136

Глава 4. ОБСЛЕДОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЗДАНИЯ В ЦЕЛОМ

4.1. Надежность жилых зданий и сооружений

Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность в зависимости от значения изделия и условий его эксплуатации включает безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность изделия в целом и его составных частей. Надежность обеспечивает техническую возможность использования изделия по назначению в нужное время и с требуемой эффективностью.

Применительно к ограждающим и несущим конструкциям зданий надежность — это свойство, обеспечивающее нормативный температурновлажностный и комфортный режим помещений, сохраняющее при этом эксплуатационные показатели (тепло-, влаго-, воздухо-, звукозащиту) в заданных нормативных пределах, а для архитектурно-конструктивного элемента здания еще и прочность, и декоративные функции в течение заданного срока эксплуатации. При этом предполагается обеспечение для здания в целом (точнее, для всех его помещений) безотказности и долговечности.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени. К этому показателю относят вероятность безотказной работы, среднюю наработку до первого отказа, наработку на отказ, интенсивность отказов, параметр потока отказов, гарантийную наработку.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов, т.е. с возможными перерывами в работе. Показателями долговечности являются средний срок службы, срок службы до первого капитального ремонта, межремонтный срок службы.

Таким образом, безотказность и долговечность — это свойства объекта сохранять работоспособность, при этом безотказность предусматривает непрерывную работоспособность в течение определенного времени, а долговечность — с возможными перерывами на ремонт.

Применительно к жилым домам сохраняемость рассматривается:

а) сохраняемость изделий (конструкций) как свойство непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение (и после) хранения и транспортировки, способность изделий противостоять отрицательному влиянию неудовлетворительного хранения и транспортировки, старению материалов изделий до их монтажа;

137

б) сохраняемость объектов в целом до ввода в эксплуатацию и во время ремонтов (консервации).

Надежность жилого дома, его работоспособность обеспечиваются своевременным ремонтом. Свойство объекта, заключающееся в доступности и удобстве в проведении мероприятий по предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а также устранению их путем ремонта и обслуживания, называется ремонтопригодностью. К показателям ремонтопригодности относятся: вероятность восстановления в заданное время, среднее время восстановления, удельная трудоемкость обслуживания и ремонтов, средняя и относительная стоимость ремонтов.

Основное назначение ограждающих конструкций зданий — разделение двух воздушных сред: наружной, где температура, влажность и радиоактивность переменны, и внутренней, где все параметры должны быть в пределах нормативнодопустимых. При этом наружные стены, кровли, перекрытия выполняют прочностные, ограждающие и декоративные функции. Нередко применительно к зданиям под надежностью понимают только прочностные свойства, что не вполне корректно.

Наружные ограждающие конструкции являются многоэлементными и многофункциональными системами. Надежность системы в комплексе зависит от надежности составляющих ее элементов. Однако для проживающих важна надежность здания в целом, т. е. совокупность элементов, включая стыки и сопряжения, и надежность не только прочностная, но и эксплуатационная (включая и надежность функционирования инженерных систем). Вместе с тем в практике проектирования, строительства и эксплуатации часто надежность по прочности рассматривается как главное, а надежность в обеспечении эксплуатационных характеристик ограждающих функций — как второстепенное. При проектировании новых домов эксплуатационные характеристики не являются исходными (расчетными). Например, элементы и их стыки рассчитывают по прочности и деформациям. Однако допускаемые деформации не всегда обеспечивают комфортное нормативное состояние помещений. Поэтому эксплуатационные показатели стыков в проектах выбирают преимущественно конструктивно, а не расчетным путем.

При проектировании необходимо учитывать следующие факторы, влияющие на надежность конструкций: качество и количество применяемых элементов; режим работы элементов и деталей, стандартизацию и унификацию изготовления; доступность деталей, узлов и блоков для осмотра и ремонта.

Из-за нарушения правил монтажа здания; отсутствия соответствующего контроля материалов и комплектующих изделий; нарушения сортности и некачественной замены материалов; установки элементов, подвергающихся

138

длительному хранению в неблагоприятных условиях; недостаточного контроля на отдельных операциях и при выпуске готовой продукции, а также нарушения самой технологии монтажа могут возникнуть условия, отрицательно влияющие на надежность конструкции здания в целом.

В процессе эксплуатации на надежность здания оказывают влияние следующие факторы: внутренние напряжения в конструкциях, не соответствующие их проектным значениям; внешние воздействия (в заданных или иных режимах); система технического обслуживания (предупредительного и систематического); техническая квалификация обслуживающего и ремонтного персонала.

Принято считать, что эксплуатационная надежность равна произведению надежности собственно устройства (здания, машины) на надежность применения (человеческие факторы). Последнее понятие учитывает все факторы применения и проявляется в более или менее значительном уменьшении надежности изделия. Для снижения отрицательного влияния этой составляющей определенную роль играют организационные мероприятия: подготовка и обучение обслуживающего персонала; организация на объектах сбора статистических данных об отказах конструкций; разработка специальных инструкций и методик по эксплуатации систем, их профилактике и ремонту.

4.2. Изменение технического состояния здания

Интенсивность изменения технического состояния эксплуатируемых жилых зданий, а, следовательно, и значение характеристик работоспособности на отдельные моменты их использования в значительной мере определяются конструктивными особенностями зданий. Влияние конструктивных особенностей проявляется в их реакции, «отзывчивости» на воздействующие при эксплуатации факторы. Влияние факторов производственного характера (качества изготовления) сказывается в рассеивании начальных значений характеристик работоспособности и интенсивности изменения значений этих характеристик за период службы здания.

При эксплуатации зданий их техническое состояние изменяется, что выражается в ухудшении количественных значений характеристик работоспособности, в частности, характеристик надежности. Ухудшение технического состояния зданий в первую очередь происходит вследствие изменения физических свойств материалов, из которых изготовлены конструктивные элементы, характера сопряжений между ними, а также их размеров и форм. Указанный процесс носит в основном закономерный, но иногда и случайный характер.

Другой важной причиной изменения технического состояния зданий являются разрушения и другие аналогичные виды утрат работоспособности

139

конструктивными элементами. Возникновение таких состояний во времени также носит случайный характер, однако процесс его протекания значительно отличается от первого. Если первый процесс утраты работоспособности конструктивными элементами и их сопряжениями в целом протекает, как правило, с малой интенсивностью, постепенно, то второй характеризуется скачкообразным, внезапным изменением технического состояния.

Вся совокупность причин (факторов), вызывающих изменение работоспособности здания в целом и отдельных элементов с точки зрения механизма их воздействия, может быть условно разделена на две группы причин:

1)внутреннего характера; 2) внешнего характера.

Кпервой группе причин относят: физико-химические процессы, протекающие в материалах, из которых изготовлены конструктивные элементы; нагрузки и процессы, возникающие при эксплуатации; конструктивные факторы; качество изготовления (дефекты производства).

Ко второй группе причин относят климатические факторы (температура, влажность, солнечная радиация); факторы окружающей среды (ветер, пыль, песок, наличие в атмосфере агрессивных соединений, биологические факторы), а также качество эксплуатации. К причинам внешнего характера, очевидно, следует отнести и воздействия, предусмотренные системой технического обслуживания и ремонта.

Сложность исследования надежности всех конструкций и систем жилых домов состоит в многочисленности факторов, определяющих надежность. Главные из них: вид материалов, характеристика конструкций, качество изготовления изделий и монтажа, допуски и т. д.

Таким образом, под надежностью жилого здания в целом как сложной системы следует понимать стабильность показателей качества и эффективности его функционирования, которая зависит от надежности конструкций и систем устройств. Задача оценки надежности жилого здания и сводится, в конечном счете, к установлению влияния частичных и полных отказов на качество и выходной эффект функционирования объекта. Надежность должна характеризоваться таким показателем, который будет определяющим и является составной частью оценки объекта в целом.

Функционирование жилого дома оправдано в той мере, в какой он удовлетворяет не только техническим, но и изменяющимся социальным и экономическим требованиям. Поэтому определяющим показателем надежности жилого здания в целом как конечной продукции является его оптимальный срок службы.