По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 624.046.5

Методы расчета надежности несущих железобетонных элементов по двум группам предельных состояний

В. С. Уткин д-р техн. наук, профессор
С. А. Соловьев канд. техн. наук, Вологодский государственный университет, г. Вологда

В соответствии с Законом РФ № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», в статье рассмотрен расчет несущих железобетонных элементов (на примере железобетонных балок) по всем их критериям работоспособности как условных механических систем с независимыми условными элементами при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах. Предлагаемый подход отличается тем, что надежность балки как системы рассматривается отдельно по первой (по безопасности эксплуатации) и второй (по эксплуатационной пригодности) группам предельных состояний. Надежность железобетонной балки по каждому критерию работоспособности рассчитывается на основе теории возможностей с количественной оценкой ее в виде интервала значений. Показана необходимость в оценках надежности несущих элементов отдельно по группам предельных состояний. На численных примерах обосновано проведение расчетов надежности железобетонных балок по различным группам предельных состояний. На примерах расчетов надежности показано, что надежность железобетонной балки может быть обеспечена по каждому критерию работоспособности балки отдельно, но не обеспечена при рассмотрении их в совокупности по правилам расчетов надежности последовательных систем в понятиях теории надежности. На основе приведенного подхода к расчету надежности железобетонной балки может быть оценена количественно безопасность ее эксплуатации по двум критериям работоспособности, а также разработаны методы расчетов надежности других несущих элементов строительных конструкций.

Литература:

1. Соловьев С.А. Расчет надежности железобетонной балки по критерию прочности бетона на стадии эксплуатации // Справочник. Инженерный журнал с приложением. — 2018. — №3 (252). — С. 17–22.

2. Utkin V.S., Solovyev S.A. Reliability Analysis of Reinforced Concrete Elements with Normal Cracks (on RC beam example) // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. — 2018. — №3 (14). — Pp. 150–160.

3. Уткин В.С., Соловьев С.А. Расчет надежности железобетонной балки на стадии эксплуатации по критерию длины трещины в бетоне // Вестник МГСУ. — 2016. — №1. — С. 68–80.

4. Соловьев С.А. Мониторинг надежности железобетонных балок по критерию прогиба // Вузовская наука — региону: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. — Вологда: ВоГУ, 2017. — С. 48–50.

5. Уткин В.С., Соловьев С.А. Определение остаточной несущей способности и надежности железобетонных балок по критерию ширины раскрытия трещин // Бетон и железобетон. — 2016. — №1. — С. 20–25.

6. Моисеенко Р.П. Начальная надёжность железобетонной балки. — Томск: Изд-во Том. гос. архит.- строит. ун-та, 2014. — 23 с.

7. Lu R., Luo Y., Conte J.P. Reliability evaluation of reinforced concrete beams. Structural safety. — 1994. — №14. — Pp. 277–298.

8. Naess A., Leira B.J., Batsevych O. Reliability analysis of large structural systems // Probabilistic engineering mechanics. — 2012. — №28. — Pp. 164–168.

9. Zhao Y., Zhong W., Ang A. Estimating Joint Failure Probability of Series Structural Systems // Journal of engineering mechanics. — 2007. — №5. — Pp. 588–596.

10. Уткин В.С., Уткин Л.В. Расчет надежности строительных конструкций при различных способах описания неполноты информации. — Вологда: ВоГТУ, 2009. — 126 с.

11. Dubois D., Prade H. Possibility theory. New York: Plenum Press. — 1988. — 411 p.

12. HoffmannK. Practical hints for the installation of strain gauges. Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt. — 1996. — 56p.

13. Бедов А.И., Сапрыкин В.Ф. Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений. — М.: АСВ, 1995. — 191 с.

14. Уткин В.С., Соловьев С.А., Каберова А.А. Значение уровня среза (риска) при расчете надежности несущих элементов возможностным методом // Строительная механика и расчет сооружений. — 2015. — №6 (263). — С. 63–67.

15. Wang P., Zhang J., Zhai H., Qiu j. A new structural reliability index based on uncertainty theory // Chinese Journal of Aeronautics. — 2017. — Vol. 30. — Pp. 1451–1458.

16. Zhang W., Jiang S., Li X., Wang Z. An approach to structural reliability evaluation under fatigue degradation and shocks // Mechanical Systems and Signal Processing. — 2018. — Vol. 113. — Pp. 65–76.

С2015 года вступил в силу Межгосударственный стандарт ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований». Надежность несущих железобетонных элементов определяется свойством выполнять заданные им функции в течение установленного срока эксплуатации. Рассмотрим методы расчета надежности несущих железобетонных элементов по двум группам предельных состояний на примере надежности изгибаемого железобетонного элемента, например железобетонной балки. Значение надежности балки количественно характеризует меру безопасности эксплуатации балки в данный момент по тому или иному критерию работоспособности, и на этой основе принимается решение о возможности дальнейшей ее эксплуатации, необходимости усиления или замены. Для расчета значения надежности балки необходима математическая модель предельного состояния по каждому критерию ее работоспособности, по которой устанавливается значение резерва между фактической несущей способностью балки по тому или иному критерию ее работоспособности и несущей способностью, требуемой по двум условиям: по безопасности эксплуатации и эксплуатационной пригодности.

Мерой несущей способности балки, как правило, является максимальная нагрузка, которую выдерживает балка, не переходя в запредельное состояние по данному критерию работоспособности. В качестве критериев работоспособности железобетонной балки по первой группе предельных состояний, по которым оценивается безопасность ее эксплуатации, чаще всего принимаются прочность бетона и арматуры балки и длина трещины в растянутой зоне бетона балки. По значению этих критериев балка может находиться в нормативном, работоспособном, ограниченно работоспособном или аварийном состояниях. Критериями работоспособности железобетонной балки по второй группе предельных состояний, по которым оценивается ее эксплуатационная пригодность, являются жесткость (прогиб и угол поворота), трещинообразование, ширина раскрытия трещин в бетоне, которые могут привести балку к ограниченной работоспособности.

Для Цитирования:
В. С. Уткин, С. А. Соловьев, Методы расчета надежности несущих железобетонных элементов по двум группам предельных состояний. Строительство: новые технологии - новое оборудование. 2020;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: