Методологія оцінювання, прогнозування та регулювання технічного стану будівель і споруд із залізобетону

Abstract

Дисертацію присвячено оцінюванню технічного стану залізобетонних конструкцій і будівель та споруд у цілому, його прогнозуванню й регулюванню. Поставлені завдання вирішено на підставі розробленої моделі експлуатації конструкцій, що базується на апостеріорній інформації. Запропоновано науково обґрунтоване скорочення кількості технічних станів. Проаналізовано вплив показників експлуатаційної придатності (ПЕП) на стан конструкцій. Розроблено рекомендації оцінювання технічного стану будівель і споруд у цілому. Для пошкоджених залізобетонних конструкцій запропоновано методику їх розрахунку, що базується на основних положеннях чинних норм. Розроблена математична модель процесу експлуатації дає можливість описати його, прогнозувати стан конструкцій (будівель і споруд) у майбутньому, визначати їхній залишковий ресурс. Використання такого підходу дозволяє призначити початковий ресурс окремих конструкцій і будівель та споруд у цілому на стадії проектування. Запропоновано методику визначення кількості втручань у процес експлуатації, виходячи з мінімізації витрат. Регулювання технічного стану передбачається здійснювати двома шляхами: підвищенням ПЕП й розширенням області якості через вивчення й опис дійсної роботи конструкцій. Наведено пропозиції щодо встановлення величини приросту ПЕП для забезпечення нормативного ресурсу конструкцій. Досліджено роботу звичайних і попередньо напружених залізобетонних балок з урахуванням передісторії навантаження. Розроблено методи описання напружено-деформованого стану й оцінки ПЕП залізобетонних елементів, що згинають, які нетривалий (4...5 діб) час були під впливом навантаження високого рівня. Запропонована система моніторингового контролю дозволяє одержати достовірну інформацію про роботу окремих конструкцій і системи будівлі (споруди) у цілому, на основі якої описується процес експлуатації. Розроблено рекомендації із призначення терміну наступного обстеження. Апробацію розробленої методології виконано шляхом зіставлення теоретичних і експериментальних даних, отриманих як автором, так й іншими дослідниками. Статистична оцінка результатів зіставлення дозволяє зробити висновок про можливості застосування пропозицій у практиці експлуатації. Результати досліджень використано при розробці ряду нормативних документів, впроваджені в практику проектування й експлуатації. Диссертация посвящена оценке технического состояния железобетонных конструкций, зданий и сооружений в целом, его прогнозированию и регулированию. Поставленные задачи решены на основании разработанной модели эксплуатации конструкций, базирующейся на апостериорной информации. Во введении представлена общая характеристика диссертации, обоснована её актуальность, изложены цели и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность работы. В первом разделе приведен обзор современного состояния вопроса определения и управления техническим состоянием железобетонных конструкций и зданий и сооружений из этого материала вцелом. На основании критического анализа выполненных исследований установлено, что в настоящее время отсутствует целостная научно обоснованная методология оценивания, прогнозирования и регулирования технического состояния зданий (сооружений). В связи с этим сформулированы задачи дальнейших исследований. Во втором разделе диссертации предложено научно обоснованное сокращение количества технических состояний до трех. Разработаны рекомендации оценивания технического состояния отдельных железобетонных конструкций, зданий и сооружений в целом. Показатели эксплуатационной пригодности (ПЭП) предложено разделить на две группы в зависимости от возможных последствий при превышении ими соответствующих граничных значений. Проанализировано влияние ПЭП на состояние конструкций. Установлена степень влияния каждого из них и разработаны рекомендации для практического метода прогнозирования изменения технического состояния конструкций при изменении отдельных параметров. Для поврежденных в процессе эксплуатации сжатых и изгибаемых железобетонных конструкций предложена методика расчета, которая базируется на основных положениях действующих норм. В третьем разделе разработана математическая модель процесса эксплуатации, которая дает возможность описать его, прогнозировать состояние конструкций (зданий и сооружений) в будущем, определять остаточный их ресурс. Описание процесса эксплуатации (по отдельным ПЭП) производится полиномом второй степени. Использования такого подхода позволяет назначить начальный ресурс отдельных конструкций и зданий и сооружений в целом на стадии проектирования. Предложена методика определения количества вмешательств в процесс эксплуатации, исходя из минимизации затрат на эти мероприятия. Четвертый раздел посвящен проблеме регулирования технического состояния. Предложено выполнять его двумя путями: повышением ПЭП и расширением области качества через изучение и описание действительной работы конструкций. Разработаны предложения по установлению величины прироста ПЭП для обеспечения нормативного ресурса конструкций. Исследована работа обычных и предварительно напряженных железобетонных балок с учетом предыстории нагружения. Разработаны методы описания напряженно-деформированного состояния и оценки ПЭП железобетонных изгибаемых элементов, которые непродолжительное (4…5 суток) время находились под воздействием нагрузки высокого уровня. На основании теории упруго-ползучего тела с применением метода конечных элементов разработана методика описания напряженно-деформированного состояния и определения показателей эксплуатационной пригодности первой и второй группы с учетом предыстории загружения. Это дает возможность расширить область качества железобетонных элементов. В пятом разделе работы предложена система мониторингового контроля, которая позволяет получить достоверную информацию о работе отдельных конструкций и системы здания (сооружения) в целом, на основе которой описывается процесс эксплуатации. Система имеет четыре уровня и объединяет информацию, полученную разными субъектами обследований зданий и сооружений, делает её сопоставимой и достоверной. Разработаны рекомендации по назначению срока следующего обследования, которые учитывают остаточный ресурс системы и степень ответственности объекта. Шестой раздел диссертации посвящен апробации разработанной методологии. Сопоставлены теоретические и экспериментальные данные, полученные как автором, так и другими исследователями. Статистическая оценка результатов сопоставления позволяет сделать заключение о возможности применения предложений в практике эксплуатации. Результаты исследований были использованы при разработке ряда нормативных документов, внедрены в практику проектирования и эксплуатации. Dissertation is devoted the estimation of the technical state of reinforced-concrete constructions and buildings and constructions in general of , his prognostication and adjusting. The put tasks are decided on the basis of the developed model of exploitation of constructions, being based on a posteriori information. Offered the scientifically grounded reduction of amount of the technical states. Influence of indexes of service ability (ISA) is analyzed on the state of constructions. Recommendations of evaluation of the technical state of buildings and constructions are developed on the whole. For the damaged reinforced-concrete constructions the method of their calculation, which is based on the substantive provisions of operating norms, is offered. The developed mathematical model of process of exploitation enables to describe him, forecast the state of constructions (buildings and constructions) in the future, to determine remaining their resource. The initial resource of separate constructions and buildings and constructions allows to appoint the uses of such approach on the whole on the stage of planning. The method of determining the amount of interferences is offered with the process of exploitation, coming from minimization of expenses. It is assumed to make adjusting of the technical state in two ways: by the increase of indexes of service ability and expansion of area of quality through a study and description of actual work of constructions, suggestion on establishment of size of increase of ISA for providing of normative resource of constructions. Work of ordinary and preliminary tense reinforced-concrete beams is in-process studied taking into account background of loading. The methods of description of the tensely-deformed state and estimation of ISA of the reinforced-concrete bent elements which were of short duration (4-5 days) time were under act of loading high level are developed. The offered monitoring checking system allows to get reliable information about work of separate constructions and system of building (construction) background, which the process of exploitation is described on the basis of. Recommendations on purpose of next inspection term are developed. Approbation of the developed methodology is executed by comparison of theoretical and experimental information, got both an author and other researchers. The statistical estimation of results of comparison allows to conclude about possibility of application of suggestions in practice of exploitation. Were drawn on the results of researches at development of row of normative documents, inculcated in practice of planning and exploitation.