Конструкционная безопасность строительного объекта

КОНСТРУКЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНОГО ОБЪЕКТА

Нормирование, контроль,

Гарантирование

Учебное пособие

 

 

Г.

Сведения об авторе книги

«КОНСТРУКЦИОННАЯ бЕЗОПАСНОСТЬ

СТРОИТЕЛЬНОГО ОБЪЕКТА»

 

1. Фамилия, имя, отчество – Мельчаков Анатолий Петрович

2. Год рождения – 1939

3. Место работы – Южно - Уральский госуниверситет (г. Челябинск)

4. Должность – профессор кафедры строительной механики

5. Ученая степень и ученое звание – д.т.н., профессор

6. Другие звания – почетный работник Высшей школы, советник РААСН

7. Электронный адрес – [e-mail]

Книга написана исключительно по рекомендации Российского общества инженеров строительства. Выражаю глубокую благодарность Лобову О.И., Мардашову В.П., Никонову Н.Н., Рудину В.Н., а также и своим ученикам: Байбурину Д.А., Казаковой Е.А., Косогорову В.Г., Никольскому И.С., Чебоксарову Д.В., Шлейкову И.Б., Шукутиной Е.В., за неоценимую помощь при подготовке книги к изданию.

Автор­­__________ (А.Мельчаков)

 

УДК69.059.

Мельчаков А.П. Конструкционная безопасность строительного объекта. Нормирование, контроль, гарантирование – Учебное пособие / Издательство РАН, Москва, 2012. – 281 с.

Рецензенты книги: Фортов В.Е., акад. РАН и Соломин В.И., акад. РААСН

Показателем конструкционной безопасности строительного объекта является числовое значение риска его аварии. Риск аварии – это инварианта, объединяющая с позиции этой безопасности неограниченное множество строительных объектов. Доказано, что величина риска аварии зависит от надежности системы «основание - несущий каркас» объекта. Если такая безопасность объекта обеспечена, то он реально защищен от аварии, а требуемый срок его службы гарантирован. Для риска аварии, на множестве новых объектов, выявлен закон распределения плотности его вероятностей. Для них на основе этого закона установлен максимально допустимый риск аварии. Разработаны методики оценки риска аварии строительного объекта и его безопасного ресурса. Исследован рост информационной энтропии объекта в процессе его эксплуатации. По результатам исследования для объекта найдены пороговые значения его риска аварии и построена модель деградации – норматива для оценки при эксплуатации объекта его физического состояния и конструкционного износа. С примерами приведены технологии контроля и гарантирования конструкционной безопасности строительных объектов.

Книга направлена на реализацию в строительной отрасли Федерального закона «О техническом регулировании». Ориентирована она на подготовку экспертов-исследователей – специалистов по менеджменту риска.

Предназначена книга образовательным учреждениям по строительному направлению. Не останется она без внимания и страховых компаний, специализирующихся на страховании строительно-монтажных рисков.

Таблиц – 35; рисунков и фото – 66; источников – 87; приложений – 2

Отпечатано с авторского оригинала. ISBN –…

© А.П.Мельчаков, 2012, © Издательство РАН, 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к русскому изданию....……………………………........................5

ВВЕДЕНИЕ …….……………………………………………………………………….12

Предисловие автора …….………………………….…..…………………………..22

ГЛАВА 1. Проблема конструкционной безопасности строительства

1.1. Значимость проблемы, ее специфика и предыстория..……..………....…25

1.2. О качестве модернизации строительной отрасли...……....…......…........33

1.3. О нормировании и школе конструкционной безопасности……………… 38

1.4. Глоссарий проблемы и система безопасности строительства … …...... 43

ГЛАВА 2. Теория конструкционной безопасности сооружений

2.1. Концепция и методология теории...………......………….………………..….55

2.2. Риск аварии и конструкционная надежность объекта………......………… 60

2.3. Максимально допустимый риск аварии для нового объекта.…….……….66

2.4. Пороговые значения риска аварии эксплуатируемого объекта.……. …. 67

2.5. Расчет и верификация фактического риска аварии объекта ……………. 71

2.6. Конструкционный износ и модель деградации объекта……………………75

2.7. Безопасный ресурс объекта…………………………………………………….79

ВВЕДЕНИЕ

«Строить легко, думать трудно, но строить согласно

задуманному является наиболее трудным». Иоганн Гете

С момента распада СССР – страны, давшей мировой цивилизации пример особой экономики, названной «командно-административной», прошло уже более 20 лет. За это время общенародная собственность некогда единого народно-хозяйственного комплекса страны из-за смены социально-экономической формации превратилась в частную. Тотальный уход государства из экономики породил беспрецедентное социальное расслоение общества на неимущих, «бюджетников» и олигархическое сословие всемогущих оффшорных «бенефициаров». Где-то между ними, на пути к социально ответственному среднему классу, застряли инициативные, но не владеющие опытом и культурой партнёрских отношений сограждане, решившие самостоятельно вершить свою судьбу. Их усилиями, например, вместо 8-ми советских строительных министерств на территории бывшего СССР было зарегистрировано порядка 800 тысяч частных предприятий, имеющих отношение к строительству. Однако продукции за это время они произвели в 20 раз меньше, поскольку кардинально изменилось само содержание их деятельности. Если раньше, например, в жилищном строительстве необходимо было осваивать капитальные вложения и выполнять план по сдаче квадратных метров, то теперь главная цель «стройбизнеса» – извлечение прибыли. Причём, как и полагается при капитализме – желательно как можно быстрее и любыми средствами. Основным источником дохода этих новообразованных финансово-строительных компаний теперь стали средства населения, способного оплатить своё желание жить достойно. Но, так как этих средств никогда не хватает на приобретение бриллиантов, яхт, самолётов и удовлетворение других острых «нужд» хозяев-застройщиков, то и инвестиций в новые строительные технологии они не делают. Им это крайне невыгодно – ведь чтобы модернизировать заводы, закупать новую технику, переобучать кадры - нужно тратить «свои» деньги. Если технологии добровольного изъятия сбережений из карманов граждан и перевода их на оффшорные счета «стройбизнесменов» по типу «долевого строительства» и/или «ипотеки» постоянно совершенствуются, то сама стройка идёт «по-старинке», поэтому и содержание «современной» строительной продукции – прежнее. Да это и не удивительно, ведь производится она в подавляющем большинстве своём за счёт сверхамортизации приватизированной материально-технической базы советской эпохи «индустриального» домостроения. А когда цены на металл, цемент и энергию внутри страны сравнялись и даже превзошли мировые, выяснилось – что на возведение 1 кв. метра мы тратим металла и цемента в 2 раза больше, на обогрев 1 куб. метра объёма – в 4 раза больше энергии, чем в развитых странах мира, а себестоимость 1 км. автомобильной дороги, например, у нас в 7 раз выше лучших мировых аналогов. Этот феномен нынешние руководители строительного комплекса объясняют не старым технологическим укладом строительства, коррупцией и низкой производительностью труда, а якобы «устаревшими» строительными нормами. Но как могли устареть нормы, полностью соответствующие технологиям, по которым и нынче производится подавляющее большинство строительных объектов? Может, просто изменилось отношение к принципу неукоснительного их соблюдения? Ведь не секрет, что лучше и быстрее всего «делать деньги» на применении дешёвых изделий-суррогатов и других «несоблюдений» - типа применения неквалифицированной рабочей силы или отказа от «ненужной» системы производственного контроля. Стройная некогда государственная система сертификации в строительстве с кадрами, методиками и лабораториями нынче выродилась. Если и есть центры по сертификации, то это сплошь фикция; аккредитацией и надзором за их деятельностью занимаются одни и те же чиновники, а лабораторий, либо нет вовсе, либо их научно-техническая база не обновлялась с советского периода.

Между тем, всё чаще стали происходить строительные катастрофы, уносящие человеческие жизни, причиняя всё возрастающий ущерб экономике и деловому престижу России. Следует заметить, что аварии и катастрофы происходили и до распада СССР, но, в отличие от «сегодня», каждая из них была чрезвычайным происшествием (ЧП). В обязательном порядке создавалась специальная комиссия по расследованию причин аварии, а результаты её работы тщательно анализировало специальное, постоянно действующее управление Госстроя СССР. Решения коллегий Госстроя СССР, связанных с разбором причин аварий, автоматически превращались в техзадания научно-исследовательским организациям на дополнение или исправление нормативной базы. Именно из-за этой практики у строителей родилась фраза, что СНиП создан «на крови» жертв строительных аварий. Сегодня такой практики нет, виновных в такого рода ЧП тоже нет, а если никто не погиб при аварии, то и самой аварии – тоже нет, так как она даже нигде и не регистрируется. И это несмотря на то, что сообщения средств массовой информации после распада СССР о случившихся строительных авариях напоминают сегодня сводки с мест боевых действий. Вот, например, хроника сообщений только за одну неделю 1997 года (с 14 по 19 июля):

Понедельник

г. Котлас Архангельской области

В спортзале «Салют» во время соревнований обрушился балкон со зрителями.

Пострадало 115 человек. 14 человек погибло.

Вторник

г. Саратов

Обрушилась наружная стена жилого 5-ти этажного дома из крупноразмерных кирпичных блоков. Погиб 1 человек.

Среда

г. Томск

Обрушились плиты перекрытия казармы высшего военно-командного училища связи. Дом кирпичный 3-х этажный, построен в 1953 году. Третий этаж надстроен в 1955 году. Перекрытия держались на подпорках, снятых в связи с приездом комиссии Министерства обороны.

Пострадало 42 курсанта. Погибло 12 человек.

Четверг

г. Якутск Республика Саха

Из-за подтопления рухнуло здание речного училища.

Жертв нет.

Пятница

г. Иерусалим Израиль

Обрушился 63-метровый пролёт моста во время прохода по нему группы спортсменов Всемирной еврейской олимпиады.

Пострадало 53 спортсмена. Погибло 3 человека.

Суббота

г. Пермь

От взрыва баллонов с газом обрушилось здание офиса ОАО «Лукойл».

Пострадало 17 человек. Погибло 17 человек.

Через СМИ зрителям и слушателем пытаются объяснить, что главная причина обрушения того или иного здания или сооружения – это внешнее воздействие на объект природного, либо техногенного характера. Часто в таких репортажах фигурирует (становящаяся уже штампом) фраза: – «взрыв бытового газа». Но при этом не объясняется, почему одинаковый по мощности его взрыв в одних случаях приводит к локальным разрушениям типа «разбитые стёкла», «выбитая оконная рама», а в других – к массовому обрушению жилого дома и летальным исходам для его обитателей.

 

И вот здесь уместно детально рассмотреть недавний трагический, резонансный, но, к великому сожалению, не единичный пример, имеющий неумолимую тенденцию к повторению.

Астрахань, 27 февраля 2012. 12-50

Полным ходом идёт избирательная кампания по выборам нового президента России. Сначала в интернете, а спустя какое-то время по всем телевизионным программам появляются леденящие сознание кадры прямого репортажа с места обрушения одной из секций 9-ти этажного крупнопанельного многоквартирного жилого дома по адресу г. Астрахань, Советский район, ул. Н.Островского №150/1 (Прил.1, ДМ 16, Фото 4). Случайные прохожие, увидев зияющую дыру в жилом доме на уровне 3-го этажа, ради любопытства включили камеры своих мобильных телефонов и вскоре десятки миллионов россиян стали свидетелями гибели сограждан в момент полного обрушения подъезда, когда часть жильцов, обезумев от шока, пытались выбраться из первоначального завала.

Конечно, после того как пыль улеглась, на место катастрофы приехали все. И полиция, и МЧС, и мэр, и губернатор. И даже кого-то спасли, вытащив из под бетонных обломков здания. Через некоторое время страна в своих телевизорах увидела на месте трагедии премьер-министра и узнала, что её причиной стал суицид психически больного человека, открывшего на своей кухне газ и чиркнувшего зажигалкой.

Итог: 10 человек погибло, 48 человек пострадало.

В полном соответствии с обещаниями будущего президента России за государственный счёт жертвы похоронены, компенсации выплачены, дом расселен и снесен. А на его месте устроен парк. Из государственного бюджета на все про все потрачено примерно 500 млн. рублей.

В сознании россиян трагедия уже забывается, но у профессионалов остаются вопросы. Постараюсь на них ответить.

Вопрос первый: Кто виноват в трагедии?

После недельного «смакования» по всем каналам кадров трагедии, с описаниями героических усилий МЧС по спасению выживших людей и ликвидации последствий аварии с комментариями различных официальных лиц, рядовой обыватель скажет вдолблённую ему телевидением фразу: «от трагической случайности, вызванной неконтролируемыми действиями умалишённого - спасения нет». Первоначально пытались привлечь к ответственности газосбытовую организацию, эксплуатирующую газовое хозяйство дома, но следствие показало – все проверки выполнены в соответствии с нормативами, всё оборудование работает в штатном режиме, утечек газа в системе нет.

Ответ: Профессионалам ясно, что причиной катастрофы был вовсе не взрыв бытового газа. Здесь мы не будем обсуждать, почему за последние 20 лет на 2 порядка в России возросла смертность от суицидов и почему эти несчастные стали всё чаще стали выбирать бытовой газ для сведения счёта с жизнью. Профессионалы знают, что основной сценарий взрыва бытового газа в квартире – это вовсе не суицид, а элементарный склероз пожилых жильцов, укладывающийся в одну формулу. «Бабушка поставила кипятить молоко, молоко убежало и залило огонь. Бабушка приходит на кухню и видит - молоко холодное, огня нет. Запаха газа она не чувствует из-за проблем с обонянием или не придаёт ему значения из-за проблем с психикой и уж тем более забыла, что недавно уже включала газовую конфорку. Она вновь берёт коробок, чиркает спичкой и – взрыв».

Но этот сценарий был давным-давно учтён проектировщиками, которые первыми предложили оснащать многоквартирные панельные дома газовым оборудованием. Тогда, когда эти проекты проходили стадию обязательной сертификации и утверждения в государственных органах технического надзора, проводились натурные испытания, которые показали, что в зависимости от содержания газа в газовоздушной смеси результаты взрыва исчерпывающе делятся на три категории:

1. Разбитые стёкла в квартире.

2. Выбитые оконные рамы в квартире.

3. Выбитые не несущие стеновые панели (перегородки) в квартире.

Эксперты на основе детальных физико-химических исследований подтвердили, то во всех случаях есть риск лишения жизни для находящихся в квартире людей, который возрастает по мере усиления мощности взрыва. Заметьте, только в квартире, но не в подъезде и, тем более, в доме. Те же эксперты дали совет – устраивать в потолках специальные, легко выбиваемые взрывной волной люки, чтобы стравливать и распределять в объёме всего здания давление взрывной волны для минимизации ущерба здоровью и жизни людей, находящихся в зоне взрыва.

Так вот, вопреки «бытующему мнению», от взрыва «бытового газа» в астраханском доме на основании выводов взрывотехнической экспертизы о мощности взрыва не должны были пострадать несущие конструкции дома, а лишь внутренние перегородки и оконные рамы в квартире, где и произошел взрыв.

Так чья вина в этой трагедии?

Смею утверждать – это вина строителей. Именно они при возведении дома не обеспечили его конструкционную безопасность. В результате, риск аварии несущего каркаса дома был близок к критическому значению, а взрыв газа лишь спровоцировал его аварию. Опыт и интуиция подсказывает, что при монтаже стеновых панелей дома использовалась так называемая технология «прихваток» этих панелей к плитам перекрытия, а окончательная приварка их к «закладным» либо вообще не производилась, или сварка была некачественная, и без дополнительных процедур по защите металла от коррозии. Кроме того, замоноличивание стыков или не было вовсе или было некачественным. Такая, с позволенья сказать «технология», получившая название «скирдование», широко распространена у строителей, особенно неквалифицированных, которые всегда стремятся как можно быстрее «закрыть объёмы» и сдать объект. Делать это безнаказанно позволяет им круговая порука, которая в отсутствии инженера-контролёра, как правило, всегда царит на стройплощадке. А когда все стыки красиво закрыты штукатуркой так и вовсе – не придерёшься, особенно если быстро и красиво отчитаться перед начальством! А каждый раз проверять выполненную работу и регулярно делать акты скрытых работ - дело хлопотное и мало кому в рядовой стройорганизации нужное. В результате, в такой массовой строительной продукции платформенные стыки плит перекрытия со стеновыми панелями – сплошь некачественные, а жесткость ячеек дома – преступно занижена. Вот именно это и послужило причиной прогрессирующего, точнее, лавинообразного обрушения подъезда дома, что и засвидетельствовали кадры, показанные нам по телевизору и выложенные авторами в интернет. Кстати, исследованиями специалистов МЧС было подтверждено аналогичное состояние необрувшихся секций дома, на основании которого и было принято премьер-министром России В.В.Путиным решение о его сносе. А вот конкретных строителей (монтажников, сварщиков, бетонщиков, мастеров, бригадиров, прорабов, начальников участка, главных инженеров, директоров), реально виноватых в этой строительной катастрофе, как собственно и во всех других подобных случаях, опять нет, и всё потому, что чиновникам, даже тем, кто догадывается об истинной причине трагедии, не выгодно выносить «сор из избы». Всем выгоден несчастный случай, на который можно всё свалить и всё списать. Поэтому сразу возникает вопрос второй, тоже традиционный для России: Что делать? А вот ответ на этот вопрос читатель при желании найдет в этой книге.

Следует отметить, что в бывшем СССР подобные аварии были на особом контроле Госстроя. В то время для Совета Министров СССР на базе своей, разрабатываемой с конца 70-х годов ХХ века концепции безопасности техносферы, проводил семинары выдающийся учёный, академик Валерий Алексеевич Легасов. Трагическое подтверждение этой концепции сделал Чернобыль. Совместная работа председателя Госстроя СССР Ю.П. Баталина с академиком Легасовым по ликвидации последствий первого взрыва 4-го реактора ЧАЭС и их титанические усилия по предотвращению возможного последующего, гораздо более мощного, убедили руководство страны в необходимости смены всей парадигмы отношения людей к проблеме безопасности. Действовавший ранее в практике хозяйственной жизни страны принцип «реагировать и исправлять» был заменен на новый, предложенный академиком Легасовым фундаментальный принцип – «предвидеть и предупреждать». При Госстрое СССР была создана рабочая группа по изучению мирового опыта в области безопасности строительства. Но 7 декабря 1988 года плановую работу этой группы прервала строительная катастрофа, вызванная землетрясением в Армении мощностью 7,2 балла по шкале Рихтера. Её последствия – 25 682 погибших, 128 705 получивших ранения или увечья различной тяжести, 514 826 оставшихся без крова из 304 разрушенных населённых пунктов – стали «моментом истины» для всей строительной отрасли СССР. Казалось, во всём была виновата стихия, за 30 секунд перевернувшая и искалечившая жизни сотен тысяч людей. Однако созданная при Совмине СССР после Чернобыля Государственная комиссия по чрезвычайным ситуациям во главе с председателем В. Х. Догужиевым была иного мнения. После тщательного расследования причин армянской трагедии она опровергла поверхностные суждения прессы о неумолимой жестокости природы и пришла к компетентному, но неутешительному для Госстроя СССР выводу: «Если бы все здания (сооружения), попавшие в зону бедствия, были бы построены в полном соответствии с действующими СНиП, то страна в этой чрезвычайной ситуации потеряла бы не более тысячи человеческих жизней». Мощные подземные толчки стряхнули с армянских зданий штукатурно-окрасочный марафет и обнажились грубые отступления от нормативных требований: проволока вместо арматуры, бесцементная кладочная смесь, ржавые уродливые наросты там, где должен быть ровный сварной шов. Специалистам стало ясно – во всём виновата халатность строителей, а землетрясение лишь спровоцировало аварийные обрушения зданий, под завалами которых погибло и пострадало огромное число советских граждан. Вслед этой трагедии специальная коллегия Госстроя СССР постановила: «В СССР необходимо создать и ввести систему предупреждения аварий в строительстве!». После этого Постановления было организовано всесоюзное совещание учёных строительной отрасли, на котором они получили возможность ознакомиться с выводами объединённой комиссии ГКЧС и Госстроя СССР и последними достижениями зарубежной научной мысли. Именно тогда председатель Госстроя СССР Ю.П.Баталин сформулировал проблему безопасности в строительстве и призвал ученых приступить к исследованиям в области безопасности строительства на основе концепции академика Легасова.

Но этим планам так и не суждено было сбыться. В 1991 г. пришли новые люди, которые на параноидальной волне разрушения всего советского как истовые реформаторы представили новому руководству новой страны армянскую строительную катастрофу как чисто природную.

Квинтэссенцией новых воззрений стала статья господина Айзенберга «Строительная наука против сейсмических катастроф». В ней автор не отрицает факт низкого качество строительства в Армении. Дословно: «Оно низкое не только в Армении, но и в Сибири, и на Дальнем Востоке», но утверждает, что главная причина армянской трагедии не в пресловутом человеческом факторе, а в «особом» характере произошедшего в Армении землетрясения. В ней он cделал попытку доказать, что впервые за всю историю наблюдений длина волны сейсмических колебаний земли при землетрясении неожиданно совпала с периодом собственных колебаний всего построенного в зоне активности, чем вызвала резонанс и что привело к фатальным последствиям для населения. Вот так. Ни больше и ни меньше! В результате такого «научного» обоснования трагедии, прочно укрепившегося в сознании новых государственных деятелей, никакой системы предупреждения аварий в строительстве в России сейчас нет. За прошедшие 25 лет идеи академика Легасова так и не проросли на нашей научной ниве. Но остается надежда, что в нашей стране всё-таки придёт настоящая модернизация, которая потребует построения новой системы управления строительством. Ясно осознавая, что модернизация невозможна без создания новой нормативной базы, основанной на неукоснительном соблюдении принципов безопасности, автор надеется, что его книга поможет новой России вернуться на столбовую дорогу мировой цивилизации.

Предисловие автора

«Безопасность – это если знаешь, как увернуться от опасности»

(из романа Эрнеста Хемингуэя "По ком звонит колокол")

Ученик академика Легасова доктор физмат наук Кузьмин И. И. отмечал, что его учитель любил озвучивать слова из этого романа и убеждал своих учеников, что каждый вид безопасности единственный в своем роде, а вот опасностей для него всегда предостаточно.

Опасности есть и для конструкционной безопасности строительного объекта. Их можно разделить на две группы. Одна из них – это человеческие ошибки, сопровождающие процесс создания и реализации строительных проектов. Примерное их распределение показано в прил. 1 ДМ 2 (здесь и далее сочетание букв ДМ означает «демонстрационный материал»). При определенных условиях эта группа факторов опасности управлению в принципе поддается. Вторая группа – это практически неуправляемые опасности природно-климатического, техногенного и др. характера. Она показана в прил.1 (ДМ 3), и является основным источником непроектных воздействий на строительный объект.

Наиболее опасные из человеческих факторов опасности – это ошибкипроектировщиков. Ониформируют проектный риск аварии объекта. Пока проектный риск аварии на «бумаге», опасности он не представляет. Опасность проектного риска начинает возрастать при возведении объекта, и особенно, при его эксплуатации. По-существу, проектный риск – это «бомба» замедленного действия. Достаточно вспомнить резонансные обрушения зданий аквапарка «Трансвааль» и «Басманного рынка» в Москве (Прил.1, ДМ16, Фото 16.1 и 16.2). Причины этих аварий были тщательно расследованы и проанализированы экспертами. Было доказано, что фатальная причина обрушения этих зданий – нарушение при их проектировании основных положений строительной механики, а если быть более точным, то конструктивные схемы каркасов и аквапарка, и рынка оказались близкими к мгновенно изменяемым системам, а их применение всегда сопряжено с высоким риском аварийного обрушения.

Поопределению возведенные по СНиП строительные объекты – это высоконадежные технические системы. Действительно, если расчет несущих конструкций при проектировании здания (сооружения) выполнен в полном соответствии с основными положениями СНиП, то обеспечивается достаточный «запас прочности» в виде совокупности так называемых коэффициентов надежности, компенсирующих целый ряд опасных воздействий на объект. Но это еще не означает, что риск аварии исключен. Вне поля зрения действующих строительных норм остается человеческий фактор опасности, который вообще не может быть компенсирован никаким «запасом прочности».

Несмотря на наличие признанных отечественным и зарубежным строительным сообществом СНиП, число строительных аварий в стране постоянно растет. Их анализ показал, что главная причина обрушения зданий и сооружений – человеческий фактор опасности. Вывод о доминантной роли ошибок людей как факторов опасности подтверждается приведенными в работе [2] сведениями из зарубежной строительной практики. При этом считается, что ошибки людей носят случайный характер. Однако, они не всегда случайные; в последнее время они часто носят преднамеренный характер. В приложении 1 книги (ДМ 4) приведена зависимость величины риска аварии, достигаемого при возведении объекта, от суммы денег, затраченных на обеспечение конструкционной безопасности этого объекта. Из нее следует, что «экономить» и на квалификации персонала и, особенно, на качестве используемых для строительства материалов и изделий – «выгодно», чем нередко пользуются производители конечной строительной продукции, демонстрируя этим «наплевательское» отношение к конструкционной безопасности возведенных ими зданий и сооружений.

По статистике в России происходит примерно 43-и строительные аварии в год, но фактически их значительно больше. Почти на каждой крупной стройке происходят аварийные обрушения уже возведенных конструкций, но если нет летальных исходов и/или не нанесен ущерб «третьим» лицам, в официальную статистику такие сведения не попадают. Беда в том, что возводимые сейчас и возведенные ранее здания (сооружения) каких либо гарантий конструкционной безопасности не имеют. Декларирование же подрядчиками высоких характеристик построенных ими зданий и сооружений в лучшем случае касается их внешних, потребительских свойств (объемно-планировочные решения, отделочные материалы, инженерное оборудование и т.п.), совершенно не затрагивая фундаментального свойства качества строительного объекта – их конструкционной безопасности. Сертификацию соответствия построенных зданий требованиям этой безопасности заказчики просто игнорируют, считая ее бесполезной как деньги, выброшенные «на ветер». Страхуют строительные риски лишь немногие производители, предпочитаяпри этомдля этой процедурыиностранныестраховые компании. Отсутствие в России норм, жёстко регламентирующих величину риска аварии зданий, строений и сооружений и способных чётко определять истинных виновников строительных аварий, приводит сегодня в нашей стране к нарушению принципа неотвратимости наказания, создавая этим социальную напряжённость в обществе.

Безопасный ресурс объекта

Прогнозбезопасногоресурса строительного объекта основывается на гипотезе, что конструкционный износ Ј(Т) здания (сооружения) – это медленно текущий процесс. Из теории медленных процессов, следует, что Ј(Т) непрерывная функция времени Т и,естественно, она имеет производную: dЈ(Т)/ d Т = – i Ј(Т), где i – интенсивность конструкционного износа в процессе эксплуатации объекта. Интегрирование этого уравнения и определение постоянной интеграла из условия Ј(0) = 0 приводит к решению в виде: Ј(Т) = 1 – ехр (– i ·Т).

Интенсивность износа несложно определить из равенства Ј(Т) = Ј(R). Здесь Ј(R) – износ, зависящий от величины риска аварии объекта на момент времени эксплуатации Т. Приравнивая правые части формул: 1 – ехр (– i·Т) = 1 – ехр [– 0,0365 (R – 1 )] имеем: i = 0,0365 (R – 1 ) ] / Т.

При известном значении интенсивности износа безопасный ресурс Т_б объекта определится из формулы Ј(Т) = 1 – ехр (– i·Т), если в нее подставить Т =Т_б , а Ј(Т_б) = 0,68. Безопасный же остаточный ресурс Т_бо объекта представляет собой время достижения им критической величины риска аварии, когда он начинает переход в аварийное состояние. Это время определится как разность между Т_б и фактическим сроком его эксплуатации Т_ф < Т_б. Несложно по полученным зависимостям, если известна величина фактического риска аварии R_ф на момент времени Т_ф, построить компактную формулу для определения безопасного остаточного ресурса Т_бо. Формула выглядит так:: Т_бо = Т_ф · ( 32 – R_ф) / (R_ф–1), и справедливаона при условии, что2 < R_ф < 32. При R_ф > 32объект находится в аварийном состоянии и его безопасный ресурс уже исчерпан. Показатели безопасного ресурса объекта (Т_б и Т_бо)иих отношение к критической величине риска аварии (R= 32) демонстрируется на рис. ДМ 7, помещенном в приложении 1. Ниже этот рисунок будет проанализирован, здесь же целесообразно лишь отметить, что показатель безопасного ресурса существенным образом зависит от величины фактического риска аварии на момент сдачи объекта в эксплуатацию. Действительно, пусть после окончания строительства фактический риск аварии объекта R_ф = 2, а срок строительства Т_ф = 2года. Изформулы Т_бо = Т_ф · ( 32 – R_ф) / (R_ф–1) следует: безопасный ресурс объекта Т_бо = 60 лет. Теперь предположим, что фактический риск аварии объекта после окончания его строительства превысил максимально допустимое значение в два раза, т.е. R_ф = 4. В этом случае Т_б потой же формуле равен 18,6лет.Следовательно, превышение максимально допустимого значения риска аварии к окончанию строительства объекта в 2 раза повлекло за собой снижение безопасного ресурса объекта в 3,2 раза. Такова плата за превышение максимально допустимого риска аварии здания к моменту окончания его строительства. Этот факт отражен на рис. ДМ 7 (см. Прил. 1). При этом на размер безопасного ресурса объекта влияние оказывает не только величина риска аварии на момент окончания его строительства, но и продолжительность строительства. Доказано, что наибольшая величина безопасного ресурса достигается в случае, если продолжительность возведения объекта нормативная, а фактический риск аварии объекта к моменту окончания строительства не превышает максимально допустимого значения. Все другие комбинации этих величин следует исследовать на реалистичность при совместном их существовании. Например, при продолжительности строительства здания (сооружения) 5 и более лет обеспечить максимально допустимый риск аварии без специальных мер консервации объекта (укрытие и утепление смонтированных несущих конструкций при переходе объекта в зиму и др.) практически невозможно. Как показывает практика «долгостроя» при неактивной эксплуатации объекта и при отсутствии соответствующего ухода за ним интенсивность конструкционного износа здания в этот период резко возрастает, что негативно сказывается на величине риска аварии и продолжительности безопасного ресурса. Этот факт отражен на рис. П7 (см.прил.1) Этот рисунок дает возможность сравнить сданные в эксплуатацию здания А, В и С одного конструктивного типа и этажности. Здание А построено правильно, так как к моменту сдачи его в активную фазу эксплуатации величина его риска аварии не превысила максимально допустимого значения для новых объектов.В зданиях В и С интенсивность конструкционного износа в процессе их эксплуатации значительно выше, чем здания А, главным образом, из-за ошибок людей и «долгостроя». Следствием этих факторов явилось различие в величине безопасного ресурса этих зданий. При одинаковом времени их эксплуатации Т_ф здание А находится еще в безопасном состоянии, а здание С уже в аварийном состоянии. Информация о безопасном остаточном ресурсе (Т_бо), позволяет планировать ремонтно-восстановительные работы по снижению риска аварии, после осуществления которых начинается новый жизненный цикл безопасной эксплуатации здания. В мире существует достаточно зданий – «долгожителей» (Версаль, Колизей и др). Очевидно, срок их безопасной службы продлевается именно за счет цикличности восстановительных мероприятий. Следует особо отметить, что если по истечению безопасного ресурса восстановительные мероприятия на объекте произведены не будут, то использовать в качестве ресурса время «дожития» объекта (разница между предельным и безопасным ресурсами) небезопасно, поскольку на этом промежутке времени объект уже практически не сопротивляется внешним непроектным воздействиям и его использование может привести к аварии, а значит, и к убыткам, которые значительно превысят затраты на предупредительно - восстановительные мероприятия.

В заключение к этой главе следует отметить: - все, что в ней изложено, можно использовать при разработке элементов Системы безопасности строительства (см. разд. 1.4).

Требования стандарта ИСО 9001 к элементам системы качества