Долговечность и надежность зданий

Долговечность – это способность здания и строительных конструкций сохранять во времени свои эксплуатационные качества до наступления предельного состояния при условии проведения своевременного технического обслуживания и ремонта. Показателем долговечности является средний срок службы до первого капи­тального ремонта (см. прил. 1,2,3). Долговечность сооружений в свою очередь зависит от долговечности строительных материалов, из которых изготовлены их конструктивные элементы. При назначении строительных материалов для конструкций зданий или сооружений учитывается сопротивляемость их физическим, химическим, атмосферным, агрессивным средам и прочим разрушающим воздействиям в заданных условиях эксплуатации. [2,11,18].

Безотказность – это свойство объекта сохранять работо­спо­собность в течение определенного времени, до ремонта.

Надежность характеризуется способностью здания и отдельных ее строительных конструкций выполнять свои эксплуатационные качества в заданных пределах, в течение требуемого промежутка времени. Она базируется на долговечности и безотказности работы, как строительных конструкций, так и всего здания в целом. Надежность здания ассоциируется у человека с прочностью, причем не отдельных ее систем, а в целом объекта. В проекте, при расчетах, закладывается теоретическая прочность каждой строи­тель­ной конструкции. После изготовления и строительства получаем фактическую прочность. Определение теоретической надежности требует учета: количеств и качества используемых строительных конструкций и их элементов; режима и условий эксплуатации; условий стандартизации и унификации; возможности замены или ремонта отдельных конструкций и элементов. В реальных условиях изготовления, монтажа строительных конструкций возможны нару­ше­ния правил монтажа, низкое качество материалов и работ, низ­кий контроль на операциях при возведении, что существенно сни­жает долговечность и надежность. Вместе с тем к дефектам, полу­ченным в процессе возведения, добавляются внутренние и местные напряжения, не учтенные внешние воздействия, неграмотная или неквалифицированная эксплуатация обслуживающего персонала.

В настоящее время здание можно отнести к сложной системе, требующей внимательного отношения и профессионального обслу­живания. Сложные системы всегда можно привести к нескольким простых систем. Простые системы делятся на высшие и низшие, значимость которых не одинакова. Надежность здания зависит от изменения во времени величин действующих нагрузок и несущей способности строи­тель­ных конструкций. На начало эксплуатации – это определенная вели­чина, с течением времени она меняется, поскольку изменяются условия нагружения конструкций, качество материала, условия эксплуатации. Все время эксплуатации условно можно разделить на три периода: период приработки, период нормальной эксплуатации и период интенсивного износа. В период приработки интенсивность появления повреждений достаточно велика, посколь­ку проявляются все дефекты заводского изготовления строительных конструкций и су­щественные отклонения возведения. В период нормальной эксп­луа­тации количество отказов умень­шается. Во времени могут про­явиться: внезапные концентрации нагрузок, протечки в стыках па­нельных зданий, промерзания углов в период сильных холодов и т.д. В процессе эксплуатации, с течением времени, изменяются физи­ческие свойства материалов, из которых изготовлены строи­тельные конструкции, следовательно, меняется техническое состоя­ние всего здания. Причем все изменения носят случайный характер. То же касается внешних, природных воздействий.

Таким образом, надежность здания, как сложной системы, опре­де­ляется стабильностью качества и эффективностью функцио­ни­рования всех простых систем и сводится к установлению влияния на них отказов.

Под отказом понимаем событие, заключающееся в нарушении работоспособности конструкции и прекращении функционирования.

Отказы можно классифицировать:

- по причине возникновения (внутренние, вызванные несовер­шенством конструкции; внешние, вызванные перегрузкой или из­менением расчетной схемы);

- по скорости появления (внезапные, вызванные чрезмерными нагрузками; постепенные, возникающие из-за изменения качества материалов во времени и старения);

- по величине или диапазону (полные, частичные, не вызы­вающие полной утраты несущей способности и работоспособности);

- по последствиям (незначительные, не приводящие к пре­кра­щению эксплуатации; значительные, приводящие к остановке эксплуатации здания.);

- по сроку эксплуатации (преждевременные, появляющиеся во время монтажа, случайные, износовые).

Отказы отдельных строительных конструкций или инженерных систем могут быть частичными и не всегда приводят к прекращению эксплуатации здания. Это происходит благодаря наличию определенной избыточности - некоторому запасу технических характеристик конструкций сверх минимально необходимых для выполнения заданных функций.

Постепенные отказы конструкций являются функцией времени и бывают вызваны главным образом старением материалов, накоплением внутренних напряжений. Внезапные отказы конструкций появляются при перераспределении и суммировании в узлах нагрузок, в результате действия дополнительных внешних нагрузок, неучтенных сочетаний нагрузок. Постепенный отказ конструкций можно исключить, если учесть все возможные изменения характеристик и параметров во времени. Внезапные отказы конструкций случайны, их нельзя полностью исключить или предсказать. В отличие от простых систем, где имеются только два возможных состояния, - нормальное эксплуатационное и отказ, постепенные и внезапные отказы сложных конструкций взаимосвязаны и в определенной степени зависят друг от друга. Статистика показывает, что большая часть отказов конструкций и аварий происходит из-за так называемых мелочей: невыполнение всех проверочных расчетов конструкций, особенно по узлам при проектировании, неаккуратности рабочего при изготовлении изделий и монтажа при сборке, небрежности и неподготовленности обслуживающего эксплуатационного персонала.

В процессе эксплуатации дефекты накапливаются, изменяясь количественно и качественно. Оставленные без внимания незначительные дефекты могут привести к серьезным нарушениям целостности конструкций и даже к авариям. Надежная работа строительных конструкций возможна в случае, когда во время эксплуатации принимаются эффективные меры по устранению дефектов или ограничению их вредного влияния. Чаще появляются отказы у зданий менее капитальных или временно построенных.Капитальность здания определяется степенью огнестойкости и степенью долговечности его в заданных условиях эксплуатации.Табл.13,14

Принятая СНиП II-А.3-62 классификация предусматривает подразделение всех разновидностей жилых зданий на четыре класса по совокупности их капитальности и эксплуатационных качеств. При этом капитальность жилых зданий характеризуется степенью долговечности основных конструктивных элементов в заданных условиях эксплуатации и степенью огнестойкости этих элементов. Эксплуатационные требования к жилым зданиям определяются составом помещений, соотношением их площадей и объемов, инженерным оборудованием, качеством наружной и внутренней отделки, а также изделий и оборудования.

Жилые здания I класса должны проектироваться по долговечности и огнестойкости ограждающих конструкций не ниже I степени, число этажей при этом не ограничивается.

Жилые здания II класса должны проектироваться: по долговечности и огнестойкости не ниже II степени, с количеством этажей не более девяти.

В жилых зданиях III класса степень долговечности должна быть не ниже II и огнестойкости не ниже III степени, а число этажей не более пяти.

Жилые здания IV класса проектируются по долговечности не ниже III степени, степень огнестойкости при этом не нормируется, а высота не должна быть более двух этажей.

Классификация жилых зданий по капитальности

Табл.13

Группа капитальности	Расчётная долговечность, лет	Конструкция фундаментов	Несущие конструкции (колонны, стены)	Перекрытия и покрытия	Кровли	Сантехни-ческое оборудо-вание
I		Железобетонные, бетонные, бутовые, бутобетонные	Железобетонные, бетонные, металлические, каменные	Железобетон-ные, металлические, деревянные	Металлические, керамические	По индивиду-альным требовании-ям и стандартам
II
III
IY
Y		Тоже	Тоже + деревянные	Тоже + деревянные	Металличес-кие, деревянные, рулонные	По требова-ниям заказчика
YI		Тоже + деревянные	Тоже + деревянные и глинобитные	Металлич., деревянные, комбинированные	Тоже	Тоже

 

 

Классификация зданий и сооружений по огнестойкости.

Табл.14

Степень огнестойкости	Основные строительные конструкции
несущие стены, стены лестничных клеток, колонны	наружные стены из навесных панелей и наружные фахверковые стены	плиты, настилы и другие несущие конструкции междуэтажных и чердачных перекрытий	плиты, настилы и другие несущие конструкции покрытий	внутренние несущие стены (перегородки)	противопожарные стены
I	Несгораемые (2,5)	Несгораемые (0,5)	Несгораемые (1,0)	Несгораемые (0,5)	Несгораемые (0,5)	Несгораемые (2,5)
II	Несгораемые (2,0)	Несгораемые (0,25); трудносгораемые (0,5)	Несгораемые (0,75)	Несгораемые (0,25)	Трудносгораемые (0,25)	Несгораемые (2,5)
III	Несгораемые (2,0)	Несгораемые (0,25); трудносгораемые (0,15)	Трудносгораемые (0,75)	Сгораемые	Трудносгораемые (0,25)	Несгораемые (2,5)
IV	Трудносгораемые (0,5)	Трудносгораемые (0,25)	Трудносгораемые (0,25)	»	Трудносгораемые (0,25)	Несгораемые (2,5)
V	Сгораемые	Сгораемые	Сгораемые	»	Сгораемые	Несгораемые (2,5)

Примечание. В скобках указаны пределы огнестойкости (ч).

Данное деление на степени введено СНиП II-А. 5-70, в котором дается девять примечаний, что следует иметь в виду при пользовании таблицей.