ПРОБЛЕМИ НА ОЦЕНКАТА И ПРОГНОЗИРАНЕТО НА ТЕХНИЧЕСКОТО СЪСТОЯНИЕ НА ПРОМИШЛЕНИТЕ СТРОИТЕЛНИ КОНСТРУКЦИИ
Матвеюшкин Сергей Александрович - директор на отдела за индустриална безопасност на WELD LLC, Магнитогорск, кандидат на техническите науки
Алексеева Екатерина Леонидовна - заместник-директор на отдела за индустриална безопасност на WELD LLC
В момента към проектите за капитално строителство се налагат редица изисквания, сред които, в допълнение към функционалните изисквания, безопасността заема основно място.
Според [1] строителните конструкции трябва да бъдат проектирани по такъв начин, че да имат достатъчна надеждност по време на строителство и експлоатация, като се вземат предвид, ако е необходимо, специални ефекти (например в резултат на земетресение, наводнение, пожар, експлозия). Основното свойство, което определя надеждността на строителните конструкции, сградите и конструкциите като цяло, е безотказната работа на тяхната работа - способността да се поддържат определените експлоатационни качества за определен експлоатационен живот.
Понастоящем безопасността на конструкцията на сгради и съоръжения на етапа на проектиране се оценява чрез гранични състояния, които се характеризират с невъзможността или трудностите при експлоатацията на конструкциите. Разрушаването на конструкциите е следствие от настъпването на гранично състояние, довело до авария.
В общия случай злополука (италиански avaria, от арабски avar - повреда, щета) [6]:
- неочаквана повреда на машина, превозно средство, самолет и др., тяхната повреда; — (прев.) инцидент, голяма повреда.
Съгласно [2] авария е неочаквана повреда или повреда на работещ механизъм, машина, превозно средство, средства за комуникация и др.представлява заплаха за живота и здравето на хората, причинявайки щети на имуществото на граждани и организации, природната среда.
Случайното разрушаване на строителните конструкции на сгради и съоръжения ще се счита за неконтролирано унищожаване на цялата сграда или част от нея, свързано с падането на конструкциите, независимо от щетите след унищожаването.
Особеността на аварийното разрушаване на строителни конструкции е, че разрушаването настъпва мигновено. В същото време сценарият на събитията, довели до унищожаването, може да бъде различен, както се вижда от примерите за някои аварии.
2006 г Разрушаване на блока на сградата на цех за валцуване на листове № 5 на OJSC "Magnitogorsk Iron and Steel Works", площта на срутване от 5000 m 2, човешки жертви. Преди унищожаването в сградата е възникнал пожар, в резултат на въздействието на висока температура върху една от покривните ферми на сградата, тя се срутва, последвано от срутване на съседни ферми в рамките на температурния блок по принципа на доминото. Трябва да се отбележи, че покривът на сградата е направен от тежки стоманобетонни покривни плочи.
2006 г Разрушаване на част от покриващия блок на сградата на въртящите се пещи на ОАО Магнитогорски циментов завод, площ на срутване 1760 m 2, без жертви. Причината за аварийното разрушаване е увеличаване на натоварването на покрива на сградата в резултат на натрупване на циментов прах. Слоят от уплътнен прах достига 1,0 m, което говори за дълготрайно натрупване на прах.
2006 г Унищожаване на 80% от конструкциите на сградата на въртящите се пещи на ОАО "Коркински циментов завод", човешки жертви. Преди разрушаването е разхерметизиран тръбопровод за природен газ под високо налягане, в резултат на което вътрешното пространство на сградата е бързо запълнено с газ, последвано от експлозия.
2002 г Разрушаването на изпускателната кула № 175, висока 100 м, на блока за улавяне на сяра на агломерационния цех на минно-обогатителния комбинат на ОАО Магнитогорски железни и стоманолеярни заводи, без жертви. Катастрофата е причинена от редица фактори:
- корозия на носещите метални конструкции на изпускателната кула; - разрушаване на елементите на решетката в локалната зона от удара, причинен от падането на хоризонталната част на газоизходната шахта; - допълнителни непроектни натоварвания от лед върху носещи конструкции.
2001 година. Унищожаване на част от покритието на складовата сграда на АО "Златоустов металургичен комбинат", без жертви. Причината за разрушаването е увеличено натоварване на покрива на сградата поради използване на по-тежка спрямо проекта покривна конструкция (плоча конструкция, изолация, замазки).
2001 година. Унищожаване на диска за покритие на сградата на цеха за термична калибровка на АО "Златоустски металургичен завод", човешки жертви. Основната причина за разрушаването е ниското качество на стоманата на носещите метални конструкции (сградата е построена по време на Великата отечествена война).
Така, ако разгледаме процеса на аварийно унищожаване в обратна времева последователност, получаваме няколко етапа (фиг. 1):
1) Директното унищожаване на строителни конструкции, като правило, става за няколко секунди. В общия случай процесът на аварийно разрушаване е падане на конструкции, което във времето зависи от масата и височината на конструкциите, връзката им със съседните конструктивни елементи на сградата.
2) Периодът на намаляване на експлоатационните свойства на строителните конструкции до стойности, водещи до аварийно разрушаване на конструкциите. Този период може да продължи както минути, така и години. Например:
- в случай на пожартози период ще зависи от интензивността на температурните ефекти върху конструкциите; - моментът на възникване на разрушаването от умора на крановите конструкции ще се определя от интензивността на използване на повдигателното оборудване; - превишаването на действителното снежно натоварване над изчислените стойности е възможно само през зимния период; - натрупването на промишлен прах върху покрива на сграда може да продължи с години.
3) Периодът на нормална работа с параметрите, зададени на етапа на създаване на обекта.
Фиг. 1. Етапи на експлоатация на конструкциите преди аварийно разрушаване
Първата приоритетна мярка за предотвратяване на случайно разрушаване на конструкциите е оценката на техническото състояние на конструкциите. В момента на практика се използват различни термини за оценка на техническото състояние на конструкциите на сгради и конструкции, някои от които са представени в нормативната и техническа документация [1, 3-6]. Таблица 1 представя термините и дефинициите с класификацията на различни характеристики, които определят състоянието на конструкциите.
Анализът на данните, представени в таблица 1 показва, че основните показатели, характеризиращи критериите за техническо състояние са:
- съответствие с изискванията на нормативната и техническата документация и проектът "съответства / частично отговаря / не отговаря"; — възможността за по-нататъшна работа „възможно / възможно с ограничения / не е възможно“; - наличие на дефекти и повреди "не / да, експлоатацията на конструкциите е възможна / да, експлоатацията на конструкциите не е възможна".
Основният показател при оценката на състоянието на конструкциите е възможността за по-нататъшна експлоатация и всички други условия, по един или друг начин, определят тази възможност. По този начин, в момента на оценка на състояниетоконструкции, получаваме отговор на въпроса: „Възможна ли е или не експлоатацията на конструкциите?“, Или „Възможно ли е или не аварийното разрушаване на конструкциите?“, Или „Достигнато ли е граничното състояние или не?“.
Обобщените показатели на техническото състояние, установени от нормативно-техническата документация, са представени в таблица 2.
Следващата мярка за предотвратяване на случайно разрушаване на конструкциите е прогнозирането на техническото състояние на конструкциите.
В момента, според прогнозата, можете да вземете:
- назначаване на сроковете за първичен или редовен преглед (изследване) на конструкциите; —определяне на оставащия ресурс или срок на експлоатация преди аварийно състояние.
Прогнозирането за някой от посочените параметри предполага, че в определения период от време възможността за случайно разрушаване на конструкции е на приемливо ниво. Разгледайте текущата практика, като използвате препоръките [5] и [7] като пример.
Според [5] за стоманени конструкции периодът за извършване на първоначално проучване, в зависимост от проектните характеристики и условията на експлоатация, е от 5 до 30 години, последващите - след 5 години. Такова прогнозиране на безаварийно състояние се основава на натрупания опит в експлоатацията на сгради и конструкции и тяхното аварийно разрушаване в съветския период, в който условията и редът за експлоатация на сгради и конструкции са ясно определени. Анализът на данните [8, 9] за динамиката на промените в причините за случайно разрушаване показва, че напоследък делът на авариите, свързани с нарушаване на правилата за експлоатация на сгради и конструкции, непрекъснато нараства (фиг. 2). Това показва, че е необходимо разработването на нови методи за прогнозиране на състоянието на строителните конструкции, които да отчитат реалните условия на експлоатация.
Недостатъците на препоръките [7] също трябва да включват факта, че определените срокове до основния ремонт или периода на експлоатация преди аварията се основават само на външни признаци за състоянието на конструкциите, не отчитат действителните условия на работа, както и как получените срокове могат да се променят при промяна на условията на работа.
Фиг.2. Анализ на данните за динамиката на промените в причините за произшествията
Заключение
1) Осигуряването на безопасността на експлоатираните сгради и съоръжения е сложна задача, включително оценка и прогноза.
2) За строителни конструкции се предлага да се извърши „прогноза за безпроблемна работа“, тъй като всяко състояние, с изключение на границата, позволява работата на конструкциите.
3) Прогнозирането на безаварийната работа трябва да се основава на критерии за променливи във времето, в зависимост от дългосрочната прогноза.
4) Прогнозирането на техническото състояние на строителните конструкции трябва да се извърши, за да се решат следните проблеми:
- прогнозиране на състоянието на конструкциите, като се вземе предвид историята на тяхната експлоатация, като същевременно се поддържат тези работни условия (прогнозиране на търсенето); — прогнозиране на условията на експлоатация за получаване на необходимото състояние на конструкциите (нормативно прогнозиране).