содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..
Лекция 4
1. Сроки службы материалов, конструкций и зданий
Под сроком службы здания понимают продолжительность его безотказного функционирования при условии осуществления мероприятий технического обслуживания и ремонта. Продолжительность безотказной работы различных элементов здания, его инженерных систем и технологического оборудования неодинакова.
При определении нормативных сроков службы здания принимают средний безотказный срок службы его основных несущих (несменяемых) элементов: фундаментов и стен. Срок службы других элементов может быть меньше нормативного срока службы здания.
Изнашивание зданий и сооружений заключается в том, что отдельные конструкции и здания в целом постепенно утрачивают свои первоначальные качества и прочность. Определение сроков службы конструктивных элементов является сложной задачей, так как результат зависит от большого количества факторов, влияющих на износ.
Нормативные сроки службы зданий зависят от материала основных конструкций и являются усредненными.
В течение всего срока службы здания элементы и инженерные системы подвергают техническому обслуживанию и ремонту. Периодичность ремонтных работ зависит от долговечности материалов, из которых изготавливаются конструкции и инженерные системы нагрузок, от воздействия окружающей среды и других факторов.
Нормативный срок службы элементов здания устанавливают с учетом выполнения мероприятий технической эксплуатации зданий. Примерные сроки службы конструкций определяются согласно «Рекомендации по определению сроков службы конструкций полносборных жилых зданий" (утв. минжилкомхозом рсфср 13.01.1983).
В нижеприведённой таблице показаны нормативные сроки службы отдельных конструктивных элементов жилых зданий, определёные на основании «Распоряжения Правительства Москвы от 12.03.1996 N 223-РП "Об утверждении Положения по организации капитального ремонта жилых зданий в г. Москве".
СРЕДНИЕ НОРМАТИВНЫЕ СРОКИ СЛУЖБЫ КОНСТРУКЦИЙ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ
┌───┬───────────────────────────────────────────────┬────────────┐
│N │Наименование конструктивных элементов │Нормативный │
│п/п│и инженерных устройств │межремонтный│
│ │ │срок службы,│
│ │ │год │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ 1 │ 2 │ 3 │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│1. │Фундаменты бутовые на сложном или цементном │ 150 │
│ │растворе; бетонные и железобетонные │ │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│2. │Кирпичные (из красного кирпича) на цементном │ 60 │
│ │или сложном растворе │ │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│3. │Стены: │ │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ │особокапитальные (кирпичные в 2,5-3 кирпича) │ 150 │
│ │на сложном или цементном растворе, панельные из│ │
│ │однослойных панелей и блоков │ │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ │каменные из кирпича в 2-2,5 кирпича, │ 125 │
│ │крупнопанельные из 3-слойных панелей │ │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ │из облегченной кладки из кирпича, шлакоблоков │ 100 │
│ │и ракушечника │ │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ │деревянные рубленые и брусчатые │ 90 │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│4. │Перекрытия: │ │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ │железобетонные сборные и монолитные │ 150 │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ │с кирпичными сводами или бетонными заполнениями│ 125 │
│ │по металлическим балкам │ │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ │деревянные по металлическим балкам │ 100 │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
│ │деревянные по деревянным балкам │ 90 │
├───┼───────────────────────────────────────────────┼────────────┤
2. Понятия и критерии надёжности
Надежность объекта – это его свойство выполнять свои функции в течение требуемого промежутка времени с сохранением заданных эксплуатационных параметров. Надежность элементов в процесее эксплуатации здания обеспечивается при условии выполнении комплекса мероприятий технического обслуживания и ремонта зданий.
Свойство надежности присуще любому объекту – здание или сооружение в целом, отдельные конструкции и инженерное оборудование или отдельные их элементы. На любом уровне способность объекта к выполнению (или невыполнению) своих функций определяет меру его надежности. Понятие «надежность» можно представить как последовательность отрезков времени t1, t2, в течение которых объект выполняет свои функции tiраб, и когда по каким-то причинам он не выполняет свои функции, находясь в состоянии, называемом «отказ» tjотк .
Чем продолжительнее суммарное время выполнения объектом своих функций и чем меньше время существования отказов, тем выше его надежность. Поэтому для оценки надежности используют показатель, определяющий соотношение времени безотказной работы объекта ко всему времени его существования. Этот показатель называется коэффициент готовности Кr.
∑ tiраб
Kr =
∑ tiраб + ∑ tjотк
где tiраб – продолжительность безотказной работы объекта на i–м временном интервале;
tjотк – продолжительность неработоспособного состояния объекта;
n – количество временных интервалов, в течение которых объект находится в эксплуатации.
Кроме свойства выполнения объектом своих функций, надежность включает в себя определение сохранения во времени заданных эксплутационных параметров. Объект может выполнять свои функции, но при этом его параметры не соответствуют проектным или техническим характеристикам. Например, тепловой режим в помещениях может быть обеспечен и при некачественно выполненной теплоизоляции ограждающих конструкций за счет увеличения мощности системы отопления. Это приводит к перерасходу тепла и электроэнергии, дополнительным материальным затратам по сравнению с теми показателями, которые были заложены в проекте. В таких случаях следует говорить о ненадежности объекта.
Надежность здания и сооружения в целом должна определяться на весь период времени, в течение которого предполагается использовать объект по своему назначению.
Надежность всего объекта зависит от надежности составляющих ее элементов. Однако для проживающих в жилом доме или использующих здания и сооружения для производственных целей важна надежность не отдельных элементов, а их совокупность, которая определяет эксплуатационные качества, безопасность и комфортное состояние в помещениях.
Понятие надежности здания в целом как сложной технической системы шире, чем составляющих его элементов, которые могут находиться лишь в двух состояниях – работоспособном или неработоспособном. Отказы отдельных конструкций и технических устройств в большинстве случаев не приводят к прекращению функционирования объекта в целом, они только снижают уровень эксплуатационных качеств. Например, временное и непродолжительное прекращение подачи тепла в жилое здание во многих случаях не повлечет за собой нарушение теплового комфорта в его помещениях.
Чтобы понять механизм формирования надежности, это свойство объекта рассматривают как совокупность отдельных свойств, определяющих отдельные, наиболее важные черты надежности в целом. К таким характерным свойствам надежности относятся безотказность, долговечность и ремонтопригодность.
Безотказность – это свойство объекта выполнять свои функции в течение заданного времени без перерыва на ремонт. Для зданий и сооружений свойство безотказности является наиболее важным, поскольку именно оно определяет безопасность и функциональный комфорт.
Сохраняемость – способность отдельных элементов противостоять отрицательному влиянию неудовлетворительного хранения, транспортировки, старению до монтажа, а также здания в целом до ввода в эксплуатацию и во время ремонтов.
Долговечность – это свойство объекта выполнять свои функции до наступления предельного состояния с возможными перерывами в работе. Долговечность представляет собой сумму всех временных участков, на которых объект работоспособен и находится в состоянии отказа i; она количественно определяется средним сроком службы объекта Тср = ∑ tiраб + ∑ tjотк.
Ремонтопригодность – это приспособленность объекта к восстановлению после отказа. Мерой ремонтопригодности является среднее время восстановления его работоспособности.
- Отказы несущих и ограждающих конструкций. Начальный период эксплуатации зданий. Приработка. Вероятность отказов и безотказной работы.
Отказ – это событие, заключающееся в потере работоспособности конструкции или инженерной системы.
За безотказность принимают отношение числа однотипных элементов, которые за данных промежуток времени могут работать безотказно, к общему числу этих элементов:
P = n0/n,
где Р – безотказность элемента;
Причиной возникновений отказов является превышение действующими нагрузками критических значений, предельно допустимых для данного материала или элемента.
Знание физики отказов необходимо для правильного выполнения проектирования и проведения эксплуатации конструкций, поскольку позволяет:
- сделать правильный выбор материалов и коэффициентов запаса;
- предусмотреть необходимые конструктивные меры уменьшения изменений синейных расширений и сужений, для разных участков конструкций при влиянии температуры, влажности и других внешних факторов;
- предусмотреть необходимые регулировочные и контрольные органы для оценки и корректировки параметров, для устранения влияния времени работы, защитных мер от влияния внешних факторов: температуры, давления и т.д;
- учесть влияние режимов и условий работы конструкции на надежность в отношении отсутствия ее отказов и надежность в отношении отсутствия параметрических (постепенных) отказов.
Безотказность характеризует продолжительность тех интервалов, в течение которых объект является работоспособным – tiраб. Количественно безотказность определяют показателем вероятности безотказной работы P (t). Этот показатель означает, что на отрезке времени [0,t] не наступит отказ объекта, т.е. заранее неизвестное, случайное время безотказной работы объекта Т окажется больше заданного времени t: Р(t) = Р (Т> t). Противоположное вероятности безотказной работы, понятие – вероятность отказа, рассчитывается по формуле F(t) = 1 - P(t) = P (T<t) означает, что отказ объекта наступит до заданного времени t.
На практике происходит уменьшение интенсивности отказов конструкций и инженерного оборудования вскоре после ввода объекта в эксплуатацию. Это явление вызвано так называемыми приработочными отказами (I-й этап эксплуатации, рис. 1), которые обусловлены дефектами при изготовлении и монтаже конструкций, устраняемыми во время гарантийного срока.
С увеличением продолжительности работы интенсивность приработочных отказов уменьшается и остается на определенное время практически постоянной. В период нормальной работы (II-й этап эксплуатации, рис. 2) отказы возникают, прежде всего, по случайным причинам, например, из-за внешних силовых воздействий, не предусмотренных в проекте. Вследствие процесса износа конструкций, вызванной коррозией материала, усталостью и т.п., рано или поздно наблюдается нарастание интенсивности отказов. Этот этап эксплуатации здания называется периодом старения (III-й этап эксплуатации, рис. 1).
Конструкции зданий проектируют с определенным запасом. Поэтому при возникновении первых признаков нарушения работоспособности происходит перераспределение усилий между оставшимися работоспособными частями конструкции. Такое явление называют структурной избыточностью. Если посредством ремонта приостановлено развитие дальнейшего разрушения конструкции, то объект в целом будет находиться в работоспособном состоянии. Своевременное устранение отдельных дефектов создает определенный резерв, называемый временной избыточностью.
Рис. 1 Распределение отказов в элементах здания в течении периода их эксплуатации
содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ..