РАЗДЕЛ 2
ОЦЕНКА НЕСОВЕРШЕНСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
2.1. Накопление несовершенств в металлических эксплуатируемых конструкциях
Гигантские объемы металлоконструкций, находящихся в стадии эксплуатации и
значительное разнообразие конструктивных форм, различие в нормах
проектирования, требуют от исследователей широкого научного обобщения
результатов изучения поведения конструкций, зданий и сооружений на всех этапах
жизни.
Такие научные обобщения возможны только на основе использования трех форм:
изучения поведения конструкций, зданий и сооружений в процессе теоретических
исследований, экспериментальной проверки работы конструкций и анализа их
эксплуатационного состояния [483] (рис.2.1).
Теоретические исследования
Экспериментальные исследования
Исследования эксплуатационного состояния
Заключение о показателях надежности конструкций, зданий и сооружений
Рис. 2.1. Формы исследований поведения конструкций, зданий и сооружений
Целью теоретических исследований является выработка методов и методик расчета и
проектирования конструкций, зданий и сооружений на основе различных, постоянно
меняющихся и углубляющихся представлений об основных законах работы материала,
сечения, элемента, соединения, конструкции, здания или сооружений.
Экспериментальные исследования значительно дополняют и расширяют наши знания о
работе элементов, соединений, конструкций, зданий и сооружений в целом,
полученные теоретическим путем на основе различных представлений.
Особо важное значение в этих исследованиях имеет выяснение действительной
работы стальных конструкций во время эксплуатации. Постоянное наблюдение
(мониторинг) за работой конструкций и сооружений в целом, находящихся в
различных эксплуатационных условиях, дает возможность оценить действительное
поведение конструкций в реальных условиях и сравнить эти данные с результатами
теоретических и экспериментальных исследований.
Таким образом, повышение надежности строительных металлоконструкций зданий и
сооружений на современном этапе их развития возможно только на основе полной
увязки результатов исследований на всех трех перечисленных выше этапах.
Поскольку в данной работе рассматриваются вопросы технической диагностики и
оценки ресурса эксплуатируемых металлических конструкций, то основным видом
накопления данных о параметрах надежности становится третья форма, т.е.
исследование эксплуатационного состояния конструкций.
В свою очередь, исследование эксплуатационного состояния можно осуществлять
двумя методами – статистическим и диагностическим.
Статистический метод состоит в накоплении статистического материала о поведении
конструкций в процессе этапов жизненного цикла, включая параметры и
характеристики дефектов и повреждений, деградации материала, данных о внешних
нагрузках и воздействиях и т.п.
Диагностический метод отличается тем, что в процессе эксплуатации конструкций с
помощью специальных аппаратно-программных средств осуществляются измерения
действительных параметров напряженно-деформированного состояния конструкций и
внешних воздействий, на основе и при обработке которых возможно получение
фактического материала о действительном техническом состоянии конструкций. При
проведении регулярных (или постоянных) измерений можно накопить достаточный
материал для оценки остаточного ресурса, а в идеале – и для прогнозирования
технического состояния сооружений.
Важнейшим фактором, влияющим на работоспособность конструкций, является фактор
накопления несовершенств на этапах жизненного цикла.
В процессе проектирования, изготовления, транспортирования, укрупнительной
сборки и монтажа конструкций, т.е. в доэксплуатационный период, в конструкциях
накапливаются несовершенства в виде ошибок проектировщиков, отклонений и
нарушений в характеристиках материала и проката, дефектов изготовления из-за
использования некачественного оборудования и технологических ошибок, дефектов
транспортирования при креплении и кантовке конструкций, дефектов укрупнительной
сборки и монтажа при неправильных строповке, креплении, сборке и т.п.
В результате к началу эксплуатации в конструкциях уже имеются дефекты, которые,
безусловно, оказывают влияние на работоспособность и безотказность работы
конструкций. Такие несовершенства, полученные конструкциями в
доэксплуатационный период жизненного цикла, будем называть начальным уровнем
повреждаемости.
В процессе эксплуатации за счет ошибок эксплуатационных и технологических служб
предприятий – владельцев зданий и сооружений, проявления сверхнормативных
значений нагрузок и воздействий, влияния окружающей техногенной среды, в
конструкциях дополнительно возникают повреждения, которые, складываясь с
несовершенствами начального уровня, ухудшают техническое состояние
конструкций.
Учтем также, что вновь появляющиеся несовершенства могут вызывать в ряде
случаев развитие уже имеющихся несовершенств.
В результате, в процессе жизненного цикла конструкция практически постоянно
накапливает некоторый объем несовершенств, который, в совокупности с
меняющимися внешними условиями, приводит к деградации технической системы.
При оценке технического состояния конструкций зданий и сооружений важно знать
текущее состояние объекта и иметь оценку его остаточного ресурса для принятия
решения о возможности и целесообразности дальнейшей эксплуатации, включая
необходимость нормализации объекта в соответствии с действующими
нормативно-техническими документами.
К сожалению, современное состояние технического обслуживания здани