Оценка надежности строительных конструкций по их повреждениям

Повреждения в конструкции разделяются в зависимости от причин их возникновения на две группы: от силовых воздействий и от воздействия внешней среды. Последняя группа повреждений снижает не только прочность конструкции, но и уменьшает ее долговечность.

В зависимости от имеющейся поврежденности и надежности, техническое состояние конструкций разделяется на 5 категорий: нормальное, удовлетворительное, не совсем удовлетворительное, неудовлетворительное, аварийное.

Категория состояния сооружения	Общие признаки, характеризующие состояние конструкции
I — нормальное	Отсутствуют видимые повреждения и трещины, свидетельствующие о снижении несущей способности конструкций. Выполняются условия эксплуатации согласно требованиям норм и проектной документации. Необходимость в ремонтно-восстановительных работах отсутствует.
II — удовлетворительное	В несущих конструкциях имеются незначительные повреждения, на отдельных участках имеются отдельные раковины, сколы, выбоины, волосяные трещины. Защитные слои конструкций имеют частичные повреждения. Обеспечиваются нормальные условия эксплуатации. Требуется текущий ремонт, с устранением локальных повреждений без усиления конструкций.
III — неудовлетворительное	Имеются повреждения, дефекты и трещины, свидетельствующие об ограничении работоспособности и снижении несущей способности конструкций. Нарушены требования действующих норм, но отсутствует опасность обрушения и угроза безопасности. Требуется усиление и восстановление несущей способности конструкций.
IV — предаварийное или аварийное	Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности конструкции к эксплуатации и об опасности ее обрушения, об опасности пребывания людей в зоне обследуемых конструкций. Требуются неотложные мероприятия по предотвращению аварий (устройство временной крепи, разгрузка конструкций и т.п.). Требуется капитальный ремонт с усилением или заменой поврежденных конструкций в целом или отдельных элементов.
V - Аварийное состояние здания	Cостояние здания, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть незамедлительно прекращена из за невозможности обеспечения безопасного пребывания в нем людей.

Влияние повреждений на надежность конструкций оценивается посредством уменьшения общего нормируемого коэффициента надежности (запаса) γ₀ = γ_m·γ_c·γ_f·γ_n конструкций в процессе эксплуатации, где γ_m - коэффициент надежности по материалу, γ_с - коэффициент условий работы, γ_f - коэффициент надежности по нагрузке, γ_n - коэффициент надежности по назначению. Относительная надежность конструкции при эксплуатации у = γ/γ₀ и поврежденность конструкции ε = 1 - у, где γ - фактический коэффициент надежности конструкции с учетом имеющихся повреждений.

При этом оценка надежности конструкций должна проводиться по максимальному повреждению на длине конструкции. Общая оценка поврежденности здания и сооружения производится по формуле

Общая оценка поврежденности здания и сооружения производится по формуле:

(1)

где e₁, e₂,…e_I - максимальная величина повреждений отдельных видов конструкций, a₁, a₂,…a_I - коэффициенты значимости отдельных видов конструкций.

При оценке величин повреждений учитывают их максимальную величину, так как авария здания или сооружения обычно происходит из-за наличия критического дефекта в отдельно взятой конструкции.

Коэффициенты значимости конструкций устанавливаются на основании экспертных оценок, учитывающих социально-экономические последствия разрушения отдельных видов конструкций, характера разрушения (разрушение с предварительным оповещением посредством развития пластических деформаций или мгновенное хрупкое разрушение). При отсутствии данных коэффициенты значимости αi

принимаются: для плит и панелей перекрытия и покрытия α = 2, для балок α = 4, для

ферм α = 7, для колонн α = 8, для несущих стен и фундаментов α = 3, для прочих

строительных конструкций α = 2

Категория технического состояния зданий приведена в табл. 1 приложения.

Относительная оценка надежности здания или сооружения производится по формуле:

Y₀ = 1 – ε₀ (2)

При проведении экспресс-обследований общая оценка технического состояния зданий и сооружений может быть произведена в зависимости от имеющихся в них характерных повреждений.

Величину повреждения строительных конструкций через t лет ее эксплуатации определяют по формуле:

e= 1-е^-lt (3)

где l– постоянная износа, определяемая по данным обследования на основании изменения несущей способности в момент обследования;

(4)

y – относительная надежность, определяемая по категории технического состояния конструкции в зависимости от повреждений табл. 1 приложения; t_j - срок эксплуатации в годах на момент обследования.

Срок эксплуатации конструкции до капитального ремонта в годах определяется по формуле:

(5)

где λ - постоянная износа, определяемая по формуле 4.

Срок эксплуатации конструкции до аварийного состояния

(6)