Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Шлейков Илья Борисович. Оценка и регулирование уровня конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.01.- Челябинск, 2006.- 177 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/790


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 12

  1. Исторический обзор 12

  2. Риск. Объективная и субъективная основы 20

  3. Риск аварии объектов строительства и его составляющие 29

  4. Математические модели и существующие подходы 36

  5. Выводы по главе 58

ГЛАВА 2. ЗАКОНОДАТЕЛЬНАЯ И НОРМАТИВНАЯ ОСНОВА КОНСТРУКЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.... 62

  1. Федеральный закон «О техническом регулировании» 63

  2. Градостроительный кодекс 66

  3. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» 71

  4. Система нормативных документов в строительстве 74

  5. Стандартно 9001. Системы менеджмента качества 78

2.6 Выводы по главе 81

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
КОНСТРУКЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПЛАНИРУЕМЫХ К
ВОЗВЕДЕНИЮ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 84

  1. Модель оценки риска (риск-модель) 84

  2. Квалиметрия и логика при оценке риска 88

  3. Априорное прогнозирование риска 92

  4. Пороговые значения риска 96

  5. Выводы по главе 102

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЯ
КОНСТРУКЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПЛАНИРУЕМЫХ К
ВОЗВЕДЕНИЮ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 104

  1. Стадии априорной оценки и регулирования конструкционной безопасности 104

  2. Оценка и регулирование конструкционной безопасности на предпроектной стадии 107

  3. Оценка и регулирование конструкционной безопасности на стадии проекта 113

  4. Место в общей системе обеспечения конструкционной надежности и эксплуатационной долговечности 118

4.5 Выводы по главе , 122

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 129

ПРИЛОЖЕНИЯ 139



Введение диссертации:

Все, что мы узнаєм, - это какое-то приближение, ибо мы знаем, что не все еще законы мы знаем. Все изучается лишь для того, чтобы снова стать непонятным или, в лучшем случае, потребовать исправления.

Р. Фейнман

Актуальность темы исследования. Современный период развития общества в области формирования среды жизнедеятельности характеризуется созданием уникальных сооружений и архитектурно-строительных комплексов, образуя все более сложные строительно-эксплуатационные системы. Подземная урбанистика, высотное строительство, оригинальные планировочные и конструктивные решения сооружений, основанные на достижениях высоких технологий и современных инженерных решениях, представляют прогрессивные тенденции современного строительного комплекса.

С ростом сложности строительных систем возрастает и мера ответственности при их создании, а также неопределенность их поведения на различных стадиях - при возведении и эксплуатации при разнообразных внешних воздействиях и их сочетаниях. Между тем увеличивается степень и частота внешних запроектных воздействий на здания и сооружения со стороны окружающей среды. Растет число техногенных аварий и катастроф, террористических актов. Все это в совокупности с массовым снижением качества строительства является фактором, провоцирующим аварийные ситуации зданий и сооружений.

Во многих регионах России в последнее время значительно увеличилось число аварийных ситуаций, связанных со строительством и эксплуатацией различных зданий и сооружений. Особенно это проявляется в зданиях

4 застройки прошлого века, когда внезапные отказы в несущей способности конструктивных элементов сопровождаются многочисленными человеческими жертвами.

Проблема надежности и безопасности все глубже захватывает и новое строительство. Как показывает практическая деятельность автора в области обследования и оценки технического состояния строящихся и построенных зданий и сооружений, а также данные Госстройнадзора, в настоящее время не наблюдается тенденции улучшения качества строительства и снижения аварийности. И это происходит при довольно отлаженном многоступенчатом механизме контроля за ходом строительства. При этом, выполнение в традиционной постановке полного объема исследований, необходимых для обоснования эффективных объемно-планировочных, конструктивных и технологических решений требует значительных затрат времени и средств. Существующая тенденция применения современных инженерных подходов без детального анализа, учитывающего геомеханические, технологические и конструкционные риски, обусловлена отсутствием комплексного, системного подхода в теории и практике обеспечения конструкционной безопасности зданий и сооружений. При этом системность требует последовательного анализа прямых и обратных взаимодействий, возникающих в процессе создания сооружения. Этим предопределяется многоступенчатость оценки и регулирования безопасности зданий и сооружений - пред проектная, проектная, строительная и эксплуатационная.

Кроме того, особый отпечаток накладывает специфика строительной продукции. В отличие от производства массовой промышленной продукции и различного рода товаров широкого потребления здания и сооружения являются изделиями единичного производства и, как показывает практика, неизбежно несут в себе определенную совокупность различного рода дефектов. Причем, при обнаружении дефектности здание или сооружение, фактически, не может быть отбраковано, а подлежит ремонтным и

восстановительным мероприятиям. Уровень дефектности неизбежно сказывается на уровне конструкционной безопасности строительного объекта и на его способности сопротивляться внешним воздействиям в процессе строительства и эксплуатации.

Сложившаяся ситуация в совокупности со спецификой строительной продукции - единичное производство, неизбежно несущее в себе определенный уровень дефектности и исключающее возможность отбраковки - диктует необходимость более детального учета и управления строительными рисками на всех стадиях инвестиционно-строительного процесса, начиная со стадии обоснования инвестиционных решений и стадии разработки проекта. Причем учет и управление должны строиться на прогнозировании уровня конструкционной безопасности зданий и сооружений, что соответствует общепринятой парадигме управления -«Управлять - значит предвидеть» [47].

Современное состояние теории риска можно охарактеризовать как зарождающееся [15]. В основе официального (финансируемого МЧС) подхода лежит «объективная» основа для построения теории - внешняя схожесть эмпирических законов, описывающих катастрофические явления в различных областях и принципы нелинейной динамики. Существуют также и другие, не совпадающие с официальной, точки зрения на решение проблемы безопасности. Создание единой методологии сталкивается с многочисленными проблемами как научного, так и ненаучного характера -отраслевая специфика, субъективность. Несмотря на это многие исследователи сходятся во мнении, что основой управления рисками должен быть прогноз.

Прогнозировать можно, применяя широчайший спектр инструментов -от универсальных или узкоспециализированных научных (теория вероятностей и математическая статистика, теория режимов с обострениями, теория самоорганизованной критичности, нейронные сети, экспертные

оценки, различная логика, комбинации перечисленного и пр.) до астрологических и религиозных. В целом можно резюмировать, что главной особенностью ситуации является невозможность прямой экспериментальной проверки теорий, что значительно сдерживает реальный, а не мнимый прогресс в данной области знаний и порождает массу спекуляций на тему «что будет?».

Существующая нормативная и построенная на ее основе методическая база по управлению безопасностью строительных объектов на ранних стадиях инвестиционно-строительного процесса (также ввиду отсутствия должной системности) не в полной мере справляется с возложенными на нее задачами и оставляет открытым вопрос прогнозирования конструкционной безопасности строительных объектов.

Таким образом, формирование системных процедур и методик, позволяющих устанавливать степени конструкционной безопасности элементов и конструкционной надежности сооружений в целом на ранних стадиях инвестиционно-строительного процесса (предшествующих физической реализации объекта), а также разработка моделей и критериев более обоснованной системы принятия решений и прогноза с учетом риска являются весьма актуальными потребностями строительного комплекса.

Большие работы в данной области проводятся учеными Южно-Уральского государственного университета [15-17,33-41,74-79] под руководством доктора технических наук, профессора, Мельчакова А.П. Именно эти наработки были положены в основу данной научной работы.

Целью диссертационной работы является разработка теоретических положений и методических рекомендаций по оценке и регулированию уровня конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений.

7 Задачи исследования. Для достижения указанной цели в диссертационной работе возникла необходимость решения следующих основных задач:

исследовать состояние вопроса о риске аварии зданий и сооружений, факторах его формирования;

изучить законодательную и нормативную основы конструкционной безопасности зданий и сооружений;

предложить адекватную математическую модель оценки конструкционной безопасности зданий и сооружений;

определить метод прогнозирования основных входных параметров математической модели для априорной оценки конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений;

разработать методические рекомендации по оценке и регулированию уровня конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений.

Объектом исследования являются планируемые к возведению здания и сооружения.

Предметом исследования является конструкционная безопасность планируемых к возведению зданий и сооружений.

Теоретической и методологической основой исследования является общенаучная методология, предусматривающая комплексность, системный подход, применение сравнительного анализа, сопоставления и обобщения, методы нечеткой логики, теории вероятности и математической статистики.

В основу исследования положены труды отечественных и зарубежных ученых, нормативные документы, действующие в Российской Федерации.

Эмпирическую базу диссертационного исследования составили данные статистического учета аварий зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения на территории РФ, материалы научно-

8 практических конференций по вопросам качества и безопасности строительной продукции, практическая деятельность кафедры и автора в области обследования и оценки технического состояния объектов строительства, данные, собранные из печатных изданий и электронных источников информации.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке и обосновании теоретических положений, методических рекомендаций и процедур по априорной оценке и регулированию уровня конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений, базирующихся на прогнозировании будущего технического состояния объекта.

Научная новизна подтверждается следующими полученными научными результатами:

В качестве математического аппарата предложена риск-модель, характеризующая риск аварии строительных объектов с учетом основных рисковых факторов, а также разработана матмодель прогнозирования ее входных параметров для целей априорной оценки и регулирования конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений.

Сформированы методические рекомендации и процедуры по априорной оценке и регулированию уровня конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений, базирующиеся на предложенной риск-модели и прогнозировании с ее помощью на предстроительной стадии реализации инвестиционно-строительного проекта будущего технического состояния объекта.

Произведена увязка предложенных методических рекомендаций и процедур управления, опирающихся на методологию риска, с существующей системой обеспечения конструкционной надежности и эксплуатационной долговечности строительных объектов.

9 Как совокупный результат диссертационных исследований на защиту выносятся следующие положения, отражающие научную новизну диссертационной работы:

Абсолютно безопасных зданий и сооружений не существует. Уже на стадии проектирования в них закладывается весьма малая вероятность аварии, обусловленная действующими строительными нормами. Это утверждение позволяет за показатель уровня конструкционной безопасности построенного строительного объекта принять число, показывающее во сколько раз его фактическая вероятность аварии выше вероятности, заложенной в него при проектировании. Такое число в работе обозначается как риск аварии, от величины которого существенным образом зависит размер ущерба в случае гипотетической аварии строительного объекта.

Непреднамеренные человеческие ошибки, случайным образом допускаемые в процессе проектирования и возведения зданий и сооружений, вносят существенную неопределенность в техническое состояние несущего каркаса объекта, оказывающую доминирующее влияние на величину риска аварии объекта. При этом прогноз величины риска аварии строительных объектов должен осуществляться на основе математических логико-вероятностных моделей, построенных на методах теории вероятностей, теории надежности, теории размытых множеств и приемах нечеткой логики.

В правильно запроектированном и построенном объекте величина риска аварии после завершения строительно-монтажных работ не должна превышать величины естественного (нормального) риска аварии, что требует принятия жестких управленческих решений при подборе на рынке подряда участников инвестиционно-строительного проекта (проектировщиков, поставщиков материалов и конструкций, строителей). В основу критериев для принятия управленческих решений должна быть

10 положена подтверждаемая практикой гипотеза о прямой зависимости уровня конструкционной безопасности построенного объекта от эффективности функционирования систем качества организаций-участников инвестиционно-строительного проекта. Достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечивается системным характером исследований, базирующемся на общенаучной методологии, общепринятых научных теориях вероятности, надежности и математической статистики, фактических материалах экспертиз проектных решений, обследований строящихся и эксплуатируемых зданий и сооружений, а также сопоставлением теоретических результатов исследований и практических данных, показавшем удовлетворительную сходимость.

Практическая значимость работы состоит в том, что основные выводы и предложения, сформулированные в диссертационном исследовании, создают методическую основу совершенствования систем оценки и регулирования уровня конструкционной безопасности зданий и сооружений на ранних стадиях реализации ИСП.

Апробация и реализация результатов исследования. Основные положения диссертационного исследования доложены и положительно оценены на конференциях, семинарах, форумах:

Ежегодные научно-практические конференции Южно-Уральского государственного университета в 2003-2006 гг.

Научно-практическая конференция «Качество строительных работ, системы качества и вопросы сертификации в строительстве», Челябинск, 2005 г.

Строительный форум «Саморегулирование строительной деятельности: перспективы, проблемы, пути решения», Челябинск, 2006 г.

Разработанные методические рекомендации использовались при оценке и регулировании конструкционной безопасности планируемых к возведению

1! социально значимых строительных объектов, среди которых: «Подвесной пешеходно-технологический мост пролетом 250 мвг. Троицк Челябинской области», «Завод по производству керамических пропантов ООО «Карбо-Керамикс» (Евразия) в г. Копейск Челябинской области».

Личный вклад автора диссертации заключается в сборе и обобщении материалов и данных по исследуемой проблематике, постановке задач и разработке программы исследования; научном обосновании приоритетности и эффективности обеспечения безопасности сооружений с учетом фактора риска; организации и проведении обследований зданий и сооружений и взаимодействии с проектными и строительными организациями, по материалам которых подтверждались или отклонялись методические направления исследования; разработке моделей оценки и регулирования конструкционной безопасности планируемых к возведению зданий и сооружений с учетом фактора риска на предпроектной и проектной стадиях, выбора организаций-участников строительства; разработке методик научных выводов, положений и рекомендаций, изложенных в диссертационной работе.

Основные понятия и определения, используемые в настоящей работе, приведены в приложении А.

Публикации. По теме диссертации выпущено 9 публикаций в различных научных сборниках и журналах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 101 наименование, приложений. Содержание работы изложено на 177 страницах текста, включает 21 таблицу, 25 рисунков и 3 приложения.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций