Визначення надійності будівель підвищеного рівня відповідальності з урахуванням факторів ризику - Автореферат

Зростання рівня аварійності будівель та споруд внаслідок дії різноманітних невизначених факторів, які непередбачені нормами проектування або невраховані проектними рішеннями, що проявляються в реальних умовах експлуатації обєкта, актуалізує питання удосконалення методів визначення надійності на будь-якій стадії експлуатації обєкта. В цих умовах край необхідна комплексна система оцінювання наявного технічного стану обєктів на основі проведення натурних інструментальних досліджень, статистичного аналізу змін параметричних значень, моделювання напружено-деформованого стану, враховуючи реальні умови експлуатації з метою виявлення небезпечних тенденцій та ймовірних загроз ризику експлуатації. Метою дослідження є розробка інженерної методики оцінки надійності технічного стану будівель підвищеного рівня відповідальності з урахуванням факторів ризику, що проявились за термін експлуатації та в подальшому розвитку створюють загрозу подальшої нормальної експлуатації обєкту. виконати чисельне моделювання роботи досліджених обєктів з урахуванням реальних умов експлуатації та фактичного технічного стану, провести аналіз їхніх напружено-деформованих станів із застосуванням програмних комплексів Structure CAD "SCAD" версія 7.31, для Windows 2000 та «КРОС», визначаючи небезпечні руйнівні тенденції; задовільним співпадінням отриманих результатів повномасштабних натурних експериментальних досліджень, визначенням фактичного технічного стану експлуатованих обєктів та аналізу їхнього напружено-деформованого стану з урахуванням реальних умов експлуатації та наявного технічного стану для виявлення загроз ризиків руйнування.Існуючі відокремлені методи нормування та контролю характеристик надійності та ризиків недостатньо ефективні та не завжди у повній мірі відображають реальну картину рівня безпечності на будь-якій часовій стадії експлуатації обєктів. Ця база вирішить протиріччя між, з одного боку, необхідністю забезпечення властивостей, при яких очікуваний збиток від руйнування обєкта не перевищить припустимого рівня, а з іншого боку забезпечить надійну безпечну експлуатацію обєкта за встановлений термін експлуатації на основі впровадження ризикозахисних дій відповідно функції «ефекти/витрати». Найбільш точно виявити обєктивні закономірності зміни фактичних характеристик у порівнянні з нормативними, можливо на основі статистичного моделювання зміни чисельних значень визначаючих параметрів у стані реальної експлуатації обєкта. Тому найбільш точною та обєктивною оцінкою характеристики безпечності буде та, яка враховує відповідність за функціональним призначенням, архітектурні та конструктивні особливості, вплив технології виробництва, специфічні визначаючі параметри, фактичний фізичний стан елементів та параметричні дані конструкцій і в остаточному результаті загальний наявний технічний стан обєкта. Критерій нормальної експлуатації обєкта по деформативним характеристикам повязаний з розвитком лінійних переміщень і має на меті огородити конструктивні елементи та загальні деформації обєкта від надмірного розвитку, при умові, що деякий гранично допустимий рівень деформацій конструктивних елементів і обєкта припускається.

1. Існуючі відокремлені методи нормування та контролю характеристик надійності та ризиків недостатньо ефективні та не завжди у повній мірі відображають реальну картину рівня безпечності на будь-якій часовій стадії експлуатації обєктів. Основою забезпечення безпечності є закономірності зміни характеристик рівня надійності та рівня ризику відносно нормативно припустимих значень у стані нормальної експлуатації обєктів.

У діючий нормативній базі не сформульована теоретична, методична та нормативна система керування та регулювання ризиків, впровадження ризикозахісних дій. Ця база вирішить протиріччя між, з одного боку, необхідністю забезпечення властивостей, при яких очікуваний збиток від руйнування обєкта не перевищить припустимого рівня, а з іншого боку забезпечить надійну безпечну експлуатацію обєкта за встановлений термін експлуатації на основі впровадження ризикозахисних дій відповідно функції «ефекти/витрати».

Найбільш точно виявити обєктивні закономірності зміни фактичних характеристик у порівнянні з нормативними, можливо на основі статистичного моделювання зміни чисельних значень визначаючих параметрів у стані реальної експлуатації обєкта. Фактично кожний промисловий обєкт підвищеного рівня відповідальності за функціональним призначенням має свої специфічні особливості та відмінності. Тому найбільш точною та обєктивною оцінкою характеристики безпечності буде та, яка враховує відповідність за функціональним призначенням, архітектурні та конструктивні особливості, вплив технології виробництва, специфічні визначаючі параметри, фактичний фізичний стан елементів та параметричні дані конструкцій і в остаточному результаті загальний наявний технічний стан обєкта.

2. В теоретичній основі надійності допустима ймовірність відмов визначається залежно від тяжкості наслідків і заподіяної шкоди на весь термін експлуатації обєкта. Але з часом експлуатації несуча здатність обєкта та його складових елементів змінюється, тому кількісні значення відмов не можуть бути єдиними для будь-яких обєктів підвищеного рівня відповідальності та на весь термін їхньої експлуатації. Відповідна кількість границь відмов повинна встановлюватись не тільки значенням в залежності від наслідків, а з урахуванням технічних, технологічних, виробничих та інших вимог стосовно функціонального призначення та рівня відповідальності обєкта.

3. Критерій нормальної експлуатації обєкта по деформативним характеристикам повязаний з розвитком лінійних переміщень і має на меті огородити конструктивні елементи та загальні деформації обєкта від надмірного розвитку, при умові, що деякий гранично допустимий рівень деформацій конструктивних елементів і обєкта припускається. При досягненні граничних значень втрата несучої здатності розглядається, як границя придатності нормальної експлуатації обєкта та його переходу у стан непридатності до подальшої нормальної експлуатації, і даний факт свідчить про потенційну небезпеку руйнування, як окремих конструктивних елементів, так і обєкта в цілому.

4. Перехід обєкта чи його конструктивних елементів зі стану нормальної експлуатації у стан непридатності до подальшої нормальної експлуатації, визначається за змінами чисельних значень показників визначаючих параметрів за умов реальної експлуатації. При цьому ці нормовані параметричні показники обєкта та його складових конструктивних елементів дозволяють зробити коректне співставлення фактичної та гранично-припустимої ентропії експлуатованих обєктів. За результатами статистичного моделювання (зміни чисельних значень у часі) можливо визначити загрози ризику руйнування за швидкістю зміни чисельних показників параметричних значень.

5. Інтегрована оцінка надійності та ризиків експлуатованих промислових будівель підвищеного рівня відповідальності за народногосподарським призначенням, що знаходяться в умовах реальної експлуатації, надасть змогу точніше визначати рівень безпечності обєкта, спрогнозувати і попередити виникнення аварійних ситуацій та розвиток небезпечних руйнівних тенденцій, як обєкта, так і його складових конструктивних елементів.

6. За темою дисертаційної роботи отримано 1 патент України на корисну модель: «Конструкція цегляно-залізобетонної рами».

Результати роботи впроваджені при обстежені, паспортизації та підсиленню конструкцій обєктів Центрального сховища Національного банку України: «Центральне сховище»; «Цех знищення цінних паперів»; «Управління перевезення цінностей»; «Виробнича база», а також при розробці проектів реконструкцій: «Вінницький сиркомбінат»; «Виробничий корпус заводу «Красное знамя»; «Гадяцький хлібозавод».

Результати дисертації впроваджено у навчальний процес Національного авіаційного університету при вивченні дисциплін «Реконструкція будівель та споруд аеропортів», «Технічна експлуатація будівель та споруд аеропортів» для студентів, які навчаються за спеціальністю «Промислове та цивільне будівництво».

1. Бакулін Є. А. Вплив коефіцієнта надійності за призначенням на оцінку безпечності будівель підвищеного рівня відповідальності / Євгеній Анатолійович Бакулін // Мат. VI міжн. наук.-техн. конф. «АВІА 2004». - Т. 4. : Аеропорти та їх інфраструктура. - К. : НАУ, 2004. - С. 43.48 - 43.51.

2. Бакулин Е. А. Определение уровня безопасности промышленных зданий при влиянии агрессивных производственных сред / Евгений Анатольевич Бакулин // Сб. докл. VIII Украинской науч.-техн. конф. «Металлические конструкции: взгляд в прошлое и будущее». - Ч. 2. - К. : «Сталь», 2004. - С. 196 - 204.

3. Верюжський Ю. В. Стратегія науково-технічного формування Національної системи технічного регулювання надійності й безпечності. Надійність будівель та конструкцій / Верюжський Ю. В., Бакулін Є. А., Бакуліна В. М. // Будівництво України. - 2007. - № 1. - С. 45-47.

4. Верюжський Ю. В. Забезпечення експлуатаційної безпечності будівель та споруд різного рівня відповідальності / Верюжський Ю. В., Бакулін Є. А., Бакуліна В. М. // Будівництво України. - 2007. - № 2. - С. 13-16.

5. Пат. 24095 Україна, МПК6 Е 04 G 23/02. Конструкція цегляно-залізобетонної рами / Колчунов В. І., Бакулін Є. А., Коба В. А., Яковенко І. А.; заявл. 23.10.06 ; опубл. 25.06.07, Бюл. № 9.

6. Верюжський Ю. В. Підвищення безпечності висотного домобудування на основі впровадження ризикозахисних дій / Ю. В. Верюжський, Є. А. Бакулін // Вісник НАУ. - К., 2007. - Вип. 1(31). - С. 163-170.

7. Архитектурно-строительная энциклопедия / [Голышев А. Б., Верюжский Ю. В., Колчунов В. И. и др.] ; под ред. докт. техн. наук А. Б. Голышева. - К. : Основа, 2008. - 648 с.

8. Прусов Д. Е. Дослідження напружено-деформованого стану ґрунтової основи та будівлі в зоні впливу глибокого котлована / Д. Е. Прусов, Є. А. Бакулін // Будівництво України. - 2009. - № 5. - С. 38-41.