1.1. Настоящий стандарт устанавливает общие принципы обеспечения надежности строительных конструкций и оснований.
1.2. Настоящий стандарт следует применять при проектировании, расчете, возведении, реконструкции, изготовлении и эксплуатации строительных объектов, а также при разработке нормативных документов и стандартов.
Отдельные положения данного документа включены в :
Введен взамен «ГОСТ Р 54257-2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования».
Разделы сайта, связанные с этим документом:
Связи документа
В видах работ
В новостях
В комментариях/вопросах
Нет комментариев, вопросов или ответов с этим документом
Оглавление
- Предисловие 1
- Сведения о стандарте 2
- 1. Область применения 2
- 2. Термины и определения 3
- 3. Общие требования 4
- 4. Долговечность конструкций и оснований сооружений 5
- 5. Предельные состояния 6
- 6. Нагрузки и воздействия 8
- 7. Свойства строительных материалов и грунтов 9
- 8. Геометрические параметры 10
- 9. Условия работы материалов, конструкций и оснований 10
- 10. Учет ответственности сооружений 10
- 11. Общие требования к расчетным моделям 11
- 12. Контроль качества 12
- 13. Оценка технического состояния 13
- 14. Применение вероятностно-статистических методов 14
Термины
Термины
среда эксплуатации объекта, вызывающая уменьшение сечений и деградацию свойств материалов во времени
ДМ и ОК — 2.3.2 Основные положения и зависимости надежности. Показатели надежности.
см. страницу термина
изменение температуры, влияние на строительный объект окружающей среды, действие ветра, осадка оснований, смещение опор, деградация свойств материалов во времени и другие эффекты, вызывающие изменение напряженно-деформированного состояния строительных конструкций
см. страницу термина
состояния, при превышении которых нарушается нормальная эксплуатация строительных конструкций, исчерпывается ресурс их долговечности или нарушаются условия комфортности
см. страницу термина
постепенное понижение уровня эксплуатационных характеристик материалов, процесс их изменения в сторону ухудшения относительно проектных значений
см. страницу термина
способность строительного объекта сохранять прочностные, физические и другие свойства, устанавливаемые при проектировании и обеспечивающие его нормальную эксплуатацию в течение расчетного срока службы
см. страницу термина
результат строительной деятельности, предназначенный для проживания и (или) деятельности людей, размещения производства, хранения продукции или содержания животных
см. страницу термина
осуществляется в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Минимальные требования к контролю качества строительно-монтажных работ приведены в таблице 4
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, КОТОРЫЕ ВЫ ДОЛЖНЫ УВИДЕТЬ
см. страницу термина
коэффициенты, учитывающие возможные неблагоприятные отклонения значений нагрузок, характеристик материалов и расчетной схемы строительного объекта от реальных условий его эксплуатации, а также уровень ответственности строительных объектов. Вводится 4 типа коэффициентов надежности: коэффициенты надежности по нагрузке yf, коэффициенты надежности по материалу ym, коэффициенты условий работы yd, коэффициенты надежности по ответственности сооружений yn
см. страницу термина
внешние механические силы (вес конструкций, оборудования, людей, снегоотложения и др.), действующие на строительные объекты
см. страницу термина
способность строительного объекта выполнять требуемые функции в течение расчетного срока эксплуатации
см. страницу термина
максимальный эффект воздействия, реализуемый в строительном объекте без превышения предельных состояний
см. страницу термина
эксплуатация строительного объекта в соответствии с условиями, предусмотренными в строительных нормах или задании на проектирование, включая соответствующее техническое обслуживание, капитальный ремонт и реконструкцию
см. страницу термина
значения физико-механических характеристик материалов, устанавливаемые в нормативных документах или технических условиях и контролируемые при их изготовлении, при строительстве и эксплуатации строительного объекта
см. страницу термина
документ, доступный широкому кругу потребителей и устанавливающий правила, общие принципы и характеристики, касающиеся определенных видов деятельности в области строительства и их результатов
см. страницу термина
вероятность благоприятной реализации значения переменной случайной величины. Например, для нагрузок «обеспеченность» — вероятность непревышения заданного значения; для характеристик материалов «обеспеченность» — вероятность значений, меньших или равных заданным
см. страницу термина
часть массива грунта, взаимодействующая с конструкцией сооружения, воспринимающая воздействия, передаваемые через фундамент и подземные части сооружения и передающие на сооружение техногенные и природные воздействия от внешних источников
см. страницу термина
являются их расчетные или нормативные значения, устанавливаемые соответствующими нормами проектирования или заданиями на проектирование
см. страницу термина
подразделяются на нормируемые особые воздействия (например, сейсмические, в результате пожара) и аварийные воздействия (например, при взрыве, столкновении с транспортными средствами, при аварии оборудования и отказе работы несущего элемента конструкции), которые не заданы в нормативных документах
см. страницу термина
состояния, возникающие при особых воздействиях и ситуациях и превышение которых приводит к разрушению сооружений с катастрофическими последствиями
см. страницу термина
состояние строительного объекта, при котором не выполняются одно или несколько условий предельных состояний
см. страницу термина
состояния строительных объектов, превышение которых ведет к потере несущей способности строительных конструкций и возникновению аварийной расчетной ситуации
см. страницу термина
используемые при расчете строительных объектов физические величины (воздействия, характеристики материалов и грунтов), значения которых изменяются в течение расчетного срока эксплуатации или имеют случайную природу
см. страницу термина
пространство внутри здания, имеющее определенное функциональное назначение и ограниченное строительными конструкциями
см. страницу термина
состояние строительного объекта, при превышении характерных параметров которого эксплуатация строительного объекта недопустима, затруднена или нецелесообразна
см. страницу термина
последовательное (цепное) разрушение несущих строительных конструкций, приводящее к обрушению всего сооружения или его частей вследствие начального локального повреждения
см. страницу термина
учитываемый при расчете сооружений комплекс наиболее неблагоприятных условий, которые могут возникнуть при его возведении и эксплуатации
см. страницу термина
установленный в строительных нормах или в задании на проектирование период использования строительного объекта по назначению до капитального ремонта и (или) реконструкции с предусмотренным техническим обслуживанием. Расчетный срок службы отсчитывается от начала эксплуатации объекта или возобновления его эксплуатации после капитального ремонта или реконструкции
см. страницу термина
реакция (внутренние усилия, напряжения, перемещения, деформации) строительных конструкций на внешние воздействия
см. страницу термина
продолжительность нормальной эксплуатации строительного объекта с предусмотренным техническим обслуживанием и ремонтными работами (включая капитальный ремонт) до состояния, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна
см. страницу термина
часть сооружения, выполняющая определенные функции несущих или ограждающих конструкций или являющаяся декоративным элементом
см. страницу термина
изделие, предназначенное для применения в качестве элемента строительных конструкций сооружений
см. страницу термина
результат строительной деятельности, предназначенный для осуществления определенных потребительских функций
см. страницу термина
строительное сооружение, здание, помещение, строительная конструкция, строительное изделие или основание
см. страницу термина
систематическое наблюдение за состоянием конструкций в целях контроля их качества, оценки соответствия проектным решениям и нормативным требованиям, прогноза фактической несущей способности и прогнозирования на этой основе остаточного ресурса сооружения
см. страницу термина
комплекс мероприятий, осуществляемых в период расчетного срока службы строительного объекта, обеспечивающих его нормальную эксплуатацию
см. страницу термина
комплекс мероприятий по поддержанию необходимой степени надежности конструкций в течение расчетного срока службы объекта в соответствии с требованиями нормативных и проектных документов
см. страницу термина
Важно
- 3.11. Для каждой учитываемой расчетной ситуации надежность строительных конструкций ДОЛЖНА быть обеспечена за счет: .
- 3.9. При проектировании конструкций, воспринимающих динамические и циклические нагрузки или воздействия, при необходимости, следует применять специальные меры защиты (гасители колебаний, перфорация ограждающих конструкций, виброизоляция и др.). Проектирование конструктивных элементов, воспринимающих циклические нагрузки, ДОЛЖНО проводиться с учетом результатов их поверочного расчета на выносливость и усталостную прочность. .
- 3.6. Принятые проектные и конструктивные решения ДОЛЖНЫ быть обоснованы результатами расчета по предельным состояниям сооружений в целом, их конструктивных элементов и соединений, а также, при необходимости, данными экспериментальных исследований, в результате которых устанавливают основные параметры строительных объектов, их несущую способность и воспринимаемые ими воздействия. .
- 3.10. При расчете конструкций ДОЛЖНЫ быть рассмотрены следующие расчетные ситуации: .
- 4.3. Необходимые меры по обеспечению долговечности конструкций и оснований сооружений с учетом конкретных условий эксплуатации проектируемых объектов, а также расчетные сроки их службы ДОЛЖЕН определять генпроектировщик по согласованию с заказчиком. Рекомендуемые сроки службы зданий сооружений приведены в таблице 1. .
- 5.1.1. Строительные объекты ДОЛЖНЫ удовлетворять требованиям (критериям), соответствующим следующим предельным состояниям: .
- 5.1.5. Для каждого предельного состояния, которое необходимо учитывать при проектировании, ДОЛЖНЫ быть установлены соответствующие расчетные значения нагрузок и воздействий, характеристик материалов и грунтов, а также геометрические параметры конструкций сооружений (с учетом их возможных наиболее неблагоприятных отклонений), коэффициенты надежности, предельные значения усилий, напряжений, прогибов, перемещений и осадки фундаментов. .
- 5.1.6. Для каждого учитываемого предельного состояния ДОЛЖНЫ быть установлены расчетные модели сооружения, его конструктивных элементов и оснований, описывающие их поведение при наиболее неблагоприятных условиях их возведения и эксплуатации. .
- Допущения, принятые при выборе расчетных моделей, ДОЛЖНЫ быть учтены при расчете строительных объектов по предельным состояниям. .
- 7.2. Для материалов, прошедших приемочный контроль или сортировку, обеспеченность нормативных значений их прочностных характеристик ДОЛЖНА быть не ниже 0,95. .
- 6.3.2. Вероятность одновременного достижения несколькими нагрузками их расчетных значений, соответствующая вероятности достижения одной нагрузкой ее расчетного значения, учитывается коэффициентами сочетаний нагрузок, значение которых не ДОЛЖНО превышать 1,0. .
- 8.4. Геометрические размеры конструкций на стадии их монтажа и эксплуатации не ДОЛЖНЫ отличаться от их проектных значений более чем на величину допусков, указанных в действующих нормативных документах. .
- 10.5. Для зданий и сооружений класса КС-3, имеющих повышенный уровень ответственности, ДОЛЖНЫ предусматриваться научно-техническое сопровождение при проектировании, изготовлении и монтаже конструкций, а также их технический мониторинг при возведении и эксплуатации. .
- 11.1. Расчетные модели (расчетные схемы) строительных объектов ДОЛЖНЫ отражать действительные условия их работы и соответствовать рассматриваемой расчетной ситуации. При этом ДОЛЖНЫ быть учтены конструктивные особенности строительных объектов, особенности их поведения вплоть до достижения рассматриваемого предельного состояния, а также действующие нагрузки и воздействия, в том числе влияние на строительный объект внешней среды, а также возможные геометрические и физические несовершенства. .
- 11.3. Расчетные модели нагрузок ДОЛЖНЫ включать в себя их интенсивность (величину), место приложения, направление и продолжительность действия. Для динамических воздействий, кроме того, ДОЛЖНЫ быть заданы закон изменения нагрузки во времени или характерные частоты и, при необходимости, фазовые углы и спектральные характеристики (энергетический спектр, авто- и взаимные корреляционные функции). .
- 11.4. Расчетные модели напряженно-деформированного состояния ДОЛЖНЫ включать в себя определяющие соотношения, описывающие: .
- При этом ДОЛЖНЫ быть установлены: .
- 11.5. Расчетные модели сопротивления строительных конструкций ДОЛЖНЫ включать в себя: .
- 12.1. Контроль проектной продукции, производимых материалов, изделий, конструкций, а также качества работ, выполняемых при возведении сооружений, ДОЛЖЕН быть направлен на обеспечение надежности в соответствии с требованиями технических регламентов, стандартов, сводов правил. .
- 12.7. Для зданий и сооружений класса КС-3 изготовление и возведение строительных конструкций ДОЛЖНО проводиться предприятиями и организациями, имеющими опыт и технологические возможности (оборудование, проведение операционного контроля качества и т.п.) выполнения подобных работ. Для таких зданий и сооружений следует разрабатывать специальные технические условия (требования) на изготовление и возведение строительных конструкций. .
- 13.7. Итоговый документ проверки конструкций по результатам обследований и выполненных расчетов ДОЛЖЕН содержать выводы о текущем техническом состоянии строительного объекта и возможных условиях его дальнейшей эксплуатации. .
- 13.5. При проведении расчетов по оценке технического состояния строительного объекта нагрузки и климатические воздействия ДОЛЖНЫ соответствовать фактическим расчетным ситуациям. .
- Вероятностно-статистические методы рекомендуется применять для обоснования нормативных и расчетных характеристик материалов и оснований, нагрузок и коэффициентов сочетаний. Использование указанных методов допускается при наличии достаточных данных об изменчивости основных параметров в случае, если количество (длина ряда) данных позволяет проводить их статистический анализ (в частности, эти данные ДОЛЖНЫ быть однородными и статистически независимыми). .
Данный сборник НТД предназначен исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Собранные здесь тексты документов могут устареть, оказаться замененными новыми или быть отменены.
За официальными документами обращайтесь на официальные сайты соответствующих организаций или в официальные издания. Наша организация и администрация сайта не несут ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие или полученные в связи с использованием документации.
Источник: tke-moscow.ru
Параметры надежности в строительстве
В условиях ускорения научно-технического прогресса происходит интенсивное совершенствование различных технологических процессов. Это влечет за собой замену устаревшего оборудования на новое, высокопроизводительное, работающее на более высоких скоростях, что может привести к повышению нагрузок, передаваемых на строительные конструкции. Создание гибких производств связано с изменением архитектурно-планировочных решений для эксплуатируемых зданий и сооружений. Реконструкция старого жилищного фонда и повышение его комфортности до современного уровня обусловливают необходимость оценки действительного состояния жилых зданий. Поэтому вопрос об их возможной дальнейшей эксплуатации, реконструкции или усилении конструкций является определяющим и связан с обследованием и подготовкой соответствующих рекомендаций.
Обследование строительных конструкций состоит из трех основных этапов:
— первоначальное ознакомление с проектной документацией, рабочими и исполнительными чертежами, актами на скрытые работы;
— визуальный осмотр объекта, установление его соответствия проекту, выявление видимых дефектов (наличие трещин, протечек, коррозии металла, дефектов стыковых сварных и болтовых соединений и т.д.), составление плана обследования здания или сооружения, проведение комплекса исследований неразрушающими методами;
— анализ состояния здания или сооружения и разработка рекомендаций по устранению выявленных дефектов.
Ознакомление с проектной и исполнительной документацией позволяет дать оценку принятым конструктивным решениям, выявить элементы здания или сооружения, работающие в наиболее тяжелых условиях, установить значения действующих нагрузок.
Визуальная оценка здания или сооружения дает первую исходную информацию о состоянии обследуемой конструкции, позволяет судить о степени износа элементов конструкции и решить вопрос о проведении статических или динамических испытаний. В первую очередь это связано с применением неразрушающих методов испытаний, т.е. методов, которые не приводят к разрушению отдельных элементов и конструкции в целом.
При обследовании широко применяются методы инженерной геодезии, с помощью которых измеряются осадки зданий и сооружений, сдвиговые деформации грунта, параметры трещин и деформационных швов, прогибы и др. В последнее время эффективно развиваются методы лазерной интерференции.
Аналогичные методы используются при контроле качества изготовления элементов строительных конструкций и их монтажа на строительных площадках.
Обследование строительных конструкций, зданий и сооружений содержит в себе методы контроля качества изготовления и монтажа элементов строительных конструкций, обеспечивающие соответствие объекта проектным значениям и отображение действительной работы систем.
Материалы, применяемые для приготовления бетонов, должны удовлетворять требованиям ГОСТов на эти материалы и обеспечивать получение бетонов требуемых классов по прочности и марок по морозостойкости и водопроницаемости.
Изучение состояния монтируемой или эксплуатируемой конструкции при работе в реальных условиях обеспечивается теми же методами, что и при контроле качества их изготовления. Однако зачастую возникает ситуация, когда для эксплуатируемого объекта отсутствует проектная и рабочая документация, тогда ее восстановление связано с изучением реальных условий работы системы. К подобной ситуации отнесится и тот случай, когда необходимо определить работоспособность системы с учетом отклонения ее параметров от проектных.
Повышенные требования предъявляются к методам обследования при анализе причин аварий в результате повреждений конструкций в процессе монтажа и эксплуатации, а также катастроф — аварий, повлекших за собой человеческие жертвы. Проводимые обследования позволяют выявить наиболее характерные дефекты и разработать рекомендации по уточнению методов расчета тех или иных конструкций, совершенствованию конструктивных схем, технологии изготовления и монтажа строительных конструкций.
В современном строительстве широко применяются железобетонные, металлические и деревянные конструкции. С каждым годом разрабатываются и осваиваются все более совершенные, в том числе предварительно напряженные железобетонные и металлические конструкции, большеразмерные железобетонные конструкции (фермы пролетом до 50 м, колонны высотой до 25 м, балки покрытий пролетом до 24 м, подкрановые балки пролетом 12 м и др.).
Распространение таких конструкций стало возможным и экономически целесообразным главным образом в связи с повышением прочностных характеристик бетонов и сталей, а также благодаря появлению новых конструктивных решений.
Лабораторные испытания и практика применения таких конструкций показали их надежность и простоту изготовления. Однако несущую способность крупноразмерных конструкций необходимо тщательно проверять, так как в производственных условиях не исключена возможность отдельных нарушений технических условий и проектных указаний. Поэтому наряду с испытанием большинства внедряемых крупноразмерных конструкций в лабораторных условиях, на макетах или полигонах почти во всех случаях один или несколько образцов таких конструкций должны быть испытаны в тех условиях, в которых намечено их массовое изготовление. Только после испытания конструкции статической нагрузкой можно судить о ее фактической прочности, деформа-тивности, трещиностойкости. Надежность анкерных устройств в предварительно напряженных конструкциях, прочность сжатых и растянутых стыков при блочной сборке конструкций, прочность узлов при концентрации в них местных напряжений могут быть установлены только при испытаниях натурных фрагментов.
Общая проверка качества работ (например, правильность и точность сборки арматуры, плотность укладки бетона в конструкцию, прочность материалов, входящих в элемент здания) может быть выполнена также лишь на основе испытаний.
Необходимо отметить, что при испытании конструкций, зданий и сооружений не подменяют другие способы контроля качества работ, например испытания контрольных кубов, призм, образцов арматуры, составление актов на скрытые работы.
Все эти способы контроля сохраняют свое самостоятельное значение и должны выполняться со всей тщательностью, несмотря на последующее испытание конструкции в целом.
Можно сформулировать три основные задачи, которые решаются с помощью методов и средств испытания строительных конструкций зданий или сооружений:
первая — определение теплофизических, структурных, прочностных и деформативных свойств конструкционных материалов и выявление характера внешних воздействий, передаваемых на конструкции;
вторая — сопоставление расчетных схем строительных конструкций, действующих усилий и перемещений с аналогичными параметрами, возникающими в реальной конструкции;
третья — идентификация расчетных моделей, которая получила развитие в последние годы. Эта задача связана с синтезом расчетных схем, который следует из анализа результатов проведенных исследований. Теоретически решение этой задачи невозможно без применения кибернетики.
Источник: stroy-server.ru
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ЗДАНИЙ
Долговечность — это способность здания и строительных конструкций сохранять во времени свои эксплуатационные качества до наступления предельного состояния при условии проведения своевременного технического обслуживания и ремонта. Показателем долговечности является средний срок службы до первого капитального ремонта (см. прил. 1, 2, 3). Долговечность сооружений в свою очередь зависит от долговечности строительных материалов, из которых изготовлены их конструктивные элементы. При назначении строительных материалов для конструкций зданий или сооружений учитывается сопротивляемость их физическим, химическим, атмосферным, агрессивным средам и прочим разрушающим воздействиям в заданных условиях эксплуатации [2, 10, 15].
Безотказность — это свойство объекта сохранять работоспособность в течение определенного времени до ремонта.
Надежность характеризуется способностью здания и отдельных строительных конструкций выполнять свои эксплуатационные качества в заданных пределах, в течение требуемого промежутка времени. Она базируется на долговечности и безотказности работы как строительных конструкций, так и всего здания в целом.
Надежность здания ассоциируется с прочностью, причем не отдельных ее систем, а объекта в целом. При расчетах в проекте закладывается теоретическая прочность каждой строительной конструкции. После изготовления и строительства получаем фактическую прочность.
Определение теоретической надежности требует учета: количества и качества используемых строительных конструкций и их элементов; режима и условий эксплуатации; условий стандартизации и унификации; возможности замены или ремонта отдельных конструкций и элементов. В реальных условиях изготовления и монтажа строительных конструкций возможны нарушения правил монтажа, низкое качество материалов и работ, плохой контроль на операциях при возведении здания, что существенно снижает его долговечность и надежность. Вместе с тем к дефектам, полученным в процессе строительства, добавляются внутренние и местные напряжения, не учтенные внешние воздействия, неграмотные или неквалифицированные действия обслуживающего персонала при эксплуатации здания.
В настоящее время здание можно отнести к сложной системе, требующей внимательного отношения и профессионального обслуживания. Сложные системы всегда можно привести к нескольким простым системам. Простые системы делятся на высшие и низшие, значимость которых не одинакова.
Надежность здания зависит от изменения во времени величин действующих нагрузок и несущей способности строительных конструкций. На начало эксплуатации — это определенная величина, с течением времени она меняется, поскольку изменяются условия нагружения конструкций, качество материала, условия эксплуатации.
Все время эксплуатации условно можно разделить на три периода: период приработки, период нормальной эксплуатации и период интенсивного износа. В период приработки интенсивность появления повреждений достаточно велика, поскольку проявляются все дефекты заводского изготовления строительных конструкций и существенные отклонения возведения.
В период нормальной эксплуатации количество отказов уменьшается. Со временем могут проявиться внезапные концентрации нагрузок, протечки в стыках панельных зданий, промерзания углов в период сильных холодов и т.д. В процессе эксплуатации изменяются физические свойства материалов, из которых изготовлены строительные конструкции, следовательно, меняется техническое состояние всего здания. Причем все изменения носят случайный характер. То же касается внешних, природных воздействий.
Таким образом, надежность здания как сложной системы определяется стабильностью качества и эффективностью функционирования всех простых систем и сводится к установлению влияния на них отказов.
Под отказом понимаем событие, заключающееся в нарушении работоспособности конструкции и прекращении функционирования.
Отказы можно классифицировать:
- • по причине возникновения (внутренние, вызванные несовершенством конструкции; внешние, вызванные перегрузкой или изменением расчетной схемы);
- • по скорости появления (внезапные, вызванные чрезмерными нагрузками; постепенные, возникающие из-за изменения качества материалов во времени и старения);
- • по величине или диапазону (полные, частичные, не вызывающие полной утраты несущей способности и работоспособности);
- • по последствиям (незначительные, не приводящие к прекращению эксплуатации; значительные, приводящие к остановке эксплуатации здания);
- • по сроку эксплуатации (преждевременные, появляющиеся во время монтажа, случайные, износовые).
Отказы отдельных строительных конструкций или инженерных систем могут быть частичными и не всегда приводят к прекращению эксплуатации здания. Это происходит благодаря наличию определенной избыточности — некоторому запасу технических характеристик конструкций сверх минимально необходимых для выполнения заданных функций.
Постепенные отказы конструкций являются функцией времени и бывают вызваны главным образом старением материалов, накоплением внутренних напряжений. Внезапные отказы конструкций появляются при перераспределении и суммировании в узлах нагрузок, в результате действия дополнительных внешних нагрузок, неучтенных сочетаний нагрузок. Постепенный отказ конструкций можно исключить, если учесть все возможные изменения характеристик и параметров во времени. Внезапные отказы конструкций случайны, их нельзя полностью исключить или предсказать.
В отличие от простых систем, где имеются только два возможных состояния — нормальное эксплуатационное и отказ, — постепенные и внезапные отказы сложных конструкций взаимосвязаны и в определенной степени зависят друг от друга. Статистика показывает, что большая часть отказов конструкций и аварий происходит из-за так называемых мелочей: невыполнение всех проверочных расчетов конструкций, особенно по узлам при проектировании, неаккуратности рабочего при изготовлении изделий и монтаже при сборке, небрежности и неподготовленности обслуживающего эксплуатационного персонала.
В процессе эксплуатации дефекты накапливаются, изменяясь количественно и качественно. Оставленные без внимания незначительные дефекты могут привести к серьезным нарушениям целостности конструкций и даже к авариям.
Надежная работа строительных конструкций возможна в случае, если во время эксплуатации принимаются эффективные меры по устранению дефектов или ограничению их вредного влияния. Чаще появляются отказы у зданий менее капитальных или временных. Капитальность здания определяется степенью огнестойкости и степенью его долговечности в заданных условиях эксплуатации (табл. 14, 15).
Принятая СНиП II-A.3-62 классификация предусматривает подразделение всех разновидностей жилых зданий на четыре класса по совокупности их капитальности и эксплуатационных качеств. При этом капитальность жилых зданий характеризуется степенью долговечности основных конструктивных элементов в заданных условиях эксплуатации и степенью огнестойкости этих элементов. Эксплуатационные требования к жилым зданиям определяются составом помещений, соотношением их площадей и объемов, инженерным оборудованием, качеством наружной и внутренней отделки, а также изделий и оборудования.
Жилые здания I класса должны проектироваться по долговечности и огнестойкости ограждающих конструкций не ниже I степени, число этажей при этом не ограничивается.
Жилые здания II класса должны проектироваться по долговечности и огнестойкость не ниже II степени, с количеством этажей не более девяти.
В жилых зданиях III класса долговечность должна быть не ниже II, а огнестойкость не ниже III степени, число этажей не более пяти.
Источник: studref.com
Надежность строительных конструкций на этапе проектирования
Крупенина, Д. С. Надежность строительных конструкций на этапе проектирования / Д. С. Крупенина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 14 (304). — С. 93-94. — URL: https://moluch.ru/archive/304/68519/ (дата обращения: 13.10.2022).
В статье автор раскрывает суть применения системы коэффициентов запаса в расчетах при проектировании для обеспечения надежности строительных конструкций.
Ключевые слова: надежность, коэффициент надежности, конструкция, нормальная эксплуатация, расчет конструкций, метод предельных состояний.
В настоящее время уделяется большое внимание рассмотрению вопроса о мероприятиях по компенсированию несоответствий расчетной схемы строительных конструкций с реальной моделью и ее фактическими нагрузками.
Данная тема является актуальной, потому что расчетные модели конструкций зданий и сооружений должны отражать действительные условия работы. Ведь даже однотипные несущие конструкции и нагрузки, которые на них действуют, неоднозначны, что отражается в случайном характере поведения конструкций при эксплуатации. Это происходит за счет того, что на этапе проектирования создается упрощенная расчетная модель строительных конструкций, не учитывающая все факторы, которые в последующем будут оказывать воздействие на конструкцию, так как выполнить расчет реальных строительных конструкций, учитывающий все конструктивные особенности достаточно сложно, а порой и невозможно. И тем не менее строительные конструкции обязаны быть запроектированы так, чтобы они обладали достаточной надежностью при возведении и эксплуатации.
Рассмотрим понятие надежности, методику расчета строительных конструкций и принятые меры в расчетах для компенсации отличий расчетной модели от действительной.
Согласно ГОСТ 27751–2014 надежность имеет следующее определение:
Надежность строительного объекта — способность строительного объекта выполнять требуемые функции в течение расчетного срока эксплуатации [1].
Разберем методику расчета строительных конструкций в нашей стране. В основу нормативно-технической документации проектирования положен метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям.
Предельные состояния — состояния, при которых конструкция, основание (здание или сооружение в целом) перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ (возведении) [1].
Метод предельных состояний был разработан профессором Стрелецким Н. С. в 1950-е годы. Цель метода — с заданной обеспеченностью избежать наступления предельных состояний при производстве работ и при эксплуатации в течение срока службы здания или сооружения.
Согласно ГОСТ 27751–88 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету» выделяют две группы предельных состояний:
– Первая группа предельных состояний — предельные состояния, наступление которых ведет к полной непригодности эксплуатации конструкций зданий и сооружений (разрушение любого характера, потеря устойчивости формы/положения, переход в изменяемую систему и др.).
– Вторая группа предельных состояний — предельные состояния, наступление которых затрудняет нормальную эксплуатацию конструкций зданий и сооружений (достижение предельных деформаций конструкций, образование трещин, достижение предельных раскрытий и длина трещин, потеря устойчивости формы, вызывающая затруднение нормальной эксплуатации и др.).
Стандартами на проектирование определяются предельные состояния, по которым следует выполнять расчеты.
Условия обеспечения надежности заключаются в том, чтобы расчетные значения нагрузок или ими вызванных усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытий трещин не превышали соответствующих им предельных значений, устанавливаемых нормами проектирования конструкций.
При этом в расчет строительных конструкций вводят систему коэффициентов надежности и коэффициентов условий работы, учитывающая изменчивость нагрузок, свойств материалов и условий работы конструкции [3]:
- Коэффициент надежности по нагрузке (коэффициент перегрузки) γf. Данный коэффициент учитывает возможные отклонения фактической нагрузки от нормативной. В СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» приведены коэффициенты надежности по нагрузке для веса строительных конструкций, грунтов, коэффициенты для веса оборудования и материалов.
- Коэффициент надежности по материалу (коэффициент однородности материала) γm. Данный коэффициент учитывает возможные отклонения механических свойств и прочности материала от нормативных значений.
- Коэффициент условий работы γc. Этот коэффициент учитывает возможное воздействие различных неблагоприятных факторов: влияние условий изготовления конструкций, неполное соответствие идеализированной расчетной схемы с реальной моделью здания или сооружения.
- Коэффициент ответственности γn учитывает ответственность сооружения и влияние на требуемый уровень надежности. Класс сооружения, уровень ответственности и значение данного коэффициента принимает генпроектировщик по согласованию с заказчиком, но данное значение должно быть не меньше величины, указанной ГОСТ 27751:
– для КС-3 (повышенный уровень ответственности) — 1,1;
– для КС-2 (нормальный уровень ответственности) — 1,0;
– для КС-1 (пониженный уровень ответственности) — 0,8 [1].
Для разных конструктивных элементов зданий и сооружение разрешено принимать разные уровни ответственности, а значит и численные значения коэффициента надежности по ответственности.
Таким образом, введение вышеперечисленных коэффициентов позволяет выполнить расчет конструкций, зданий и сооружений, прибегая к некоторым упрощениям в расчетной схеме, а также учесть возможные неблагоприятные факторы, оказывающие воздействие на реальные строительные конструкции.
- ГОСТ 27751–2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. — Москва: Изд-во стандартов, 2014. — 16 с.
- СП 20.13330.2016. Актуализированная редакция «СНиП 2.01.07–85*» Нагрузки и воздействия. — М., 2016 г.
- Черных А. Г., Бызов В. Е. Краткий курс лекций «Международная нормативная база проектирования (Еврокоды)». — СПб.: СПбГАСУ, 2014. — 80 с.
Основные термины (генерируются автоматически): конструкция, коэффициент надежности, сооружение, коэффициент условий работы, методика расчета, нормальная эксплуатация, потеря устойчивости формы, производство работ, расчет конструкций, расчетная схема.
Ключевые слова
конструкция, надежность, коэффициент надежности, нормальная эксплуатация, расчет конструкций, метод предельных состояний
надежность, коэффициент надежности, конструкция, нормальная эксплуатация, расчет конструкций, метод предельных состояний
Похожие статьи
Расчет надежности железобетонных элементов конструкций
Расчет надежности элемента конструкции. Надежность строительного объекта — это
Расчет вероятности отказа ибезотказной работы элемента по прочности бетона на сжатие.
По условию поставленной задачи необходимо, чтобы расчетные сжимающие напряжения не.
Оценка надежности и долговечности металлоконструкций
— при работе конструкций в условиях низких температур; — в случае применения материалов, подверженных хрупкому разрушению, при этом аварии могут иметь место и при нормальных температурах; — при действии на конструкцию ударных и других видов динамических нагрузок
Обследование строительных конструкций зданий по хранению.
Расчет надежности элемента конструкции. Считается, что при нормальных условиях твердения бетон принимает проектную прочность
Рекомендации [1] устанавливали следующие коэффициенты условий работы, вводимые к расчетному сопротивлению арматуры: – при.
Надежность строительных конструкций и ее влияние на несущую.
Надежность конструкции при проектировании обеспечивают применением различных коэффициентов надежности — по нагрузке, по материалу, коэффициент условий работы, коэффициент надежности по назначению, которые не могут в полной мере отвечать за.
Расчет сечения сборно-монолитной конструкции в стадии.
В рамках настоящей работы выполнен расчет характерного сечения плиты перекрытия типового этажа. Рис. 2. Пространственная модель перекрытия.
Поскольку расчет по рабочей высоте сборного элемента показал, что прочность сборно-монолитной конструкции обеспечена, то.
К вопросу об исследовании долговечности железобетонных.
Из этого следует, что расчет железобетонных конструкций на совместное воздействие силовых факторов и агрессивной среды должен производиться. При этом предлагается (п. 2.13), условия работы учитываются с помощью коэффициентов условий работы γbi.
Оценка технического состояния здания | Статья в журнале.
Обобщенный коэффициент эксплуатационной пригодности здания определяется по формуле
Эксплуатация конструкций возможна при условии восстановительных работ.
10. Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций по внешним признакам.
Особенности прогнозирования остаточного ресурса зданий.
Для выполнения расчёта остаточного ресурса (срока эксплуатации объекта до капитального ремонта) на основе экспертных оценок устанавливаются коэффициенты значимости для отдельных видов конструкций аi, определяются максимальные величины повреждений.
Живучесть строительных конструкций | Статья в журнале.
Цель данной работы — рассмотреть понятие живучести строительных конструкций, выявить основные положения теории и оценить способы повышения живучести в сооружениях. Живучестью называют свойство строительных конструкций зданий и сооружений продолжать.
Источник: moluch.ru
Надежность строительных конструкций зданий и сооружений в процессе их эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Даулетбаев Р.Б., Вовк Б.В.
В настоящее время актуальной является проблема разработки теоретических методов оценки долговечности строительных конструкций. Повреждение конструкций нередко является следствием дефекта, который мог быть допущен при проектировании, строительстве (транспортирование, изготовление, хранение, монтаж, отделка. ) и эксплуатации. Многочисленные данные по обследованию состояния строительных конструкций свидетельствуют о том, что под действием различных факторов (температуры, влажности, газовой среды) несущая способность и жесткость в процессе эксплуатации снижаются. В статье приводятся пути получения равнонадежных конструкций при их проектировании: как производится технологическое обеспечение надежности конструкций и чем обеспечивается надежность в процессе эксплуатации конструкций. Приведены необходимые теоретические предпосылки и практические рекомендации, на основании которых могут быть сделаны важные шаги по пути коренного улучшения качества строительства при одновременном уменьшении его стоимости.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Даулетбаев Р.Б., Вовк Б.В.
Современные подходы к расчету остаточного ресурса изгибаемых железобетонных элементов с коррозионными повреждениями
Прикладной способ прогнозирования коррозионных повреждений и остаточного ресурса изгибаемых железобетонных элементов с учетом опыта эксплуатации объектов-аналогов
Анализ коррозионных повреждений эксплуатируемых изгибаемых железобетонных конструкций зданий и сооружений
Текст научной работы на тему «Надежность строительных конструкций зданий и сооружений в процессе их эксплуатации»
Надежность строительных конструкций зданий и сооружений в процессе их эксплуатации
Даулетбаев Руслан Бакытжанович,
Вовк Богдан Викторович,
В настоящее время актуальной является проблема разработки теоретических методов оценки долговечности строительных конструкций. Повреждение конструкций нередко является следствием дефекта, который мог быть допущен при проектировании, строительстве (транспортирование, изготовление, хранение, монтаж, отделка. ) и эксплуатации.
Многочисленные данные по обследованию состояния строительных конструкций свидетельствуют о том, что под действием различных факторов (температуры, влажности, газовой среды) несущая способность и жесткость в процессе эксплуатации снижаются. В статье приводятся пути получения равнонадежных конструкций при их проектировании: как производится технологическое обеспечение надежности конструкций и чем обеспечивается надежность в процессе эксплуатации конструкций. Приведены необходимые теоретические предпосылки и практические рекомендации, на основании которых могут быть сделаны важные шаги по пути коренного улучшения качества строительства при одновременном уменьшении его стоимости. Ключевые слова: надежность, эффективность, долговечность, вероятностная оценка, ремонтопригодность.
Введение. В процессе эксплуатации промышленных и гражданских зданий и сооружений строительные конструкции, как известно, физически изнашиваются. Это проявляется в виде повреждений, которые в иных случаях приводят к обрушениям конструкций, а на действующих производствах — к полному прекращению выпуска продукции. Поэтому обеспечение надежности и долговечности строительных конструкций в течение всего проектного срока службы является важной государственной экономической задачей.
Основной экономический эффект надежности строительных конструкций определяется на стадии проектирования. Здесь прежде всего должен быть установлен необходимый уровень надежности в зависимости от функционального назначения объекта и требуемого срока его службы. Применительно к этому уровню выбираются материалы несущих и ограждающих конструкций.
Затем задача сводится к проектированию равнонадежной конструкции с требуемым уровнем надежности, что достигается:
— выбором рациональных конструктивных решений и методов расчета;
— выбором рациональной производственной базы и включением в проект технологически обоснованных статистических характеристик качества.
Здесь рассматриваются лишь проектные и производственно-технические факторы, непосредственно влияющие на уровень надежности конструкций, считая при этом, что другие факторы учитываются при прочих равных условиях.
Основная часть. Повышение уровня теоретической надежности, снижение расчетного коэффициента надежности и, следовательно, уменьшение затрат на возведение зданий и сооружений может быть достигнуто за счет:
— максимального (с учетом возможностей производственной базы) укрупнения элементов сборных конструкций и соответственного уменьшения числа их сопряжений;
— создания конструктивных схем, обеспечивающих резервирование надежности, т. е. таких схем, при которых отказ одного или даже не-
скольких элементов не означал бы отказа всей конструкции;
— применения пространственных конструкций;
— максимального использования стандартных и унифицированных элементов, которые, как правило, изготовляются по более совершенной технологии и имеют высокий уровень надежности;
— применения элементов железобетонных конструкции с учетом их контрольной (конструктивной) прочности;
— расположения однотипных элементов сборных конструкций, имеющих разные характеристики начальной безотказности, в расчетных участках конструктивно-монтажных цепей таким образом, чтобы обеспечить приблизительно равный уровень надежности во всех звенья конструкции;
— проектирование узлов сопряжений с характеристиками надежности, близкими к соответствующим характеристикам элементов;
— применения монолитных конструкций. Заметим, что несмотря на то, что эти конструкции в силу однородности материала, элементов и узлов должны быть более надежными, они обладают одним существенным недостатком: при их возведении труднее управлять качеством, так как невозможно обеспечить равионадежность конструкции путем рационального размещения в ней элементов с разными уровнями надежности и учесть их конструкционную прочность;
— проектирования долговечности и ремонтопригодности. При этом длительность межремонтных периодов определяется путем подсчета долговечности защитных покрытий и изменчивости прочности материала во времени;
— обеспечения технологичности конструкций и рабочих чертежей.
Это требование обусловливается созданием конструкций, приспособленных для рациональной организации изготовительных, строительно-монтажных и ремонтных работ с учетом пооперационного предупредительного контроля качества.
Непременным условием уменьшения расчетного коэффициента надежности при заданном уровне надежности конструкции является получение надлежащих гарантий в том, что действительные характеристики качества (надежности) возведенной в натуре конструкции будут соответствовать расчетной модели. Эта задача решается путем организации активного производственного контроля качества и стабилизации технологических процессов, что связано с некоторыми материальными затратами.
В железобетонных конструкциях имеются еще и дополнительные резервы экономии:
1. Повышение коэффициента однородности бетона и уменьшение коэффициента перегрузки
от собственного веса, что позволяет уменьшить расчетные сечения.
2. Оценка физико-механических характеристик качества элементов железобетонных конструкций по их контрольной прочности. Сущность метода заключается в том, что на основе сплошного контроля готовой продукции нераз-рушающими методами определяются фактические значения физико-механических характеристик качества в различных сечениях элементов.
Как известно, по принятой методике расчета железобетонных конструкций проектом устанавливается один класс бетона для всего элемента, а величина сечения обычно принимается постоянной по длине. Естественно, что прочность, необходимая в расчетном сечении, оказывается излишней для других сечений. В силу особенностей технологии производства железобетонных конструкций имеет место изменчивость характеристик прочности в пределах элемента. Задача состоит в том, чтобы учесть вероятность совпадения действительных характеристик прочности в некоторых сечениях с расчетными усилиями, действующими в тех же сечениях.
Н. А. Крыловым [4] предложена методика вероятностной оценки этих совпадений, позволяющая уменьшить расчетный класс бетона или, что то же, расчетный коэффициент надежности и получить существенный экономический эффект.
Так, например, для сопоставления действительных характеристик прочности бетона одно-пролетной железобетонной балки (рис. 1) с сопротивлениями, допускаемыми по расчету для различных её сечений, строится специальная контрольная эпюра Рвх. Ординаты этой огибающей эпюры определены по результатам расчета бетона па сжимающие усилия от действующих моментов, а также сжимающие или перерезывающие усилия от поперечных сил при условии восприятия арматурой действующих усилий и обеспечения надежного ее сцепления с бетоном. Расчеты выполнены с учетом изменения величин изгибающих моментов и перерезывающих сил по длине балки (эпюры М и О).
При сплошном контроле прочности бетона в изделиях для каждого контролируемого сечения должно быть соблюдено условие:
где Рвизм — действительная (измеренная) прочность бетона в контролируемом сечении элемента;
Рвх — расчетное сопротивление бетона в том же сечении.
3. Применение селективного отбора при сплошном контроле физико-механических и геометрических характеристик качества. Такой отбор позволяет дифференцировать однотип-
ные элементы сборных конструкций по характеристикам надежности и рационально размещать их в конструкции.
На рис. 2 представлены схема каркаса многоэтажного здания (а) и график требуемого теоретического уровня надежности в зависимости от места расположения элементов (колонн) в конструкции (б). Разобьем здание по высоте на три участка с допустимыми равными уровнями надежности элементов. Очевидно, что для нижнего, третьего участка потребуются элементы с наиболее высоким уровнем надежности, а для верхнего — с наименьшим. По результатам сплошного контроля качества изготовления партии элементов сборных колонн построим кривую распределения характеристик их прочности (в).
Рисунок 1 — Расчетные и контрольные эпюры для одно-пролетной железобетонной балки
Рисунок 2 — Обеспечение равнонадежности конструкций: а) схема каркаса; б) график изменения надежности конструкции по высоте здания; в — изменчивость характеристик прочности партии элементов сборных колонн: I -первый участок надежности (12-9 этажи); II — второй участок надежности (8-5 этажи); III — третий участок надежности (4-1 этажи); Н — надежность конструкции; N -число ярусов (этажей) колонны; оЬ — прочность элементов; у — количество элементов данной прочности (частота распределения).
Площадь, расположенная под кривой нормального распределения, также разобьем на три участка, отличающихся минимальной, средней и максимальной прочностью элементов.
Руководствуясь графиком, представленным на рис. 2в, произведем селективный отбор, т. е. разбраковку партии по характеристикам прочности от а-| до а2, от а2 до а3 и больше а3. Теперь ясно, что для первых четырех этажей (III участок) пойдут звенья колонн с характеристиками прочности больше а3, для 5-8 этажей (II участок) — с характеристиками от а2 до а3 и для 912 этажей (I участок) — от а! до а2. Соответственно должна быть дифференцирована и точность монтажных работ. В отдельных случаях по высоте здания может меняться и метод монтажа, обеспечивающий в нижних ярусах максимальную точность сопряжений, т.е. минимальные эксцентрицитеты, а в верхних (где труднее добиться высокой точности) — должно быть подтверждено проверочным расчетом надежности конструкций и экономическими соображениями.
4. Улучшение качества строительства, сведение к минимуму доли дефектной продукции и удлинение межремонтного периода.
5. Осуществление рекомендаций службы надежности по совершенствованию проектных решений и технологических процессов производства, направленных на повышение уровня надежности и, следовательно, на улучшение технико-экономических показателей строительства.
Задача службы эксплуатации строительных конструкций в конечном счете сводится к поддержанию заданного уровня их надежности в течение всего срока службы. С повышением уровня надежности возрастают капитальные затраты, связанные с их возведением, а затраты на эксплуатацию соответственно уменьшаются. Во временных сооружениях, рассчитанных на короткий срок службы, затраты на эксплуатацию могут оказаться близкими к нулю. В зданиях высокого класса, рассчитанных на длительный период эксплуатации, эти расходы составляют существенную часть общей стоимости строительства. Экономическая эффективность затрат на проведение профилактических осмотров и ремонтов может быть оценена путем сопоставления этих затрат с первоначальной стоимостью строительства.
Как известно, периодичность профилактических ремонтов зависит от интенсивности постепенного износа элементов и узлов конструкции. Интенсивность износа в свою очередь зависит от качества материалов, совершенства конструктивных решений, степени воздействия внешней среды и условий эксплуатации конструкции. Последние определяются уровнем ее ремонтопригодности и организацией эксплуатационной
Источник: cyberleninka.ru