Разработка методов количественной оценки механической безопасности эксплуатируемых строительных конструкций

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.

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;

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.

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;

 

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.

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.

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.