Введение к работе
Актуальность работы. Насущность и актуальность темы подтверждается федеральным законодательством, федеральными и отраслевыми целевыми программами по исследованиям и разработкам на период 2007-2012гг., направленностью публикаций в профильных научно-технических изданиях, тематикой отраслевых конференций, академических чтений и др.
В нормативных документах различного уровня таких, как технический регламент, СНиП, стандарты организаций выявлены различные интервальные нормативы коэффициента надёжности по ответственности, различное количество уровней ответственности по надёжности. Разночтения свидетельствуют о неоднозначности понимания сущности нормирования уровней ответственности и значений коэффициентов надёжности по ответственности.
При этом во всех нормативных документах коэффициент надёжности по ответственности трактуется как постоянная величина и определяется только на проектной стадии жизненного цикла. Опыт эксплуатации показывает, что уровень надёжности групп конструкций изменяется на эксплуатационной стадии под влиянием целого ряда факторов. Следовательно, и коэффициент надёжности по ответственности может быть представлен как величина, определяемая расчётом, регулируемая на эксплуатационной стадии жизненного цикла. Необходима разработка метода оценки технического состояния конструкций, учитывающего как проектное, так и фактическое значение коэффициента надёжности по ответственности, и изменение показателей надёжности.
Работа выполнена в рамках программы целевых фундаментальных исследований «Архитектура и строительство» в интересах Российской академии архитектуры и строительных наук РФ, представляющих наибольший интерес для федеральных агентств и ведомств в рамках соглашения 2008г. с РФФИ: «Разработка теоретических основ конструктивной безопасности конструкций зданий, сооружений и строительной инфраструктуры с учетом критериев живучести и изменяющегося во времени прочностного и эксплуатационного ресурса» при поддержке КурскГТУ, внутривузовский грант № 1.77.09П/18 «Управление надёжностью систем несущих конструкций на всех этапах жизненного цикла».
Целью диссертационной работы является: создание методики оценки технического состояния элементов деревоклееных строительных конструкций по совокупности взаимосвязанных показателей надежности
элементов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработать модель оценки технического состояния по
взаимосвязанным показателям надежности для подтверждения
соответствия требованиям конструкционной безопасности несущих
элементов строительных конструкций;
исследовать изменения показателей надежности по времени до возникновения отказа элементов и риску отказа в группе взаимодействующих элементов в виде двухпролётной неразрезной балки с элементами жесткого среднего узлового сопряжения;
выполнить экспериментальную оценку изменений технического состояния группы элементов в конструкции на примере двухпролётной неразрезной балки с элементами жесткого среднего узлового сопряжения;
сформировать предложения по интервальной оценке технического состояния элемента строительных конструкций на примере деревоклеёных элементов по показателям надёжности;
- предложить алгоритм определения априорного проектного
уровня надёжности зданий и сооружений с учётом данных по
совокупности значимых характеристик здания.
Научную новизну работы составляют:
многопараметрический подход по оценке технического состояния по показателям надёжности деревоклеёных элементов;
исследование риска отказа и времени до возникновения отказа с учётом вероятностного характера показателей прочности на примере элементов конструкций из клеёной древесины;
численные значения показателей надёжности группы и элемента строительных конструкций с проверкой по результатам экспериментов;
методика определения и регулирования надёжности отдельных элементов и групп строительных конструкций и определение рекомендуемых интервалов значений показателей надёжности для различных состояний элемента конструкций из клеёной древесины.
методики определения уровня ответственности по надёжности зданий и сооружений, полученные в результате логико-вероятностного анализа* с применением нечётких множеств и самоорганизующихся карт Кохонена.
Практическая значение и реализация результатов работы:
Разработанная методика регулирования надёжности позволяет более точно по сравнению с существующими методиками определять и регулировать надёжность отдельных элементов, групп элементов и строительных конструкций в целом.
Результаты диссертационного исследования применены ООО «АрхБюро «Е-Проджект», г. Москва при проектировании, ЗАО КССМ при проведении натурных обследований и испытаний междуэтажных железобетонных перекрытий жилых домов по ул. Бутко и Щигровская в г. Курске. Полученные результаты могут быть использованы саморегулируемыми организациями проектировщиков, проектными фирмами, экспертными организациями при разработке и реализации программ обеспечения надёжности (ПОН), включая эксплуатационную стадию жизненного цикла строительных конструкций и зданий.
Результаты исследования и предложенные в работе методы расчёта были включены в учебной процесс КурскГТУ (ныне ЮЗГУ) для студентов специальности «Экспертиза и управление недвижимостью», «Управление инновациями» в рабочие программы дисциплин «Техническое регулирование нововведений», «Основы инновационной деятельности».
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается:
проведением экспериментов с уточняющими испытаниями стандартных образцов в необходимом объеме статистического минимума;
применением апробированных статистических методик, а также сертифицированных и лицензированных программных средств ЭВМ, для обработки экспериментальных данных;
сопоставлением результатов вычисления по двум методикам при определении уровня ответственности надёжности по, имеющим различные математические подходы: теорию нечётких множеств и самоорганизующиеся карты Кохонена;
согласованием полученных результатов с независимыми исследованиями других авторов;
Соответствие диссертации паспорту научной специальности: В соответствии с формулой специальности 05.23.01 «Строительные конструкции здания и сооружения» в диссертации разработаны методики определения технического состояния строительных конструкций применение которых способствует обеспечению конструкционной безопасности, созданию наиболее совершенных и надёжных конструкций. Полученные результаты соответствую пунктам 4 - «Развитие методов оценки надёжности строительных конструкций зданий и сооружений, прогнозирование сроков их службы, безопасности при чрезвычайных ситуациях и запроектных воздействиях» и 8 - «Методы и техника оценки и диагностики технического состояния, усиление и восстановление конструкций и элементов эксплуатируемых зданий и сооружений,
прогрессивные формы обслуживания зданий, сооружений и систем их жизнеобеспечения» паспорта специальности 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
На защиту выносятся следующие вопросы:
модель исследования и рабочая гипотеза по анализу ТС
исследование риска отказа и времени до возникновения отказа с учётом вероятностного характера показателей прочности на примере элементов конструкций из клеёной древесины;
результаты экспериментальной оценки ТС на примере деревоклееных элементов и группы элементов с опытными данными о характере разрушения, несущей способности, деформативности деревоклееных элементов и группы элементов при поперечном изгибе.
предложения по оценке состояний элемента строительных конструкций из клеёной древесины на основе интервальных значений показателей надёжности;
- предложения по определению уровня ответственности элементов, конструкций, зданий и сооружений по показателям надёжности, полученным в результате логико-вероятностного анализа, с применением нечётких множеств и самоорганизующихся карт Кохонена.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались: на ежегодных научно-технических конференциях «Молодёжь и XXI век», КурскГТУ, ( Курск 2007, 2008гг.); на научно-технической конференции «Геотехнические проблемы восстановления надёжности зданий и сооружений», ЛГТУ (Липецк 2007г.); на научно-технической конференции «Вибрация», КурскГТУ (Курск 2008, 2010); на международной научно-технической конференции «Научно-технические проблемы прогнозирования надёжности и долговечности конструкций и методы их решения: Relmas-2008», СПбГПУ (СПб. 2008).
Публикации: основные положения диссертационной работы изложены в десяти публикациях.
Объём работы: Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы из 161 наименования и приложения. Работа изложена на 140 странице, включая 61 рисунок и 26 таблиц.
