О СИСТЕМЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТА ЗА ПЕРЕХОД ЗДАНИЯ В ПРЕДЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ

Сутягин Антон Евгеньевич – Главный конструктор
ООО «СпецПроект», г. Москва

 


 

Основной функцией любого здания или сооружения является способность оказывать сопротивление механическим нагрузкам, климатическим и иным воздействиям на протяжении всего срока службы, предусмотренным проектом, без потери несущей способности и без ограничения эксплуатационной пригодности.

Одной из мер обеспечения надежности зданий и сооружений является использование в расчете строительных конструкций системы коэффициентов надежности.

Действующая сейчас система коэффициентов надежности [1-4] в проектировании несущих конструкций зданий и сооружений сложилась еще в советское время. На тот период данная система являлась прогрессивной, так как обеспечивала (по крайней мере в теории) равную надежность всех строительных элементов здания (сооружения) при минимальном весе конструкций здания (сооружения). При массовом (на всей территории страны) строительстве в то время такой подход был оправдан.

При этом существовала, пусть и не идеально, многоступенчатая система контроля качества. Контролировалось как производство строительных материалов и изделий, так и проведение строительных работ.

В общем случае система коэффициентов надежности состоит из трех независимых друг от друга составляющих:

Коэффициент надежности по нагрузке (коэффициент перегрузки) – учитывает возможные отклонения фактической нагрузки от нагрузки предусмотренной нормами – нормативной.

Коэффициент надежности по материалу (коэффициент однородности материала) – учитывает возможные отклонение механических свойств и прочности материала от таких же предназначенных нормами – нормативных.

Коэффициент условий работы – учитывает возможные неблагоприятные (или благоприятные) факторы, влияющие на несущую способность конструкции: неполное соответствие расчетной схемы действительным условиям работы конструкции, влияние условий изготовления конструкций, положения арматуры в бетоне или кладке и др.

На современном, так называемом «рыночном» этапе развития страны цель и характер строительного процесса изменились: с одной стороны, строительство стало индивидуальным, а с другой стороны, в строительный процесс вовлечено большое количество неквалифицированной рабочей силы при недостаточном контроле качества со стороны административно-управленческого аппарата.

Кроме того, система коэффициентов надежности (условий работы) не учитывает в полной мере «степень ответственности» элементов конструкции по отношению к работе всего здания (сооружения) в целом, по другому говоря, влияния надежности одного элемента на общую надежность здания.

Следует отметить, что до конца 50-х годов ХХ века в СССР при расчете конструкций использовался единый интегральный коэффициент запаса [k], который впоследствии был преобразован в «триаду» коэффициентов надежности: по нагрузке, по материалу и условий работы. Так например: коэффициент запаса для расчета железобетонных конструкций варьировался в пределах 1,3-2,2. В то время отличался и методологический подход к расчету конструкций: применялся так называемый расчет по разрушающим нагрузкам.

С начала 80-х годов XX века (в развитии идей профессора Н.Н. Стрелецкого) в строительные нормы был введен метод расчета по предельным состояниям. При этом предполагалось, что коэффициенты надежности могут и будут определяться вероятностными методами строительной механики.

К сожалению, идея введения в строительные нормы расчета вероятностного подхода (в полной мере) к расчету строительных конструкций не успела реализоваться.

С начала 90-х годов ХХ века при проектировании строительных конструкций широко стали применяться численные методы расчета с использованием ЭВМ. Несмотря на высокую точность компьютерных расчетов, в большинстве случаев это привело к снижению надежности зданий и сооружений. Во-первых, уменьшился так называемый «запас конструкции», во-вторых, проверить расчет, выполненный на ЭВМ, практически невозможно, что приводит, как это не парадоксально, к увеличению числа проектных ошибок.

Согласно действующим подходам к расчету строительных конструкций все элементы здания и сооружения предполагаются равнонадежными без учета влияния каждого элемента на надежность здания в целом.

В начале XXI века появилось новое направление в расчете строительных конструкций, связанное с учетом возможности непропорционального («прогрессирующего») разрушения конструкции зданий. В [5] были введены дополнительные коэффициенты условий работы в зависимости от расчетного срока эксплуатации сооружения (для большепролетных зданий).

Тем не менее, по признанию специалистов, работающих в области расчетов на «прогрессирующее разрушение, «… в результате численного моделирования можно получить качественную оценку характеристик устойчивости конструкции по отношению к прогрессирующему обрушению, а также сопоставить несколько возможных сценариев обрушения с целью выявления слабых мест конструкции».

На основании вышеизложенного, а также исходя из опыта проектирования зданий (сооружений) в новейший период, автором предложено при практических расчетах строительных конструкций принять систему коэффициентов ответственности элемента за переход здания в предельное состояние (по-другому говоря: коэффициентов запаса) дополнительно к требуемым по действующим СНиП. Данная методика была применена в проектно-конструкторской деятельности ООО «СпецПроект» в 2002-2010 гг.

Дополнительные коэффициенты запаса представлены в таблице ниже. На указанные коэффициенты необходимо умножать полученные при анализе конструкций расчетные значения усилий (I-й группы предельных состояний) перед использованием указанных значений для подбора параметров сечения (армирования) соответствующих конструктивных элементов.

Dopolnitelnye_koefficienty_zapasa_stroitelnyx_konstrukcij

 

Библиографический список

 

  1. СНиП 2.01.07-85*. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия.
  2. СНиП II-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции.
  3. СНиП II-25-80*. Нормы проектирования. Деревянные конструкции.
  4. СНиП 2.03.01-84*. Нормы проектирования.«Бетонные и железобетонные конструкции.
  5. МДС 20-2.2008. Временные рекомендации по обеспечению безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного (прогрессирующего) обрушения при аварийных воздействиях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.