РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОЦЕНКЕ НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ ПО ВНЕШНИМ ПРИЗНАКАМ

Изложена методика для быстрой оценки надежности стальных, железобетонных, каменных и деревянных конструкций на основе имеющихся в них повреждений и дефектов, а также оценка технического состояния зданий или сооружений по состоянию отдельных конструкций.

Дана методика по прогнозированию вероятности аварий зданий и сооружений по показателям проекта, строительства и эксплуатации.

Рекомендации предназначены для работников служб, занимающихся эксплуатацией зданий и сооружений, инженеров-проектировщиков, разрабатывающих новые проекты, проекты реконструкции или осуществляющих авторский надзор за строительством, а также могут быть использованы при обследовании зданий и сооружений.

Настоящие рекомендации разработаны к.т.н. Добромысловым А.Н. при участии инж. Фролова Ю.В., Кузиной О.Л., Третьяковой С.В. в развитие ранее выпущенной работы ЦНИИПромзданий в 1989 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

При эксплуатации зданий и сооружений, а также при их обследовании широко применяются для оценки технического состояния конструкций визуальные обследования. В связи с этим возникает необходимость в установлении надежности обследуемых конструкций по внешним признакам повреждений.

Как показали наблюдения, в процессе эксплуатации конструкций происходит циклическое изменение их надежности, что связывается с изменчивостью величин нагрузок и изменением несущей способности вследствие различных повреждений.

При достижении конструкцией определенного уровня надежности в ней будут наблюдаться необратимые повреждения: трещины, потеря устойчивости сжатых элементов, пластические деформации, коррозионные повреждения и т.п. Повреждения критического характера в конструкциях могут привести к обрушению конструкции и аварии здания или сооружения.

Учет влияния повреждений на надежность конструкции зданий и сооружений обобщен в настоящих рекомендациях.

Для удобства оценки надежности составлены подробные таблицы для различных видов конструкций. Своевременная оценка технического состояния конструкций и сооружений позволит вовремя провести их ремонт и усиление и тем самым обеспечить их надежность при эксплуатации.

Не менее важным вопросом является экспертиза здания или сооружения на предрасположенность к аварии. Выявление таких объектов по предлагаемой в рекомендациях методике позволит эксперту или автору проекта критически подойти к оценке их надежности и принять в случае необходимости дополнительные мероприятия по контролю качества, что в итоге будет способствовать повышению надежности.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации предназначены для приближенной оценки надежности эксплуатируемых отдельных строительных конструкций и надежности зданий и инженерных сооружений в целом. По результатам этих оценок устанавливается пригодность конструкций зданий и инженерных сооружений для эксплуатации, сроки ремонтов, а также необходимость применения более точных методов установления надежности конструкций.

1.2. Оценка надежности строительных конструкций при эксплуатации производится на основе имеющихся в них повреждений, устанавливаемых на основе визуальных обследований.

1.3. Оценка вероятностей аварий зданий и сооружений и их надежность осуществляется по методике экспертных оценок.

1.4. Под надежностью строительных конструкций понимается сохранение во времени, установленного нормами их качества: необходимой несущей способности, долговечности, деформативности.

2. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ИХ ПОВРЕЖДЕНИЯМ

2.1. Повреждения в конструкции разделяются в зависимости от причин их возникновения на две группы: от силовых воздействий и от воздействия внешней среды. Последняя группа повреждений снижает не только прочность конструкции, но и уменьшает ее долговечность. Основные виды повреждений стальных, железобетонных, каменных и деревянных конструкций приведены на рис.1...31 приложения 6.1.

2.2. В зависимости от имеющейся поврежденности и надежности, техническое состояние конструкций разделяется на 5 категорий: нормальное, удовлетворительное, не совсем удовлетворительное, неудовлетворительное, аварийное.

2.3. Влияние повреждений на надежность конструкций оценивается посредством уменьшения общего нормируемого коэффициента надежности (запаса) конструкций в процессе эксплуатации, где - коэффициент надежности по материалу, - коэффициент условий работы, - коэффициент надежности по нагрузке, - коэффициент надежности по назначению.

Относительная надежность конструкции при эксплуатации и поврежденность конструкции , где - фактический коэффициент надежности конструкции с учетом имеющихся повреждений.

Значения и , а также приближенная стоимость ремонта по восстановлению первоначального качества в процентах по отношению к первоначальной стоимости для различных категорий технического состояния конструкций приведены в табл.1.

2.4. Оценка технического состояния стальных, железобетонных, каменных и деревянных конструкций на основе имеющихся в них повреждений приведена в таблицах 2-5. При этом оценка надежности конструкций должна проводиться по максимальному повреждению на длине конструкции. Для оценки категории состояния конструкции необходимо наличие хотя бы одного признака, приведенного в графах 2, 3 таблиц.

2.5. Общая оценка поврежденности здания и сооружения производится по формуле

,                                                          (2.1)

где , , ... - максимальная величина повреждений отдельных видов конструкций, , , ... - коэффициенты значимости отдельных видов конструкций.

При оценке величин повреждений учитывают их максимальную величину, так как авария здания или сооружения обычно происходит из-за наличия критического дефекта в отдельно взятой конструкции.

Коэффициенты значимости конструкций устанавливаются на основании экспертных оценок, учитывающих социально-экономические последствия разрушения отдельных видов конструкций, характера разрушения (разрушение с предварительным оповещением посредством развития пластических деформаций или мгновенное хрупкое разрушение). При отсутствии данных коэффициенты значимости принимаются: для плит и панелей перекрытия и покрытия 2, для балок 4, для ферм 7, для колонн 8, для несущих стен и фундаментов 3, для прочих строительных конструкций 2.

КАТЕГОРИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

Таблица 1

Относительная оценка надежности здания или сооружения производится по формуле

.                                                                 (2.2)

2.6. При проведении экспресс-обследований общая оценка технического состояния зданий и сооружений может быть произведена по таблицам 6...16, в зависимости от имеющихся в них характерных повреждений.

2.7. Величину повреждения строительных конструкций через лет ее эксплуатации определяют по формуле

,                                                              (2.3)

где - постоянная износа, определяемая по данным обследования на основании изменения несущей способности в момент обследования; - относительная надежность, определяемая по категории технического состояния конструкции в зависимости от повреждений по табл.1, - срок эксплуатации в годах на момент обследования.

2.8. Срок эксплуатации конструкции до капитального ремонта в годах определяется по формуле

,                                                                     (2.4)

где - постоянная износа, определяемая по п.2.7.

2.9. Срок эксплуатации конструкции до аварийного состояния .

3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ АВАРИЙ

3.1. Аварии зданий и сооружений возникают в основном из-за допущенных грубых ошибок и просчетов, допущенных при разработке проектов, строительстве и эксплуатации. В случае неблагоприятного прогноза назначаются дополнительные меры по проверке качества проектирования, строительства и эксплуатации с целью устранения обнаруженных дефектов.

3.2. Недостаточная надежность проекта может возникнуть вследствие:

а) несоответствия принятой расчетной модели действительной работе конструкций из-за отсутствия или неполноты норм на проектирование, неясности расчетных схем и фактических условий работы и эксплуатации объекта;

б) недостаточных данных о действующих нагрузках и воздействиях;

в) недостаточных сведениях о свойствах и изменчивости материалов, конструкций и оснований, а также масштабного фактора;

г) применения новых неапробированных типов конструкций;

д) недостаточной сопротивляемости сооружения случайным воздействиям и повреждениям;

е) допущенных ошибок из-за отсутствия достаточного опыта проектировщиков, сложности расчета и конструирования, недостатка времени на проектирование.

3.3. Некачественное строительство объектов может возникнуть вследствие:

а) применения дефектных материалов;

б) использования необычных или неапробированных методов возведения;

в) плохого контроля за качеством строительства, неудовлетворительным взаимодействием проектировщиков и строителей;

г) низкой квалификации производственного персонала, частая смена производственного персонала;

д) неудовлетворительной обстановки на стройке: недостаток времени, средств, плохие взаимоотношения персонала.

3.4. Некачественная эксплуатация может возникнуть вследствие:

а) завышений проектных нагрузок;

б) отступлений от правил эксплуатации;

в) использования объекта не по назначению;

г) отсутствия контроля за состоянием здания или сооружения;

д) эксплуатации здания или сооружения с неустраненными дефектами;

е) снижения прочности конструкций во времени вследствие накопления повреждений: коррозии, выветривания, изменения грунтовых условий, усталости материала и т.п.

3.5. Определение вероятности аварии производят на основании анализа условий, влияющих на надежность сооружений, используя экспертные оценки, что не исключает применение расчетных данных или данных натурных обследований.

Опросная анкета, на которую анонимно отвечают эксперты, содержит ряд оценочных условий, каждое из которых имеет свой удельный вес, с общей суммой всех условий равной 1 (см. табл.17).

3.6. Каждое условие оценивается по балльной шкале и имеет 5 вариантов ответа: 1 (неприемлемо), 2 (неудовлетворительно), 3 (удовлетворительно), 4 (хорошо), 5 (отлично).

Условную надежность здания или сооружения определяют по формуле , где - удельная оценка надежности, получаемая умножением удельного веса условия на оценку в баллах.

3.7. Полученные значения для сооружения сравнивают со шкалой оценок надежности (см. табл.18).