6. Определение остаточных сроков службы

Одной из основных задач любого обследования является определение остаточных сроков службы строительных конструкций и здания (сооруже­ния) в целом. При этом большинство методик и нормативных документов ре­комендуют продление сроков службы до следующего обследования не более 5 лет.

В целях сокращения затрат эксплуатирующих организаций на проведе­ние плановых обследований, проводимых не реже одного раза в 5 лет, необ­ходимо в ходе обследования установить срок, в течение которого конструк­ции сохранят способность выполнять те функции, которые были им предпи­саны первоначально, без появления запредельных деформаций и появления первых признаков разрушения.

Остаточный срок службы отдельных конструктивных элементов и зда­ния в целом может быть определен исходя из нормативного срока службы и реального срока эксплуатации:

Т_ост. = Т_норм. - Т_экспл. , (6.1)

где Т_ост. - остаточный срок службы конструкции, лет; Т_норм. - срок службы конструктивного элемента или здания (сооружения) в целом, определяемый по данным табл. 4.1…4.3 в годах; Т_экспл - срок эксплуатации здания до момента проведения обследования, лет.

В курсовом проекте также предлагается оценивать остаточный срок службы на основании данных по физическому износу отдельных конструк­тивных элементов по двум независимым методикам.

Первая методика основана на фундаментальных положениях теории надежно­сти. При этом вероятность безотказной работы элемента определяется по следующей зависимости:

P(T) = exp(-λt), (6.2)

где P(T) - надежность элемента или вероятность его безотказной работы;

λ - интенсивность отказов элементов за период службы; t - момент времени, для которого определяется надежность элемента.

Среднее время безотказной работы конструкции определяется следую­щим образом:

T_п = 1/λ . (6.3)

Значение Т_n фактически является полным сроком службы элемента.

Величина физического износа конструктивных элементов здания факти­чески является мерой накопления повреждений и при определенных условиях может быть принята за вероятность отказа элемента в процессе его работы или эксплуатации. Тогда на основании положения теории надежности

Р(Т) = 1- Ф/100, (6.4)

где Ф - величина физического износа конструктивного элемента, %.

Из равенства правых частей уравнений (6.2) и (6.4) получаем:

Ф = 100(1-ехр(-λt)). (6.5)

Учитывая зависимость (6.3), полное значение срока службы любого конструктивного элемента на основании его физического износа Ф к мо­менту времени t может быть определено по формуле

Т_п = t/(-ln(1-Ф/100)). (6.6)

Соответственно остаточный срок службы любого конструктивного эле­мента в этом случае может быть оценен

Т_ост = Т_п - Т_экспл . (6.7)

Как видно из уравнения (6.5), методика предусматривает развитие фи­зического износа по экспоненте, тогда как на самом деле процесс оказыва­ется более сложным (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Схема развития физического износа во времени

График, представленный на рис. 6.1, описывается уравнением вида:

t =Т , (6.8)

где t - момент времени обследования здания (сооружения), лет; Т - продол­жительность эксплуатации до полного износа элемента; Ф - физический из­нос элемента, зафиксированный на момент проведения обследования, %;

m - безразмерный коэффициент, характеризующий форму кривой на рис. 6.1 (рекомендуется принимать в пределах от 0,10 до 0,15); F - предельное значение физического износа, %.

Выражая из уравнения (6.8) значение полного периода времени экс­плуатации, получаем:

Т = . (6.9)

При нахождении в курсовой работе величины, соответствующей вре­мени полной эксплуатации любого конструктивного элемента, рекомендуется в качестве величины F принимать одно из значений:

• предельное значение физического износа по соответствующей таблице [ВСН 53-86(р)], что соответствует аварийному состоянию;

• 50 %, что соответствует достижению конструкцией непригодного к нормальной эксплуатации состояния.

За остаточный срок службы конструктивного элемента, найденного с использованием второй методики, принимается следующая величина:

Т_ост = Т - Т_экспл . (6.10)

Полученные в ходе вычислений значения остаточных сроков службы по формулам (6.1), (6.7) и (6.10) рекомендуется свести в таб­л. 6.1.

Полученные средние значения остаточного срока службы не учиты­вают существующего разброса показателей физического износа внутри од­ного типа конструкций. Для получения нижнего значения доверительного интервала остаточного срока службы необходимо в формулы (6.7) и (6.10) ввести значение физического износа, найденное с учетом показателей стати­стического разброса при уровне доверительной вероятности 0,95. Это значе­ние может быть определено по формуле

Ф_0.95 = Ф_к(1-αV), (6.11)

где α - коэффициент Стьюдента, соответствующий числу поврежденных уча­стков конструктивного элемента; V - коэффициент вариации физического из­носа для соответствующего вида конструктив­ных элементов, найденный по формуле

, (6.12)

S- среднее квадратическое отклонение показателей физического износа:

- в случае если количество поврежденных участков не превышает 30

S = . (6.13)

Таблица 6.1

Средние значения остаточного ресурса конструктивных элементов здания

Наименование элемента	Остаточный срок службы, лет
	по формуле (6.1)	по формуле (6.7)	по формуле (6.10)
Цоколь
Отмостка
Стены наружные
Лестничные марши
Лестничные площадки
Перекрытия над лестни­цами
Стены лестниц
Балконные плиты
Козырьки над подъез­дами

В соответствии с требованием п. 5.3 Изменения № 1 к ГОСТ 27751-88 "Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету" при расчете долговечности зданий и сооружений необходимо учитывать коэффициент надежности по ответственности. Для жилых и обще­ственных зданий, относящихся к нормальному уровню ответственности, зна­чение этого коэффициента равно 0,95.

Значения остаточных сроков службы конструктивных элементов здания с уче­том доверительной вероятности 0,95 умно­жаем на коэффициент надежности по ответственности и заносим в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Остаточные сроки службы конструктивных элементов здания

с уче­том коэффициента надежности по ответственности

Наименование элемента	Остаточный срок службы, лет
	по формуле (6.7)	по формуле (6.10)
Цоколь
Отмостка
Стены наружные
Лестничные марши
Лестничные площадки
Перекрытия над лестни­цами
Стены лестниц
Балконные плиты
Козырьки над подъез­дами

Остаточный срок службы здания в целом определяется исходя из срока службы несменяемых конструктивных элементов, к которым относятся фун­даменты, наружные и внутренние стены, так как именно износ несменяемой конструкции предопределяет выход жилого дома из эксплуатации.