По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 519.2: 692

Оценка вероятности прогноза аварийного технического состояния строительных конструкций

Г. Д. Шмелев канд. техн. наук, доцент, профессор; Воронежский государственный технический университет;
А. Н. Ишков канд. техн. наук, доцент, Воронежский государственный технический университет;
Н. В. Головина эксперт-строитель, ООО «Воронежский центр экспертизы», г. Воронеж

Показана возможность оценки среднего и среднего квадратического отклонения по каждому из методов по граничным значениям с использованием правила «трех сигм». Методом наложения графиков нормального распределения прогнозируемых сроков службы по всем используемым методам прогнозирования получена гистограмма вероятностей. Доказана возможность оценки вероятности как по каждому временному интервалу прогнозирования, так и на суммарном временном участке. По результатам оценки вероятности на каждом временном интервале может быть сужен итоговый прогнозируемый интервал времени достижения конструкциями предельного или аварийного технического состояния.

Литература:

1. Авиром Л.С. Надежность конструкций сборных зданий и сооружений. – Л.: Издательство литературы по строительству, 1971. – 216 с.

2. Лычев А.С. Надежность строительных конструкций. – М.: Ассоциация строительных вузов, 2008. – 184 с.

3. Мельчаков А.П. Прогноз, оценка и регулирование риска аварии зданий и сооружений / А.П. Мельчаков, Д.В. Чебоксаров. – Челябинск: ЮУрГУ, 2009. – 111 с.

4. Обследование и испытание зданий и сооружений / В.Г. Козачек, Н.В. Нечаев, С.Н. Нотенко, В.И. Римшин, А.Г. Ройтман. – М.: Высшая школа, 2004. – 447 с.

5. Пухонто Л.М. Долговечность железобетонных конструкций инженерных сооружений (силосов, бункеров, резервуаров, водонапорных башен, подпорных стен): монография. – М.: АСВ, 2004. – 424 с.

6. Самигуллин Г.Х. Определение остаточного ресурса производственных зданий и сооружений нефтеперерабатывающих предприятий / Г.Х. Самигуллин, М.М. Султанов // Нефтегазовое дело. – 2011. – № 2. – С. 167–175. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. ogbus.ru/authors/Samigullin/Samigullin_3.pdf (дата обращения 25.04.2013).

7. Селяев В.П. Долговечность строительных материалов, изделий, конструкций. Методы прогнозирования // Строительство, архитектура, дизайн. – 2008. – Вып. 2. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:// marhdi.mrsu.ru/2008- 2/pdf/69_seliaev.pdf (дата обращения 25.04.2013).

8. Сущев С.П. Остаточный ресурс конструкций здания (сооружения) и возможные методы его оценки / С.П. Сущев, И.А. Адаменко, Н.А. Смолинов // Предотвращение аварий зданий и сооружений. – 2009 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://pamag.ru/pressa/ostatok-resurs (дата обращения 20.04.2013).

9. Чирков В.П. Анализ динамического поведения конструкций при интенсивных многокомпонентных сейсмических воздействиях // Информационный бюллетень РФФИ. Математика, информатика, механика. – 1998. – № 6. – С. 28–56.

10. Шматков С.Б. Расчет остаточного ресурса строительных конструкций зданий и сооружений // Вестник ЮУрГУ. – 2007. – № 22. – С. 26–57.

11. Шмелев Г.Д. Использование случайных функций и процессов в комбинированной методике прогнозирования остаточных сроков службы строительных конструкций / Г.Д. Шмелев, М.И. Федотова // Известия КГАСУ. – 2017. – № 1 (39). – С. 128–137.

12. Шмелев Г.Д. Метод интервального экспертного прогнозирования остаточного ресурса строительных конструкций с экстраполяцией контролируемых параметров поврежденности, физического износа и снижения несущей способности / Г.Д. Шмелев, Н.В. Головина // Сборник научных трудов SWorld. – Одесса: Куприенко С.В., 2013. – Т. 8. – Вып. 4. – С. 89–94.

13. Шмелев Г.Д. Методика экспресс прогноза остаточного срока службы конструкций зданий и сооружений по их физическому износу / Г.Д. Шмелев, Е.Н. Савченко // Оценка риска и безопасность строительных конструкций: сборник тезисов докладов Первой международной научно-практической конференции. – Воронеж: ВГАСУ, 2006. – Т. 1. – С. 87–89.

14. Шмелев Г.Д. Параметрические методы прогнозирования остаточных сроков службы железобетонных строительных конструкций / Г.Д. Шмелев, И.В. Николайчев // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. – 2013. – № 7. – С. 167–175.

15. Шмелев Г.Д. Прогнозирование надежности и остаточного ресурса строительных конструкций с использованием метода линеаризации в условиях ограниченной статистической информации / Г.Д. Шмелев, Н.В. Головина // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании, 2012: сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции. Технические науки. – Одесса: Куприенко С.В., 2012. – Т. 6. – Вып. 4. – С. 100–107.

16. Шмелев Г.Д. Техническая безопасность строительных конструкций // Безопасность жизнедеятельности, ХХI век. Материалы международного научного симпозиума. – Волгоград: ВолгГАСУ, 2001. – С. 106–108.

17. Alex F.B. Fundamentals of the Monte Carlo method for neutral and particle transport // The University of Michigan. – 1998. – 194 p.

18. Bojidar S.Y. Bridge Management for New York City // Structural Engineering International. – 1998. – № 3 – P. 21–215.

19. Kala Z. Finite element method for sensitivity analysis of stability problems of steel plane frames // In Proc. of Int. Conf. CMM-2009 – Computer Methods in Mechanics. Zielona Gora (Poland). – 2009. – P. 49–52.

20. Puklicky L. Random Analysis of Uncertainties of Standards Leading to Failure of Structures / L. Puklicky, A. Omishore, Z. Kala // In CD prog. of Int. Conf. on Computational Method for Coupled Problems in Science and Engineering, COUPLED PROBLEMS, Ischia. – 2009. – P. 25–31.

21. Rosovsky D.V. Structural Reliability. Part of publ. W. Chen // The Civil Engineering Handbook, CRC Press, W.F. Chen Ed., Clenson University. – 1995. – P. 5–8.

22. Федотова М.И. Экспресс метод оценки технических рисков при проведении обследований зданий и сооружений // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. – 2017. – № 3 (2). – С. 16–21.

23. Шмелев Г.Д. Логическая структура экспертной системы прогнозирования остаточных сроков службы строительных конструкций // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. – 2017. – № 1-2 (1). – С. 9–17.

Все строительные конструкции зданий и сооружений проектируются с определенным запасом по несущей способности и деформативности.

Этот запас принято называть «первоначальным запасом надежности» конструкции [1]. В процессе длительной эксплуатации строительных конструкций в составе зданий и сооружений под воздействием различных нагрузок, природно-климатических факторов, температурных перепадов, химических реагентов и др. происходит неминуемый процесс старения конструкций. В процессе старения строительные конструкции теряют часть первоначальной несущей способности, заложенной при их проектировании и изготовлении.

Одной из задач, стоящей перед инженерами, занимающимися вопросами проектирования, эксплуатации, обследования и мониторинга зданий и сооружений различного назначения, является задача оценки остаточных сроков службы строительных конструкций и всего здания (сооружения) в целом.

В настоящий момент эта задача решается разными исследователями [1…19] с использованием различных подходов. Краткий обзор указанных выше научных работ и двух нормативнотехнических документов проведен в работе [11].

Однако использование одного метода прогноза, как предлагают многие авторы научных исследований [1…10, 13, 15, 16, 18, 19], не способно дать достоверный прогноз, так как в каждом из предложенных авторами методов имеются различные изъяны и недочеты [11]. Решением проблемы точности и достоверности прогноза может стать использование сразу нескольких независимых методов, учитывающих изменения различных параметров конструкций.

В этом случае возникает сложность с оценкой достоверности прогноза. В рамки настоящей статьи входит рассмотрение процесса теоретического обоснования и практического исследования возможного варианта учета вероятности прогноза при использовании нескольких независимых методов прогнозирования остаточных сроков службы строительных конструкций.

В случае если предположить, что сроки службы группы однотипных конструкций в здании по своим фактическим срокам службы подчиняются закону нормального распределения, то на прогнозируемом интервале предельных значений сроков службыдо достижения конструкциями предельного состояния, от минимального до максимального значений, должны уместиться все значения сроков службы всех конструкций из исследуемой (прогнозируемой) группы однотипных конструкций (рис. 1).Нижняя граница заранее выбранного для прогнозирования предельного состояния конструкции на рис. 1 обозначена красной линией. На рис. 1 по вертикальной оси откладываются значения D, характеризующие состояние конструкции (поврежденность, физический износ, несущая способность и т.д.).

Для Цитирования:
Г. Д. Шмелев, А. Н. Ишков, Н. В. Головина, Оценка вероятности прогноза аварийного технического состояния строительных конструкций. Строительство: новые технологии - новое оборудование. 2018;7.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала