Физический износ зданий определяет такие характеристики объекта, как эксплуатационную надежность и стоимость восстановительных работ, которая в итоге оценивается экономической целесообразностью реконструкции или сноса зданий.
Физический износ жилых зданий можно аппроксимировать некоторой функцией Y (t),динамически меняющейся во времени.
Вид функции оценивается в зависимости от многих факторов: текущий и капитальный ремонт; техническая эксплуатация; уровень воздействия динамических нагрузок на фундаменты; влияние техногенных процессов; изменение геотехнического состояния оснований фундаментов; старение материала конструкций под действием атмосферных воздействий.
В соответствии с ВСН 53-86р «Правила оценки физического износа жилых зданий» этот параметр определяется отношением стоимости ремонтных работ к его полной восстановительной стоимости.
В зависимости от уровня капитальности зданий, воздействия на объект изменившихся нагрузок и реакции здания осуществляют текущие и капитальные ремонты, предусмотренные нормативными документами.
Математическое моделирование процесса физического износа может быть представлено в виде функции Y (t),зависящей от внешних и внутренних воздействий G,имеющих постоянный характер во времени, и переменной F (t),включающей процессы осадки зданий, старение и изменение физико-механических характеристик несущих и ограждающих конструкций;инерции системы здания с массой т на ускорение функции ;трения системы, как произведение коэффициента трения Ктрна скорость изменения состояния объекта ; реакции здания, связанной со значением износа, который определяется долей восстановления при капитальном ремонте s d (t) Y.
Процесс физического износа может быть описан дифференциальным уравнением, полученным С.А. Болотиным.
где s - коэффициент,учитывающий степень износа; d (t) Y -время проведения ремонтно-восстановительных работ со степенью износа Y.
Оценим влияние на интенсивность физического износа зданий текущего ремонта s = 0. В качестве внешних воздействий и реакции здания используем экспоненциальную зависимость осадок здания во времени.
Тогда дифференциальное уравнение имеет следующий вид
где w - частота проведения ремонтов; -скорость износа; - отношение переменных параметров воздействия к постоянным; g - сила инерции объекта.
Тогда интенсивность физического износа может быть представлена зависимостью типа
где t -постоянная времени для оценки экспоненциального уменьшения осадок фундаментов.
Для оценки интенсивности износа задаются параметры частоты текущих ремонтов. В зависимости от этого функция износа будет иметь различные степенные показатели wt,что определяет характер экспоненциальных кривых в зависимости от времени эксплуатации (рис. 1.12.). В зависимости отусловий технического обслуживания график износа будет иметь вогнутую или выпуклую форму.
Рис. 1.12. Кривые износа жилых зданий в зависимости от продолжительности эксплуатации
1 - выпуклая; 2 -вогнутая; 3 -кривая со смешанной формой
Вогнутая форма кривой свидетельствует о более интенсивном износе в начальный период эксплуатации, а выпуклая - о стабилизации деформации зданий во времени и менее интенсивной потере эксплуатационных свойств.
В зависимости от влияния техногенных процессов и уровня восстановительных работ в период эксплуатации кривая интенсивности износа может иметь как выпуклую, так и вогнутую части, что свидетельствует о некоторой стабилизации эксплуатационной надежности в центральной части (кривая 3) и более быстрой потере эксплуатационных свойств с увеличением параметра времени.
Представленные зависимости дают возможность качественной оценки состояния объектов. Для полной оценки физического износа требуется детальное обследование конструктивных элементов с использованием современных методик, аппаратуры и инженерного расчета остаточной несущей способности зданий как сложных строительных систем.