Долговечность строительных конструкций

Аннотация

В данной работе мы рассматриваем понятие на сколько долговечны строительные конструкций, выявляем основные положения теории и оцениваем способы повышения долговечности и живучесть в сооружениях. Долговечностью или живучестью называют такое свойство строительных конструкций зданий и сооружений, которые продолжают выполнять свои функции при повреждении или обрушении какой-либо его части. Методика проверки конструктивных элементов базируется на первичных отказах, которые не должны приводить к разрушению остальных элементов. Ключевые слова: долговечность, надежность, отказ, строительные конструкции, конструктивные элементы, разрушение, правила проектирования. В нашей жизни на сегодняшний день существует множество проблем, одна из которых наиболее актуальна это - проблема безопасности эксплуатации конструкций зданий и сооружений. В строительной отрасли изучение проблемы безопасности привело к такому понятию, как долговечность конструкций. Долговечность — это свойство, характерное для конструкций в строительстве зданий и сооружений которое продолжает выполнять свою работу даже при выходе из строя какой либо его части, или обеспечение устойчивости здания к регрессирующему (лавинообразному) обрушению за счет передачи нагрузки от одного элемента соседним. Прогрессирующее обрушение является наиболее опасным для строительных конструкций, так как при данном обрушении происходит последовательное разрушение несущих элементов здания, или его значительной части, оно опасно это и тем что может привести к различным последствиям, начиная с элементарных экономических проблем и заканчивая самым наихудшим исходом событий, в результате которого лежит гибель людей [1]. 354 Конструкции в строительстве должны удовлетворять таким требованиям, чтобы при возведении и эксплуатации здания они были наделены достаточной надежностью при особых сейсмических воздействиях, авариях или природных катаклизмах. Проектировщики учитывают данное условие, принимая коэффициенты надежности по нагрузке γf, условий работы γd, надежности по ответственности γn [2]. Теория надежности тесно связана с теорией долговечности, однако, последняя в настоящее время мало изучена, она находится на этапе становления и оформления в самостоятельную научную дисциплину. Существуют различные документы, которые определяют правила проектирования, они могут помочь избежать прогрессирующее обрушение, одним из таких документов является научно-исследовательский институт типового и экспериментального проектирования (Институт жилища) ПНИИТЭ [3]. На сегодняшний день методики проверки строительных конструкций на живучесть и долговечность, к сожалению, не существует. В основном в методику анализа включают следующие постулаты и положения: 1. В расчете по третьему предельному состоянию учитывается потеря первоначальной прочности. Иными словами, рассматривается поведение строительной конструкции в поврежденном состоянии. 2. В качестве аварийных воздействий принимают отказы конструктивных элементов. Такие первичные воздействия рассматриваются как непреднамеренные, искусственные. К примеру, возможны ошибки в непосредственном проектировании здания, ведения расчетов, нарушение техники возведения сооружений. 3.Основополагающем в теории долговечности является принцип единичного отказа. В соответствии с данным принципом, система должна выполнять свои функции при любом начальном, но только единственном событии, которое вызывает повреждение системы. Иными словами, отказ одного элемента не должен повлиять на работоспособность здания при любом исходе событий. Таким образом, в расчете учитывают то, что возможность начального отказа конструктивного элемента абсолютна, или она равна 100%. В существующих конструкциях недопустимым считается использование ключевых элементов, которые способствовали отказу всей конструкции при каком-либо аварийном состоянии. 4. Для реального здания, включая во внимание незначительную вероятность и недолгую продолжительность аварийной ситуации, следует выполнять расчет при действии постоянных нагрузок (нормативных значений) и длительных составляющих временных нагрузок (γni = γfi = 1). 5. Соединения в узлах конструктивных элементов для вновь проектируемых конструкций принимаются равными по прочности элементам. 6. Живучесть необходимо изучать как логико-вероятностную модель, уже давно используемую и не плохо себя зарекомендовавшую в следующих сферах человеческой жизнедеятельности: военная и экономическая сферы, авиастроение, радиоэлектроника и т. д. В логических моделях используется аппарат теории графов для анализа топологии системы и взаимного влияния частей системы друг на друга [4] 7. За меру живучести было принято условие — живучесть конструкции обеспечена, в случае первичных отказов элементов, не приводящих к обрушению других элементов, на которые перераспределяется нагрузка. В современном мире математическая теория надежности включает в себя такие программные комплексы, как: Ansys, Abaqus, NisaII, Robot, Millenium, Nastran. Несмотря на стремительный, непрерывный прогре