Сроки службы материалов, конструкций и изделий. Понятие и критерии надежности. Отказы несущих и ограждающих конструкций. Начальный период

Министерство образования и  науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

 

 

 

 

 

Реферат

 

 На тему: «Сроки службы материалов, конструкций и изделий. Понятие и критерии надежности. Отказы несущих и ограждающих конструкций. Начальный период эксплуатации зданий. Вероятность отказов и безотказной работы»

 

 

 

 

 

                                                                          

                                                                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань 2012

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….……….3

1. Сроки службы материалов, конструкций и изделий. Понятие и критерии надежности. Отказы несущих и ограждающих конструкций. Начальный период эксплуатации зданий. Вероятность отказов и безотказной работы ………………………………………………………………………………..4

Заключение………………………………………………………………………………...19

Список  используемой литературы……………………………………………….....20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Уточнение нормативных сроков службы полносборных жилых зданий - проблема, имеющая большое народнохозяйственное значение, так как при этом решаются задачи нового строительства и сохранения существующего жилищного фонда.

Постановка  этой проблемы обусловлена тем, что  практика показала необоснованность назначения сроков службы конструкций полносборных зданий по аналогии со зданием старой застройки. Особенности применяемых материалов и конструктивных решений требуют более точного научного подхода к этой задаче, сложность которой заключается в относительной кратковременности существования полносборных зданий. Имеющийся в настоящее время опыт их эксплуатации позволяет изучить процесс износа отдельных элементов (кровель, стыков, полов) и выявить тенденцию накопления повреждений в конструкциях с длительным сроком службы. Выявление закономерностей изменения состояния конструкций и экстраполяция их для будущих отрезков времени дают возможность прогнозировать срок службы конструкций и здания в целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Сроки службы материалов, конструкций и изделий. Понятие и критерии надежности. Отказы несущих и ограждающих конструкций. Начальный период эксплуатации зданий. Вероятность отказов и безотказной работы

Сроки службы материалов, конструкций  и изделий

Методика определения  срока службы конструкций полносборных жилых зданий, разработанная в 1980 г., позволяет ориентировочно оценить срок службы конструкций по их техническому состоянию. Исходными данными для прогноза являются данные об аналогичных эксплуатируемых конструкциях и результаты лабораторных испытаний отдельных элементов и узлов конструкций на определенные воздействия. С помощью методики были определены сроки службы отдельных элементов домов некоторых типовых серий, по которым удалось собрать статистические данные об изменении состояния элементов во времени.

Анализ  полученных результатов позволяет  сделать следующие выводы, определяющие путь дальнейших исследований: существует ряд элементов зданий, для которых фактические сроки службы значительно ниже нормативных. Это относится, в первую очередь, к рулонным кровлям, стыкам наружных стеновых панелей, полам из линолеума и поливинилхлоридных плиток; в некоторых видах сборных железобетонных элементов стен и перекрытий, срок службы которых определяет срок службы всего здания, в первый период эксплуатации возникают значительные повреждения, что не дает оснований рассчитывать на использование их в течение всего нормативного срока службы. Примерами таких элементов являются: тонкостенные вибропрокатные плиты, применявшиеся для стен и перекрытий, плоские плиты перекрытий толщиной 10 см, некоторые виды ячеистобетонных крупных блоков. Обследования показывают, что трещины и прогибы, возникшие в этих конструкциях, имеют тенденцию увеличения во времени; некоторые конструкции, состоящие из нескольких материалов, имеющих различную долговечность, не могут обеспечить требуемый срок службы в связи с тем, что не предусмотрено замены материалов с меньшим сроком службы без разрушения всей конструкции.

Трехслойные стеновые панели с утеплителями, имеющими срок службы 20 - 30 лет, не могут рассчитываться на 100 - 150-летний срок службы. Срок службы стояков отопления составляет 30 лет, но в некоторых типовых сериях стояки расположены в стыках стен. Это приводит к необходимости установки новых стояков вне панели в случае отказа существующих.

В результате пересмотра действующих нормативных  сроков службы конструкций должны быть решены следующие вопросы:

снижение  нормативных сроков службы конструкций  эксплуатируемых зданий из вибропрокатных плит и других в соответствии с их фактическим состоянием и прогнозируемым сроком службы;

улучшение качества материалов, производства работ  и эксплуатации элементов зданий, фактический срок службы которых  значительно ниже существующего нормативного;

повышение ремонтопригодности комплексных конструкций или проектирование их из материалов, имеющих одинаковую долговечность.

Эти вопросы могут быть решены только путем проведения комплекса мероприятий, носящих настолько разнообразный  характер, что они нуждаются в  создании общей системы, охватывающей все этапы проектирования, строительства и эксплуатации зданий. Важно отметить, что эти мероприятия должны быть направлены скорее на упорядочение срока службы конструкций, чем на его увеличение в каждом конкретном случае.

В работах Б.М. Колотилкина доказано, что не всегда экономически целесообразно увеличивать срок службы здания, так как срок его морального износа может быть значительно меньше срока физического износа. Существует некоторый оптимальный срок службы для жилого здания, который позволяет минимизировать эксплуатационные затраты. Здесь должен существовать двоякий подход: увеличение срока службы конструкций в пределах долговечности использованных в них материалов и установление рациональных сроков службы элементов, заменяемых в эксплуатационный период, с обязательным обеспечением ремонтопригодности конструкций.

Первый  вопрос может быть решен мероприятиями  технологического характера на стадии изготовления, производства работ и  эксплуатации конструкций. На основе изучения изменения состояния конструкций во времени и исследования процесса накопления повреждений могут быть разработаны мероприятия по улучшению технологии изготовления, выполнения работ на строительной площадке, организации инструментального контроля и методов ремонта.

Вопрос  об установлении рациональных сроков службы конструкций с учетом разнородных материалов, входящих в них, не подвергался детальному изучению, отсутствует и общий подход к этой проблеме.

НОРМИРОВАНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ КОНСТРУКЦИЙ

Принятые  в настоящее время нормативные  сроки службы каменных зданий определяют их в пределах 100 - 150 лет. Основные несущие конструкции зданий имеют срок службы, равный сроку службы здания. Для всех остальных конструкций сроки службы установлены с учетом их замены в течение периода эксплуатации здания.

Анализ  действующих нормативных сроков службы показывает, что все элементы зданий, применяемые в современном  полносборном жилищном строительстве, можно разделить на группы по их срокам службы.

В первую группу входят все основные несущие конструкции, срок службы которых равен сроку службы здания, следовательно, показатель тау = 1. В этой группе только по элементам лестниц наблюдается некоторое снижение показателя (тау = 0,7). Ко второй группе относятся элементы, срок службы которых составляет приблизительно половину срока службы здания (тау = 0,3 - 0,6). В третью группу выделены только полы из линолеума (тау = 0,2 - 0,1). Четвертую группу составляют отделки конструкций и рулонная кровля (тау = 0,08 - 0,12). Эти элементы подлежат 50 раз замене в течение срока эксплуатации здания.

Разброс значений показателя тау, создает неопределенность в планировании ремонтов. Например, срок службы лестниц определен 100 лет, тогда для здания со сроком службы 125 - 150 лет необходимо заменить лестницы, при этом новые элементы после замены не исчерпают своего срока службы. Таким образом, заложенная в нормативах неопределенность предполагает необязательность соблюдения установленных нормативов, что на практике приводит к невозможности четко обеспечить выполнение планово-предупредительных ремонтов.

Представляется  целесообразным установить более четкие нормативные требования к срокам службы элементов зданий. Здесь имеются  два этапа: первый - нормирование требуемых  сроков службы элементов и согласование их со сроком службы здания; второй - уточнение и определение сроков службы различных видов конструкций.

В соответствии с  первым этапом следует четко установить для каждой группы элементов нормативную  кратность сроков их службы и всего здания (показатель тау).

На  основании анализа состояния различных видов эксплуатируемых конструкций можно предложить следующие нормативы: элементы несущих конструкций здания тау = 1; перегородки, столярные изделия, полы паркетные, облицовка фасадов тау = 0,5; полы из линолеума тау = 0,2; кровля рулонная тау = 0,1; отделка внутренняя и наружная (окраска) тау = 0,05.

Имея  такие нормативы при проектировании здания заданной категории долговечности, можно подбирать элементы, имеющие  соответствующие сроки службы.

Вторым  этапом является определение сроков службы каждого элемента с учетом изменения состояния во времени. Целью этих исследований является уточнение нормативных сроков службы различных видов конструкций с учетом эксплуатационных воздействий.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ КОНСТРУКЦИЙ

ПО  ИХ ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ

Методика  определения сроков службы конструкций  эксплуатируемых зданий основана на исследовании изменения состояния  конструкций в процессе эксплуатации, определении законов распределения  значений их характеристик, установлении нормативных и предельных значений параметров и прогнозировании изменения этих параметров с учетом условий эксплуатации.

Исходные  данные для прогнозирования сроков службы конструкций могут быть получены двумя путями: проведением лабораторных испытаний или сбором статистических данных об изменении состояния конструкций в эксплуатации.

При лабораторных испытаниях фиксируется  изменение одного или нескольких параметров в зависимости от воздействий, моделирующих процесс эксплуатации. Таким моделированием являются циклы  нагружения или замораживания, ускоренные испытания при более жестких режимах работы и т.п.

Получение исходных данных для расчета при  лабораторных испытаниях состоит из трех этапов:

1) исходные  данные перед испытаниями: количество  образцов, методика испытаний, характеристики испытываемой конструкции;

2) исходные  данные при испытаниях: значения  параметров S  при соответствующих  значениях   воздействий p , моделирующих  условия i эксплуатации;

3) обработка  результатов испытаний: получение  зависимости S = f(p); переход от S = f(p) к S = f(t).

Сбор статистических данных об изменениях состояния конструкций  во времени позволяет получить законы распределения значений параметров, характеризующих их состояние, а  также обобщить зависимости изменения  параметров, которые можно использовать в дальнейшем для прогнозирования срока службы аналогичных конструкций.

Сбор  данных об эксплуатируемых конструкциях предполагает систематическое проведение инструментального контроля состояния  определенного количества конструкций. При этом необходимо руководствоваться ГОСТ 17510-79 "Надежность в технике. Система сбора и обработки информации. Планирование наблюдения".

Объем выборки должен обеспечивать получение  достоверных результатов. Если целью  наблюдений является получение обобщенных закономерностей изменения параметров, которые затем будут распространены на все конструкции данного вида (на всю генеральную совокупность), то необходимо учитывать общее количество элементов или зданий, находящихся в эксплуатации в одинаковых условиях.

Определение параметров, характеризующих состояние конструкций, производится с учетом специфики работы конструкций в здании, а также на основании предварительных наблюдений за аналогичными конструкциями.