- •«Конструкционная безопасность строительного объекта»
- •Оглавление
- •Глава 1. Проблема конструкционной безопасности строительства
- •Глава 2. Теория риска аварии строительного объекта
- •Глава 3. Контроль риска аварии строительного объекта
- •Глава 4. Гарантии конструкционной безопасности объекта
- •Глава 1. Проблема конструкционной безопасности строительства
- •1.1. Значимость проблемы, ее специфика и терминология
- •1.2. О нормировании и модернизации в строительной отрасли
- •Глава 2. Теория риска аварии строительного объекта
- •2.1. Концепция, методология и научные положения теории.
- •2.3. Максимально допустимый риск аварии для нового объекта
- •2.4. Пороговые инварианты риска аварии эксплуатируемого объекта
- •2.5. Прогноз и верификация фактического риска аварии объекта
- •2.6. Модель деградации объекта. Риск аварии и конструкционный износ
- •2.7. Риск аварии и безопасный ресурс объекта
- •Глава 3. Контроль риска аварии строительного объекта
- •3.1. Контроль проектного риска аварии объекта
- •3.2. Контроль риска аварии при возведении объекта
- •3.3. Контроль риска аварии эксплуатируемого объекта
- •3.4. Экспертная система для контроля риска аварии объекта
- •Глава 4. Гарантии конструкционной безопасности объекта
- •4.1. Гарантия в системе сертификации
- •4.2. Гарантия в системе страхования
- •3.3. Априорная гарантия конструкционной безопасности
- •Требования стандарта исо 9001 к элементам системы качества
- •Перекрытие
- •Главные балки
- •Колонны 1-2 этажей
- •Основание фундаментов
- •Фундаменты
- •Приложение
2.7. Риск аварии и безопасный ресурс объекта
Прогноз безопасного ресурса строительного объекта основывается на гипотезе, что конструкционный износ Ј(Т) здания (сооружения) – это медленно текущий процесс. Из теории медленных процессов, следует, что Ј(Т) непрерывная функция времени Т и, естественно, она имеет производную: dЈ(Т)/dТ = – i Ј(Т), где i – интенсивность конструкционного износа в процессе эксплуатации объекта. Интегрирование этого уравнения и определение постоянной интеграла из условия Ј(0) = 0 приводит к решению в виде: Ј(Т) = 1 – ехр (– i ·Т ).
Интенсивность износа несложно определить из равенства Ј(Т) = Ј(R). Здесь Ј(R) – износ, зависящий от величины риска аварии объекта на момент времени эксплуатации Т. Приравнивая правые части формул: 1 – ехр (– i·Т ) = 1 – ехр [–0,0365 (R – 1)] имеем: i = 0,0365 (R – 1)] / Т.
При известном значении интенсивности износа безопасный ресурс Тб объекта определится из формулы Ј(Т) = 1 – ехр (– i·Т ), если в нее подставить Т =Тб , а Ј(Тб) = 0,68. Безопасный же остаточный ресурс Тбо объекта представляет собой время достижения им критической величины риска аварии, когда он начинает переход в аварийное состояние. Это время определится как разность между Тб и фактическим сроком его эксплуатации Тф < Тб. Несложно по полученным зависимостям, если известна величина фактического риска аварии Rф на момент времени Тф, построить компактную формулу для определения безопасного остаточного ресурса Тбо. Формула выглядит так:: Тбо = Тф · (32 – Rф) / (Rф–1), и справедлива она при условии, что 2 < Rф < 32. При Rф > 32 объект находится в аварийном состоянии и его безопасный ресурс уже исчерпан. Показатели безопасного ресурса объекта (Тб и Тбо) и их отношение к критической величине риска аварии (R=32) демонстрируется на рис. ДМ 7, помещенном в приложении 1. Ниже этот рисунок будет проанализирован, здесь же целесообразно лишь отметить, что показатель безопасного ресурса существенным образом зависит от величины фактического риска аварии на момент сдачи объекта в эксплуатацию. Действительно, пусть после окончания строительства фактический риск аварии объекта Rф = 2, а срок строительства Тф = 2 года. Из формулы Тбо = Тф · (32 – Rф) / (Rф–1) следует: безопасный ресурс объекта Тбо = 60 лет. Теперь предположим, что фактический риск аварии объекта после окончания его строительства превысил максимально допустимое значение в два раза, т.е. Rф = 4. В этом случае Тб по той же формуле равен 18,6 лет. Следовательно, превышение максимально допустимого значения риска аварии к окончанию строительства объекта в 2 раза повлекло за собой снижение безопасного ресурса объекта в 3,2 раза. Такова плата за превышение максимально допустимого риска аварии здания к моменту окончания его строительства. Этот факт отражен на рис. ДМ 7 (см. Прил. 1). При этом на размер безопасного ресурса объекта влияние оказывает не только величина риска аварии на момент окончания его строительства, но и продолжительность строительства. Доказано, что наибольшая величина безопасного ресурса достигается в случае, если продолжительность возведения объекта нормативная, а фактический риск аварии объекта к моменту окончания строительства не превышает максимально допустимого значения. Все другие комбинации этих величин следует исследовать на реалистичность при совместном их существовании. Например, при продолжительности строительства здания (сооружения) 5 и более лет обеспечить максимально допустимый риск аварии без специальных мер консервации объекта практически невозможно. Как показывает практика «долгостроя» при неактивной эксплуатации объекта и при отсутствии соответствующего ухода за ним интенсивность конструкционного износа здания в этот период резко возрастает, что негативно сказывается на величине риска аварии и продолжительности безопасного ресурса. Этот факт отражен на рис. П7 (см.прил.1) Этот рисунок дает возможность сравнить сданные в эксплуатацию здания А, В и С одного конструктивного типа и этажности. Здание А построено правильно, так как к моменту сдачи его в активную фазу эксплуатации величина его риска аварии не превысила максимально допустимого значения для новых объектов. В зданиях В и С интенсивность конструкционного износа в процессе их эксплуатации значительно выше, чем здания А, главным образом, из-за ошибок людей и «долгостроя». Следствием этих факторов явилось различие в величине безопасного ресурса этих зданий. При одинаковом времени их эксплуатации Тф здание А находится еще в безопасном состоянии, а здание С уже в аварийном состоянии. Информация о безопасном остаточном ресурсе (Тбо), позволяет планировать ремонтно-восстановительные работы по снижению риска аварии, после осуществления которых начинается новый жизненный цикл безопасной эксплуатации здания. В мире существует достаточно зданий – «долгожителей» (Версаль, Колизей и др). Очевидно, срок их безопасной службы продлевается именно за счет цикличности восстановительных мероприятий. Следует особо отметить, что если по истечению безопасного ресурса восстановительные мероприятия на объекте произведены не будут, то использовать в качестве ресурса время «дожития» объекта (разница между предельным и безопасным ресурсами) небезопасно, поскольку на этом промежутке времени объект уже практически не сопротивляется внешним непроектным воздействиям и его использование может привести к аварии, а значит, и к убыткам, которые в десятки-сотни раз могут превысить затраты на ремонтно-восстановительные мероприятия.