Априорное гарантирование конструкционной безопасности 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Априорное гарантирование конструкционной безопасности



Априорному гарантированию конструкционной безопасности подлежат планируемые к возведению особо ответственные и уникальные здания и сооружения. Гарантирование осуществляется через прогноз риска аварии объекта еще до его физической реализации [35,72]. Прогноз можно выполнить на основе информации об эффективности функционирования систем качества, привитых в организациях – предполагаемых участников строительства объекта. Практика доказала, что эффективность системы качества организаций проектировщиков, поставщиков и строителей существенным образом влияет на качественные свойства построенного объекта. При этом прогноз риска аварии можно осуществить по формуле R = 1/Пр, где р – средние уровни надежности групп однотипных конструкций несущего каркаса объекта, определяемые по результатам экспертизы систем качества организаций – предполагаемых участников строительства.

Средний уровень надежности р группы несущих конструкций можно оценить по вероятности Р(В) ее соответствия требованиям нормативных документов в части обеспечения прочности, жесткости и устойчивости. Действительно, из формулы полной вероятности [9] следует следующее выражение: р = Р(В) = å Р(В/qi)•P(qi), где q = {qi} = {MCП, М*СП, МС*П, МСП*, М*С*П, М*СП*, МС*П*, М*С*П*} – полная группа событий. Она включает в себя следующие независимые события: М – нет ошибок поставщиков материалов (изделий); С – нет ошибок строителей; П – нет ошибок проектировщиков; М*, С* и П* – события, противоположные событиям М, С и П.

Входящие в формулу полной вероятности условные вероятности Р(В/qi) являются инвариантами. Используя приемы нечеткой логики, обозначим их так:

1) Если ошибок участников строительства нет, то Р(В/q1) = 1;

2) Если есть ошибки только поставщиков, то Р(В/q2) = a;

3) Если есть ошибки только строителей, то Р(В/q3) = b;

4) Если есть ошибки только проектировщиков, то Р(В/q4) = c;

5) Если нет ошибок только проектировщиков, то Р(В/q5) @ ab;

6) Если нет ошибок только строителей, то Р(В/q6) @ ac;

7) Если нет ошибок только поставщиков, то Р(В/q7) @ bc;

8) Если есть ошибки всех участников строительства, то Р(В/q8) @ abc.

Условные вероятности имеют смысл вероятности события, что та или иная группа несущих конструкций объекта соответствует требованиям конструкционной безопасности. В совокупности они представляют собой априорную информацию, которая может быть сформирована из анализа причин случившихся аварий. В Российской Федерации примерно 80% аварий происходит из-за ошибок участников строительного процесса. Из них ~ 20% – по вине поставщиков, ~ 50% – по вине строителей и ~ 10% – по вине проектировщиков (см.рис. П2). Следовательно, a =0,8, b = 0,5, с = 0,9. Если обозначить вероятности независимых событий М, С и П как Р(М)= mм, Р(С)= mс, Р(П)= mп , то из формулы полной вероятности следует следующая математическая модель:

р = mмmсmп + 0,8 ( 1 mм ) mсmп + 0,5 mм ( 1 mс ) mп + 0,9 mмmс ( 1 mп )++ 0,4 ( 1 mм )( 1 mс ) mп + 0,72 ( 1 mм ) mс ( 1 mп ) + 0,45 mм ( 1 mс )( 1 mп )+ 0,36 ( 1 mм )( 1 mс )( 1 mп ).

В ней величины mп, mм и  mс имеют смысл степеней соответствия несущих конструкций требованиям нормативных документов.

Примечание. Степень вины (в %) участников строительства в аварийных обрушениях зданий и сооружений соответствуют статистическим данным по авариям 20-ти летней давности, но если из новой статистики, она будет другой, то по аналогии несложно получить новую формулу для р.

Вновь обратимся к нечеткой логике. Будем отоджествять показатели mм , mс и mп с показателями эффективности функционирования систем качества организаций – участников строительства. Выбор подрядных, а также и субподрядных организаций должен зависеть от величины прогнозного риска аварии на стадии замысла объекта. Очевидно, что в свою очередь риск аварии зависит от эффективности функционирования системы качества, «привитой» в этих организациях. Под эффективностью функционирования понимается соответствие системы качества требованиям стандарта ИСО 9001. Эти требования приведены в табл.19.

Таблица 19

Требования стандарта ИСО 9001 к элементам системы качества

Элементы систем качества и требования стандарта ИСО 9001
  Наличие политики в области качества и системы мотивации качественного труда
  Соответствие ИТР и рабочих профессий профилю выпускаемой продукции
  Наличие актуализированных программ по повышению квалификации различных категорий работников
  Соответствие механизмов и оборудования требованиям качества технологических операций
  Наличие системы технического обслуживания и системы документирования процедур выполнения технологических операций
  Регулярная внутренняя проверка для оценки эффективности функционирования системы качества
  Наличие программ, методик, экспертов с определением их ответственности, форм документирования и регистрации входного и производственного контроля качества продукции
  Наличие оборудования, метрологического и лабораторного по обеспечению процедур идентификации качества продукции

В целом технология априорного гарантирования конструкционной безопасности строительного объекта состоит из следующих операций:

1. Формируется «дерево» состояний объекта, представляющее собой иерархическую последовательность возведения групп однотипных конструкций несущего каркаса (см. Прил.1, ДМ 14). По результатам диагностики систем качества участников строительного процесса по правилу табл. 29 назначаются mм, mс и mп для всех элементов системы качества, приведенных в табл. 28.

2. По аналогии с технологией контроля строительного риска аварии (см. раздел 2.2) окончательная оценка надежности функционирования систем качества организаций-поставщиков, подрядных организаций и проектной фирмы определяются по формуле mi = [1 + min { mij }] /2, обеспечивающей среднюю оценку эффективности функционирования системы качества. Для оценки надежности элементов системы качества

можно воспользоваться табл.20, которая, по-сути своей, является модификацией таблицы 1,

 

Таблица 20

Правило назначения показателя надежности элементов

системы качества

Отношение элемента к требованиям стандарта ИСО – 9001 Ранг опасности Степень переменной «очень» Показатель надежности элемента
Соответствие требованиям стандарта практически полное 1.1 (очень)0,01 0,994
1.2 (очень)0,02 0,987
1.3 (очень)0,03 0,981
Отклонения от требований стандарта незначительные 2.1 (очень)0,05 0,969
2.2 (очень)0,10 0,939
2.3 (очень)0,15 0,910
Отклонения от требований стандарта значительные 3.1 (очень)0,20 0,882
3.2 (очень)0,30 0,828
3.3 (очень)0,40 0,777
Соответствие требованиям стандарта низкое 4.1 (очень)0,50 0,730
4.2 (очень)0,60 0,686
4.3 (очень)0,70 0,644
Соответствия требованиям стандарта практически нет 5.1 (очень)0,80 0,604
5.2 (очень)0,90 0,568
5.3 (очень)1,00 0,533
Соответствиетребованиям стандарта предельно-низкое   (очень)1,10 0,500

3. На математической модели определяются показатели надежности р всех групп конструкций несущего каркаса объекта, а по формуле – R = 1/Пр, можно определить ожидаемый после возведения объекта фактический риск аварии и этот риск сравнивается с максимально-допустимом значением риска аварии Rmax.

4. Если R > Rmax, то определяются участники строительства, которые потенциально внесут в объект наибольший риск аварии, и на основе этой информации принимается управленческое решение.

Предложенная математическая модель позволяет спрогнозировать показатели надежности р групп конструкций несущего каркаса объекта как на стадии его замысла (идеи), так и на стадии, когда уже имеется проект объекта. В случае, когда имеется готовый проект, априорное гарантирование конструкционной безопасности планируемого к возведению здания (сооружения) можно выполнить, используя подход, предложенный Шлейковым И.Б. и Никольским И.С. [72]. В их подходе первоочередная задача эксперта – определение показателя надежности проекта. Для этого он должен:

· отследить наличие в проекте проектных решений с ошибками (перечень возможных ошибок проектных решений приведен в разделе 2.1);

· назначить по табл. 2 (раздел 2.1) показатели надежности проектных решений с ошибками, в совокупности образующие нечеткое множество оценок качества проекта, и в соответствии с алгеброй нечетких множеств по формуле mп = min { ( mп )i } определить окончательную числовую оценку проекта.

Когда показатель надежности проекта найден, производится формирование минимальных требований к организациям-участникам строительного процесса (проектировщикам, поставщикам материалов и конструкций, строителям), призванных обеспечить допустимый риск аварии планируемого к возведению объекта. Требование обеспечения допустимой величины риска аварии может быть записано в виде в виде ограничения на средний уровень надежностигрупп однотипных конструкций: р ³ рн, где рн требуемый (нормальный) для обеспечения конструкционной безопасности объекта уровень надежности группы.

Чтобы найти рн, рассмотрим гипотетическое состояние объекта, когда во всех n его группах средние уровни надежности одинаковы и равны рн. В этом случае средний риск аварии здания R по определению будет равен максимально-допустимому значению R= 2,а формула R = 1/Пр принимает вид: R = 1/рн n = 2. Из нее следует, что рн = (2 ) –1/ n.

При известных значениях рн и mп удается сформировать множество qн комбинаций значений входящих в математическую модель параметров (mс и mм), обеспечивающих выполнение условий R £ Rmax, и р ³ рн. В графической форме процесс формирования множества qн может быть проиллюстрирован рис.9.

Рис. 9. Область комбинаций значений mс и mм, при которых обеспечивается допустимый риск аварии планируемого к возведению объекта при фиксированном значении mп

В сформированной области Qн комбинаций значений mп, mс и mм , обеспечивающих допустимый риск аварии планируемого к возведению объекта, фиксируется параметр, отвечающий за проектное решение, на уровне фактической оценки проекта mп. При этом формируется область qн, где комбинации значений mс и mм удовлетворяют условию р ³ рн.

Сформированное множество qн представляет собой минимальные требования к организациям-участникам строительного процесса в части соответствия систем менеджмента качества требованиям международных стандартов серии ISO 9000, выполнение которых обеспечит для планируемого к возведению объекта риск аварии, не превышающий максимально-допустимого значения. При отклонении фактической комбинации mс и mм от требований принадлежности к множеству qн принимается управленческое решение, которое зависит от величины дополнительного риска. К таким решениям, например, относится корректировка проектного решения, страхование дополнительного риска, изменение состава участников и др.

Алгоритм процедуры гарантирования конструкционной безопасности зданий и сооружений до их физической реализации содержит следующие этапы:

- формирование «дерева» состояний объекта;

- определение допустимого для новых зданий («нормального») показателя надежности групп несущих конструкций;

- фактическая оценка надежности проекта;

- формирование минимальных требований к организациям-участникам строительного процесса, их подбор и декларирование конструкционной безопасности будущего объекта

Пример. В примере реализуется выше изложенный алгоритм гарантирования конструкционной безопасности планируемого к возведению строительного объекта. В примере рассматривается находящийся на стадии подготовки к строительству комплекс зданий завода по производству керамических пропантов ООО «Карбо-Керамикс» (Евразия). Априорной оценке риска аварии подвергается здание подготовки пропантов, как одно из наиболее сложных в комплексе, состоящем из 13-и зданий. На момент проведения работ выполнены инженерно-геологические изыскания и разработан проект комплекса институтом «Челябинский Промстройпроект» (Шифр 1346, 2004-2005 гг.). Формирование «дерева» состояний объекта и определение минимально допустимого уровня надежности групп несущих конструкций. На этом этапе осуществляется декомпозиция объекта для построения иерархической последовательности возведения групп однотипных конструкций его несущего каркаса. «Дерево» состояний объекта показано на рис. 10.

                 
     
n5 = n = 20
 
     
 
     
n4 = 16
 
     
 
     
n3 = 13
 
     
 
 
 
   
n2 = 9
 
   
 
   
n1 = 6
 
   
 
   
n0 = 2
 

 

 


Рис.10.Дерево состояний здания подготовки пропантов

Общее число групп однотипных несущих конструкций каркаса n = 20. Нормальный уровень надежности, обеспечивающий конструкционную безопасность здания подготовки пропантов, равен: рн = (Rн )–1/n = (2 )–1/20 = 0,966.

Ниже по результатам экспертизы приводятся основные отклонения проекта от требований норм проектирования:

1. При определении физико-механических свойств грунтов не были выполнены обязательные для зданий и сооружений II категории ответственности сопоставительные полевые испытания. Модули деформаций, полученные на основании результатов лабораторных испытаний, имеют завышенные значения – на величину от 22 до 32%. Не определялись характеристики просадочности и набухаемости грунта основания.

2. Проверочный расчет основания с учетом недостаточности данных инженерно-геологических изысканий, таких как недостаточное количество горных выработок и завышения деформационных характеристик грунтов (завышенные значения модулей деформации), показал соответствие принятых проектных решений требованиям действующих строительных норм и правил (в части ограничения давления под подошвой фундаментов и возможных осадок).

3. Дополнительное влияние на повышение работоспособности основания фундаментов оказывает предусмотренная в проекте 400 миллиметровая подготовка под подошвой (100 мм низкомарочного бетона с габаритами в плане на 100 мм больше размеров фундамента в каждую сторону и 300 мм трамбованного щебня средней и мелкой крупности). Данная подготовка не учитывалась при проведении проверочных расчетов.

С учетом этих замечаний показатели надежности стадий проекта, перечисленные в табл. 3, назначенные экспертом по правилу таб. 20, приведены в табл. 21.

 

Таблица 21

Показатели надежности стадий проекта

  Организация процесса проектирования 0,994
  Исходные данные для проектирования объекта 0,939
  Сбор нагрузок на объект 0,939
  Расчет конструкций несущего каркаса объекта 0,987
  Проектирование фундамента 0,994
  Проектирование несущего каркаса объекта 0,994
  Проектирование связевых конструкции 0,987
  Выбор материалов 0,987
  Решение узловых соединений 0,987

Итоговая оценка надежности проекта отыскивается по формуле:

mп = min { ( mп )i }. Она равна mп = 0,939.

Формирование минимальных требований к системам качества организаций – поставщиков материалов, конструкций и подрядных строительных организацийпроизводится на основе математической модели прогноза р = f( m.м, m.с, m.п ) при следующих условиях: р ³ рн = 0,966 и mп = 0,939. Решение обратной задачи позволяет сформировать множество qн комбинаций значений параметров (mс и mм), показанных в табл. 22 и обеспечивающих допустимый для объекта риск аварии.

Таблица 22

Возможные комбинации параметров mс и mм

№ комбинации mп mс mм R
  0,939 0,939 1,00 2,00
  0,939 0,987 0,939 1,66
  0,939 0,987 0,987 1,35
  0,939 0,987 1,000 1,28
  0,939 1,000 0,939 1,44
  0,939 1,000 0,987 1,19
  0,939 1,000 1,000 1,13

Примечание: В таблице дополнительно приведены значения риска (R), соответствующего каждой из приведенных комбинаций mс и mм 4.4.

Сформированное множество qн представляет собой минимальные требования к организациям-участникам инвестиционно-строительного проекта в части соответствия систем менеджмента качества требованиям международных стандартов серии ISO 9000, выполнение которых обеспечит для планируемого к возведению объекта допустимый для новых зданий (сооружений) риск аварии.

Окончательный выбор из возможных «двоек» (строитель – поставщик) осуществляется исходя из условий экономической эффективности (стоимости, сроков выполнения работ) и целесообразности.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-21; просмотров: 218; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.170.64.185 (0.031 с.)