Навігація
Головна
Будівельні об'єкти, необхідні для забезпечення безпеки міської...Якість будівництва і рівень експлуатації для забезпечення безпеки...Завдання забезпечення безпеки в інформаційній сферіПріоритетні цілі забезпечення комплексної безпеки містаУмови забезпечення надійності та безпеки об'єктів будівництваЗабезпечення пожежної безпекиРозвиток методів визначення меж безпечного стану будівельних системЗасоби і методи забезпечення безпеки банкуОРГАНИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЕРЖАВНОЇ БЕЗПЕКИМетоди забезпечення інформаційної безпеки Російської Федерації
 
Головна arrow БЖД arrow Надійність будівельних об'єктів і безпека життєдіяльності людини
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Забезпечення безпеки будівельними методами

Забезпечення безпеки при виникненні екстремальних ситуацій в будівлях і спорудах - завдання комплексне, тому шукане вирішення має здійснюватися з урахуванням широкого кола питань, в яких роль будівельників значна.

Основна відповідальність у вирішенні цих завдань лягає на плечі проектувальників і управлінців, які на стадії передпроектного аналізу повинні передбачити такі рішення, які при заданому рівні витрат забезпечили б максимальну безпеку споруди та навколишнього середовища. Результатом такого аналізу може бути відмова від будівництва взагалі або розробка іншого проекту, якщо необхідний рівень безпеки (тобто його віддаленість від кордонів небезпеки) не може бути забезпечений наявними ресурсом. Для відстеження безпеки розроблюваних проектів у великих фірмах навіть з'явилася посада ризик-менеджерів, які оцінюють умови можливих надзвичайних ситуацій, очікуваних збитків і витрат для ліквідації аварій. Особливо цей вид діяльності у складі проектних організацій важливий при будівництві висотних будівель і споруд, АЕС, підземних об'єктів, гідростанцій, нафто- і газопровідних систем, морських нафтовидобувних платформ, при будівництві на нестійких грунтах підстав і т.п.

Спроби забезпечити безпеку на стадії проектування мають давню історію. Вони відносяться до часів, коли була вперше усвідомлена зв'язок між зовнішніми впливами і внутрішніми зусиллями, що характеризують опір конструкцій і споруд, і сходять до часів Галілея і Бернуллі. Ці і більш пізні численні дослідження знайшли відображення в оцінці безпеки, названої критерієм допустимих напружень, що проіснував до 30-х років XX сторіччя. Згідно з цим критерієм напругу в найбільш напруженому волокні (шарі) критичного (небезпечного) перетину конструкції σкр не повинно перевищувати гранично допустимого напруги σдоп, що визначається як середня міцність R, поділена на понижуючий її коефіцієнт запасу у:

(1.9)

Коефіцієнт запасу призначався на основі дослідів, але багато в чому приймався інтуїтивно (зазвичай у = 1,5 - 2,0) і інтегрально враховував вплив несприятливих факторів мінливості параметрів навантажень, міцності властивостей матеріалів, геометричних розмірів конструкцій тощо, що мають місце на практиці.

Використання методу розрахунку по допускаються напруженням залишалося прийнятним, поки в якості основних конструкційних матеріалів використовувалися залізо і сталь, що підкоряються закону Гука. При цьому визначення напруг (і деформацій) в найпростіших конструкціях методами опору матеріалів не представляло особливих труднощів. Кам'яні конструкції, не будучи, взагалі кажучи, пружними, також вкладалися в рамки існуючої розрахункової процедури.

Поширення залізобетону як основного конструкційного матеріалу, яка досягла свого першого розквіту до кінця 20-х років XX сторіччя, зажадало інших підходів, так як стало очевидно, що залізобетон є композитним матеріалом і має здатність працювати за межами пружності. Его обставина викликала до життя запропонований на початку 30-х років в МІСД проф. А.Ф. Лолейтом і розвинутий у ЦНІЇСЬК проф. А.А. Гвоздьовим критерій руйнівних навантажень. В якості критерії безпеки встановлювалося не максимальне напруження, обумовлене по зовнішньому навантаженні, а руйнівне зусилля, що викликається зовнішнім навантаженням, яке встановлюється за певними з експерименту граничним значенням напруг. Метод дозволяв призначати загальний для всього перерізу коефіцієнт запасу. Допустиме навантаження перебувала шляхом ділення руйнівного навантаження на цей коефіцієнт. Метод більш правильно відбивав дійсну роботу перетинів, підтверджувався експериментально і з'явився великим кроком вперед у розвитку теорії насамперед залізобетону.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Недоліком цього методу з'явилося використання єдиного коефіцієнта запасу, лише наближено враховує різноманіття факторів, що діють на конструкцію, і їх випадковий (мінливий) характер. Крім того, запропоновані критерії носили обмежений характер, так як оцінювали лише стійкість конструкцій або споруд до певних видів впливів, а можливості оцінки наслідків і величини збитку виключалися.

Наприкінці 30-х років в МІСД проф. Н.С. Стрілецьким була розроблена більш досконала концепція розрахунку за граничними станами, а з 1955 р критерій граничних станів був введений в норми проектування будівельних конструкцій, будівель і споруд. Під граничним розуміють такий стан конструкції або споруди, після досягнення якого подальша експлуатація стає неможливою внаслідок втрати здатності чинити опір зовнішнім навантаженням або отримання неприпустимих переміщень або місцевих пошкоджень. Відповідно до цього встановлено дві групи граничних станів: перша - за несучою здатністю, друга - по придатності до нормальної експлуатації.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Розрахунок за першою групою граничних станів виконують з метою запобігання руйнування конструкції (розрахунок міцності), втрати стійкості форми конструкції (розрахунок на поздовжній вигин) або її положення (розрахунок на перекидання або ковзання), втомного руйнування (розрахунок на витривалість).

Розрахунок за другою групою граничних станів має на меті не допустити розвиток надмірних деформацій (прогинів і т.п.), виключити можливість локальних ушкоджень (тріщин) або обмежити ширину їх розкриття, а також забезпечити в необхідних випадках закриття тріщин після зняття частини навантаження.

Розрахунок по першій групі є основним з позицій безпеки і визначає її кордон.

З визначення граничних станів ясно, що на відміну від раніше запропонованих критеріїв за їх граничне значення приймається не один який-небудь параметр (напруга, навантаження), а стан конструкції, передування втрати безпеки, тобто інтегральний параметр. При цьому враховується ряд винятково важливих факторів: мінливість навантажень і опорів матеріалів, можливі поєднання різних навантажень тощо

Основна умова (критерій безпеки) відповідно до розглянутого методом може бути представлено у вигляді

(1.10)

де F - розрахункове зусилля, рівне практично можливого максимальному зусиллю в перерізі елемента при невигідних комбінації розрахункових навантажень або впливів; Fu - розрахункова несуча здатність, тобто мінімально можливий опір конструкції.

Більшість навантажень, будучи випадковими величинами, зазвичай підкоряються розподілу за законом Гауса. Досліди показують, що цього ж розподілу підкоряється і міцність основних конструкційних матеріалів. З математичної статистики відомо, що якщо подія (в даному випадку показник міцності або інтенсивність навантаження) має місце не більше ніж в одному випадку з 1000, то воно вважається абсолютно неймовірним (недостовірним). Навпаки, якщо воно проявляється в 999 випадках з тисячі і частіше, то подія вважається абсолютно достовірним.

Для визначення чисельних критеріїв абсолютних неймовірності та достовірності існує правило "трьох сигм"; наприклад, для міцності матеріалів

(1.11)

де R ср - середнє значення міцності (математичне очікування); σ - середньоквадратичне відхилення, що характеризує мінливість випадкової величини R.

Значення R ср і σ визначаються залежностями:

(1.12)

(1.13)

де Δ = R i - Rср; п i - число спостережень, в яких зафіксована міцність R i; п - загальне число спостережень.

На практиці визначення несучої здатності здійснюється дещо інакше. За основу беруть так звані нормативні значення матеріалів:

(1.14)

що відповідає тому, що міцність матеріалу в 95 випадках зі 100 буде вище R n. Величину R n використовують у розрахунках за другою групою граничних станів, де така висока безпека, як в розрахунку міцності, не потрібно. Розрахунковий опір R, що використовується в розрахунках першої групи, отримують діленням R n на коефіцієнти надійності (безпеки) за матеріалом γb, γs які приймаються рівними 1,3-1,5, що зменшує значення R до величин R - 3σ.

Величини σ отримують шляхом вибіркових випробувань зразків з використовуваного бетону, сталі і т.п. Вони залежать від застосовуваної технології, якості виробництва та інших факторів. Поряд з γb, γs при визначенні несучої здатності вводять ряд інших коефіцієнтів, що відображають ті чи інші умови виготовлення та роботи конструкції.

Схожим чином визначають розрахункові навантаження; їх нормативні значення множать на коефіцієнти надійності (безпеки) по навантаженню γf (0,9-1,6), а також коефіцієнти надійності за призначенням γn враховують ступінь відповідальності і капітальності будівель і споруд (1,0 -для капітальних споруд 1-го класу , 0,8 - для тимчасових споруд з терміном служби до п'яти років).

Необхідно відзначити, що навантаження поділяються на постійні, тимчасові і особливі. До постійних відносяться власна маса конструкцій, тиск грунту та ін. Тимчасові підрозділяються на тривалі і короткочасні. До тривалих відносяться навантаження від стаціонарного обладнання, книжок в книгосховищах та інші, до короткочасних - навантаження від маси людей, снігові, вітрові, навантаження, що виникають при монтажі та ремонті, та ін.

До особливих відносяться навантаження, що виникають у надзвичайних ситуаціях (сейсмічні, вибухові, ударні і т.п.). Таким чином, розглянутий підхід дозволяє вирішувати завдання безпеки при надзвичайних ситуаціях і до теперішнього часу є основним.

Очевидно, що розглянуті навантаження діють на спорудження не окремо, а в комплексі (поєднанні). Таких поєднань може бути декілька; розрізняють основні сполучення, що складаються з постійних, тривалих і короткочасних навантажень, і особливі сполучення, що складаються з постійних, тривалих, можливих короткочасних і однією з особливих навантажень.

Імовірність одночасного появи найбільших значень навантажень враховують коефіцієнтом сполучень. Якщо в основне сполучення включається тільки одна короткочасне навантаження, коефіцієнт сполучень приймається 1,0, якщо дві і більше - останні множаться на коефіцієнт 0,9, оскільки вважається малоймовірним, щоб всі вони одночасно досягали найбільших значень. В особливому поєднанні розрахункові значення короткочасних навантажень множаться на 0,8, при цьому особливі навантаження враховуються без зниження.

З урахуванням сказаного вище вираз (1.10) графічно може бути виражена на рис. 1.2, де заштрихована ділянка являє зону ризику, тобто той практично неймовірний випадок, коли конструкція може вийти з ладу.

Викладений підхід може бути названий концепцією "абсолютної надійності (або безпеки)". По суті своїй він є підлозі можливісних, бо мінливістю володіють не тільки навантаження і міцність матеріалів, але і розміри перетинів конструкцій тощо Однак очевидно, що цей підхід має ряд недоліків.

До цих недоліків відноситься, наприклад, той факт, що реальна небезпека виходу з ладу цілого ряду типів споруд вище, ніж передвіщена на основі критерію граничних станів, тому використовуваний підхід дозволяє, за рідкісним винятком, врахувати лише можливість настання обумовленого в нормах граничного стану і не здатний оцінити інші види втрат (людські, природні тощо), які можуть мати місце внаслідок, наприклад, виходу з ладу споруди; крім того, ряд особливих впливів не підкоряється закону Гаусса.

Рис. 1.2. Графічне представлення умови безпеки

Перспективною альтернативою критерієм граничних станів є оцінка ризику (аналіз ризику). Під ризиком розуміють імовірнісну міру небезпеки, встановлену для даного об'єкта (суб'єкта) у вигляді можливих втрат за певний період часу.

Ризик є функцією ймовірності виникнення можливого впливу (в загальному випадку не залежної від об'єкта) і реакції об'єкта на цей вплив (уразливості). Таким чином, у найпростішому варіанті ризик негативної події (відмови), обумовленого небезпекою h певної інтенсивності, може бути визначений за формулою

(1.15)

де p h - ймовірність (повторюваність) небезпеки; р Fh - ймовірність відмови, тобто виходу з ладу об'єкта при впливі цієї небезпеки.

Ілюстрація формули (1.15) дана на рис. 1.3.

Таким чином, рівень безпеки p (S), який нас цікавить, в імовірнісних термінах може бути визначений за формулою

(1.16)

Однак, маючи на увазі це співвідношення, звичайно оперують з поняттям ризику p (F), припускаючи, що визначення безпеки по рівнянню (1.16) не викликає труднощів.

Зіставлення показало, що розрахунок за методом граничних станів в імовірнісних категоріях відповідає оцінці ризику 10-5 - 10-6 руйнувань на рік, тобто з мільйона однотипних будівель можуть зруйнуватися від одного до десяти, що є практично неймовірним. Насправді ймовірність катастрофічних відмов значно вище. Наприклад, для промислових об'єктів за останні 20 років вона становила 5 · 10-4 для багатоповерхових будівель і 2 · 10-4 для інженерних споруд.

Відповідне зіставлення наведено в табл. 1.2.

Рис. 1.3. Геометрична інтерпретація поняття ризику

Таблиця 1.2. Зіставлення аварійних ситуацій для будівель і споруд

Значення ризику

Для будівель

Для споруд

одноповерхових

багатоповерхових

Теоретичне

1 · 10-5

1 · 10-5

1 · 10-6

Фактичне

7 · 10-4 - 1 · 10-5

5 · 10-4

2 · 10-4

Допустиме

1 · 10-5 - 2 · 10-6

2 · 10-6

2 · 10-5

Як бачимо з табл. 1.2, фактичні аварійні ситуації перевищують величини розрахункових характеристик.

До основних причин невиконання концепції "абсолютної надійності" можна віднести:

- Помилки вишукувань;

- Помилки при проектуванні;

- Недостатню исследованность поведінки об'єктів будівництва та їх елементів (недосконалість норм);

- Помилки будівництва;

- Помилки при контролі якості.

Статистика показує, що основними засобами підвищення безпеки є підвищення якості вишукувальних та будівельно-монтажних робіт, посилення нагляду за ними або введення систем якості.

Аналіз ризику дозволяє забезпечити інтегральну оцінку безпеки будівельних систем з урахуванням ймовірності поразки об'єкта в часі і просторі при виникненні НС, а також можливих наслідків. Наприклад, для оцінки ризику втрат при дії природних аварій і катастроф запропонована формула оцінки інтегрального ризику RΣ в будь-якій сфері можливих втрат:

(1.17)

де p h - повторюваність небезпеки h певної інтенсивності, чисельно рівна її статистичної ймовірності; р Sh; Рth - ймовірність ураження об'єкта небезпекою h в просторі S і в часі t; P oh - ступінь уразливості (ймовірність ураження, руйнування, загибелі тощо) об'єкта при події h; р Fh - ймовірність порушення функціональних параметрів об'єкта дослідження (вірогідність відмови ); D - показник оцінки ризику (наприклад, площа, вартість об'єкта, чисельність населення тощо).

Очевидно, кордон безпечного стану і саме безпечний стан в термінах аналізу ризику оцінюватимуться виразом

(1.18)

де р доп - допустимий ризик, що залежить від виду об'єкта, його основних параметрів, характеристики місця його розташування, економічних, етнопсихологічних та інших факторів.

Для оцінки ризику запропоновано низку підходів. Наприклад, для промислових будівель і споруд часто використовується наступна формула:

(1.19)

де ξ - коефіцієнт соціальної значущості об'єкта, рівний 0,005 для місць зібрання людей і розміщення гребель; 0,05 - для об'єктів масового промислового і цивільного будівництва; 0,5 - для мостів; 5 - для веж, щогл і споруд на морському шельфі; t - розрахунковий термін служби конструкції або споруди (в роках); N - середнє число людей, що знаходяться всередині споруди або в безпосередній близькості від нього протягом періоду, за який оцінювався ризик.

Наведені дані свідчать про те, що методи аналізу ризику істотно розширюють можливості оцінки кордону безпечного стану і в прямому вигляді дозволяють враховувати соціальні, економічні та екологічні наслідки відмов як будівельних конструкцій, так і об'єктів в цілому при дії небезпек будь-якого походження. Стримуючим фактором є нестача необхідних статистичних даних.

Слід зазначити, що ризик - категорія економічна. Тому, якщо знизити початкові вкладення (наприклад, не передбачаючи антисейсмічних заходів при будівництві будівлі в сейсмічному районі), підвищуючи, таким чином, ризик (і рівень) збитку від землетрусу, якщо воно відбудеться протягом терміну служби споруди, і навпаки. Таким чином, технічна оцінка ризику, наведена вище, є складовою частиною економічної оцінки ризику кожного проекту.

У більш загальному сенсі ризик (безпека) являє собою інтегральну сукупність (Не арифметичну) екологічного, техногенного, соціально-економічного та інших видів ризиків. Тому при формуванні принципів управління ризиком з метою забезпечення безпеки людини і навколишнього його середовища для живе і майбутнього поколінь необхідно враховувати обов'язкова умова, що управління технічним ризиком є частиною загального процесу безпечного стану суспільства як соціоекономічної системи. Отже, алгоритм оцінки ризику повинен бути підпорядкований наступною схемою: природа виникнення НС, оцінка впливу на навколишнє середовище і будівельні об'єкти, способи захисту.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Cхожі теми

Будівельні об'єкти, необхідні для забезпечення безпеки міської інфраструктури
Якість будівництва і рівень експлуатації для забезпечення безпеки будівельного об'єкта
Завдання забезпечення безпеки в інформаційній сфері
Пріоритетні цілі забезпечення комплексної безпеки міста
Умови забезпечення надійності та безпеки об'єктів будівництва
Забезпечення пожежної безпеки
Розвиток методів визначення меж безпечного стану будівельних систем
Засоби і методи забезпечення безпеки банку
ОРГАНИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЕРЖАВНОЇ БЕЗПЕКИ
Методи забезпечення інформаційної безпеки Російської Федерації
 
Дисципліни
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук