Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методов количественной оценки механической безопасности эксплуатируемых строительных конструкций

Сведения об участнике
ФИО
Соловьев Сергей Александрович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодский государственный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Математика. Механика
Раздел области наук
Механика
Тема
Разработка методов количественной оценки механической безопасности эксплуатируемых строительных конструкций
Резюме
В представленной научно-исследовательской работе разработаны методы количественной оценки механической безопасности (в виде остаточной несущей способности и надежности) эксплуатируемых строительных конструкций. Данный проект направлен на реализацию требований Закона РФ №384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений". Предложенные методы поспособствуют предупреждению и предотвращению аварий строительных конструкций. В свете событий последних лет, данная проблема имеет высокую актуальность. Значимость работы подтверждается большим количеством публикаций в журналах из Перечня ВАК, изобретениями и выступлениями на Международных конференциях.
Ключевые слова
безопасность, надежность, предотвращение аварий, строительство, остаточный временной ресурс, несущая способность
Цели и задачи
1. Разработка и совершенствование методов определения остаточной несущей способности эксплуатируемых строительных конструкций;
2. Разработка методов расчета надежности строительных конструкций по различным критериям работоспособности с учетом неполноты статистической информации о контролируемых параметрах в расчетных моделях предельных состояний;
3. Разработка способа определения длины трещины в изгибаемых и растягиваемых строительных конструкциях с учетом пластической зоны предразрушения;
Введение

С 2010 г. вступил в силу Закон РФ №384-ФЗ, на основе которого были переизданы новые Межгосударственные стандарты ГОСТ 27751-2014 (введен в действие с 01.07.2015) и ГОСТ 31937-2011. Задача разработки и совершенствования методов для количественной оценки механической безопасности сейчас особо актуальна: по данным Минстроя России на 2013 г., в целом по стране средний срок службы строительных конструкций превышает нормативный более чем в 2 раза. Как следствие, в последние десятилетия резко возросло число аварий строительных объектов. Также крупные аварии в Омске 2015 г., в Междуреченске в 2016 г. могут свидетельстовать о том, что количественная оценка безопасности недостаточно внедрена в практику обследования строительных конструкций.

Методы и материалы

В проекте используются современные математические подходы:


1. Впервые в РФ проиллюстрировано применение теории свидетельств Демпстера-Шефера для оценки надежности строительных конструкций;


2. Использование методов расчета надежности на основе теории возможностей и теории нечетких множеств, позволяет учесть неполноту статистической информации, т.к. на практке затруднительно получить полную статистическую информацию для расчета надежности строительных конструкций;

3. Полученный патент на изобретение на способ определения несущей способности железобетонных балок свидетельствует об уникальности разработанных методов;

 

Описание и обсуждение результатов

В [1] д.т.н., проф. А.Г. Тамразян отмечает, что принцип безопасности строительных конструкций может быть реализован в полной мере только при условии дальнейшего развития методов расчета надежности. В [2] отмечено, что «метод (расчета) по предельным состояниям не дает четкого ответа о надежности конструкций, не позволяет их проектировать с заданным уровнем надежности и оценивать качество проектного решения по данному критерию». В [3] указывается на то, что «накопленный отечественный и зарубежный опыт позволяет в настоящее время разрабатывать нормативные документы на основе теории надежности, а при проектировании новых и реконструкции существующих зданий и сооружений применять методы количественной оценки надежности». В СП 63.13330.2012 указано, что «расчет бетонных и железобетонных конструкций можно производить по заданному значению надежности на основе полного вероятностного расчета при наличии достаточных данных об изменчивости основных факторов, входящих в расчетные зависимости». Расчет надежности строительных конструкций вероятностно-статистическими методами был рассмотрен в работах [4, 5 и др.]. Однако, как отмечают некоторые авторы [6], полную статистическую информацию о контролируемых параметрах для расчета надежности на стадии эксплуатации, как предусмотрено по ГОСТ 27751-2014, зачастую не удается получить, особенно если оценивается оперативная надежность индивидуального несущего строительного элемента или индивидуальной конструкции в целом. Крупные аварии строительных конструкций свидетельствуют о том, что количественная оценка надежности и несущей способности недостаточно внедрена в реальную практику обследования и выявления технического состояния строительных конструкций. Разработка и совершенствование методов количественной оценки механической безопасности строительных конструкций (остаточная несущая способность, надежность, временной ресурс и др.) способствовала бы предупреждению и предотвращению аварий строительных конструкций. 

Предложенные методы обладают уникальностью и научной новизной, что подтверждается полученными патентами и заявками на изобретения, публикациями в ведущих научно-технических журналах РФ, включенных в Перечень ВАК, а также сборниках крупных международных конференций. Впервые в РФ проиллюстрировано применение теории свидетельств Демпстера-Шефера для расчета надежности строительных конструкций и определения математического ожидания надежности (несущей способности) при наличии статистической информации в виде подмножества интервалов надежности (несущей способности).  Предложены новые критерии ограничения прогибов и ширины раскрытия трещин в железобетонных балках, а также разработаны методы расчета остаточной несущей способности и надежности по критерию длины трещины, все это может быть использовано при совершенствовании Строительных Правил.

Используемые источники
1. Тамразян А.Г. Бетон и железобетон: Проблемы и перспективы // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 7. С. 51-54.
2. Краснощеков Ю.В., Заполева М.Ю. Вероятностное проектирование конструкций по заданному уровню надежности // Вестник Сибирской государственной автомо-бильно-дорожной академии. 2015. Вып. 1 (41). С. 68—73.
3. Райзер В.Д. Очерк развития теории надежности и норм проектирования строитель-ных конструкций // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2014. № 2. С. 29—35
4. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Стройиздат,1978. 239 с
5. Шпете Г. Надежность несущих строительных конструкций / пер. с нем. О.О. Анд-реева. М.: Стройиздат, 1994. 288 с.
6. Уткин В.С., Уткин Л.В. Новые методы расчетов надежности строительных конст-рукций. Вологда: ВоГТУ, 2011. 98 с.
Information about the project
Surname Name
Solovyev Sergey
Project title
Development of methods for mechanical safety evaluation of existing buildings and structures
Summary of the project
The scientific project describes the methods for mechanical safety evaluation of existing buildings and structures. This project is aimed at implementing the requirements of the Russia Law №384 for the structural safety of structures. The proposed methods will contribute to the prevention and failure prevention of existing structures.
Keywords
safety, reliability, ultimate load, existing structures