С.П. Сущев
Задача оценки остаточного ресурса конструкций здания в вероятностной постановке является в настоящее время одной из злободневных задач в сфере обеспечения безопасности эксплуатации зданий, требующих своего разрешения в целях осуществления прогнозирования во времени величины этого ресурса вплоть до исчерпания зданием потребительной ценности. Общие принципы постановки такой задачи были рассмотрены ранее в [1].
Существующие или предлагаемые в настоящее время [см. 3, 4] методические разработки по определению остаточного ресурса конструкций здания, сооружения практически базируются на детерминистическом представлении процесса изменения свойств конструкции во времени. Нами рассмотрена возможность использования для описания закона изменения коэффициента k квадратной параболой, имеющей осью симметрии ось абсцисс, вершину в точке О (0;0) и вет- ви которой направлены в сторону отрицательных значений абсцисс, т. е. у2 = - 2рх (рис. 1), или k2 = 2р(t – a); а ≤ х ≤ 0. Здесь р =( k0 2 – 1)/(2 tu); а = (2 k0 2 tu)/(k0 2 – 1). Отсюда tu = t (k0 2 – 1)/ (k0 2 – k2). (1)
Рис.1.
Выбор этой зависимости объясняется её большим соответствием (медленное снижение функционального качества конструкции в начальном периоде эксплуатации и интенсивное падение его в конечном периоде) закону изменения величины k (t) в интервале от времени начала эксплуатации конструкции (k = k0) до момента её предельного состояния (k = 1). При статистическом истолковании коэффициентов запаса детерминистическая задача превращается в задачу об определении вероятности возможного срока допустимой работы конструкций здания (сооружения) по исходным вероятностным характеристикам случайных внешних условий и случайных параметров конструкций, тем самым открывает возможность для более обоснованного способа оценки надежности получаемых результатов.
Основные положения вероятностного подхода:
внешние условия эксплуатации конструкции суть случайные процессы;
за основной показатель надёжности принимается вероятность пребывания параметров системы в некоторой допустимой области, нарушение нормальной эксплуатации приводит к выходу из этой области;
выход конструкции из строя является следствием постепенного накопления повреждений.
tRS = tu – t = t (k2 – 1)/ (k0 2 – k2) (2)
tRS – время остаточного ресурса – случайная функция времени.
Входящие в выражение (2) величины явля- ются различными по признаку статистической определённости: tRS = ƒ(t, k0, k); (3)
t – аргумент времени, детерминированное переменное значение времени;
k – случайная функция времени вида k = k [φ(Rt)/ψ(N)]; (4)
здесь: φ(Rt) – случайная функция качества конструкции во времени;
ψ(N) – неслучайная функция нагрузок на конструкцию во времени (определяется по нормативным документам);
k0 - случайная величина в момент времени t = t0, т.е. её можно рассматривать как реализацию случайной функции (4) при t = t0; предполагается, что распределение единичных реализаций k 0j соответствует нормальному закону, определяемому средним значением
Мkо = 1 n Σn j=1(k0j) (5)
и эмпирическим стандартом
S Kо = √‾‾1‾‾ n - 1 Σn j=1(k0j - Mko)2 (6).
Доверительный интервал, определяющий границы практически возможных значений R0 с надёжностью Р равен
1 - eRo ≤ k0 / Мkо ≤ 1 + eRo (7).
Здесь eRo = α0 SKo / Мkо, α0 = f (P) – величина квантиля при определении Р. В соответствии с [2]
α0 = q (P, n) σ √‾n .
Значения q (P, n) в зависимости от конкретных значений Р и n принимаются по [2, табл. 1]. Аналогичные рассуждения приводят к выражени- ям для случайной величины k t в момент времени t = ti. Они будут идентичны выражениям (5)÷(7) с заменой индекса «0» на индекс «ti».
Функция (2) при случайном характере величин k0 (t = 0) и kt (t = ti) является функцией случайных величин от неслучайного параметра t. Подобная задача решалась ранее применительно к подземным горным выработкам [5]. В рассматриваемом случае задачу можно упростить. Зна- чение «k0» определяется по исходным данным, взятым из проекта (исполнительных чертежей) и является, по сути дела, детерминированной величиной. При такой предпосылке отсутствует статистическая вариация параметров конструкций и их численных характеристик, а величина k0 в выражении (2) может быть принята в качестве детерминированной. Функция tRS представляет собой случайную функцию неслучайного аргумента t с дополнительными признаками функции случайных величин х = Rt 2 - ψ(N), у = 1/( R0 2 - Rt 2) с мат. ожиданием М[tRS] = t {(М[φ( Rt 2)] + ψ2(N))(М [(φ(R0 2) – φ(Rt 2)] + Кху } (8);
Кху – корреляционный момент, определяющий степень взаимозависимости (тесноту связи) между «х» и «у». Cтандарт
SRS 2 ≈ σRS 2 = σх 2 σу 2 + mх 2 σу 2 + mу 2 σх 2 (9).
Значения σх, σу, mх, mу определяются для случайных величин по известным формулам на каждом этапе (ti) выявления численных значений характеристик конструкций. Доверительный интервал для
tRS: М[tRS] – α SRS ≤ М[tRS] ≤ М[tRS] + α SRS, (10).
Здесь α – квантиль, определяемый при заданном числе испытаний и уровне требуемой надёжности получаемых результатов.
Выше были рассмотрены общие для зданий (сооружений) всех типов принципы решения задачи по определению остаточного ресурса несущих конструкций с учётом вероятностного изменения их физических и механических свойств. В дальнейшей авторы предполагают наряду с развитием общих принципов сосредоточиться на разработке конкретных методик по определению остаточного ресурса конкретных типов зданий с учётом вероятностно-статистического характера изменения во времени свойств их конструкций.
Список литературы
1. Самолинов Н.А. Использование неразрушающих методов контроля прочности конструкций при определении остаточного ресурса зданий и сооружений. «Сейсмостойкое строительство, безопасность сооружений», №3, 2002.
2. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М., 1971.
3. Cатьянов В.Г., Пилипенко П.Г., Французов В.А., Сатьянов С.В., Котельников В.С. Способ определения остаточного ресурса промышленных дымовых и вентиляционных труб.
4. Шматков С.Б. Способ расчёта остаточного ресурса строительных конструкций. ТехНАДЗОР, №5, 2007.
5. Самолинов Н.А. Определение устойчивости контура выработки с учётом случайного характера исходных параметров. В сб. «Объекты гражданской обороны. Защитные сооружения». Серия 29.73, вып. 2 (56). 1983
Другие работы по теме:
Огнезащита конструкций
– эффективный способ понижения ущерба от пожара. Обеспечение пожарной безопасности - одно из основных требований при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Температура внутри зданий во время великого пожара достигает 12000С. При этом пламенеют бревно и пластмасса, теряют высокая прочность металлические конструкции, разрушаются перекрытия и стены.
Ценообразование в строительстве 2
Содержание 1.Введение 2 2.Подсчет объемов работ 3 Спецификация железобетонных конструкций: 3 Спецификация конструкций металлических: 3 Подсчет объемов фундаментов 3
Промышленные здания
Основные конструктивные элементы и обьемно-планировочные параметры. Все многообразные по виду и назначению постройки, возведенные людьми для удовлетворения их материальных и культурных потребностей, называются сооружениями. Наземные сооружения, в которых размещаются помещения, предназначенные для различных видов человеческой деятельности, называются зданиями.
Классы капитальности
Классы капитальности Жесткость — это неизменность его геометрических форм и размеров. По долговечности здания (сооружения) делят на четыре группы: к первой относятся здания со сроком службы более 100 лет, ко второй — от 50 до 70 лет, к третьей — от 20 до 50 лет. Здания, возводимые на срок менее 20 лет, по долговечности не нормируют.
Техническая эксплуатация зданий и сооружений
Понятие физического износа. Положение о капитальном ремонте жилищного фонда. Классификация жилых зданий. Сроки их службы и основные элементов. Определение физического износа здания в целом. Особенности оценки эксплуатационных свойств жилого здания.
Эркеры
Содержание Эркер — закрытая часть здания круглой, прямоугольной или многогранной формы, выступающая из плоскости стены. Обычно снабжен окнами, может быть остеклён по всему периметру. Могут быть как одно - так и многоэтажными. Несущими для эркеров являются консольные балки или камни, реже ризалит.
Строительное дело
Строительное дело является одним из древнейших. Еще в каменном веке человек для защиты от непогоды использовал как естественные укрытия (пещеры, гроты), так и искусственные (ямы, шалаши, землянки). По мере развития общественного производства и роста потребностей в первобытном обществе начали использовать определенную планировку жилищ (рядами или вокруг центральной площади).
Детский ясли сад 140 мест с бассейном
Доклад Уважаемые члены государственной комиссии! Мною разработан дипломный проект на тему: детский ясли-сад на 140 мест с бассейном в городе Перми. В виду не большёго спроса на услуги дошкольного воспитания он запроектирован на 140 мест, что вполне может удовлетворить потребности четырёх близь лежащих кварталов.
Проект восьмиэтажного жилого дома в сейсмической зоне
Расчет многоэтажного жилого дома с подземной автостоянкой, запроектированного по схеме безригельного каркаса с железобетонными диафрагмами и ядром жесткости. Оценка проектных решений на предмет возможности их реализации в сейсмической зоне строительства.
Понятие о гражданских зданиях и их классификация
Типология и классификация гражданских зданий. Основные требования, предъявляемые к зданиям. Основные положения модульной системы. Конструктивные схемы бескаркасных, каркасных зданий и зданий со смешанным каркасом. Модульная система координации размеров.
Промышленные здания из легких металлических конструкций
Размещение объектов производственного, подсобно-производственного и административно-бытового назначения в промышленных зданиях из легких металлоконструкций комплектной поставки: объемно-планировочные и конструктивные решения типов КАНСК и ОРСК.
Оценка свойств бетона
Прогнозирование продолжительности периода сохранения бетоном защитных свойств и разработка мероприятий по обеспечению срока службы строительных конструкций в эксплуатационной среде. Определение меры коррозионного состояния, капиллярного водопоглощения.
Оптимизация строительных конструкций
Определение массы нетиповой крайней колонны промышленного здания ступенчатого типа путем суммирования весов несущих и вспомогательных конструкций. Расчет трудоемкости обработки основных деталей надкрановой и подкрановой частей колонны, ее сборки и сварки.
Металлоконструкции
Text Металлоконструкции (также: металлические конструкции , сокр.: ) общее название конструкций из металлов и различных сплавов, используемых в различных областях хозяйственной деятельности человека: строительстве зданий, станков, масштабных устройств, станков, механизмов, аппаратов и т. п.
по Схемантике
10. Что характеризует средний ресурс? Метод расчета среднего ресурса при малом объеме выборки и больших объемах. Средний ресурс – показатель долговечности машин одного типа.
«Холмогоры- клин»
Организация проведения комплексной диагностики магистрального нефтепровода «Холмогоры- клин» на участке «Лысьва- пермь»
Оценка надежности
Методика оценки вероятности. Определение вероятности разрушения при заданном запасе прочности.
Проигрывание Wave-файлов под MFC
1. Введение В этой главе мы создадим программу, проигрывающую WAVE-файлы. Для начала создадим проект mysound в диалоговом режиме с использованием MFC. В начало файла mysoundDlg.cpp надо написать #include <mmsystem.h>, но это не всё, а теперь самое главное( если это не сделать, то будет ошибка при линковании ) :
Построение и анализ на чувствительность моделей задач линейного программирования
Лабораторная работа №1 ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МОДЕЛЕЙ ЗАДАЧ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ Цель работы: научиться определять оптимальный план производства (приобретения) продукции с учетом ограниченного обеспечения ресурсами различного вида; освоить методику и технологию поиска оптимального решения задач линейного программирования (ЗЛП) с помощью ЭВМ; приобрести практический опыт проведения анализа оптимального решения ЗЛП на чувствительность.
Огнестойкость зданий и сооружений
Ущерб, наносимый пожарами, в значительной степени определяется разрушением зданий и сооружений под действием огня. В свою очередь разрушения в значительной степени зависят от конструктивных материалов, использованных при строительстве зданий.
Детский ясли сад 140 мест с бассейном
Доклад Уважаемые члены государственной комиссии! Мною разработан дипломный проект на тему: детский ясли-сад на 140 мест с бассейном в городе Перми. В виду не большёго спроса на услуги дошкольного воспитания он запроектирован на 140 мест, что вполне может удовлетворить потребности четырёх близь лежащих кварталов.