Методы теории надежности в расчетах строительных конструкций.

Безопасная работа строительных конструкций на всех стадиях их функционирования при изготовлении, транспортировке, монтаже и эксплуатации определяется закономерностями, отражающими случайную природу их поведения от воздействия нагрузок и окружающей среды. Методы теории вероятностей позволяют учитывать стохастический характер этих явлений. Stochasticos – означает умение предвидеть, прогнозировать.

Методы теории надёжности положены в основу нормативных документов, по которым выполняется проектирование несущих конструкций зданий и сооружений. На основе статистических методов определяются расчётные и нормативные нагрузки и деформативные характеристики конструкционных материалов (металла, бетона, древесины, пластмасс и др.), параметры, необходимые для расчёта и проектирования строительных конструкций.

Использование прикладных методов теории надёжности при изготовлении и монтаже строительных конструкций позволяет объективно оценить их качество, необходимое для обеспечения нормальных условий эксплуатации зданий и сооружений. На основе применения методов теории надёжности выявляются резервы несущей способности, которые можно вскрыть посредством уменьшения статистического разброса показателей прочности строительных материалов для несущих и ограждающих конструкций за счёт использования высококачественных и стабильных ресурсосберегающих технологий.

В процессе эксплуатации применение прикладных методов теории надёжности позволяет дать оценку безопасной работы конструкций, запасов несущей способности, прогнозировать срок службы зданий и сооружений при дальнейшей эксплуатации, установить режимы нагружения конструкций и прогнозируемый период.

Для создания экономичных конструкций, выявления скрытых резервов несущей способности, управления качеством изготовления и монтажа, эффективного использования ресурсосберегающих технологий прогнозирования безопасной работы строительных конструкций необходимо глубоко знать и умело применять:

основы вероятностных их расчётов;

методы оценки безопасной их работы;

их расчёты с использованием прикладных методов теории надёжности;

исходную статистическую информацию о нагрузках, воздействиях окружающей среды, прочностных и деформативных свойствах строительных материалов для оценки надёжности несущих конструкций;

способы выявления скрытых резервов несущей способности, повышения эффективности и качества строительных конструкций на основе использования методов теории надёжности.

Приведём некоторые примеры разрушения строительных конструкций, подчёркивающие актуальность рассматриваемой проблемы. При строительстве и эксплуатации зданий и сооружений случаются аварии, при новом строительстве и в эксплуатации они повторяются.

-около 50% серьёзных аварий и обрушений конструкций производственных зданий связано с незнанием или игнорированием работы строительных конструкций в процессе строительства и низким качеством строительно-монтажных работ. -60% всех аварий металлических конструкций происходит в период монтажа,40%-в процессе эксплуатации;

-основной причиной аварии металлических конструкций является потеря устойчивости сжатых элементов, что свидетельствует о необходимости повышения внимания к расчёту их надёжности;

В 1988г. Произошло сильное землетрясение в Спитаке. Город был практически разрушен.Причиной катастрофы было сейсмическое воздействие, которое фактически достигло 10 баллов, а не 9,как это было принято в расчётах при проектировании, а самое главное-несоблюдение технологии и низкое качество строительно-монтажных работ. -После 35 лет эксплуатации железобетонный элеватор, построенный в г.Поти(Грузия) в 1937г. на берегу моря, полностью разрушился вследствие коррозии арматуры от периодического увлажнения и высыхания в условиях агрессивной среды; -После 23 лет эксплуатации обрушилось покрытие здания "Конгрессхалле" в Западном Берлине в результате длительной коррозии консольного участка в месте сопряжения его с вертикальной стеной;

-срок службы железобетонных плит покрытия депо Москва-3,в процессе эксплуатации которых происходила их интенсивная коррозия вследствие агрессивного воздействия газов отопительных систем пассажирских вагонов и доступа влаги к стальной арматуре,сократился до 30 лет; -В 1997г. В городе Саратове обрушился подъезд 5-этажного жилого дома.Жильцы успели выбежать из своих квартир,кроме 80-летней женщины-инвалида.В начале был слышен треск,в углах появились трещины.Перед обрушением прошёл сильный ливень,ослабленный грунт под секцией дома не выдержал нагрузки и вследствие его неравномерной просадки произошло обрушение.

-в июне 1999г.обрушился козырёк вестибюля станции метро "Сенная площадь" в Санкт-Петербурге. Погибло 20 человек.Имел место комплекс причин,приведших к аварии,в том числе слабое конструктивное решение. -В мае 2 001 года в Иерусалиме в здании для банкетов собралось много народу и произошло обрушение пролёта 3-го этажа,а затем и перекрытий других этажей.Причина обрушения-не учтённость фактических прочностных свойств жёсткой арматуры,которая не была предназначена для таких существенных нагрузок, -в июне 2 0 02года обрушилась секция 9-этажного жилого дома в Санкт-Петербурге, который был построен в 1971г. и эксплуатировался в течение 31 года. Вблизи дома перед обрушением проводились земляные работы. Вода из водопровода подмыла ленточный фундамент, и несущие конструкции секций здания не выдержали нагрузки вследствие непредусмотренной просадки фундамента. Погибли люди. Обрушение явилось результатом несоблюдения режима эксплуатации, установленного нормативными документами.

Сведения о фактических сроках службы представлены в табл.2.1.