Т. В. Дормидонтова Комплексное применение методов, средств контроля для диагностики и мониторинга строительных систем
|
Скачать 2.66 Mb.
|
Для определения действующих усилий на колонны крайнего и среднего рядов проводится статический расчёт рамы. Пример нагрузок, действующих на колонны, крайнего и среднего рядов представлен на рисунке 5.3.
qcн – нагрузка от снега; qп – нагрузка от покрытия; qw – нагрузка от ветра; qcт – нагрузка от стеновых панелей; qн.ч – собственный вес надкрановой части; qп.ч – собственный вес подкрановой части; qп.б – нагрузка от подкрановой балки; qкр – нагрузка от крана; 1, 3, 5, 7, 9, 11 – арматурные стержни Порядок оценки надежности колонн крайнего ряда, представлен в блок-схеме. Блок-схема определения надёжности колонны Порядок оценки надежности колонн среднего ряда, аналогичен колоннам крайнего ряда, представленный в блок-схеме. В таблице 5.7 представлены статистические характеристики вариабельных величин, участвующих в формировании надёжности колонны. Таблица 5.7 Статистические характеристики вариабельных величин колонны НаименованиеЕд. изм.Среднее значениеКоэффициент вариации1234Крайняя колоннапрочность бетона МПа = 0,135модуль упругости бетона МПа = 0,077сопротивление ненапрягаемой арматуры, модуль упругости арматуры Es МПа = 0,05ширина сечениямм = 0,03высота сечениямм = 0,03Средняя колоннапрочность бетонаМПа = 0,135модуль упругости бетона МПа = 0,056сопротивление ненапрягаемой арматуры, модуль упругости арматуры Es МПа = 0,05ширина сечениямм = 0,03высота сечения: = 0,03 Метод итераций используется для уточнения приближенного решения уравнений. Итерируя (повторяя процесс несколько раз) можно получить значение искомой функции с любой степенью точности. В монографии с помощью метода итераций определяется несущая способность колон. Расчет производится до тех пор, пока коэффициент запаса по продольной силе не становится, равен единице. Статистические характеристики несущей способности колонны (среднее и стандарт) определяются методом перебор. Надёжность колонн вычисляется на основе изложенной выше блок-схемы, как для последовательного соединения по формуле (5.5): , (5.6) где Wi – надёжность элементов подкрановой и надкрановой части. Для поддержания надёжности конструкций в безопасном состоянии должен осуществляться мониторинг их фактического состояния на любой момент времени (). На основе полученных в результате обследований данных, вычисляется ресурс, представляемый как время t=t1-, в течение которого эксплуатация конструкции ещё не вызывает сомнений в её безопасности. Это время является периодом, когда возможно в плановом порядке накопить материальные и другие ресурсы для выполнения работ по восстановлению необходимого уровня надёжности конструкции. Постоянное наблюдение за техническим состоянием конструкции позволяет осуществить более далёкий прогноз, служащий для планирования соответствующих организационно-технических мероприятий. 6.5 Факторы, влияющие на надёжность зданий и сооружений Надежность зависит от трех основных факторов - от свойств материала, внешних нагрузок и условий работы конструкции. Нагрузки могут быть различного происхождения (постоянные нагрузки или собственный вес и временные нагрузки, возникающие при эксплуатации конструкции – временные эксплуатационные нагрузки или вследствие воздействия естественных и климатических факторов – ветер, волны, снег, землетрясение). Изучение нагрузок необходимо начинать с изучения способа нагружения или изучения напряжений, которые они создают. Нагрузки – это элементы окружающей среды, вызывают напряжения в конструкциях. Эти напряжения являются непосредственным результатом приложенных сил или же они развиваются опосредственно как в случае непрерывных деформаций. Рассчитать величину постоянных нагрузок не составит труда (это массовое событие), а для временных нагрузок необходимо выполнять статистический анализ нагружения (индивидуальное событие). Величина снеговой нагрузки, её распределение оказывает влияние на вероятность разрушения конструкций. На снеговую нагрузку (толщину снежного покрова) оказывают большое влияние климатические факторы: направление ветра, температура, солнечная радиация, дождь. Наряду с этим скопление снега на крыше отличается от скопления снега на земле в связи с уклоном, размером, формой, высотой крыши и передачи тепла изнутри зданий и сооружений. Прочность с одной стороны является случайной величиной или явлением (т.к. обусловлена свойствами строительных материалов) и определяется до момента разрушения, т.е. достижения такого состояния, приводящего конструкцию в состояние отказа, после приложения нагрузки, а с другой стороны прочность – не случайное явление, а дискретная величина. В части нагрузок на здания и сооружения в теории надежности сделано значительно меньше, чем в отношении прочности, хотя случайный характер воздействий на сооружения проявляет себя более резко, чем сравнительно небольшой разброс параметров прочности. Это связано с недостаточной изученностью детерминированных закономерностей нагрузок. Наибольшее число исследований относится к атмосферным нагрузкам, ветровой, снеговой и к температурным воздействиям наружного воздуха, где имеется большой статистический материал, накопленный метеорологическими станциями. В настоящее время ветровую нагрузку рассматривают как случайную функцию времени и пространственных координат, вызывающую сложное взаимодействие ветра с конструкцией. Снеговую нагрузку рассматривают как случайную последовательность, нестационарную в течение одного года и стационарную, если рассматривать годовые максимумы снеговой нагрузки за много лет. Полезные нагрузки в большинстве случаев также носят случайный характер, но их закономерности уловить иногда очень трудно. Большой статистический материал имеется по крановым нагрузкам в промышленных зданиях. Однако на случайные факторы здесь наслаиваются детерминированные зависимости, что требует большой осторожности в анализе статистических данных. Очень важен вопрос сочетания нагрузок постоянных во времени и случайно переменных. В существующей расчетной практике назначение коэффициентов сочетаний производится весьма условно и недостаточно обоснованно. Строгий расчет с учетом сочетания нагрузок может быть выполнен суммированием случайных процессов с применением затем теории выбросов. Однако такой естественный путь решения на практике оказывается слишком сложным. Обычно в качестве основной вероятностной модели прочности бетона, прочности арматуры, геометрических размеров изделий используется нормальный закон распределения. Опыт показывает, что не всегда нормальный закон с достаточной точностью описывает (выравнивает) статистические распределения производственных погрешностей. Это возможно вследствие того, что нормальный закон, как и любой другой закон, имеет свою область применимости. Существуют случайные величины, распределение которых в принципе не может описываться этим законом. В каждой конструкции есть своё конкретное значение прочности бетона, прочности арматуры, геометрических размеров и от каждого из них, в том числе и от статистического распределения нагрузки существует конкретная вероятность отказа. Существует обеспеченное значение прочности бетона, прочности арматуры, геометрических размеров – не имеющее распределение. За основную характеристику разброса, оценивающую однородность бетона по прочности, принят коэффициент вариации. К сожалению, это решение может быть ошибочным. При сдвиге кривой распределения по горизонтальной оси (например, при увеличении средней прочности бетона с увеличением расхода цемента) неизменными остаются центральные моменты, в том числе центральный момент второго порядка, то есть дисперсия, а также среднее квадратическое отклонение. Эти характеристики можно использовать в качестве основных характеристик разброса. Что касается коэффициента вариации, равного отношению среднего квадратического отклонения к среднему значению, то эта характеристика с ростом среднего (например, средней прочности бетона) уменьшается. С помощью данной методики необходимо, случайным образом из имеющегося распределения, например прочности бетона плит покрытия (если в диске покрытия имеется 520 плит покрытия, то вероятность появления прочности бетона одной плиты покрытии, будет составлять 1/520, что и будет являться средним значением прочности плиты покрытия, обладающей 50% значением). Прочность бетона с одной стороны является случайной величиной или явлением (т.к. обусловлена свойствами строительных материалов) и определяется до момента разрушения, т.е. достижения такого состояния, приводящего конструкцию в состояние отказа, после приложения нагрузки, а с другой стороны прочность – не случайное явление, а дискретная величина. Необходимо определить надёжности всех несущих конструкций здания с учётом действующих нагрузок. Сочетание всех конструкций, а также каждой по отдельности (например, плита покрытия стропильная ферма, подстропильная ферма, колонна), имеющих минимальную надёжность и будет представлять собой опасное событие (сочетание). Однако сочетание колонна, стропильная ферма, плита покрытия является самым слабым местом в здании или сооружении, необходимо определить вероятность появления этого события, т.к. оно может произойти в здании или сооружении. Но с другой стороны это случайное событие, повлёкшее за собой обрушение здание, нас не интересует, т.к. под вероятностью отказа здания понимаем обрушение любого одного элемента или конструкции. Надёжность здания – вероятность неразрушения ни одного элемента или конструкции. Анализ экономических последствий может помочь оценить значимость каждой конструкции в здании. Необходимо определить порядок разрушения здания и оценить наибольшее значение конструкций, т.к. эта конструкция определяет надёжность всего здания. Самой надёжной конструкцией в здании является колонна, затем стропильная ферма, плита покрытия и т.д. Следовательно, важнейшим элементов в здании является колонна. Вероятностный исход экономических последствий представляет собой вероятность отказа, умноженную на детерменированные экономические последствия, т.е. ущерб от разрушений. Полученная надежность здания будет находиться в зависимости от экономических потерь. Для учета ответственности зданий и сооружений, характеризуемой экономическими, социальными и экологическими последствиями их разрушений, устанавливаются три уровня: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный. Повышенный уровень ответственности (I) следует принимать для зданий и сооружений, разрушение которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствия (резервуары для нефти и нефтепродуктов вместимостью 10000 м3 и более, магистральные трубопроводы, производственные зданий с пролетами 100 м и более, сооружения связи высотой 100 м и более, а также уникальные здания и сооружения и т.п.). Нормальный (II) уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений массового строительства (жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооружения, с максимальной высотой до 60 м). Пониженный уровень ответственности (III) следует принимать для сооружений сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подобные сооружения). Подходы к расчету безопасности (надежности) производственных объектов основаны, как правило, на нормативных документах, предназначенных для использования их только на стадии проектирования. Эти документы, не используют вероятностные подходы, а ограничиваются лишь ссылками на статистические источники для получения расчетных данных и способов их уточнения [150-158]. При оценке вероятности разрушений при эксплуатации объектов необходимо учитывать экономические последствия отказов, с заданными показателями качества, т.е. в результате которых объект переходит в предельное состояние (когда расходы на восстановление ставят под вопрос целесообразность дальнейшей эксплуатации) – это могут быть критические отказы. К некритическим надо отнести отказы, не приводящие к длительным или опасным перебоям в работе и не меняющие технологические режимы обеспечения качества, т.е. отказы, при которых объемы затрат на ремонт не изменяют уровень доходности предприятия. На основе изучения надёжности конкретного здания или сооружения необходимо определить обрушение. Полное или частичное внезапное обрушение здания - это чрезвычайная ситуация, возникающая по причине ошибок, допущенных при проектировании здания, отступлении от проекта при ведении строительных работ, нарушении правил монтажа, при вводе в эксплуатацию здания или отдельных его частей с крупными недоделками, при нарушении правил эксплуатации здания, а также вследствие природной или техногенной чрезвычайной ситуации. Обрушение – это состояние объекта, когда нагрузка, действующая от выше лежащих конструкций больше чем их несущая способность [168]. В вероятностной форме, необходимо вести работу с распределением нагрузки, а не с распределением прочности. При этом необходимо определить вероятность физического обрушения объекта. Обрушение – это потери, которые необходимо определять. С позиций надежности эти потери должны быть равны. Все конструкции должны быть не просто равно надёжны, а обязаны обладать одинаковыми экономическими потерями в вероятностном смысле, и это может послужить критерием для расчёта надёжности. Прочности представляют собой детерминированные события, а нагрузки случайные. При обрушении любой конструкции в здании проявляются одинаковые вероятностно – экономические потери. Необходимо определять границу надёжности, при которой она не будет влиять на экономические потери. Чем меньше надёжность, тем ощутимее экономические потери. В одном и том же здании могут возникать отказы различных видов, каждому из которых соответствуют свои потери. Отказы вызваны влиянием случайных факторов, поэтому и носят случайный характер. Случайный процесс зависит от факторов случайной природы: случайного процесса нагружения и свойств, зависящих от влияния времени (старение, износ и т.д.). Под случайным событием понимается событие, которое в зависимости от случая может произойти или не произойти. Случайная величина – это величина, которая в зависимости от случая может принимать различные значения. Свойства материалов, значение нагрузок, геометрические размеры – это случайные величины. Нагрузки могут менять свою интенсивность в зависимости от времени и места. Можно рассматривать только наибольшее пиковое значение нагрузки (выброс), появляющееся в течение рассматриваемого интервала времени – это редкое событие, которое будет подчиняться случайным функциям. Любая одиночная конструкция является представителем множества конструкций такого же типа, и она не может создавать статистического распределения. Распределение отказов множества определятся из распределения нагрузки и прочности. Реальные конструкции, материалы и нагрузки в силу своей сложной, неясной природы будут отличаться от расчетных. Эти неизбежные различия перекрываются коэффициентом запаса. 1. Конструкция должна выдерживать нагрузки, прилагаемые в течение всего срока ее эксплуатации. 2. При этом необходимо учитывать экономические и функциональные требования: конструкция должна быть надежной и одновременно экономичной. 3. Вероятность разрушения должна иметь оптимальное значение. 4. На стадии проектирования необходимо рассчитать статистические распределение нагрузок, сопротивление материалов и других показателей (возникает трудность или невозможность получения достаточного количества данных, для построения вероятностной модели необходимы инженерные расчёты, статистика, ограниченное количество имеющейся фактической информации). 5. Если раздельно анализировать нагрузки и сопротивление материалов, т.е. аппроксимировать данные при нахождении функций распределения нагрузок и прочности, то в случае изучения разрушения можно упростить анализ надежности конструкций. 6. Точность расчета надежности зависит от точности статистических данных. |
Похожие:
 |
Область применения Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Техническое задание установка и обслуживание системы мониторинга... Оснащение средствами мониторинга технологии глонасс (далее – Оборудование) транспортных средств (далее – тс) Заказчика, а также комплексное... |
 |
Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Применение методов активного обучения в образовательном процессе вуза В данной статье рассматривается применение активных методов обучения, опыт использования которого дает возможность решать ряд труднодостижимых... |
|
Применение акустико-эмиссионного метода для выявления дефектов сварного шва в процессе сварки При этом реализуется возможность определения с высокой точностью координат дефектов и их оперативного исправления в процессе сварки... |
|
Синева О. В., методист гбпоу «Поволжский государственный колледж».... ПМ. 02 Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения и социального... Данные о результатах выборочного контроля качества лекарственных средств, проведенного в 2011году 13 |
|
Химические пьезосенсоры для оценки качества пищевых белковых систем Применение инструментальных методов для анализа запаха пищевых продуктов |
|
План-конспект для проведения занятия с личным составом нештатных... Тема «Применение приборов радиационной и химической разведки, контроля радиоактивного заражения и облучения, а также средств индивидуальной... |
|
Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «Информационные системы нефтегазовой геологии» Гис-систем регионов и России в целом; компьютерных систем бассейнового моделирования; информационных систем моделирования залежей... |
|
Комплексное средство диагностики рельсового пути на основе инерциальных... Рассматривается концепция построения комплексного средства контроля состояния высокоскоростных железнодорожных магистралей для оценки... |
|
В учреждениях здравоохранения российской федерации В этой связи возрастает роль и значение функциональных методов исследования, которые широко применяются с целью раннего выявления... |
|
Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения и социального развития Итоги государственного контроля качества лекарственных средств, мониторинга безопасности лекарственных препаратов, контроля проведения... |
|
Лабораторная работа №1 «Применение средств операционных систем и... |