Риски при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-3/2016 ISSN 2410-6070

планируется строительство светомузыкальных фонтанов в районных скверах г. Саранска.

Однако, как бы ни был красив светодинамический, тем более статический фонтан, ему трудно конкурировать с магией чудесных мелодий, сочных красок и волшебством танцующей воды. Несомненно, что только гармоничное слияние воды и света, следующих за великолепной музыкой, способно создать настоящее водное шоу - ни с чем несравнимый, потрясающий по красоте спектакль, привлекающий к себе тысячи зрителей.

Саранск называют городом будущего. Современный облик столицы Мордовии поражает красотой и многофункциональностью своих построек, а городские фонтаны стали символом современной дизайнерской мысли и образцом применения новейших технологий в области городского аквасветодизайна. Список использованной литературы:

1. Сапрыков В. Символы Республики Мордовия / В. Сапрыков // Наука и жизнь. - № 11, 1995. - С. 25-29.

2. Строим фонтаны будущего сегодня! [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fontany.ru.

© Гулая М. С., 2016

УДК 510+ 621+624.001.25

К. С. Комарова

магистр БГТУ им. В. Г.Шухова г. Белгород РФ Н.Д. Комарова к.т.н., доцент СКФ БГТУ им. В. Г.Шухова г. Минеральные воды РФ

РИСКИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Аннотация

Рассматриваются проблемы разрушения зданий и сооружений в результате различных факторов. Приводятся величины приемлемого риска отказа конструкции строительного сооружения. Приведен анализ причины риска при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений.

Ключевые слова

Риски, строительные конструкции, разрушение, безопасность, проектирование.

Современный период развития общества в области формирования среды жизнедеятельности характеризуется созданием уникальных сооружений и архитектурно-строительных комплексов, образуя все более сложные строительно-эксплуатационные системы. Подземная урбанистика, высотное строительство, оригинальные планировочные и конструктивные решения сооружений, основанные на достижениях высоких технологий и современных инженерных решениях, представляют прогрессивные тенденции современного строительного комплекса.

С ростом сложности строительства, увеличивается степень и частота внешних запроектных воздействий на здания и сооружения со стороны окружающей среды. Растет число техногенных аварий и катастроф, террористических актов. Все это в совокупности с массовым снижением качества строительства является фактором, провоцирующим аварийные ситуации зданий и сооружений. [2. с 29]

Причины носят следующий характер:

- природный (влияние внешней среды);

- социальный (условия эксплуатации, ошибки в проектировании, вызванные неполными знаниями проектировщиков об используемых материалах и работе конструкций, коррумпируемостью, проявляющейся

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-3/2016 ISSN 2410-6070

на этапе сдачи-приемки строительных объектов и др.).

Снижение качества по второй вышеуказанной причине ведут к тому, что возникшие вероятные дефекты ухудшают не только условия эксплуатации строительных объектов, а в первую очередь снижают их несущую способность. Для оценки разрушений конструкций необходимо знать их возможные повреждения, несоответствия строительства строительным нормам и правилам, имеющим место при ведении строительных работ.

Очевидно, что проблема разрушений зданий и сооружений в результате различных факторов напрямую связана с обеспечением надежности и безаварийности строительных объектов. Несмотря на то, что современные технологии строительства «улучшаются», по последнему слову научных достижений вводятся новые материалы, создается впечатление даже у простого обывателя, что качество строительных объектов оставляет желать лучшего. . Вопрос оценки объемов разрушений строительных объектов с учетом их возможных дефектов продиктован участившимися за последнее десятилетие авариями «новостроек». Это - спортивный комплекс «Трансвааль парк», рынок на Басманной (г. Москва) и др.

В настоящее время в строительной литературе нет четкого понятия отказа конструкции строительного сооружения. Как правило, на прочность конструкций оказывают влияние разрушения, заметные визуально, которые при достижения критического значения, ведут к аварии всего сооружения. Мерой надежности сооружения служит вероятность его разрушения (частота вероятного разрушения в год), т.е. риск. [1. с 19]

В настоящее время при расчете строительных конструкций (СК) не требуется вычислять вероятность их отказа т.к. при оценке случаев отказа важна не только частота их появления, но и тяжесть последствия, т.е. риск. [3.с 24] Исследования риска проводят прежде всего для того, чтобы сравнить риск новых технологий с риском уже существующих.

Риск рекомендуется оценивать по формуле:

[Q] = Q • w,

где Q - вероятность отказа;

w - коэффициент последствия отказа.

Коэффициент последствия отказа принимается в зависимости последствий для жизни и здоровья людей, экономических потерь с учетом упущенной прибыли, последствий для окружающей среды и культурных ценностей. [4. с 63]

Понятие «риск» связано с условием неопределенности, влекущего за собой определенные последствия. Ряд авторов под риском понимают вероятность отказа конструкции.

Современное состояние теории риска можно охарактеризовать как зарождающееся. В основе официального (финансируемого МЧС) подхода лежит «объективная» основа для построения теории -внешняя схожесть эмпирических законов, описывающих катастрофические явления в различных областях и принципы нелинейной динамики. Существуют также и другие, не совпадающие с официальной, точки зрения на решение проблемы безопасности. Создание единой методологии сталкивается с многочисленными проблемами как научного, так и ненаучного характера - отраслевая специфика, субъективность. Несмотря на это многие исследователи сходятся во мнении, что основой управления рисками должен быть прогноз.

Прогнозировать можно, применяя широчайший спектр инструментов - от универсальных или узкоспециализированных научных (теория вероятностей и математическая статистика, теория режимов с обострениями, теория самоорганизованной критичности, нейронные сети, экспертные оценки, различная логика, комбинации перечисленного и пр.) до астрологических и религиозных. В целом можно резюмировать, что главной особенностью ситуации является невозможность прямой экспериментальной проверки теорий, что значительно сдерживает реальный, а не мнимый прогресс в данной области знаний и порождает массу спекуляций на тему «что будет?».

Существующая нормативная и построенная на ее основе методическая база по управлению безопасностью строительных объектов на ранних стадиях инвестиционно-строительного процесса (также ввиду отсутствия должной системности) частично справляется с возложенными на нее задачами и оставляет открытым вопрос прогнозирования конструкционной безопасности строительных объектов. [4. с 29]

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-3/2016 ISSN 2410-6070

Таким образом, формирование системных процедур и методик, позволяющих устанавливать степени конструкционной безопасности элементов и конструкционной надежности сооружений в целом на ранних стадиях инвестиционно-строительного процесса (предшествующих физической реализации объекта), а также разработка моделей и критериев более обоснованной системы принятия решений и прогноза с учетом риска являются весьма актуальными потребностями строительного комплекса.

В таблице 1 приведены величины приемлемого риска, которые отражают реакцию общественного мнения на аварии.

Таблица 1

Величины приемлемого риска

№ п/п Оценка риска Описание появления риска Величина риска

1 Совершенно неприемлем Вероятность случаев со смертельным исходом в год (сопоставима с ездой на мотоцикле) 10-3

2 Требует принятия мероприятий и может быть принят только в том случае, если другого выхода нет Соответствует риску со смертельным исходом в год при автомобильных авариях 10-4

3 Естественные случайные события Соответствует несчастным случаям при купании в море 10-5

4 Риск, который можно избежать Соответствует форсмажорным обстоятельствам, например, удар молнией, появление акулы в пляжной акватории и пр. 10-6

Не стоит сбрасывать со счетов то, что экономический и социально - психологический факторы имеют достаточно высокие показатели корреляции. Опыт наблюдений за социально-психологическим состоянием общества показывает, что он напрямую связан с экономическим состоянием общества.

Современное состояние теории риска можно охарактеризовать как зарождающееся. В основе официального (финансируемого МЧС) подхода лежит «объективная» основа для построения теории -внешняя схожесть эмпирических законов, описывающих катастрофические явления в различных областях и принципы нелинейной динамики. Существуют также и другие, не совпадающие с официальной, точки зрения. Создание единой методологии сталкивается с многочисленными проблемами как научного, так и ненаучного характера - отраслевая специфика, субъективность. [5. с 14] Несмотря на это многие исследователи сходятся во мнении, что основой управления рисками должен быть прогноз.

Прогнозировать можно, применяя широчайший спектр инструментов - от универсальных или узкоспециализированных научных (теория вероятностей и математическая статистика, теория режимов с обострениями, теория самоорганизованной критичности, нейронные сети, экспертные оценки, различная логика, комбинации перечисленного и пр.) до астрологических и религиозных. В целом можно резюмировать, что главной особенностью ситуации является невозможность прямой экспериментальной проверки теорий, что значительно сдерживает реальный, а не мнимый прогресс в данной области знаний и порождает массу спекуляций на тему «что будет?». Существующая нормативная и построенная на ее основе методическая база по управлению безопасностью строительных объектов на ранних стадиях инвестиционно-строительного процесса (также ввиду отсутствия должной системности) не в полной мере справляется с возложенными на нее задачами и оставляет открытым вопрос прогнозирования конструкционной безопасности строительных объектов.

Таким образом, формирование системных процедур и методик, позволяющих устанавливать степени конструкционной безопасности элементов и конструкционной надежности сооружений в целом на ранних стадиях инвестиционно-строительного процесса (предшествующих физической реализации объекта), а также разработка моделей и критериев более обоснованной системы принятия решений и прогноза с учетом риска являются весьма актуальными потребностями строительного комплекса.

Рассмотрим риск возникновения повреждения при проектировании. В настоящее время все большее распространение получает автоматизированное проектирование, расчеты конструкций, выполненные на компьютерах с использованием готовых расчетных программ, при этом инженеры не всегда представляют действительную работу конструкции под нагрузкой и подстерегающие при этом опасности при реализации проекта.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-3/2016 ISSN 2410-6070

Рассмотри зависимость оценки риска в год на основе гипотезы о «приемлемой потере» п-ой суммы в

год.

[Q] = n/C ,

где С - стоимость сооружения с учетом ущерба от его отказа, (в стоимость ущерба входят потери от гибели людей).

В настоящее время коэффициенты надежности, устанавливаются на основе:

- опыта;

- интуиции;

- экспертных исследований;

- данных других технических отраслей;

- анализа зарубежных норм;

- рекомендаций международных организаций. Ниже приведем наиболее часто встречающиеся на этапе эксплуатации повреждения строительных конструкций (данные международных организаций):

- коррозии стальных и железобетонных конструкций;

- загнивание деревянных конструкций; -размораживание бетона и каменной кладки; -промасливание бетона;

- усталостные разрушения стальных конструкций;

- изменение грунтовых условий оснований и фундаментов;

- образование трещин в железобетонных и каменных конструкциях;

- повышение деформации конструкции (прогибы, потеря устойчивости, колебания).

Очевидно, что указанные повреждения не могут не оказывать значительного влияния на объем вероятных разрушений при воздействии оружия во время ведения военных действий. .[6. с. 2670]

Вероятнее всего, что одной из причин риска конструкции является то, что проектировщик «вслепую» доверяет табличным данным, это освобождают его от ответственности за принятое решение, гарантируя ему определенную юридическую защиту.[7. с 29]

Практика показала, что, несмотря на выполнении всех нормативных требований при проектировании зданий и сооружений, полностью избежать отказа невозможно. Причиной этому является:

- ошибки (часто арифметические);

- неверный выбор расчетной схемы (тип связей);

- неучтенность нагрузок (снеговой, ледовой).

Ярким примером этого является разрушение многих опор во время ледяного дождя в декабре 2010 года. Этот вид нагрузки (ледовая) по нормам СНиП рекомендуется принимать для районов Сибири, Севера и Дальнего Востока.

Часто разрушения одних элементов конструкций ведут к обрушению других конструкций и сооружений в целом. Приближенно это влияние может быть оценено коэффициентом значимости элементов. Например, обрушение сборной плиты перекрытия первого этажа многоэтажного здания мало влияет на работоспособность других конструкций. С другой стороны, обрушение ригеля этого же перекрытия вызовет обрушение уже нескольких плит, а обрушение колонны первого этажа приведет к обрушению части перекрытия всех этажей.

Принято считать, что если количество повреждений конструкции более 60 % к их общему количеству, то ремонт такого строительного сооружения нецелесообразен.

Проведенный анализ позволил выявить и проанализировать причины риска при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений.

Список использованной литературы:

1. МСН 20-01-2013. Надежность строительных конструкций и оснований. (MHTKC). 2012.

2. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования. Москва. Стандартинформ. 2011.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10-3/2016 ISSN 2410-6070

3. Свод правил по проектированию и строительству. Правила обследования несущих строительных конструкций. СП 13-102-2003.

4. Шлейков И. Б. Оценка и регулирование уровня конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений : диссертация . кандидата технических наук : 05.23.01.- Челябинск, 2006

5. Kurbatov V L , Komarova N. D. Analytical Modification of Seismic Effect on the Building // Modern Applied Science Vol 9, No 3 (2015), С. 10-16

6. Kurbatov V L , Komarova N. D. Esipova A.A. Creep of Cement Concretes. // May - June 2016 RJPBCS 7(3) Page No. 2665-2673.

7. Есипова А.А., Комарова К.С. Нанотехнологии в строительной отрасли //Университетская наука. (University science). 2016. №.1 С. 29-31.

© Комарова К.С., Комарова Н.Д., 2016