§ 3. Оптимальный срок службы зданий

Под сроком службы здания понимают продолжи­тельность его безотказного функционирования. Как правило, продолжительность безотказной работы эле­ментов здания, его систем и оборудования неодина­кова. При определении нормативных сроков службы здания принимают средний безотказный срок службы основных несущих элементов: фундаментов и стен. При этом сроки службы других элементов здания мо­гут быть в 2...3 раза меньше нормативного срока службы здания. Для безотказного и комфортного пользования зданием в течение всего срока его экс­плуатации эти элементы приходится полностью заме­нять. Например, жилые дома второй группы капиталь­ности имеют нормативный срок службы 125 лет. Но в этой группе зданий допускается устройство дощатых полов со сроком службы 40 лет и деревянных пере­крытий, имеющих срок службы 60 лет. Следователь­но, за полный срок службы этого типа домов потребу­ется замена деревянных перекрытий не менее одного раза, полов — не менее двух раз. Кроме того, требу­ется неоднократно заменять инженерные системы, со­стоящие из многих элементов с различными сроками службы. Так, в системе центрального отопления нагре­вательные приборы — радиаторы — имеют срок служ­бы 40 лет, трубопроводы — 30 лет.

За весь срок службы (до полной замены) элемен­ты здания и его инженерные системы неоднократно налаживают, подвергают техническому обслуживанию и ремонту с заменой отдельных частей, которые не могут эксплуатироваться до полного износа всей си­стемы без ремонтно-регулировочных работ. В период эксплуатации такие работы необходимо выполнять для частичного восстановления эксплуатационных свойств систем, потеря которых происходит из-за фи­зического износа. Нормативный срок службы опреде­лен с учетом соблюдения требований системы техни­ческого обслуживания и ремонта элементов здания. Вели их не выполнять, то элемент (конструкция) выйдет из строя преждевременно. Невыполнение незна­чительных по объему работ иногда может явиться при­чиной выхода из строя полностью какой-либо конст­рукции.

Пример. Нормативный срок службы стальных кровель 20 лет. Но такой срок может быть обеспечен только при периодической (один раз в 3...5 лет) масляной окраске покрытии. Нарушение Этого требования приводит к интенсивной коррозии металла и вы­ходу кровельного покрытия из строя через 5...7 лет.

При невыполнении работ по окраске оконных переплетов один раз в три года нижние бруски быстро загнивают, и если вовремя не заменять изношенные элементы (восстановление износа пере­плета), через некоторое время потребуется замена всего пере­плета.

Периодичность ремонтных работ зависит от дол­говечности материалов, из которых изготовлена кон­струкция или инженерная система, интенсивности на­грузок и воздействия окружающей среды, технологи­ческих и других факторов.

Таким образом, нормативный срок службы эле­ментов здания устанавливают с учетом выполнения мероприятий технической эксплуатации зданий; не­своевременное выполнение их может привести к сок­ращённо» установленного (нормативного) срока служ­бы здания.

Задачей указанных выше мероприятий является устранение физического и морального износа конст­рукций и инженерных систем и обеспечение их рабо­тоспособности на протяжении нормативного срока службы эксплуатации. Надежность элементов обеспе­чивается при выполнении комплекса мероприятий тех­нического обслуживания и ремонта зданий, главное значение в котором имеют плановые ремонты.

17

Надежность здания определяется надежностью со-

2—370 ставляющих его элементов, которая в соответствии с ГОСТ 27004—85 «Надежность в технике, термины и определения» характеризуется тремя основными свойствами:

безотказностью — сохранением работоспособности без вынужденных перерывов в течение заданного пе­риода времени до появления первого или очередного отказа;

долговечностью — сохранением работоспособности до наступления предельного состояния с перерывами для ремонтно-наладочных работ и устранения внезап­но возникающих неисправностей;

ремонтопригодностью— приспособленностью эле­ментов здания к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и повреждений путем проведе­ния технического обслуживания и выполнения плано­вых и неплановых ремонтов.

За безотказность обычно принимают отношение числа однотипных элементов, которые за данный про­межуток времени могут работать безотказно, к обще­му числу этих элементов:

Р = п_й/п, (13)

где Р—безотказность элемента за данный промежуток времени; По — число элементов данного типа, за которыми велось наблю­дение, проработавших безотказно в течение заданного промежут­ка времени; п — общее число элементов данного типа, за которы­ми велось наблюдение.

Отказом называется событие, заключающееся в потере работоспособности элемёнта или инженерной системы. Если, например, на основании статистичес­ких данных за отопительный период установлено, что из 500 отопительных радиаторов вышло из строя (от­казало) 10 радиаторов, то безотказность этой партии приборов за указанный промежуток времени соста­вит Р = 490/500 = 0,98.

При замене отдельных элементов их безотказность повышается, но не может достигнуть первоначальной, так как в конструкциях и системах всегда существует остаточный износ элементов, которые в течение всего срока службы вообще не меняются. Эта закономер­ность является причиной нормального износа зданий.

При существующем уровне научно-технического прогресса можно запроектировать и построить такие здания, в которых в течение всего срока службы не

Ррс. 2. Зависимость оптималь­ной долговечности от приведен­ных затрат на эксплуатацию зданий

] — приведенные затраты на весь период эксплуатации здания; 2 — суммарные затраты на техническое обслуживание и ремонт элементов здания; 3— уменьшение первона­чальной стоимости здания

потребуется проведения мероприятий технического об­служивания и ремонта. Но стоимость таких зданий будет несоизмеримо больше по сравнению с затрата­ми на техническую эксплуатацию аналогичных зда­ний, затраты на возведение которых имеют оптималь­ные размеры.

Оптимальную долговечность зданий определяют с учетом предстоящих затрат на его эксплуатацию (ремонты, техническое обслуживание) за весь срок службы. Приведенные затраты Я, представляющие собой сумму основных и сопряженных капитальных вложенийZ, Z'и годовых эксплуатационных расходов (в том числе на текущий и капитальный ремонт за весь нормативный срок) с учетом нормативных коэф­фициентов эффективности Е_н> Е'_н (из Инструкции по определению эффективности капитальных вложений в строительство. — М.: Стройиздат, 1979), должны быть минимальными (рис. 2);

Я = К 4-E_aZ+ Е„ Zминимум. (14)

Соответствующие математические преобразования дают выражение для определения оптимального сро­ка службы здания, стоимость единовременных затрат на возведение которого составляет Zруб. Принятые объемно-планировочные и конструктивные решения предусматривают проведение ремонтов через f_Pлет со средней стоимостью ремонта К руб., при этом общее число ремонтов за нормативный срок службы п равно:

год

ЭКСПЛУАТАЦИИ

^оггт⁼ 'рV&anК), (15)

19

где т)=2(п—1)—коэффициент, учитывающий непропорциональ­ную зависимость стоимости капитального ремонта от его поряд­кового номера.

2*

Анализ выражения (15) показывает, что значение оптимального срока зависит от размера средней стои­мости капитального ремонта К, межремонтного пери­одаt_p,а также объема первоначальных затрат на воз­ведение зданияZ.Чем реже ремонтируют конструк­тивные элементы здания, а стоимость этих ремонтов незначительна, тем больше оптимальный срок службы здания, соответствующий минимальным приведенным затратам. Увеличение долговечности конструктивных элементов и, следовательно, межремонтного срока свя­зано с повышением первоначальных затрат.

На практике долговечность, или срок службы, задается в зависимости от капитальности здания. За­дача эксплуатации заключается в наиболее эффектив­ном использовании зданий с одновременным проведе­нием мероприятий, способствующих безотказной рабо­те конструктивных элементов и инженерных систем в течение времени, не менее установленного нормати­вами.

При замене элементов здания в процессе эксплуата­ции необходимо в проектах предусматривать установ­ку новых элементов взамен отслуживших срок службы с таким расчетом, чтобы они обеспечивали наибольший оптимальный срок службы при минимальных затратах на техническое обслуживание и последующие ремонты.