Надежность и долговечность зданий и сооружений аэс

. Долговечность зданий как сложных систем определяется измен­чивостью во времени свойств материала за счет физико-химического воздействия окружающей среды, нагрузок и воздействий от эксплуа­тации. В конструктивных элементах здания происходят значитель­ные изменения и колебания усилий и напряжений, их концентрация и накопление, в результате чего возникают остаточные деформации, вызывающие микро- и макроразрушение. Накопление повреждений в элементах здания приводит к возникновению условий, при которых дальнейшая эксплуатация невозможна без восстановительных работ. Само накопление повреждений является, как правило, длительным процессом и зависит от степени эксплуатации, внешних условий, из которых следует выделить прежде всего температурно-влажностные и агрессивные воздействия окружающей среды. В то же время накопле­ние повреждений носит случайный характер.

Категории надежности и долговечности неадекватны. Как пра­вило, долговечность характеризует эксплуатационный срок здания в целом и конструктивных элементов в отдельности.

Надежность и долговечность конструкций зависят от интенсивности разрушительных процессов. Категории надежности и долговечности неадекватны.

Разрушения нагруженных конструкций проходит три стадии:

- стадия зарождения трещин в местах концентрации напряжений и образование различных дефектов;

- стадия медленного их развития;

- стадия лавинообразного разрушения при достижении критических напряжений и деформаций.

Основной характеристикой зданий является долговечность.

Существует несколько определений долговечности, каждое из которых отражает сущность понятия.

Под долговечностью здания понимают такой предельный срок службы, за который под воздействием природно-климатических факторов конструктивные элементы приходят в состояние, когда дальнейшая эксплуатация становится невозможной, а восстановление – экономически нецелесообразным.

Долговечность - расчетный срок службы, в течение которого материал или конструкция сохраняет свои свойства и заданные характеристики.

Долговечностью конструкции (изделия) - способность сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт.

Долговечность зданий как сложных систем определяется изменчивостью во времени свойств материала за счет физико-химического воздействия окружающей среды, нагрузок и воздействий от эксплуатации.

Долговечность строительных конструкций измеряют обычно сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях и режимах эксплуатации.

Основными конструктивными элементами большинства зданий и сооружений АЭС являются железобетонные конструкции. Для железобетонных конструкций нормами предусмотрены три степени долговечности, причем первая соответствует сроку службы не менее 100 лет. Долговечность определяется совокупностью физических, механических и химических свойств материала, основными из которых являются:

- ползучесть – свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций при длительном действии нагрузки;

- водонепроницаемость - способность материала не пропускать воду при заданных проектных условиях ( зависит от плотности и структуры бетона);

- морозостойкость – стойкость материала не терять прочность и не разрушаться после заданного цикла попеременного насыщения водой и замораживания при различных температурных условиях и скоростях замораживания и оттаивания;

- коррозионостойкость ;

- плотность;

- биостойкость.

Обычно под надежностью понимают вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени.

Графическая интерпретация надежности здания за период эксплуатации может быть представлена системой экспоненциально убывающих кривых. Степень экспоненты, т.е. интенсивность падения надежности, может быть различной, зависящей от различных факторов.

На рис.2.1.3 приведены графики изменения надежности за период эксплуатации здания.

Рис. 2.1.3. Изменения надежности за период эксплуатации здания

1 — теоретическая кривая; 2 — то же, при начальном резервировании; 3 — повыше­ние надежности при восстановительных работах, AN — увеличение надежности

Здесь заданная надежность системы конструкций здания с начальным резервированием по прочности и деформативности N₀. Со временем эксплуатации T происходит снижение надежности до порогового уровня, т.е. до появления отказа системы, приводящего к снижению или потери несущей способности основных конструкций здания.

По мере эксплуатации зданий имеет место выполнение различного рода ремонтных работ, которые восстанавливают и повышают надежность конструктивных элементов и в целом здания. Так в период T₁ и T₂ произведены восстановительные работы, которые привели к повышению надежности на параметр N₁, N₂ или N₃.

Т.о. под надежностью здания следует понимать стабильность показателей качества и эффективности его функционирования, которая зависит от надежности конструкций и систем здания в совокупности. Показателем надежности здания в целом является оптимальный срок его безаварийной службы.

Основой расчетов конструкций зданий является метод предельных состояний.

Расчеты ведутся по двум предельным состояниям:

1 – по несущей способности

2 – по деформациям, появлению или расширению трещин, нарушающих нормальную эксплуатацию.

По первому предельному состоянию рассчитывают:

Фундаменты, стены, колонны, перекрытия и др.

По второму предельному состоянию проверяют здание в целом.

Факторы, влияющие на надежность зданий, можно условно разделить на две группы: внутреннего воздействия и внешнего воздействия.

К первой группе относятся: физико-химические процессы, протекающие в материалах конструкций, нагрузки и процессы при эксплуатации, конструктивные факторы, качество изготовления конструкций.

Ко второй группе причин относятся: климатические факторы, факторы агрессивности окружающей среды, а также качество эксплуатации.

Таким образом на надежность зданий и сооружений влияют весьма многочисленные и различные факторы. При этом выделить группу решающих факторов весьма сложно.