-го этажа" здания АБК. По проекту приняты пустотные плиты перекрытий по серии

ИИ-04: ПК8-58-12 (рядовые), ПК8-58-6 (пристенные) и ПК8-58-12а (связевые). Плиты должны быть выполнены из бетона М200, рабочая арматура - 4 стержня класса A-IV диаметром 12мм. по ГОСТ 5781-61. При обследовании проводились следующие работы: визуальный осмотр конструкций, контроль узлов опирания, исследование свойств бетона плит неразрушающими методами контроля, вскрытие арматуры плит с контролем соответствия рабочей арматуры требованиям серии.

По результатам обследования группы конструкций "плиты перекрытия 1-го этажа" выявлена наиболее дефектная плита (рядовая), имеющая следующие дефекты: класс бетона плиты BIO (по серии принят бетон М200); трещины в растянутой зоне с раскрытием до 0,25 мм.; местные разрушения защитного слоя бетона и незначительная коррозия рабочей арматуры. Коэффициент к принят 0,3.

Наименее дефектная плита, имеет следующие дефекты: местные незначительные сколы защитного слоя бетона, следов коррозии арматуры не обнаружено.

Показатели надежности р\, рг и коэффициент к принимаются за «единичные» показатели конструкционной безопасности здания. Для определения «единичных» показателей технического состояния групп несущих конструкций эксперт, при обследовании, на основе существующих нормативных документов, опыта и интуиции, должен назначить наиболее и наименее дефектную конструкцию в группе однотипных конструкций. В качестве математической модели, устанавливающей степень принадлежности (показатель надежности) дефектной конструкции к множеству бездефектных конструкций, можно воспользоваться модифицированной формулой примерного равенства, описанной в работе Резника JI.K. "Использование нечеткой информации для повышения точности измеряемых величин":

где х - фактическое числовое значение параметра дефектной конструкции; с — проектное значение величины; и — предельное значение величины х, соответствующее одному из предельных состояний; t—число, равное значению, при которомр = 0,5, если х = и.

Модель (3) отражает известную закономерность, состоящую в том, что при малых отклонениях юте величинар мало отличается от единицы; с увеличением этого отклонения р начинает снижаться до своего предельного значения, равного 0,5.

Назначим показатели надежности группе однотипных конструкций "плиты перекрытия 1-го этажа", рассмотренной выше. Обследованная ж/б плита ПК8-58-12 по серии ИИ-04 имеет значительное отклонение по классу бетона от требований серии. В качестве контролируемого параметра примем изгибающий момент в середине плиты.

1. Определение параметра х. При снижении расчетного сопротивления бетона до величины 6,0 МПа плита может воспринять момент: Мх = 4336 кН-см

2. Определение параметра с. Проектное значение момента: Мс = 6129 кН-см

3. Определение параметра и. Согласно серии разрыв арматуры должен происходить при нагрузке не менее 1857 кг/м2. Предельный момент: Мх = 9370 кН-см

4. Определение параметра t.

р = е

(Х-С)2 {.tuf

(3)

При р = 0,5, если х = и, имеем: 0,5 = е => t = 0,415

(Ч3.36-61.29Г

5. Подставив все значения в (3), имеем: р = е °'41593'7 ' = 0,808 Менее дефектная плита имеет практически полное соответствие проекту. Показатель надежности рг=0,994.

Модель закона деградации группы конструкций "плиты перекрытия 1-го этажа" представлена на рис.3.

ЛрО

/<Р2)-к/(рО

0 0,808 Р, 0,994 i

Рис. 3. Модель закона деградации группы конструкций "плиты перекрытия 1-го этажа" здания АБК Показатели надежности остальных групп конструкций назначены аналогично приведенному примеру (табл. 1).

Таблица 1

Показатели надежности групп конструкций здания АБК

№ п/п Наименование группы конструкций Pi Р2 к

1 Основание 0,975 0,994 0,95

2 Фундамент 0,969 0,994 0,95

3 Фундаментные балки 0,744 0,882 0,3

4 Колонны 1-го эт. 0,942 0,994 0,9

5 Диафрагмы жестюсти 1-го эт. 0,983 0,994 0,95

6 Ригели перекрытия 1-го эт. 0,867 0,994 0,8

7 Плиты перекрытия 1-го эт. 0,808 0,994 0,3

8 Наружные стеновые панели 1-го эт. 0,672 0,994 0,4

9 Колонны 2-го эт. 0,953 0,994 0,95

10 Диафрагмы жесткости 2-го эт. 0,950 0,994 0,95

11 Ригели перекрытия 2-го эт. 0,969 0,994 0,95

12 Плиты перекрытия 2-го эт. 0,824 0,994 0,9

13 Наружные стеновые панели 2-го эт. 0,789 0,994 0,95

14 Колонны 3-го эт. 0,953 0,994 0,95

15 Диафрагмы жесткости 3-го эт. 0,950 0,994 0,95

16 Ригели перекрытия 3-го эт. 0,610 0,994 0,9

17 Плиты перекрытия 3-п> эт. 0,941 0,994 0,95

18 Наружные стеновые панели 3-го эт. 0,923 0,994 0,95

19 Колонны 4-го эт. 0,953 0,994 0,95

20 Диафрагмы жесткости 4-го эт. 0,950 0,994 0,95

21 Ригели покрытия 0,570 0,994 0,1

22 Плиты покрытия 0,522 0,994 0,1

23 Наружные стеновые панели 1-го эт. 0,923 0,994 0,95

Для назначения «единичных» показателей можно использовать правило предложенное проф. Мельчаковым. Это правило основано на использовании лингвистической переменной "очень", предложенной Л. Заде в работе "Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений". Математическая модель (3) дает более точные значения, поэтому при числе групп однотипных конструк-

ций более 20 необходимо применять математическую модель.

«Комплексные» показатели конструкционной безопасности здания р, формируются по значениям «единичных» показателей, зафиксированных на момент процедуры диагностики технического состояния несущих конструкций здания. Случайные наборы представителей р, от групп формируются по закону деградации группы после подстановки в него «единичных» показателей р\, рг и к. Каждый набор моделирует одну из возможных аварийных ситуаций здания. В итоге задача по построению статистического распределения риска аварии здания сводится к разыгрыванию в каждой группе конструкций случайной величины р на основе закона ее распределения на конкретный момент времени эксплуатации исследуемого здания. Для целей разыгрывания применяется равномерный закон распределения случайной величины ц. По сути, величина ц -площадь области ограниченной значением р/ слева и случайным значением искомой величины р, справа на графике закона деградации (рис. 4).

Кр)

1(р,)

Область д

0 р1 р. р2 1 Рис. 4. Графический смысл величины д Общая формула для разыгрывания отыскивается из решения интеграла:

1'/(Р)Ф = ■

После подстановки (2) в (4) и решения относительно р1 имеем:

А =-

к-1

(4)

(5)

Для каждой группы однотипных конструкций в (5) подставляются минимум 10 значений ц {д изменяется от 0 до 1 по равномерному закону) и соответствующие группе конструкций значения «единичных» показателей рп Р2 и к. В результате для каждой группы однотипных конструкций получаем 105 значений р1ш Из (1), получаем 105 значений г. Статистический ряд случайной величины риска аварии г позволяет построить для исследуемого здания на текущий момент времени его эксплуатации гистограмму распределения риска По гистограмме несложно определить статистические характеристики риска аварии.

Гнсшраппы распределения |»псжа ;ша|ша хфшияЛБК

ЗГКУ> 71ХХ1

'»0!Ч> 4000 .К>00 200© г ооо

Рта» ава]то

Рис. 5. Гистограмма распределения риска аварии здания АБК

Для здания АБК ЗАО "AMC" после подстановки данных из табл. 1 в (5), а затем (5) в (1), получена гистограмма распределения риска аварии (рис. 5), включающая в себе 105 значений. Анализ гистограммы позволяет утверждать, что риск аварии здания АБК ЗАО "AMC" с обеспеченностью 0,95 равен 17,6.

Третья глава посвящена оценке конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий. В ней приводится способ назначения пороговых значений риска аварии и модель деградации здаиия.

Закон распределения плотности вероятности риска аварии здания в процессе эксплуатации размывается (деградирует). При этом увеличивается информационная энтропия (неопределенность). В общем случае информационная энтропия закона распределения определяется:

я = -ХВД-1оЫШ (6)

где P(Ai) - вероятность, что риск аварии находится в /-м диапазоне значений.

График функции H(R) показывает зависимость информационной энтропии от роста величины математического ожидания закона распределения риска аварии. График аппроксимирован уравнением //(Л)= ]og2,i5 R, он является законом деградации несущих конструкций здания. Всякое изменение интенсивности роста скорости энтропии информирует об изменении вида технического состояния. Полученные по этому уравнению графики зависимости скорости и интенсивности скорости роста энтропии показаны на рис. 6. Из рисунка видно, что после значения риска аварии R= 15 интенсивность скорости роста энтропии начинает снижаться. Этот факт означает, что здание начинает переход из работоспособного состояния в недопустимое. Интенсивность скорости роста энтропии вновь претерпевает изменение при значении риска, равного 83. При превышении риском аварии величины 83 техническое состояние здания считается аварийным.

Анализ информации, содержащейся на рис. 6, позволяет сделать следующие выводы по рассматриваемой задаче:

1. Существуют пороговые значения риска аварии, при достижении которых здание переходит в качественно иное состояние — из работоспособного в недопустимое, а из недопустимого в аварийное.

2. Пороговые риски аварии не зависят ни от конструктивного типа здания, ни от его этажности. Они являются инвариантами, что вытекает из способа доказательства их существования.

I'00 I 80

О

§ so

о ta. ^ <0 6

°0 15 50 83 100 150 ... ЗОЙ J4° 350

Риск сВсриц R

Рис. 6. Зависимость скорости и интенсивности скорости роста энтропии от величины среднего риска аварии здания Существует физический аналог понятия «энтропия» — конструкционный износ, который характеризует степень деградации несущих конструкций. Для построения математической модели оценки конструкционного износа здания вводятся две гипотезы.

Интенси ' энтр s ность тии

X

Первая из них утверждает, что рост износа конструкций здания во время эксплуатации выражается экспоненгой, а ее представительным параметром служит величина среднего риска аварии здания Я. Вторая гипотеза предполагает, что в момент перехода здания в аварийное состояние, ресурс его несущих конструкций по износу составляет 5%. Принятым гипотезам отвечает следующая математическая модель:

= (7)

где .1(4) — физический износ несущих конструкций здания, Л — риск аварии, } - коэффициент равный 0,0365.

В интервале между пороговыми значениями риска аварии интенсивность скорости роста энтропии, а, следовательно, и износа, изменяется по линейному закону. В пределах этого интервала техническое состояние здания считается недопустимым, но в зависимости от величины риска аварии имеет различную степень опасности. Целесообразно интервал между пороговыми значениями риска аварии разделить на два участка: ограниченно работоспособное и недопустимое состояние. Для определения положения стыковой точки этих участков следует обратиться к накопленному опыту обследования строительных объектов сотрудниками кафедр "Строительная механика" ЮУрГУ и кафедры "Строительство" филиал ЮУрГУ в г. Миассе в период 1997—2011 гг. При проведении обследования экспертам выдавалось задание оценить техническое состояние здания на основании собственных наблюдений и интуиции. В некоторых случаях эксперты затруднялись с оценкой без расчетов и обработки результатов обследования. Затем рассчитывался риск аварии, и проводилось соответствие между предварительной оценкой эксперта и полученным риском. Проведенный эксперимент показал, что в случае сомнения эксперта в оценке технического состояния, полученный риск аварии здания находился в пределах 30-37 (интервал "сомнения").

Так же для определения границы ограниченно работоспособного и недопустимого состояния можно использовать накопленный опыт эксплуатации зданий. Такой опыт обобщен, например, в книге «Техническая экспертиза жилых зданий старой застройки» (авторы Попов Г.Т. и Бурак Л.Я) и в нормативном документе ВСН 53-86 (р), где приведены значения физического износа несущих конструкций зданий, при которых необходим их капитальный ремонт. Из этих источников следует, что величина конструкционного износа, при которой здания признаются аварийными, укладывается в интервал от 60% до 76%. Среднее значение износа при переходе здания в недопустимое состояние составляет 68%. Подстановка значения ЛК) = 0,68 в (7) дает для критического риска аварии здания значение, равное 32, что попадает в интервал, приведенный выше. Это значение риска - среднее, для зданий различного уровня ответственности данное значение может колебаться. Но для зданий нормального уровня ответственности, риск равный 32, как и пороговые значения риска аварии, следует признать инвариантом, то есть не зависящим от конструктивного типа здания и его этажности.

При наличии пороговых значений риска аварии для построения модели деградации несущих конструкций здания достаточно по (7) изобразить кривую, связывающую конструкционный износ конструкций с величиной среднего значения риска аварии, нанести на нее точки, соответствующие пороговым значениям риска, и соединить их отрезками прямых линий. При этом любое значение износа в пределах одного интервала не превышает правого порогового значения, следовательно, погрешность, получаемая "спрямлением" участков - незначительна (максимальная погрешность на первом участке - 11,7 %, на втором — 3,9 %, на третьем - 7,1 %).В

Модель деградации позволяет произвести оценку вида технического состояния здания по величине риска аварии и определить критическую величину риска аварии. Модель деградации несущих конструкций здания утверждает следующее.

1. В период эксплуатации здания с момента окончания его строительства до достижения риском аварии точки А, здание способно сопротивляться не только проектным воздействиям, но и большинству не учтенных при проектировании нагрузкам. Техническое состояние здания - исправное или работоспособное.

2. Время эксплуатации здания с момента окончания его строительства до достижения риском аварии точки Б определяет безопасный ресурс. Техническое состояние -ограниченно работоспособное.

3. К моменту достижения значения риска, равного 83 (точка В), способность несущих конструкций сопротивляться любым нагрузкам теоретически исчерпывается.

На рис. 8 приведены значения риска аварии 38 зданий, 7 из которых попали в интервал "сомнения".

Рис. 8. Экспериментально полученные значения риска аварии (38 объектов) Приняв за критическое значение риска аварии величину, равную 32 имеем:

V и(я-1)

При обеспеченности Р = 0.9 коэффициент Стьюдента / = 1,9. Абсолютная ошибка:

Окончательный результат получим в виде: Л = (32 ± 1,78) при Р = 0.9. Относительная погрешность: е = 100% = 5.55%

При известном значении среднего риска аварии модель деградации несущих конструкций (рис. 7) дает возможность определить вид технического состояния здания, что позволяет принять управленческое решение относительно необходимых мер по обеспечению конструкционной безопасности здания (см. табл. 2).

Таблица 2

_Вид технического состояния здания_

Точки модели деградации Износ конструкций, % Вид технического состояния здания Меры по снижению риска аварии здания

до А 0-40 Работоспособное Не требуются

от А до Б 41-68 Ограниченно работоспособное Текущий ремонт

от Б до В 69-95 Недопустимое Временные усиления, капитальный ремонт

После В 96-100 Аварийное Эвакуация шодей, капитальный ремонт или снос

Прогноз ресурса здания основывается на предположении, что износ ЦТ) является непрерывной функцией времени Т и имеет производную (И(Т)МТ = - г 3(Г), где / — интенсивность конструкционного износа в процессе эксплуатации здания. После интегрирования этого дифференциального уравнения и определения постоянной интегрирования из условия Л(0) = 0, приходим к решению в виде:

ДТ) = 1-е(-'г) (8)

Интенсивность износа определяется из равенства J(T)=J(R), где К - риск аварии здания на момент времени эксплуатации Т. При известном значении интенсивности износа безопасный ресурс Те здания определится, если в (8) подставить Т =ГЙ, .¡(Гг) = 0,68. Безопасный остаточный ресурс Т(ю эксплуатируемого здания представляет собой время достижения им критической величины риска аварии, когда он переходит в недопустимое состояние. Это время определится как разность между Тд и фактическим сроком его эксплуатации. Несложно по полученным зависимостям построить более компактную формулу для определения безопасного остаточного ресурса Т&,, если известна величина фактического риска аварии Щ> на момент времени Тф.

Т =

16а

ТЛ32-/У

(9)

(Лф-1) '

Формула (9) справедлива при условии, что 2</^,<32. При Яф>32 здание находится в недопустимом состоянии и его безопасный ресурс уже исчерпан.

Для здания АБК риск аварии 1Ц, =17,6>15, техническое состояние здания оценивается как ограниченно работоспособное. Для снижения риска аварии необходимо провести текущий ремонт здания.

_ 14-(32-17,6)

Безопасный остаточный ресурс (эксплуатация 14 лет): 76„ = —~гг~:——--'а' .

(17,6-1)

Подводя итог выше сказанному, оценка конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий осуществляется в четыре этапа (рис. 9).

Обследование объекта

Несущий каркас объекта представляется в виде групп однотипных конструкций Отыскиваются наиболее и наименее дефектные конструкции в каждой группе

-11

Формализация экспертной информации

Назначаются контролируемые параметры и вычисляются величины, входящие в (3) для дефектных конструкций в группе Вычисляются показатели надежности для наиболее и наименее дефектных конструкций в каждой группе

Оценка риска аварии

101 раз разыгрываются показатели надежности в каждой группе и определяются значения риска Строится гистограмма распределения риска и определяется среднее значение риска аварии

-и

Оценка технического состояния объекта

По закону деградации назначается вид технического состояния объекта Формулируются выводы и рекомендации

Рис. 9. Блок-схема оценки конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий

1. Формируется дерево несущих конструкций здания, которое представляет собой последовательность групп однотипных конструкций по порядку их возведения. Затем проводится обследование несущих конструкций здания с целью выявление наиболее и наименее дефектных конструкций.

2. Производится формализация экспертной информации, то есть назначаются показатели надежности р!г р2 и коэффициент к. Основой для принятия решений по назначению показателей надежности служат общепринятые методы анализа конструкций.

3. Выполняется оценка риска аварии здания. С помощью (5) вычисляется минимум 105 значений р, для каждой группы однотипных конструкций. По риск-модели (1) вычисляется 105 значений г, и строится гистограмма распределения риска По гистограмме несложно определить статистические характеристики распределения риска аварии.

4. На четвертом этапе производится оценка технического состояния здания. По модели деградации (рис. 7) назначается вид технического состояния, оценивается конструкционная безопасность здания, определяется безопасный остаточный ресурс (в случае если 2<Яф<32) и формулируются выводы и рекомендации. В случае превышения риском аварии предельно-допустимого значения принимаются соответствующие решения о восстановлении конструкционной безопасности или о сносе здания. По итогам оценки конструкционной безопасности необходимо провести процедуры сертификации и страхования здания.

В четвертой главе рассмотрены вопросы практического применения предлагаемой методики. Приведены особенности процедур сертификации и страхования эксплуатируемых зданий.

Одним из способов управления безопасностью зданий является предстраховой консалтинг. Предстраховой консалтинг представляет собой анализ и оценку риска аварии, позволяющие разработать методы минимизации потенциального разрушительного воздействия. Наибольший эффект в отношении регулирования риска аварии дают предупре-

дательные мероприятия. В структуре тарифных ставок при страховании здания на случай аварии предусматривается взнос в фонд предупредительных мероприятий (ФПМ). ФПМ предназначен для финансирования мероприятий по предупреждению аварий, сокращению страховых случаев и снижению разрушительности их последствий. Система предупреждения аварий базируется на процедурах сертификации зданий на соответствие требованиям конструкционной безопасности и механизме страхования их на случай аварии. Участники системы и схема их взаимодействия показаны на рис. 10.

Рис. 10. Участники системы предупреждения аварий и схема их взаимодействия

Ключевым элементом системы является сертификация соответствия. Эксплуатируемые здания должны подвергаться процедуре сертификационных испытаний на соответствие требованиям конструкционной безопасности. Базовым условием для введения процедуры сертификации является наличие законодательно утвержденной нормативной базы по конструкционной безопасности зданий.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Предложена модель закона деградации групп однотипных несущих конструкций, входным параметрами которой являются «единичные» показатели конструкционной безопасности/?],/>> и По модели закона деградации группы конструкций определяется «комплексный» показатель конструкционной безопасности — показатель надежности группы конструкций.

2. Получена модель закона деградации эксплуатируемого здания в виде зависимости износа несущих конструкций здания от величины его риска аварии. Существуют пороговые значения риска аварии, при достижении которых здание переходит в качественно иное состояние — из работоспособного в недопустимое, а из недопустимого в аварийное. Модель закона деградации справедлива для зданий нормального уровня ответственности и при условии непрерывного накопления повреждений.

3. Определены пороговые значения риска аварии. В пределах интервала риска аварии 2-15 техническое состояние здания считается работоспособным, в пределах интервала риска аварии 15-32 — ограниченно работоспособным, в пределах интервала риска аварии 32-83 — недопустимым. Данные интервалы справедливы для зданий нормального уровня ответственности.

4. Информация о фактическом риске аварии эксплуатируемого здания и пороговых значениях риска позволяет определить его техническое состояние. Значение риска аварии К=32 является критерием для оценки безопасного остаточного ресурса эксплуатируемого здания. Знание безопасного остаточного ресурса объекта позволяет

принять управленческое решение по сроку проведения на нем ремонгно-восстановительных мероприятий.

5. Предложенная технология оценки конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий может быть использована на практике для оценки риска аварии, вида технического состояния и безопасного остаточного ресурса Она одобрена и рекомендована к применению Управлением государственного строительного надзора Министерства строительства, инфраструктуры и дорожного хозяйства Челябинской области и Рабочей группой по предупреждению аварий зданий с массовым пребыванием людей при КЧС Челябинской обл.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Мельчаков, А.П. Прогноз, оценка и регулирование риска аварии зданий и сооружений: теория, методология и инженерные приложения: монография / А.П. Мельчаков, Д.В. Чебоксаров. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ/, 2009. — 114 с.

2. Чебоксаров, Д.В. Оценка риска аварии зданий и сооружений по величине конструкционного износа несущего каркаса / ДВ. Чебоксаров // Конструкции, технологии, управление в машиностроении и строительстве: сборник научных трудов факультета «Машиностроительный» филиала ЮУрГУ в г. Миассе. - Челябинск., 2007. — С. 179-182.

3. Чебоксаров, Д.В. Оценка технического состояния эксплуатируемых зданий и сооружений на основе измерения риска аварии / Д.В. Чебоксаров, В.Г. Косогоров // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». — 2007. — Вып. 2. —№ 25(125). - С. 27-28.

4.0 техническом регулировании в сфере строительства / А.П. Мельчаков, Е.А. Мельчаков, Д.В. Чебоксаров и др. // Академический вестник УралНИИпроект РА-АСН. - 2008. -№1. - С. 98-102.

5. О правилах по регулированию риска аварии зданий и сооружений на стадиях возведения и эксплуатации / А.П. Мельчаков, Д.В. Чебоксаров, В.Г. Косогоров, Г.А. Беззубкова // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». - 2008. - Вып. 7. - № 22(94). - С. 4-8.

6. Мельчаков, А.П. Методология регулирования риска аварии зданий и сооружений на стадиях возведения и эксплуатации / А.П. Мельчаков, Д.В. Чебоксаров // Строительство и образование: сборник научных трудов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - 2008. - С. 55-59.

7. Чебоксаров, Д.В. Контроль и регулирование риска аварии находящихся в эксплуатации зданий и сооружений / Д.В. Чебоксаров // Сборник научных трудов «Предотвращение аварий зданий и сооружений». — Магнитогорск: Магнитогорский дом печати. - 2009. - Вып. 2. - С. 212-216.

8. Cheboksarov, D.V. Risk control and adjustment for operated buildings and constructions / D.V. Cheboksarov // Abstracts. 10th European Conference on Non-Destructive Testing. Moscow. June 7-11,2010. Hart 2.2th edition. -M.: Publish house Spektr. -2010. -P. 155.

9. Независимый контроль риска аварии зданий и сооружений — реальный путь к снижению аварийности в строительстве / А.П. Мельчаков, Д.А. Байбурин, Е.А. Казакова, Д.В. Чебоксаров // Электронный журнал «Предотвращение аварий зданий и сооружений». Магнитогорск.: ООО «ВЕЛД». - Web: http://pamag.ru/pressa/nk-razis

10. Оценка конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий и сооружений / Д.В. Чебоксаров // Перспективы науки. - 2010. - №12(14). - С. 44-47.

Чебоксаров Дмитрий Владимирович

ОЦЕНКА КОНСТРУКЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ Специальность 05.23.01 - «Строительные конструкции, здания и сооружения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Формат 60x84 V^. Бумага Снегурочка. Объем 1,0 усл. п. л. Тираж 120 экз. Заказ №581

Изготовлено в полном соответствии с качеством предоставленных оригиналов заказчиком в ООО «РЕКПОЛ», 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 77, тел.(351) 265-41-09,265-49-84

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Состояние вопроса

1.1. Исторический обзор

1.2. Понятие и границы "социального" риска

1.3. Динамическое исследование зданий и сооружений

1.4. Методика оценки риска аварии МЧС

1.5. Методика оценки риска аварии ГК РФ по строительству и ЖКК

1.6. Выводы по главе

ГЛАВА 2. Технология измерения фактического риска аварии объекта

2.1. Диагностика технического состояния объекта

2.1.1. Принципы квалиметрии в технологии диагностики

- 2.1.2. Задачи и функции эксперта

2.2. Правило назначения показателей надежности конструк

2.3. Математическая модель для расчета риска аварии

2.4. Статистическое распределение фактического риска аварии

ГЛАВА 3. Оценка конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий

3.1. Пороговые значения риска аварии объекта

3.2. Модель деградации и стандартные риски аварии объекта

3.3. Вид технического состояния и безопасный ресурс объекта

ГЛАВА 4. Рычаги воздействия на безопасность зданий

4.1. Мера в обеспечении безопасности строительных объектов 4.2. Страховой механизм воздействия на безопасность объекта

4.3. Воздействие на безопасность в системе предупреждения аварий

Актуальность темы исследования.

Большинство зданий и сооружений Челябинской области и других регионов, эксплуатируемых в настоящее время, были построены в 50-60х годах прошлого века. По нормам проектирования срок службы этих объектов строительства практически исчерпан.

В период с 1986г. по 1996г., во время распада СССР и перехода к "рыночной экономике", промышленность, культура, образование и здравоохранение переживали далеко не лучшие времена. Соответственно, здания и сооружения, которые находятся в этих ведомствах, эксплуатировались без надлежащего надзора за несущими конструкциями и без текущих ремонтов. Протечка кровли, вследствие отсутствия денег на ремонт, замачивание фундамента, вследствие разрушения системы дренажей и отмостки, запроектные нагрузки, вследствие постоянной смены владельцев и изменения условий эксплуатации зданий и сооружений - это далеко не полный перечень разрушительных воздействий на объекты строительства при неправильной их эксплуатации. Конструкции, которые подвергаются прямому воздействию окружающей среды, в течение относительно короткого промежутка времени теряют свои прочностные качества. Например, железобетонная плита перекрытия нормативный срок службы которой составляет более 100 лет, может полностью разрушится в течении 4-5 лет если не защитить ее от воздействия окружающей среды (рис. А.П. санаторий).

Жилые здания находятся в несколько лучшем состоянии, так как, несмотря на отсутствие плановых ремонтов, по настоятельным требованиям жильцов, ЖЭКи старались поддержать состояние зданий в нормальном состоянии. Но, в лучшем случае, ремонтно-восстановительные работы ограничивались ремонтом кровли и косметическим ремонтом подъездов.

Здания и сооружения, построенные в период с конца 80-х до конца 90-х годов, в большинстве своем, характеризуются низким качеством строительных материалов и строительно-монтажных работ. Так же нельзя забывать и об объектах незавершенного строительства, которые только в единичных случаях правильно консервировались после окончания СМР.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что здания и сооружения, построенные до перестройки, в 90-х годах эксплуатировались с большими отступлениями от норм, а здания, постройки в конце 80-х-начале 90-х годов строились с отступлениями от норм, что снижает их безопасный срок эксплуатации. Они практически выработали ресурс эксплуатации, заложенный проектом.

С другой стороны современный период развития строительства характеризуется созданием уникальных сооружений и архитектурно-строительных комплексов, образуя все более сложные строительно-эксплуатационные системы. Высотное строительство, оригинальные планировочные и конструктивные решения сооружений, основанные на достижениях высоких технологий и современных инженерных решениях, представляют прогрессивные тенденции современного строительного комплекса.

Однако с ростом сложности строительных систем возрастает и мера ответственности при их создании, а также неопределенность их поведения на различных стадиях - при возведении и эксплуатации, при разнообразных внешних воздействиях и их сочетаниях. Установлено, что в 80% случаев причиной строительных аварий являются грубые человеческие ошибки, допускаемые при проектировании [1], изготовлении и монтаже несущих конструкций, которые при невыгодном сочетании с непредсказуемыми факторами природно-климатического и техногенного характера становятся причинами обрушений строящихся и уже построенных зданий и сооружений. Между тем увеличивается степень и частота внешних запроектных воздействий на здания и сооружения со стороны окружающей среды. Растет число техногенных аварий и катастроф, террористических актов. Все это в совокупности с массовым снижением качества строительства является фактором, провоцирующим аварийные ситуации зданий и сооружений.

При этом тяжесть последствий аварий зависит от количества и степени опасности критических дефектов, допущенных при устройстве основания и возведении несущих конструкций. Надежное здание, построенное с небольшими отступлениями от норм, способно сохранить свою общую устойчивость и геометрическую неизменяемость при разрушении части несущих конструкций (рис. 1). Тогда как здания с низкой надежностью могут разрушится "прогрессивно". Причем низкий уровень надежности здания может быть продиктован не только отступлением от норм проектирования и строительства, но и тем, что на момент проектных и строительно-монтажных работ человек не может оценить возможность появления и интенсивность за-проектных воздействий. Например, обрушение панельного 22-этажного дома в Лондоне в 1968 году [82]. Это драматическое событие началось с взрыва газа в одной из квартир на 18-м этаже, вызванного утечкой в газовой плите. Наружные панели здания были запроектированы, чтобы выдержать'только давление ветра, и после разрушения на одном этаже была потеряна возможность передачи вертикальной нагрузки от верхних этажей. Обломки из перекрытий с 18 до 22 этажа упали на перекрытие 17 этажа, что породило цепочку отказов перекрытий, поскольку нагрузка обломков превысила грузоподъемность отдельного перекрытия. Результатом было то, что разрушился целый угол здания выше и ниже места взрыва.

Наблюдаемый в РФ рост числа строительных аварий с недопустимо высокой степенью обрушения несущих конструкций доказывает, что оценка и обеспечение конструкционной безопасности, которая зависит от уровня надежности, зданий и сооружений является одной из актуальных проблем строительства на современном этапе.

Во многих регионах России, в последнее время, значительно увеличилось число аварийных ситуаций, связанных со строительством и эксплуатацией различных зданий и сооружений. Особенно это проявляется в зданиях застройки прошлого века, когда внезапные отказы в несущей способности конструктивных элементов сопровождаются многочисленными человеческими жертвами.

Рис. 1. Взрыв в жилом доме в г. Москва. Апрель, 2008г.

Проблема надежности и безопасности все глубже захватывает и новое строительство. Как показывает практическая деятельность в области обследования и оценки технического состояния строящихся и построенных зданий и сооружений, а также данные Государственного архитектурно-строительного надзора, в настоящее время не наблюдается тенденции улучшения качества строительства и снижения аварийности. И это происходит при довольно отлаженном многоступенчатом механизме контроля процесса строительства. При этом, выполнение в традиционной постановке полного объема исследований, необходимых для обоснования эффективных объемно-планировочных, конструктивных и технологических решений требует значительных затрат времени и средств. Существующая тенденция применения современных инженерных подходов без детального анализа, учитывающего геомеханические, технологические и конструкционные риски, обусловлена отсутствием комплексного, системного подхода в теории и практике обеспечения конструкционной безопасности зданий и сооружений. При этом системность требует последовательного анализа прямых и обратных взаимодействий, возникающих в процессе создания сооружения. Этим предопределяется многоступенчатость оценки и регулирования безопасности зданий и сооружений - предпроектная, проектная, строительная и эксплуатационная.

Кроме того, особый отпечаток накладывает специфика строительной продукции. В отличие от производства массовой промышленной продукции и различного рода товаров широкого потребления здания и сооружения являются изделиями единичного производства и, как показывает практика, неизбежно несут в себе определенную совокупность различного рода дефектов. Причем, при обнаружении дефектности здание или сооружение, фактически, не может быть отбраковано, а подлежит ремонтным и восстановительным мероприятиям. Уровень дефектности неизбежно сказывается на уровне конструкционной безопасности строительного объекта и на его способности сопротивляться внешним воздействиям в процессе строительства и 'эксплуатации.

Современное состояние теории риска можно охарактеризовать как зачаточное [120]. В основе официального (финансируемого МЧС) [58] подхода лежит «объективная» основа для построения теории — внешняя схожесть эмпирических законов, описывающих катастрофические явления в различных областях и принципы нелинейной динамики. Существуют также и другие, не совпадающие с официальной, точки зрения на решение проблемы безопасности. Создание единой методологии сталкивается с многочисленными проблемами как научного, так и ненаучного характера — отраслевая специфика, субъективность. Несмотря на это многие исследователи сходятся во мнении, что основой управления рисками должен быть прогноз.

Прогнозировать можно, применяя широчайший спектр инструментов - от универсальных или узкоспециализированных научных (теория вероятностей и математическая статистика, теория режимов с обострениями, теория самоорганизованной критичности, нейронные сети, экспертные оценки, различная логика, комбинации перечисленного и пр.) до астрологических и религиозных. В целом можно утверждать, что главной особенностью ситуации является невозможность прямой экспериментальной проверки теорий, что значительно сдерживает реальный прогресс в данной области знаний.

Кроме того, современные здания и сооружения чаще всего бывают сложными конструктивными многоэлементными комплексами, создаваемыми для выполнения большого числа различных функций, и их жизненный цикл связан с возможностью реализации многих рабочих состояний. Специфика строительной деятельности такова, что ее конечный продукт (здание или сооружение) должен сочетать в себе три подчас противоречивых момента: функциональность, эстетичность и конструктивность.

Идеализация расчетной модели и невозможность сделать ее абсолютно адекватной реальной конструкции создают ситуацию некоторой неопределенности, и именно в условиях такой неопределенности приходится принимать проектные решения.

Неопределенность порождается как недоступностью всей необходимой информации (например; нам принципиально неизвестны все возможные в будущем режимы работы конструкции), так и ее неполнотой (вряд ли можно себе представить, например, что мы можем точно узнать физико-механические свойства сооружения и основания в любой точке). Недоступность и неполнота некоторых видов информации являются принципиальными моментами, они не могут быть до конца преодолены, и сколь бы подробно мы не изучали все доступные материалы, мы не можем никогда сказать, что в расчетной модели учтено все.

Таким образом, при проектировании, равно как и в техническом диагностировании существующих зданий и сооружений, мы имеем дело с информацией, где зачастую преобладают неполные или противоречивые данные. Не последнюю роль здесь играют издержки слишком далеко зашедшего разделения труда между заказчиками, изыскателями, проектировщиками, строителями и эксплуатационным персоналом. Традиционно предполагается, что процессы изысканий и проектирования являются однозначными и всегда приводят к определенным результатам. В действительности здесь большую роль играют не формализуемые интуитивные соображения, основанные на анализе предыдущего опыта изучения и проектирования аналогичных объектов. Для сооружений обычного массового строительства такой опыт имеется и может быть правильно истолкован, однако в случаях уникальных объектов опыта нет по определению.

Кроме того, следует упомянуть приближенность почти всех задаваемых параметров модели, связанную с реально существующими допусками на размеры, изменчивостью физико-механических свойств и т.п.

Существующая нормативная и построенная на ее основе методическая база по управлению безопасностью строительных объектов (также ввиду отсутствия должной системности) не в полной мере справляется с возложенными на нее задачами и оставляет открытым вопрос прогнозирования1 конструкционной безопасности строительных объектов.

Таким образом, формирование системных процедур и методик, позволяющих устанавливать степени конструкционной безопасности элементов и конструкционной надежности сооружений в целом на ранних стадиях инвестиционно-строительного процесса (предшествующих физической реализации объекта), а также разработка моделей и критериев более обоснованной системы принятия решений и прогнозах учетом риска являются весьма актуальными потребностями строительного комплекса.

Работы в данной области проводятся учеными Южно-Уральского государственного университета [17, 47-55, 60, 117-120] под руководством доктора технических наук, профессора, Мельчакова А.П. Именно эти наработки были положены в основу данной научной работы.

Цель диссертационной работы - предложить метод оценки конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий.

Задачи исследования. Для достижения указанной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие основные задачи:

- разработать метод определения фактического риска аварии эксплуатируемого здания на конкретный момент времени его эксплуатации;

- определить значение критического риска аварии, при достижении которого эксплуатируемое здание начинает переход в недопустимое состояние;

- разработать методику оценки конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий;

Объект исследования - эксплуатируемые здания нормального уровня ответственности.

Предмет исследования - конструкционная безопасность эксплуатируемых зданий.

Теоретическая и методологическая основа исследования — системный подход с применением сравнительного анализа и сопоставления, методы теории вероятностей, теории размытых множеств и приемы нечеткой логики, методы строительной механики и методы анализа конструкций.

Эмпирическую базу диссертационного исследования составили "Данные статистического учета аварий зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения на территории РФ, материалы научно-практических конференций по качеству и безопасности строительной продукции, практическая деятельность кафедры "Строительная механика" ЮУрГУ и кафедры "Строительство" ЮУрГУ филиал в г. Миассе и автора в области обследования и оценки технического состояния зданий, данные, собранные из печатных изданий и электронных источников информации.

Достоверность полученных результатов обеспечивается системным характером исследований, базирующимся на общенаучной методологии, общепринятых научных теориях вероятности, надежности и математической статистики, результатами обследований эксплуатируемых зданий, а также сопоставлением теоретических результатов исследований и практических данных, показавшим удовлетворительную сходимость.

Научная новизна диссертационного исследования:

- предложена и обоснованна модель закона деградации групп однотипных несущих конструкций эксплуатируемых зданий;

- предложена и обоснованна модель закона деградации здания в целом;

- определены пороговые значения риска, являющееся критерием для оценки технического состояния и безопасного остаточного ресурса здания;

- разработана методика по оценке конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий;

На защиту выносятся следующие положения

1. Интегральным показателем конструкционной безопасности эксплуатируемого здания является гистограмма распределения его риска аварии. Получить гистограмму можно из виртуальных статистических испытаний риска аварии исследуемого здания. Для построения гистограммы необходимо располагать информацией о физическом состоянии групп однотипных несущих конструкций здания, полученной из модели закона деградации группы конструкций.

2. Оценка вида технического состояния эксплуатируемого здания осуществляется на основе модели закона деградации эксплуатируемого здания, связывающей конструкционный износ несущих конструкций здания и среднее значение его риска аварии. На диаграмме в обязательном порядке указывается критическое значение риска аварии, при достижении которого эксплуатируемое здание начинает переход в недопустимое состояние. Такая величина риска является критерием для оценки безопасного остаточного ресурса эксплуатируемого здания.

Практическая значимость работы состоит:

- предложена методика позволяющая быстро и эффективно оценить техническое состояние эксплуатируемого здания по величине риска аварии.

Апробация и реализация результатов исследования. Основные положения исследования доложены на научно-практических конференциях:

- III Международная конференция «Предотвращение аварий зданий и сооружений» 2008 год, г. Москва.

- II Международная конференция «Повышение безопасности зданий и сооружений в процессе строительства и эксплуатации» в рамках I Национального конгресса "Комплексная безопасность" 2010 год, г. Москва.

- 10-я Европейская конференция по неразрушающему контролю "ECNDT 2010", 2010 год г. Москва.

- V Международная конференция «Предотвращение аварий зданий и сооружений» 2010 год, г. Москва.

- Ежегодные научно-практические конференции Южно-Уральского государственного университета и его филиала в г. Миассе, 2006-2009 гг. .

Разработанные методические рекомендации использовались при оценке конструкционной безопасности зданий нормального уровня ответственности на территории городов Миасс, Сатка, Куса Челябинской обл., что подтверждено письмами организаций, ответственных за эксплуатацию зданий.

Разработанные методические рекомендации вошли в свод правил по оценке и регулированию риска аварии зданий и сооружений, одобренного и рекомендованного к применению Управлением государственного строительного надзора Министерства строительства, инфраструктуры и дорожного хозяйства Челябинской области и Рабочей группой при КЧС Челябинской области по предупреждению аварий зданий и сооружений с массовым пребыванием людей.

Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 10 научных работах, две из которых опубликованы в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, и одной монографии (в соавторстве).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и 4 приложений, изложена на 175 страницах, содержит 27 рисунков и 17 таблиц, библиографический список состоит из 137 наименований.

1.6. Выводы по главе

Проведенный исторический обзор, посвященный вопросу возникновения и развития теории надежности, оценки риска показал, что одни из первых работ в этой области относятся еще к 1926-1929 гг. — работы М. Майера и Н. Ф. Хоциалова [116]. Первые публикации по надежности конструкций носили дискуссионный характер и не получили в свое время широкого одобрения. На протяжении последующего периода большой вклад в развитие данной области внесли выдающиеся отечественные ученые, такие как Н.С. Стрелецкий, В.В. Болотин и др. Но, не смотря на прошествие уже более восьмидесяти лет с момента появления первых работ, современные исследователи [49, 54, 120] характеризуют состояние теории риска как зарождающееся.

За время эволюции знаний о надежности и риске важным является факт осознания вероятностной сути многих процессов и невозможности однозначного предсказания поведения какой-либо системы, и в то же время понимания, что случайность, риск и непредсказуемость, характерные для одного объекта, могут приводить к упорядоченности и стабильности для целого ансамбля.

Само понятие риска с момента своего появление претерпело принципиальные содержательные изменения. В современном понимании риск — это не только объективная вероятностная характеристика возникновения неблагоприятного события или явления, но и одновременно субъективная мера опасности.

Потенциал субъективной опасности строительных систем огромен, поэтому весьма оправданным является стремление человека к абсолютной надежности объектов строительства. В течение длительного времени предполагалось, что надлежащие инженерные решения, организационные меры, квалифицированные и дисциплинированные сотрудники могут обеспечить абсолютно надежное функционирование сколь угодно сложных технических или социально-технологических систем. Такой взгляд часто называют.теорией абсолютной надежности. Однако многочисленные аварии сложных технических объектов заставили скорректировать его. Начиная с определенного порога сложности, приходится иметь дело с вероятностными характеристиками аварий и катастроф в природной и техногенной сфере.

Анализ составляющих рисков аварий и катастроф в строительной сфере показал, что основными факторами риска построенных зданий и сооружений являются человеческие ошибки: ошибки при проектировании, дефекты изготовления строительных материалов и конструкций, а также де- , фекты СМР, снижающие уровень безопасности построенных зданий и трактуемые как критические. Наступление аварийных ситуаций, как правило, является результатом неблагоприятного сочетания допущенных критических дефектов с грубейшими нарушениями правил технической эксплуатации этих зданий, а также с факторами техногенного и природно-климатического характера.

Свой отпечаток накладывает и специфика строительных объектов, для которых аварии являются весьма редкими событиями, а сами объекты -сложными и уникальными конструкциями. В такой ситуации ограниченное применение находят традиционные вероятностные подходы и подходы теории надежности, учитывающей лишь простейшие (логические) взаимосвязи между элементами сложной системы.

Динамическая модель оценки инженерного риска обрушения зданий (сооружений) (методика МЧС РФ) опирается на расчетные методы^ строи- -тельной механики при определении теоретических (проектных) показателей частот и периодов собственных по нескольким тонам: Учет конструкционных дефектов различного происхождения при определении фактических динамических характеристик и практическая направленность дает данной модели преимущество перед другими существующими методиками. Однако, приблизительная оценка нормативных значений периода собственных колебаний вносит в методику определенную погрешность. Период собственных колебаний не имеет прямой зависимости от жесткости системы, по изменению которой можно судить о степени повреждения (старения) конструкции.

Следовательно, табл. 1.3 вызывает сомнения в части соотношения между изменением периода собственных колебаний и видом технического состояния объекта. Также вызывает сомнение возможность равенства единице величины риска аварии, так как риск, в данном случае, трактуется как вероятность.

Методика оценки риска аварии Государственного комитета РФ по строительству и жилищно-комунальному комплексу имеет существенные недостатки. Основным методологическим недостатком инструкции является ее основное утверждение о том, что «оценка риска аварии проводится на основании экспертного анализа степени опасности и степени уязвимости ГТС». Причем предлагается оценивать степень риска аварии «по принципу пересечения этих событий». Во-первых, ни опасность, ни уязвимость не есть события, а являются свойствами исследуемого объекта (ГТС), что, собственно, и отражено в разделе «Основные понятия и их определение». Но даже в том случае, если допустить возможность рассмотрения неких событий «опасность» и «уязвимость» (а точнее событий, являющихся проявлением свойств опасности и уязвимости ГТС), то предположение о независимости этих «событий» полностью несостоятельно, т.к. уязвимость - всего лишь одна из многих составляющих(факторов) опасности. Поэтому при таком подходе формула (1.3) нуждается в серьезной корректировке и добавлении некоторого «корреляционного» слагаемого, показывающего степень зависимости событий «опасность» и «уязвимость». Например, согласно инструкции у ГТС с «трансграничным масштабом возможной ЧС» (число пострадавших свыше 500 чел.!), на котором «возможны разрушения конструкций и сооружений, приводящие к прорыву напорного фронта и гидродинамической аварии»(!) и в проекте которого «имеются грубые ошибки»(!) и «значительные отклоне-ния»(!), однако на котором наблюдается «отсутствие каких-либо нарушений конструктивных элементов», «полное соответствие требованиям безопасной эксплуатации» и к локализации и ликвидации ЧС степень риска будет характеризоваться нулевым (!) коэффициентом риска аварии Яа, а уровень безопасности такого ГТС — нормальный.

Так же следует отметить, что описанные подходы к нормированию, учету и регулированию риска аварии объектов строительства не в полной мере учитывают основные рисковые факторы - человеческие ошибки. Еще больше осложняется вопрос при необходимости априорной оценки риска, ведь именно такая оценка, как считают многие исследователи, должна быть в основе управления рисками.

Анализ риска и безопасности предполагает сегодня необходимость междисциплинарного подхода. Усложнение строительных систем с одновременным увеличением заложенного в них рискового потенциала (чему свидетельствует ежегодное увеличение числа аварий), а также расширение возможностей имитационного компьютерного моделирования делают сейчас актуальной проблему построения нового поколения моделей - моделей, позволяющих производить, в том числе, и априорную оценку и управление риском с учетом наиболее значимых рисковых факторов. Считается, что технологии оценки и регулирования риска будут находиться в центре внимания исследователей и руководителей в ближайшие десятилетия.

ГЛАВА 2. Технология оценки фактического риска аварии

2.1 Диагностика технического состояния объекта

2.1.1 Принципы квалиметрии в технологии диагностики

Надёжность — свойство строительного объекта выполнять заданные функции в течение требуемого промежутка времени [20]. Показатели надежности количественно характеризуют, в какой степени данному объекту присущи определенные свойства, обусловливающие надежность. В работе приняты показатели надежности конструкций, которые трактуются как степень принадлежности конструкции множеству бездефектных конструкций. Необходимо отметить, что показатели надежности конструкций нельзя трактовать как общепринятую надежность, т.е. как вероятность безотказной работы. Показатели надежности конструкций трактуются как степень принадлежности конструкции к множеству аналогичных конструкций, в которых выполнены все требованиям проекта (термин теории множеств).

Например, рассмотрим растянутый элемент металлической фермы плол щадью А = 27,5 см , по расчету требуемая площадь стержня из расчета только на постоянную нагрузку/4тр = 15,5 см2; из расчета на постоянную и пониженную снеговую нагрузкуЛ= 21,5 см2; из расчета на постоянную и полную снеговую нагрузку^,л/7 = 23,5 см2. Формализуем нечеткое определение "элемент ограниченно работоспособен". .В качестве х (область рассуждений) будет выступать площадь поперечного сечения стержня. Пусть площадь стержня может изменяется от 19,5 до 27,5 см . Нечеткое множество для понятия "элемент ограниченно работоспособен" может выглядеть следующим образом:

С={0/14,0; 0,4/15,5; 0,6/17,0; 0,7/18,5; 0,8/20,0; 1/21,5; 0,8/23,0; 0,6/24,5; 0,4/26,0; 0/27,5).

Так, при изменении площади стержня до А = 20,0 см2, стержень принадлежит к множеству "элемент ограниченно работоспособен" со степенью принадлежности 0,80. Для одних нагрузок (например, при отсутствии снеговой нагрузки) стержень окажется работоспособным, для других (при наличие снега) -ограниченно работоспособным. При наличии полной снеговой нагрузке стержень окажется аварийным. Следовательно, показатель надежности стержня назначим 0,8.

Основная задача диагностики состоит в определении показателей надежности несущих конструкций здания. В современных зданиях число таких конструкций чрезвычайно велико и их сплошное обследование с целью определения фактического показателя надежности сопряжено с большими затратами и времени и денежных средств. Объем экспертных работ резко сократится, если в основу технологии диагностики положить принципы теории квалиметрии [2]. С этой целью несущий каркас объекта представляется в виде совокупности последовательно возводимых групп однотипных несущих конструкций (основание, фундаменты, стены подвала, перекрытие и т.д.). В каждой группе отыскиваются наиболее и наименее дефектные конструкции с последующей экспертной оценкой ее соответствия требованиям проекта в части обеспечения прочности, жесткости и устойчивости. С точки зрения нечеткой логики такое соответствие дает оценку показателя надежности конструкции. Исходя из принципов теории квалиметрии показатель надежности (р;) наиболее дефектной и показатель надежности наименее дефектной в группе конструкции принимаются за «единичные» показатели уровня конструкционной безопасности исследуемого здания. Использование понятия «единичные» показатели требует введения и такого понятия, как «комплексные» показатели конструкционной безопасности объекта. Такие показатели формируются из общего закона деградации группы однотипных конструкций несущего каркаса объекта в процессе его эксплуатации (рис. 2.1).

В общем случае, показатели надежности конструкций могут принимать значения в интервале [0; 1]. Действительно, показатель надежности отдельной конструкции становится равной нулю после ее разрушения. В случае, когда конструкция находится в исправном состоянии, ее показатель надежности равен единице. Согласно центральной предельной теореме сумма большого количества слабозависимых случайных величин имеет распределение, близкое к нормальному. Следовательно, теоретический график зависи

51 мости функции Др) плотности вероятности? от значения показателя надежности группы конструкций (р) может быть представлен, как показано на. рис.

2.1. ' ' , '; /.

Лр)о ■ ■ 1 ■ .

Рис. 2.1. Общий вид закона деградации группы конструкций График на рис. 2.1 описывается следующей зависимостью: т=

01 при р < О Т(р), при 0 < р <1 О, при р > 1

2-1)

Практически; в реально существующих конструкциях вероятность го-го, что. в ,группе показатель надежности наиболее поврежденной конструкции будет ниже значения 0,25 мала, так как меньший показатель надежности с большой; долей вероятности; приведет к отказу. Математически данное утверждение будет доказано ниже.в главе 3.

На рис. 2.1 наибольшую плотность, вероятности имеют конструкции: со средними показателями надежности. В запас, прочности и для упрощения задачи, примем упрощенную модель закона деградации, описываемую линейной функцией. В зависимости от состояния конструкций в группе график зависимости; функции плотности вероятности; от значения показателя надежности- группы конструкций! (рис. 2.1) может быть изображен тремя вариантами;-, ■.•.■ ;

На рис. 2.2а изображен вариант, при котором число:более дефектных конструкций в группе превышает число менее дефектных и, соответственно, плотность вероятности более дефектных конструкций больше (/(р1)>/(р2))- На рис. 2.26 изображен вид закона равномерной плотности вероятности. Эта ситуация характерна при равном количестве "плохих" и "хороших" конструкций в группе. И, наконец, рис. 2.2в характеризуется большим числом менее дефектных конструкций. б. в.

I—> р

Ф^/Фг)--- Р Р

О Р' Р2 1 О Р1

Рис. 2.2. Варианты вида закона деградации Практика обследования зданий и сооружений кафедрой строительной механики ЮУрГУ и автором (порядка 100 объектов с различными конструкциями, назначением и сроками строительства и эксплуатации) показала следующее:

1. Для новых зданий разница между значениями р\ и р2 небольшая и, обычно, составляет 10-15%. Показатель надежности р] для новых зданий принимает значения не ниже 0,5 (этот факт доказан в работах инж. Никольского И.С.). Так же, для новых зданий характерно превышение числа наименее дефектных конструкций над наиболее дефектными. Следовательно, в качестве закона деградации может быть использован закон, изображенный на рис. 2.2в с ограничением 0,5< р}< 1. Зависимость (2.1) приобретает следующий вид: р- -Р1 р2 -Р1

0, при р < р! №2)-Г(р1)) + Г(Р1)> при р,<р<р2

2.2)

0, при р>р2

Графически закон деградации несущих конструкций по зависимости (2.2) приведен на рис. 2.3. Р о Р1 1

Рис. 2.3. Вид закона деградации несущих конструкций для новых зданий Для облегчения расчета риска аварии новых зданий и сооружений и для некоторого расчета в "запас" можно принимать закон деградации в виде, изображенном на рис. 2.26. Тогда закон деградации конструкций примет вид рис. 2.4. о 0,5 р, 1

Рис. 2.4. Вид закона деградации несущих конструкций для новых зданий с "запасом" В этом случае разность (/(р2)~/(а)) обращается в ноль. На интервале рх<р<р2 значение функции /О) становится равным (/(/?2 ) + /(>,))/2. Исходя из условия, что площадь под законом всегда равна 1, получаем математическую модель закона деградации (2.3):

0, при р<р! 1 при р!<р<р2

2.3)

Р2-Р1

0, при р>р2

Математическое ожидание закона плотности вероятности (среднее значение показателя надежности) найдется из решения определенного интеграла р ■ /(р)аЕр. В результате имеем:

2.4)

В общем случае параметрами закона являются значения двух величин: Р] -показатель надежности наиболее дефектной в группе конструкции к р2 — показатель надежности наименее дефектной в группе конструкции Параметры р! и р2 являются «единичным» показателем уровня конструкционной безопасности строительного объекта.

2. Для эксплуатируемых зданий разброс разница между значениями Р] и р2 более существенна, чем для новых зданий. Количество более дефектных конструкций превышает количество менее дефектных. Математическая модель закона деградации (2.1) принимает вид (2.2). А графически закон деградации примет вид изображенный на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Вид закона деградации несущих конструкций для эксплуатируемых зданий Площадь под законом деградации так же равна 1. Для упрощения записи математической модели закона деградации можно воспользоваться заменой:

Р2)=к/(р1), (*) где к - коэффициент, характеризующий различие в значениях плотности вероятности показателей надежности наиболее и наименее дефектных конструкций в группе. Параметр к как и параметры р] и р2 является «единичным» показателем показателя конструкционной безопасности строительного объекта. Величина параметра к, варьируемая в пределах от 0 до 1, зависит главным образом от человеческих ошибок, допускаемых при эксплуатации зданий и сооружений. Для определения к можно воспользоваться формулой к = где 5 — общая площадь, занимаемая группой однотипных конструкций, а — ее часть, подверженная в процессе эксплуатации объекта какому-либо негативному воздействию (промораживание, затопление, действие агрессивной среды и др.).

Математическая модель закона деградации определится из условия, что площадь под законом распределения всегда равна единице. При этом условии модель деградации группы конструкций принимает вид

О, при Р<Р[

2 Рк + Р2-Р-Р1-к (2>5) (к + 1).(р2-р,)2

О, при р>р2

Математическое ожидание закона (среднее значение показателя надежности) найдется из решения определенного интеграла 2р/"(р)<2р. В результате имеем

2• (* ■-1)■■ (р\ -р\) + 3-к-(р\ -ру ■р\) + 3-{р\-р! • р2)

3-(1 + *)(р2-Л) м = - ч-КРг~Р\ к-р, 'Рг) + *ЛРг-Р\ ' Рг) 6)

Признаком деградации группы однотипных конструкций в процессе эксплуатации объекта является уменьшение среднего значения распределения Мр, которое постепенно и необратимо смещается по оси р (рис. 2.5) влево за счет системоразрушающих факторов (старение конструкций, их износ, коррозия, усталость и др.), а также из-за ошибок людей, отвечающих за эксплуатацию объекта строительства. По-существу, выражение (2.6) является кумулятивной моделью деградации, характеризующей необратимость процесса деградации и неизбежно приводящей к обрушению конструкций в группе, если на ней своевременно не будут произведены ремонтно-восстановительные работы.

Комплексные» показатели конструкционной безопасности здания также являются распределением плотности вероятности показателей надежности конструкций в группе, но в отличие от закона деградации (2.5) они формируются по значениям «единичных» показателей, зафиксированных на момент времени проведения процедуры диагностики технического состояния несущего каркаса объекта. При значении параметра к=1 из закона деградации (2.5) следует равномерный закон распределения для плотности вероятностей показателей надежности конструкций, имеющий вид (2.3).:Как уже отмечалось, закон (2.3) характерен для групп конструкций относительно новых зданий, когда грубых ошибок при эксплуатации объекта еще нет или их влияние пока не велико. При значении параметра к=0 закон распределения для плотности вероятностей показателей надежности конструкций в группе принимает вид: .

О, при р<р, при р,<р<р2 (2-7)

Р2-Р1) < ■ :

0, при р>р2

В законе (2.7) плотность вероятностей наименее дефектных конструкций становится равной нулю. Такой закон характерен для ветхо-аварийных зданий, а закон (2.5) — для эксплуатируемых зданий и сооружений. Несмотря на приведенную здесь классификацию в действительности в. любом здании существует вероятность, обнаружения групп, имеющих все указанные выше законы распределения, показателей надежности для входящих в них конструкций. '. • ' , . '

Найденные на основе закона деградации (2.5) «комплексные» показатели ; для всех входящих в несущий каркас объекта групп однотипных конструкций в совокупности представляют собой необходимую и достаточную информацию для определения закона распределения риска аварии, который согласно тем же принципам. квалиметрии служит «интегральным» показателем конструкционной, безопасности здания, (сооружения).' Ирис этом через, «комплексные» показатели в «интегральном» показателе будет учтено фактическое: состояние всех конструкций, образующих несущий каркас объекта: 2.1.2. Задачи и функции эксперта

Процедура подготовки экспертной информации для определения «единичных» показателей технического состояния: несущего каркаса исследуемого строительного объекта состоит из нескольких самостоятельных этапов [49, 53]. Вначале по данным проекта, а при его отсутствии - по результатам осмотра исследуемого здания (сооружения), формируется «дерево» несущего каркаса объекта (табл.2.1) в виде иерархической последовательности возведения групп однотипных несущих конструкций с обязательным включением в «дерево» грунтового основания. «Дерево» одновременно служит регламентом процедуры обследования исследуемого объекта, являющейся необходимым этапом диагностики технического состояния этого объекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам выполненных исследований, связанных с решением задачи по оценке и регулированию уровня конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий и сооружений, можно сделать следующие выводы:

1. Предложена модель закона деградации групп однотипных несущих конструкций, входным параметрами которой являются «единичные» показатели конструкционной безопасности р]г р2 и к. По модели закона деградации группы конструкций определяется «комплексный» показатель конструкционной безопасности - показатель надежности группы конструкций.

2. Получена модель закона деградации эксплуатируемого здания в виде зависимости износа несущих конструкций здания от величины его риска аварии. Существуют пороговые значения риска аварии, при достижении которых здание переходит в качественно иное состояние - из работоспособного в недопустимое, а из недопустимого в аварийное. Модель закона деградации справедлива для зданий нормального уровня ответственности и при условии непрерывного накопления повреждений.

3. Определены пороговые значения риска аварии. В пределах интервала риска аварии 2-15 техническое состояние здания считается работоспособным, в пределах интервала риска аварии 15-32 - ограниченно работоспособным, в пределах интервала риска аварии 32-83 - недопустимым. Данные интервалы справедливы для зданий нормального уровня ответственности.

4. Информация о фактическом риске аварии эксплуатируемого здания и пороговых значениях риска позволяет определить его техническое состояние. Значение риска аварии 11=32 является критерием для оценки безопасного остаточного ресурса эксплуатируемого здания. Знание безопасного остаточного ресурса объекта позволяет принять управленческое решение по сроку проведения на нем ремонтно-восстановительных мероприятий.

5. Предложенная технология оценки конструкционной безопасности эксплуатируемых зданий может быть использована на практике для оценки риска аварии, вида технического состояния и безопасного остаточного ресурса.

Она одобрена и рекомендована к применению Управлением государственного строительного надзора Министерства строительства, инфраструктуры и дорожного хозяйства Челябинской области и Рабочей группой по предупреждению аварий зданий с массовым пребыванием людей при КЧС Челябинской обл.

1. Аварии зданий и сооружений на территории Российской федерации в 2003 г. Электронный ресурс. / Общероссийский общественный фонд "Центр качества строительства". М.: 2004 г. - режим доступа: http://www.simbexpert.ru/7snips/snip/45817/.

2. Азгальдов, Г.Г. Квалиметрия в архитектурно-строительном проектировании / Г.Г. Азгальдов. М.: Стройиздат, 1989. - 273 с.

3. Айме, К.А. Мониторинг зданий и котлованов, ч. 2 / К.А. Айме // Строительные материалы, оборудование, технологии века. — 2005. № 11 -С. 37-39.

4. Аугусти, Г. Вероятностные методы в строительном проектировании. Перевод с английского / Г. Аугусти, А. Баратта, Ф. Кашиати. М.: Стройиздат, 1988.-584 с.

5. Байбурин, А.Х. Качество и безопасность строительных технологий /

6. A.Х. Байбурин, С.Г. Головнев. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. - 453 с.

7. Болотин, В.В. К статистической интерпретации норм расчета строительных конструкций /В.В. Болотин // Строительная механика и расчет сооружений. 1977.-№1. - С. 8-11.

8. Болотин, В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений / В.В. Болотин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981.-351 с.

9. Болотин, В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций /

10. B.В. Болотин. М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

11. Болотин, В.В. Статистические методы в строительной механике / В.В. Болотин. М.: Стройиздат, 1965. - 280 с.

12. Бурак, Л .Я. Техническая экспертиза жилых зданий старой застройки / Л.Я. Бурак, Г.Т. Попов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1986.-210 с.

13. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров. -М.: Наука, 1969.-576 с.

14. Воробьев, Ю.Л. Теория риска и технологии обеспечения безопасности. Подход с позиций нелинейной динамики. Часть I / Ю.Л. Воробьев, Г.Г. Малинецкий, Н.А. Махутов // Проблемы безопасности в чрезвычайных• ситуациях. 1998 - №11 - С. 5-21.

15. Воложанин, В.В., Страхование строительно-монтажных рисков:-Учебное пособие для студентов экономических и строительных специальностей / В.В. Воложанин, К.Э. Габрин, А.П. Мельчаков. — Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2000.- 115 с.

16. ВСН 53-86(р). Правила оценки физического износа жилых зданий. М.: Госгражданстрой, 2005.

17. Гликин, С. М. Эксплуатационная надежность навесной фасадной системы / С. М. Гликин, Э. Н. Кодыш, Е. Ю. Цыкановский // Промышленное и гражданское строительство. 2009. — №8. - С. 24-25.

18. ГОСТ 15467-79 (СТ СЭВ 3519-81). Управление качеством продукции. -М.: Изд-во стандартов, 1979.

19. ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87). Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. М.: Изд-во стандартов, 1988.

20. ГОСТ Р ИСО 9001-2008. Международный стандарт. Системы менедж-' мента качества. Требования. Второе издание. — Москва, 2001.

21. Добромыслов, А.Н Оценка надежности зданий и сооружений по'внешним признакам / А.Н. Добромыслов. М.: Изд-во АСВ, 2006 г. - 72 с.

22. Заде, JI. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений / JI. Заде — М.: Мир, 1976. — 165 с.

23. Исайкин, A.C. Ретроспективная оценка сейсмостойкости особо ответственных сооружений на основе их натурных динамических испытаний / A.C. Исайкин, Г.Э. Шаблинский // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - №8. - С. 49-52.

24. Исследования динамических явлений в инженерных сооружениях и конструкциях / Г.Э. Шаблинский, С.И. Завалишин, Е.М. Швей, И.В. Жаворонок, Д.А. Зубков // Сборник «Экспериментальная механика». — М.: МГСУ. 2001. -С. 25-30.

25. Казачек, В.Г. Проблемы обеспечения надежности железобетонных конструкций при проектировании, обследовании и эксплуатации зданий и сооружений / В.Г. Казачек // Строительная наука и техника. 2007. - №6. -С28-37.

26. Катценбах, Р. Основные принципы проектирования и мониторинга высотных зданий Франкфурта-на-Майне. Случаи из практики / Р. Катценбах, X. Рамм, А. Шмитт // Реконструкция городов и геотехническое строительство, № 9, С-Пб, АСВ. 2005. С. 80-99.

27. Корчинский, И. JI. Натурные испытания строительных конструкций / И.Л. Корчинский. М:. Стройиздат 1951 г. 319 с.

28. Корчинский, И.Л. Колебания высотных зданий / И.Л. Корчинский // Науч. сообщ. вып. 11 -ЦНИПС, М., 1953, 44 с.

29. К оценке безопасности большепролетных мембранных перекрытий / Н.В. Канчели, Ю.И. Кудишин, П.А. Батов, Д.Ю. Дробот // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2008. - № 5. - С.80-83^

30. Кудишин, Ю.И. Живучесть конструкций важный фактор снижения потерь в условиях аварийных ситуаций / Ю.И. Кудишин // Вопросы обеспечения надежности и живучести большепролетных конструкций покрытий: Тезисы к НТС МГСУ. М.: НТС МГСУ. - 2008. - С. 4-5.

31. Кумамото, X. Надежность технических систем и оценка риска / X. Кумамото, Э.Дж. Хенли. -М.: Машиностроение, 1984. — 528 с.

32. Ламперти, Р. Мониторинг строительного объекта — это необходимость им требование времени / Р. Ламперти, В.В. Сухин // Уникальные и специальные технологии в строительстве, М. «Дом на Брестской», 2005, С. 72-73.

33. Ларичев, О.И. Анализ риска и проблемы безопасности / О.И. Ларичев, А.И. Мечитов, С.Б. Ребрик // Препринт М.: ВНИИСИ, 1990. 60 с.

34. Малинецкий, Г.Г. Теория риска и безопасности с точки зрения нелинейной динамики и системного анализа / Г.Г. Малинецкий // Глобальные проблемы как источник чрезвычайных ситуаций. — М.: УРСС, 1998. С.216-241.

35. Малинецкий, Г.Г. Нелинейная динамика и проблемы прогноза / Г.Г. Малинецкий, С.П. Курдюмов // Вестник РАН. Т71, №3. 2001. - С. 210232.

36. Махутов, H.A. Промышленная безопасность и мониторинг технического состояния зданий и сооружений / H.A. Махутов, Н.П. Четверик, Х.М. Хану-хов // Безопасность труда в строительстве. 2008. - №10. — С. 64-72.

37. Махутов, H.A. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: В 2 ч. Ч. 1: Критерии прочности и ресурса. / H.A. Махутов. Новосибирск: Наука, 2005. - 494 с.

38. Махутов, H.A. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: В 2 ч. Ч. 2: Обоснование ресурса и безопасности. / H.A. Махутов. -Новосибирск: Наука, 2005. -610 с.

39. Махутов, H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность / H.A. Махутов. М.: Машиностроение, 1981. - 272 с.

40. Махутов, H.A. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению / Н.А. Махутов. М.: Машиностроение, 1973. - 200 с.

41. МГСН 4.19-05. "Многофункциональные высотные здания и комплексы" -М.: Изд-во стандартов, 2005.

42. МГСН 4.19-2005. Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в г. Москве. — М.: Изд-во стандартов, 2005.

43. Мельчаков, А.П. Конструктивная безопасность законченных строительством зданий и сооружений: диссертация на соискание докторской степени/ А.П. Мельчаков. Челябинск: 1998. - 175 с.

44. Мельчаков, А.П. Оценка надежности возведенных строительных конструкций на основе методов теории размытых множеств / А.П. Мельчаков // 7-е Уральские академические чтения. Екатеринбург: Изд. УралНИИпроект, 2002.

45. Мельчаков, А.П. Расчет и оценка риска аварии и безопасного ресурса строительных объектов. (Теория, методики и инженерные приложения): учебное пособие / А.П. Мельчаков. Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2006. - 49 с.

46. Мельчаков, А.П. Технология сертификационных испытаний зданий и сооружений на соответствие нормативным требованиям конструктивной безопасности / А.П. Мельчаков // Тезисы докладов Всероссийской конференции, г. Чебоксары, 1997. С. 25.

47. Мельчаков, А.П. Управление безопасностью в строительстве. Прогнозирование и страхование рисков аварий зданий и сооружений / А.П. Мельчаков, К.Э. Габрин, Е.А. Мельчаков. Челябинск, 1996. - 198 с.

48. Мельчаков, А.П. Прогноз, оценка и регулирование риска аварии зданий и сооружений: теория, методология и инженерные приложения: монография / А.П. Мельчаков, Д.В. Чебоксаров. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. -114с

49. Мельчаков, А.П. Методология регулирования риска аварии зданий и сооружений на стадиях возведения и эксплуатации / А.П. Мельчаков, Д.В. Чебоксаров // Строительство и образование: сборник научных трудов. — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2008. С. 55-59.

50. Меркулов С.И. Конструктивная безопасность железобетонных элементов реконструированных зданий и сооружений: дис. . д-ра техн. наук / С.И. Меркулов. Орел, 2004. - 470 с.

51. Методические рекомендации по оценке риска аварии гидротехнических сооружений водохранилищ и накопителей промышленных отходов // Государственный комитет РФ по строительству и жилищно-комунальному хозяйству М:., 2001 г. - 44 с.

52. МРР-2.2.07. Методика проведения обследований зданий и сооружений при их реконструкции и перепланировке. М., 1998 г.

53. Овчинников, И.Г. Об оценке состояния мостовых сооружений с использованием теории нечетких множеств / И.Г. Овчинников, И.И. Овчинников //

54. Энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте. Сб. науч. статей. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2002. - С.39-44.

55. Овчинников, И.Г. Оценка долговечности железобетонных конструкций транспортных сооружений с учетом вероятностного характера деградацион-ных процессов / И.Г. Овчинников, A.B. Межнякова // Дорожная держава. -2008. -N 13.-С.84-88.

56. Овчинников, И.Г. Влияние вероятностного характера деградацшэнных процессов на долговечность армированных конструкций / И.Г. Овчинников, A.B. Межнякова // Вестник ВолгГАСУ. 2008. - вып. 11(30). - С. 25-30.

57. Овчинников, И.Г. Анализ моделей, используемых для оценки технического состояния мостовых сооружений / И.Г. Овчинников, A.B. Межнякова // Дороги России 21 века. 2008. - N 5. - С. 96-97.

58. Организационно-технологическая надежность строительного производства / A.A. Гусаков, С.А. Веремеенко, A.B. Гинзбург; Под ред. A.A. Гусакова. М.: SVR-Аргус, 1994. - 472 с.

59. Орловский, С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации / С.А. Орловский. М.: Наука, 1981. - 208 с.

60. Патент RU 2242026 С1, 15.01.2004 Способ определения истинных значений собственных частот колебаний зданий / В.М. Острецов, Л.Б. Гендельман и др.

61. Патент RU 2140625 С1, 17.02.98, Бюлл. № 30, 27.10.99. Способ определения физического состояния зданий и сооружений / Селезнев B.C., Еманов А.Ф., Барышев В.Г., Кузьменко А.П.

62. Патент РФ № 2141635, G01M7/00, 1999. Способ динамических испытаний зданий / Нигметов, Г.М. Шахраманьян М.А., и др.

63. Пересчёт стоячих волн при детальных инженерно-сейсмологических исследованиях / А.Ф. Еманов, B.C. Селезнёв, A.A. Бах и др. // Геология и геофизика. №2, 2002, С. 192-207.

64. Пичугин, С.Ф.,К определению коэффициента надежности по назначению с учетом рисков в строительстве / С.Ф. Пичугин, A.B. Семко, A.B. Махинь-ко // Известия вузов. Строительство. №11-12. — С.104-109.

65. Проектирование и строительство больших плотин // Материалы IX Международного конгресса по большим плотинам. М., "Энергия", вып. 4. -1973.-287 с.

66. Райзер, В.Д. Теория надежности в строительном проектировании: монография / В.П. Райзер. М.: Изд-во АСВ, 1998. - 304 с.

67. Резник, JI. К. Использование нечеткой информации для повышения точности измеряемых величин / JI. К. Резник // Автометрия. №4 - 1985. -С. 35-38.

68. Ржаницин, А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность / А.Р. Ржаницын. М.: Стройиздат, 1978. - 240 с.

69. Ржаницын, А.Р. Расчет сооружений с учетом пластических свойств материалов / А.Р. Ржаницын. М.: Стройиздат, 1954. 236 с.

70. Ржаницын, А.Р. Экономический принцип расчета на безопасность /

71. A.Р. Ржаницын // Строительная механика и расчет сооружений. №3 - 1973. -С. 3-5.

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

73. Ройтман, В.М. Оценка стойкости зданий при прогрессирующем разрушении при комбинированных особых воздействиях с участием пожара /

74. B.М. Ройтман // Жилищное строительство. 2008. № 8. - С. 20-22.

75. Российская архитектурно-строительная энциклопедия. Том X. Безопасность строительства, надежность зданий и сооружений. М., 2005. - 319 с.

76. Самолинов, H.A. Использование неразрушающих методов контроля прочности конструкций при определении остаточного ресурса зданий и сооружений / H.A. Саморлинов // Сейсмостойкое строительство, безопасность сооружений. №3. - 2002. - С. 54.

77. Сендеров, Б.В. Аварии жилых зданий / Б.В. Сендеров — М.: Стройиздат, 1991.-216 с.

78. Сергеев, Д. Д. Краткий обзор отчета об аварии 22-этажного жилого дома в Лондоне. Обзорная информация № 2 / Д. Д. Сергеев — М., ГлавАПУ, 1969. 120 с.

79. Скоробогатов, С.М. Принцип информационной энтропии в механике разрушения инженерных сооружений и горных пластов / С.М. Скоробогатов. Екатеринбург: Изд. УрГУПС, 2000. - 420 с.

80. Снижение рисков в строительстве при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера / С.Н. Булгаков, А.Г. Тамразян, И.А. Рахман, А.Ю. Степанов; под ред. А.Г. Тамразяна. М.: Макс Пресс, 2004. - 304 с.

81. СНиП 10-01-94. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения. М.: Изд-во стандартов, 1994.

82. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.: Изд-во стандартов, 1985.

83. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: Изд-во стандартов, 1984.

84. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции. М.: Изд-во стандартов, 1987.

85. СНиП П-23-81. Стальные конструкции. — М.: Изд-во стандартов, 1981.

86. СНиП П-25-80. Деревянные конструкции. М.: Изд-во стандартов, 1980.

87. Стрелецкий, Н.С. Основы статистического учета коэффициентов запаса прочности сооружений / Н.С. Стрелецкий М.: Стройиздат, 1947. - 95 с.

88. Сущев, С.П. Мониторинг технического состояния Несущих конструкций

89. Высотного здания / С.П. Сущев, В.В. Самарин, И.А. Адаменко, В.Н. Сотин // Сборник научных трудов «Предотвращение аварий зданий и сооружений». — Магнитогорск: Магнитогорский дом печати. 2009. - Вып. 8. - С. 15-26.

90. Тамразян, А. Г., Особенности работы высотных зданий / А. Г. Тамразян // Жилищное строительство. 2004. — № 3. — С. 19-20.

91. Тамразян, А. Г., Огнеударостойкость несущих железобетонных конструкций высотных зданий / А. Г. Тамразян // Жилищное строительство. — 2005. -№ 1.-С. 7-8.

92. Тамразян, А. Г., Оценка риска разрушения конструкций от комбинированных воздействий удара и пожара / А. Г. Тамразян, Д. В. Зодьбинов // Бетон и железобетон. 2004. - № 4. - С. 22-24.

93. Тамразян, А. Г., Анализ риска обрушения зданий и сооружений от критических дефектов и различных техногенных воздействий / А. Г. Тамразян. -М.: МГСУ, 2004.- 106 с.

94. Тамразян, А. Г., Ресурс живучести основной критерий проектных решений высотных зданий / А. Г. Тамразян // Жилищное строительство. — 2010.-№ 1.-С. 15-18.

95. Тамразян, А. Г., Оценка обобщенного риска промышленных объектов связанного со строительством и эксплуатацией / А. Г. Тамразян // Промышленное и гражданское строительство. 2010. - № 10. - С. 12-14.

96. Тамразян, А.Г. К оценке живучести высотных зданий при комбйниро-ванных воздействиях / А.Г. Тамразян, О.В. Мкртычев, Г.А. Джинчвелашви-ли // НИИЖБ II Всероссийская конференция. — 2005. Том.6.

97. Управление риском: Риск. Устойчивое развитие. Синергетика / В.А. Владимиров, Воробьев Ю.Л. и др. -М.: Наука, 2000. 431 с.

98. Уткин, B.C. Прогнозирование долговечности материалов и конструктивных элементов при ограниченной статистической информации / B.C. Уткин, Д.А. Погодин // Конструкции из композиционных материалов. 2003. -№1. — С.71-74

99. Федеральный закон «О лицензировании отдельных видов деятельности» №128-ФЗ от 8 августа 2001 года.

100. Федеральный закон «О промышленной безопасности» №116-ФЗ от 21 июля 1997 года.

101. Федеральный закон «О техническом регулировании» №184-ФЗ от 27 декабря 2002 года.

102. Федерального закона "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" №384-Ф3 30.12.2009.

103. Хоциалов, Н.Ф. Запасы прочности / Н.Ф. Хоциалов. Строительная промышленность, 1929, №10.-354 с.

104. Шлейков, И.Б. Оценка и регулирование уровня конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / И.Б. Шлейков.1. Челябинск, 2005. 176 с.

105. Шустер, Г. Детерминированный хаос. Введение / Г. Шустер. М.: Мир, 1988.-240 с.

106. Юдахин Ф.Н., Капустян Н.К., Антоновская Г.Н., Шахова Е.В. Об использовании ветровых колебаний сооружений для сейсмического просвечивания, ДАН, т. 402, №2, С. 255-259

107. Bennet R.M., Ang A.H.-S. Formulation of structural systems reliability // I.of Engineering mechanics/ 1986? Vol. 112 №11, pp. 1135-1164.

108. Design loads for building, imposed loads. Wind loads on structures unsusceptible to vibration// DIN 1055, part 4, 1986. 30 p.

109. Ditlevesen, O. Structural Reliability Methods / O. Ditlevesen, H. Madsen //Technical University of Denmark, 2005. 345 p.

110. Faber, M. Reliability Based Code Calibration. Paper for JCSS / M. Faber, J. Sorensen // Aalborg University, 2002. P. 1-17.

111. General principles on reliability for structures: СТБ-ISO 2394:1998(E). -Geneve: International Organization for Standardization, 1998. 82p.

112. Hauser R. Lessons from European failures // "Concrete International", 1979. -P. 1223-1334/

113. Holicky, M. Calibration of Reliability Elements for Column . JCSS Workshop on Reliability Based Code Calibration / M. Holicky, J. Marcova // Clocner Institute STU in Prague, 2002. P. 1-13.

114. Granner E Harards in Dam Operation J "World Dams Today", Tokyo, 1976. 176 p.

115. International Building Code 2003, ISBN # 1-892395-97-7 (e-document).

116. Sorensen, J. Calibration of Partial Factors in Danish Structural Codes. JCSS Workshop on Reliability Based Code Calibration / J. Sorensen // Aalborg University, 2000.-P. 1-9.

117. Примеры назначения показателей надежностиконструкций в группе

118. Примеры назначения показателей надежности конструкций в группе Пример 1 Экспертом установлено, что прочность бетона дефектной колонны 20 МПа, а проектом предусмотрено ЗОМПа с коэффициентом запаса 2.

119. Следовательно, х=20, с=30, «=15. Значение £ определяется из уравнения:15.3 О)20,5 = е (<15) => г -1,202.х-с)120.30)р = е = е (1"20215)2 = 0,73 5.

120. Рис. 1Б. Схема плиты 1. Определение параметра х.

121. Для определения изгибающего момента, который фактически может нести плита, воспользуемся методикой изложенной в СП 52-101-2003.

122. Ь\ =А/ = (А-0.9-£)• 0.5 = (220-0.9-159)-0.5 = 38.5; отношение к^/к 38,5/220 = 0.175 > 0.1, при этом в расчет вводится оставшаяся после вырубки отверстия ширина полки Ь'/= 1075 мм; расчетная ширина ребра: Ь = 26 - 5 + 95.5 = 225.5мм012

123. Рис. 2Б. Схема сечения плиты с вырубленным проемом1. ЬТ