Расчёт надёжности конструкций зданий

Расчёты надёжности конструкции зданий и сооружений выполняются для определения прочности и надёжности, эксплуатационного ресурса, возможных рисков появления дефектов. Прочностные расчёты необходимо производить не только для строения в целом, но и для каждого составляющего элемента. Балки перекрытия, фундамент, несущие стены, опоры и консоли воспринимают статические, динамические нагрузки, подвергаются воздействию изгибающих моментов. Гарантированная устойчивость данных элементов – залог безопасности работ при возведении строения и длительного срока службы здания.

Причины разрушения сооружений в процессе эксплуатации

Разрушение конструкций происходит по причине накопления различных повреждений:

• коррозии металла;
• старения материалов;
• гниения древесины;
• усталостной прочности;
• размораживания бетона;
• разрушения каменной кладки;
• механических ударов;
• трещин от подвижности и пучения грунта.

В агрессивных средах, к которым относятся металлургические, нефтехимические и химические предприятия, явно выраженные разрушения могут проявиться уже в первые 5-10 лет функционирования здания.

Для дальнейшей оценки пригодности конструкции на практике прибегают к натурным и инструментальным обследования. Основываясь на их результатах, решают две главные задачи:

1. При каком объёме повреждений возможна дальнейшая безопасная эксплуатация здания;
2. В течение какого срока может быть обеспечена безопасная эксплуатация до очередного ремонта или обследования.

В зависимости от рассчитанного уровня надёжности принимается одно из следующих состояний строения: удовлетворительное, аварийное или неудовлетворительное.

Виды дефектов строительных конструкций

Анализ повреждений конструкций показывает, что 4% происходят из-за ошибок проектирования, 10% из-за неудовлетворительной эксплуатации, 19% из-за некачественного материала, 42% из-за нарушения технологии выполнения строительных работ, а оставшаяся доля приходится на совокупные причины.

К распространённым характерным дефектам и повреждениям большинства конструкций, включая фундаменты, относятся:

• нарушение податливости сводов, арок и опор;
• неправильный выбор класса прочности материалов;
• усадочные и волосяные  трещины;
• сколы бетона;
• отслоение защитного покрытия бетона;
• трещины арматурных стержней;
• трещины перекрытий и покрытий.

Ряд дефектов, таких как перенасыщенность арматурой и нарушение технологии армирования закладывается ещё на стадии проектирования.

Что такое надёжность

В настоящее время при практических расчётах единственной нормируемой характеристикой надёжности здания или конструкции является коэффициент надёжности по:

• материалам;
• нагрузкам;
• условиям работы;
• назначению.

Произведение данных составляющих и является полным коэффициентом запаса надёжности конструкции.

Полные коэффициенты надёжности для ЖБИ- и стальных конструкций составляют, в среднем, 1,5. Считается, что строение находится в удовлетворительном техническом состоянии при показателе выше 1,54; в неудовлетворительном при показателе 1,20-1,49; в аварийном при коэффициенте 1,0-1,19.

Характеристика повреждений

Степень износа или повреждения здания, конструкции, сооружения определяется оценкой качественных и количественных показателей. Все дефекты классифицируют по виду проявления, месту повреждения, причинам происхождения, времени проявления и способам обнаружения.

По характеру, который носит процесс повреждения, выделяют:

• дефекты механического происхождения;
• повреждения сейсмического характера;
• повреждения вследствие физико-химических процессов.

По анализу совокупных причин степени повреждения различают на слабые, незначительные, средние и сильные. Полное разрушение характеризуется снижением несущей способности здания на 50 % и более.

В большинстве случаев повреждения зданий и конструкций вызваны комплексными причинами, результатом их суммарного воздействия. При этом влияние какого-либо фактора может быть доминирующим.

В каких случаях требуется расчёт строительной конструкции

Расчёты прочности и показателей надёжности выполняются при всех видах проектирования. При оформлении документов на перепланировку квартиры, при расчёте пристройки к дому, при капитальном ремонте или модернизации построек хозяйственного или производственного назначения специалисты определяют состояние несущих стен, перекрытий, опор.

Инженерные расчёты необходимы для:

• грамотного обоснования и плавильного выбора архитектурных и планировочных решений;
• разработки мероприятий по усилению конструкции, укреплению фундамента;
• качественной оценки статических нагрузок, ветровых и вибрационных факторов воздействия;
• комплексной оценки текущего технического состояния здания, принятия решения о виде и объёме ремонта.

Результатом подобных расчётов является экспертное заключение с рекомендациями по замене или восстановлению отдельных элементов, систем, а также по усилению конкретных узлов конструкции.

Заказать услуги по проектированию в среде BIM, изысканиям и обследованию конструкций, зданий, сооружений можно в компании «PROECOM». Команда специалистов окажет бесплатные консультации уже в день обращения. Компания работает со всеми видами объектов, включая категорию ОПО и здания, являющиеся объектами культурного наследия.

«PROECOM» выполняет расчёты напряжённо-деформированного состояния, расчёты критических нагрузок при потере устойчивости, расчёты усталостной прочности при знакопеременных нагрузках.

Каждому заказчику гарантируется прохождение экспертизы объекта, быстрое внесение правок, устранение замечаний проекта, корректировка технических параметров. При разработке проектной документации применяются BIM-технологии, позволяющие воссоздать натурную модель объекта на стадии планирования строительства.