§ 1.6. Моделирование процесса физического износа зданий
Физический износ зданий определяет такие характеристики объекта, как эксплуатационную надежность и стоимость восстановительных работ, которая в итоге оценивается экономической целесообразностью реконструкции или сноса зданий.
Физический износ жилых зданий можно аппроксимировать некоторой функцией Y ( t ), динамически меняющейся во времени.
Вид функции оценивается в зависимости от многих факторов: текущий и капитальный ремонт; техническая эксплуатация; уровень воздействия динамических нагрузок на фундаменты; влияние техногенных процессов; изменение геотехнического состояния оснований фундаментов; старение материала конструкций под действием атмосферных воздействий.
В соответствии с ВСН 53-86р «Правила оценки физического износа жилых зданий» этот параметр определяется отношением стоимости ремонтных работ к его полной восстановительной стоимости.
В зависимости от уровня капитальности зданий, воздействия на объект изменившихся нагрузок и реакции здания осуществляют текущие и капитальные ремонты, предусмотренные нормативными документами.
Математическое
моделирование процесса физического
износа может быть представлено в виде
функции Y
(
t
),
зависящей
от внешних и внутренних воздействий
G
,
имеющих
постоянный характер во времени, и
переменной F
(
t
),
включающей
процессы осадки зданий, старение и
изменение физико-механических
характеристик несущих и ограждающих
конструкций;инерции системы здания с
массой т
на
ускорение функции
;
трения
системы, как произведение коэффициента
трения Ктр
на
скорость изменения состояния объекта
;
реакции здания, связанной со значением
износа, который определяется долей
восстановления при капитальном ремонте
s
d
(
t
)
Y .
Процесс физического износа может быть описан дифференциальным уравнением, полученным С.А. Болотиным.
где s- коэффициент,учитывающий степень износа; d ( t ) Y - время проведения ремонтно-восстановительных работ со степенью износа Y .
Оценим влияние на интенсивность физического износа зданий текущего ремонта s = 0. В качестве внешних воздействий и реакции здания используем экспоненциальную зависимость осадок здания во времени.
Тогда дифференциальное уравнение имеет следующий вид
где
w
- частота проведения ремонтов;
-
скорость
износа;
-
отношение переменных параметров
воздействия к постоянным; g
- сила инерции объекта.
Тогда интенсивность физического износа может быть представлена зависимостью типа
где t-постоянная времени для оценки экспоненциального уменьшения осадок фундаментов.
Для оценки интенсивности износа задаются параметры частоты текущих ремонтов. В зависимости от этого функция износа будет иметь различные степенные показатели wt , что определяет характер экспоненциальных кривых в зависимости от времени эксплуатации (рис. 1.12.). В зависимости отусловий технического обслуживания график износа будет иметь вогнутую или выпуклую форму.
Рис. 1.12. Кривые износа жилых зданий в зависимости от продолжительности эксплуатации 1 - выпуклая; 2 - вогнутая; 3 - кривая со смешанной формой
Вогнутая форма кривой свидетельствует о более интенсивном износе в начальный период эксплуатации, а выпуклая - о стабилизации деформации зданий во времени и менее интенсивной потере эксплуатационных свойств.
В зависимости от влияния техногенных процессов и уровня восстановительных работ в период эксплуатации кривая интенсивности износа может иметь как выпуклую, так и вогнутую части, что свидетельствует о некоторой стабилизации эксплуатационной надежности в центральной части (кривая 3) и более быстрой потере эксплуатационных свойств с увеличением параметра времени.
Представленные зависимости дают возможность качественной оценки состояния объектов. Для полной оценки физического износа требуется детальное обследование конструктивных элементов с использованием современных методик, аппаратуры и инженерного расчета остаточной несущей способности зданий как сложных строительных систем.