Факторы, определяющие надежность конструкций зданий и сооружений

Задача создания и обеспечения надежности и долговечности строительных конструкций решается при проектировании, строи­тельстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Необходимо иметь четкое представление, как создается и обес­печивается работоспособность несущей конструкции и ее надеж­ность в течение заданного срока службы. Нормы проектирования устанавливают требуемый уровень надежности конструкций раз­личных видов и назначений. В проекте закладывается уровень на­дежности в конкретную конструкцию. В процессе строительства установленный проектом уровень надежности строительных кон­струкций реализуется. В процессе эксплуатации обеспечивается и поддерживается необходимый уровень надежности. Наруше­ние требований, определяющих надежность и работоспособность конструкции, хотя бы на одном этапе ее создания и эксплуатации влечет за собой повреждения, снижение надежности и долговечнос­ти, преждевременные отказы. Опыт эксплуатации строительных несущих конструкций показывает, что надежность конструкции зависит от большого числа изменчивых факторов (рис.13.1).

Рис. 13.1. Факторы, определяющие надежность сооружений.

В нормативных документах устанавливаются критерии оцен­ки предельных состояний, расчетные модели нагрузок и воздей­ствий, прочностные и деформативные характеристики материалов, расчетные схемы, моделирующие работу материала в конструкции, а также должен указываться требуемый уровень надежности Р_н по всем прогнозируемым отказам.

В нормативных документах установлены и конструктивные требования, выполнение которых обеспечивает гарантии надеж­ности по различным признакам (минимальные размеры сечений, минимальные и максимальные длины сварных швов, толщина за­щитного слоя бетона, анкеровка арматуры и др.).

При проектировании выбирают рациональные конструктив­ные решения, используют различные предпосылки, гипотезы, до­пущения. Степень надежности сооружения зависит от правильности выбора расчетной схемы сооружения, полноты учета требований нормативных документов. В процессе проектирования конструкции зданий и сооружений закладывается проектная надежность буду­щего объекта Р _пр. Она должна быть не ниже нормативной Р_н:

Р_пр ≥ Р _н (13.1)

К факторам, определяющим надежность и долговечность после окончания строительно-монтажных работ к началу эксп­луатации, относятся неоднородность прочностных и деформатив-ных свойств материалов, отклонения геометрических размеров от проектных при изготовлении, точность монтажа балок, ко­лонн, усилия натяжения арматуры, тщательная заделка стыков, прочность сварных соединений, точность разбивки привязочных осей и др.

Перед началом эксплуатации здание и его отдельные эле­менты характеризуются начальной надежностью Р _о, реализован­ной в построенном объекте. Начальная надежность должна быть выше нормативной, т.е. Р _о > Р _н.

В процессе эксплуатации надежность конструкции зависит от нормативных нагрузок, числа дефектов, возникших в процес­се изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, воздей­ствий окружающей среды, степени ее агрессивности, процессов накопления повреждений в результате вибраций, неравномерной осадки фундамента и других факторов.

В процессе эксплуатации фактическая надежность Р(t) с тече­нием времени не остается постоянной и, как правило, снижается, но должна быть не менее нормативной:

Р(t) ≥ Р _н. (13.2)