Надежность и безопасность железобетонных конструкций

Риски в строительстве
По причинам происхождения:
ошибки проектирования - 4%;
низ­кое качество материалов
и изде­лий - 17%;
низкое качество мон­тажа - 42%;
неудовлетворитель­ная эксплуатация - 18%;
совокуп­ность причин - 19%.
По видам конструкций:
основа­ния - 3%;
стальные - 6%;
деревян­ные - 7%;
железобетонные - 17%;
кирпичные - 18%;
сочетания раз­личных конструкций - 49%.

Источники опасностей

Объект Защиты

Комплексная функциональная безопасность
Оценка комплексной безопасности объекта осуществляется на основе анализа рисков и общей оценки риска нанесения вреда от совокупности
негативных событий.

Вероятности ошибок

Взаимосвязь понятий эффективности, безопасности, надежности и безотказности

Характеристика методов анализа риска

Оценка риска аварии строительных конструкций в зависимости от вида технического состояния

Стратегические направления обеспечения надежности и безопасности строительных систем:
создание достаточного резерва (запаса) несущей способности конструкций, повышение их живучести;
2) ограничение размера ущерба при отказах;
3) исключение человеческих ошибок.

Три группы причин возникновения
аварийных ситуаций
1.Редкие стихийные воздействия, не предусмотренные условиями нормальной эксплуатации зданий и сооружений;
2.Редкие сочетания природных и (или) эксплуатационных нагрузок и отказов;
3.Грубые ошибки людей при проектировании, изготовлении, мон­таже и эксплуатации конструкций.

Условие непревышения предельного состояния конструкции
обобщенная прочность конструкции;
обобщенная нагрузка.
Вероятность разрушения
Резерв прочности

Граница области допустимых состояний
1- область безотказной работы
2- граница области
3- область отказав

Характеристика безопасности
Вероятность разрушения
Если R и Q подчиняются нормальному закону распределения

Нормирование надежности

Надежность конструкции вo времени

Эволюция надежности:
Р0 - начальный уровень надежности;
Pinf - предельный уровень надежно­сти;
Т - срок службы; 0-1 - период приработки; 1-2 - период нормальной эксплуатации; 2-3 - период износа

Оптимальная надежность
C - суммарные ожидаемые расходы на возведение сооружения и на возмещение ущерба от возможных повреждений и разрушений;
Co - первоначальная стоимость возведения сооружения;
Vi - вероятность отдельных повреждений;
Yi - ущерб, вызванный каждым повреждением.

Кривая плотности распределения фактических усилий N и несущей способности S здания

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Z = Rmin – Smax < 0

Критерии техногенного риска:

ОПТИМАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ СТРОИТЕЛЬСТВА
Целевая функция
Коэффициент экономической ответственности конструкции.

Оценка надежности изгибаемых железобетонных элементов
Железобетонный изгибаемый элемент с одиночным армированием

Случайное значение предельного изгибающего момента
Математическое ожидание несущей способности:
Коэффициенты для стандарта предельного момента:
Стандарт изгибающего момента

Пример. Балка имеет сечение размерами b = 300 мм, h = 800 мм, а = 70 мм; растянутая арматура А400 (R s= 355 МПа); площадь её сечения As = 29,45 см2 (6∅25); бетон класса В25 (Rb =14,5 МПа); расчетный внешний изгибающий момент 650 кНм.
По приведенным расчетным характеристикам материалов определяем их статистические характеристики:
бетон В25:
1,282Rb = 1,282·14,5 = 18,6 МПа = 1,86 кН/см2;
= 0,135·18,59 = 2,51 МПа = 0,25 кН/см2;
= 0,135
арматура А 400:
= 420 МПа = 42,0 кН/см2, коэффициент вариации νs = 0,0833
= 0,0833·420 = 34,99МПа = 3,5 кН/см2.

ОЦЕНКА РИСКА ОБРУШЕНИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ ОТ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
ВЕЛИЧИНА РИСКА:
P = P(H)·P(S/H)·P(T/H)·P(D/H)·C
где - P(H) – вероятность возникновения опасности;
P(S/H) и P(T/H) – вероятность встречи опасности с рассматриваемым объектом в пространстве и времени;
P(D/H) – вероятность нанесения ущерба данного уровня разрушения, гибели людей и т.п.;
C – стоимость объекта, численность населения и другие общие показатели.

ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ МЕР ЗАЩИТЫ
КРИТЕРИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

МИНИМИЗАЦИЯ РИСКОВ
1.Принцип обоснования.
W′(Δt) + C < W(Δt) или ΔΜ[W,Δt] – С > 0,
где ΔΜ[W,Δt] = W(Δt) – W′(Δt) – математическое ожидание предотвращённого
благодаря приятным мерам защиты ущерба ;
С – затраты на реализацию мер защиты, W′(Δt) - потери в случае реализации мер защиты.
2.Принцип оптимизации.
Фmax= ΔМ[W,Δt,]/ С,
где ΔМ[W,Δt] = W(Δt) – W′(Δt).
3.Принцип избирательности.

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МИНИМИЗАЦИИ РИСКОВ
Планирование управления рисками – выбор подходов и планирование деятельности по управлению рисками проекта.
2) Идентификация рисков – определение рисков, способных повлиять на проект, и документирование их характеристик.
3) Количественная оценка – количественный анализ вероятности возникновения и влияния последствий рисков на проект.
4) Мониторинг рисков –выявление и определение остающихся рисков.