Вероятностные методы расчета и метод предельных состояний

Исходя из физической природы и случайного характера нагрузок и несущей способности, расчет строительных конструкций, отражающий их поведение в эксплуатации, должен в полной мере базироваться на вероятностных методах, позволяющих дать оценку проектируемой конструкции о ее пригодности к нормальной эксплуатации. Проектирование несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений с учетом их надежности является непременным условием дл решения проблем управления качеством. Принятая в нормах методика расчета по предельным состояниям прочности, устойчивости и деформативности элементов конструкций не дает количественной оценки их надежности в эксплуатации. Как показывает практика возведения и эксплуатации зданий и сооружений, периодически возникают повреждения и аварии конструкций, вызванные различными причинами и их сочетаниями.

Действительная надежность строительных объектов, зависящая от множества случайных факторов, в полной мере не может быть с достаточной точностью оценена заранее. Методика расчета по предельным состояниям, обладая рядом положительных сторон, в то же время раздельно учитывает влияние статистической изменчивости нагрузок и несущей способности на поведение конструкций в эксплуатации. Поэтому метод предельных состояний, принятый в нормах проектирования строительных конструкций, называют полувероятностным.

Как известно, методы расчета, принятые в нормах, имеют ряд недостатков. К ним относятся следующие:

· Определение несущей способности элементов, состоящих из двух и более материалов, например железобетонные конструкции, выполняются без учета совместного статистического разброса материалов. Вероятность совместного невыгодного совпадения в одной конструкции минимальной прочности бетона и арматуры является весьма малой величиной, порядка Q<10^-6, которая не может быть реализована в изготавливаемых и эксплуатируемых конструкциях. Еще более невероятен случай такого совпадения, когда несущая способность зависит от трех случайных факторов (бетон, ненапрягаемая арматура, высокопрочная проволока).

· Рассчитанная таким образом железобетонная конструкция имеет неодинаковую надежность и вероятность безотказной работы по различным сечениям.

· В связи с весьма малой вероятностью попадания в железобетонный элемент арматуры и бетона с минимальной прочностью запроектированные по нормам конструкции обладают дополнительными резервами прочности, которые пока не учитываются в расчетах. Эти резервы могут быть выявлены с помощью расчетов, основанных на методах теории надежности, что позволяет проектировать более экономичные конструкции без снижения заданного уровня надежности.

Метод расчета по предельным состояниям не дает ответа на один из главнейших вопросов: каков срок службы конструкции и сооружения? В этом методе фактор времени, как правило, выпадает из оценки эксплуатационных качеств конструкции, ее прочностных и деформативных показателей. А между уровнем напряжений, условиями эксплуатации и сроком службы конструкции существует вполне закономерная связь.