Понятие надежности и аварийности конструкций.

 

Понятие надежности и аварийности конструкций.

Надежные стальные конструкции  проектируют с соответствующим  запасом прочности, зависящим в  основном от типа конструкции и метода расчета. На практике применяют расчеты конструкций по методам:

Допускаемых напряжений (нагрузки нормативные, работа в пределах упругости);

Предельной несущей способности (нагрузки нормативные, работа в пределе  текучести);

Предельных напряжений (нагрузки расчетные, работа в пределах упругости);

Предельных состояний (нагрузки расчетные, работа в пределе текучести).

 

Развитие методов расчета  идет в направлении объективной  оценки значения действующих нагрузок, а также выявления действительной работы конструкций с полным использованием механических свойств материала, в  особенности, при работе за пределом упругости. В связи с этим в  течение последних десятилетий  наблюдается различие в величинах, а в некоторых случаях уменьшение коэффициентов запаса при расчете  конструктивных элементов.

 

Правильное определение  запаса прочности конструкции является важным одновременно в техническом, экономическом и общественном отношении. Этим вопросом занимаются новые отрасли  науки, такие как теория надежности конструкций и теория безаварийности, пользующиеся методами теории вероятности  и математической статистики. Результаты исследований показывают, что не может  быть и речи об абсолютной надежности строительных конструкций, и что  надежность можно определять только как вероятность того, что при  определенных технико-эксплуатационных условиях и в определенный период времени не произойдет аварии.

 

Оценка надежности строительных конструкций при эксплуатации производится

на основе имеющихся в  них повреждений,  устанавливаемых  на основе визуальных

обследований.

Оценка вероятностей аварий зданий и сооружений и их надежность

осуществляется по методике экспертных оценок.

           Под надежностью строительных конструкций понимается сохранение во

времени,  установленного нормами их качества:  необходимой  несущей способности,

долговечности, деформативности.

Аварии зданий и сооружений возникают в основном из-за допущенных грубых

ошибок и просчетов,  допущенных при разработке проектов,  строительстве и

эксплуатации. В случае неблагоприятного прогноза назначаются дополнительные меры

по проверке качества проектирования,  строительства и эксплуатации с  целью

устранения обнаруженных дефектов.

 

Недостаточная надежность проекта  может возникнуть в следствие:

а)  несоответствия принятой расчетной модели действительной работе конструкций

из-за отсутствия или неполноты  норм на проектирование, неясности  расчетных схем и

фактических условий работы и эксплуатации объекта;

б) недостаточных данных о действующих нагрузках и  воздействиях;

в) недостаточных сведений о свойствах и изменчивости материалов, конструкций и

оснований, а также масштабного  фактора;

г) применения новых не апробированных типов конструкций;

д)  недостаточной сопротивляемости сооружения случайным воздействиям и

повреждениям;

е)  допущенных ошибок из-за отсутствия достаточного опыта проектировщиков,

сложности расчета и конструирования, недостатка времени на проектирование.

 

Некачественное строительство  объектов может возникнуть в следствие:

а) применения дефектных  материалов;

б) использования необычных  или неапробированных методов возведения;

в)  плохого контроля за качеством строительства,  неудовлетворительным

взаимодействием проектировщиков  и строителей;

г)  низкой квалификации производственного  персонала,  частая смена

производственного персонала;

д)  неудовлетворительной обстановки на стройке:  недостаток времени,  средств,

плохие взаимоотношения  персонала.

 

          Некачественная эксплуатация может возникнуть в следствие:

а) завышений проектных  нагрузок;

б) отступлений от правил эксплуатации;

в) использования объекта  не по назначению;

г) отсутствие контроля над состоянием здания или сооружения;

д) эксплуатации здания или  сооружения с не устранёнными дефектами;

е)  снижения прочности  конструкций во времени вследствие накопления

повреждений:  коррозии,  выветривания,  изменения грунтовых  условий,  усталости

материала и т.п.

 

 

 

Классификация причин аварии конструкций

Анализ различных случаев  аварий показывает, что их причины  могут быть разделены на следующие  четыре группы:

1. Несоответствующие или неправильно примененные материалы;

 

2. Ошибки проектирования;

 

3. Ошибки изготовления и монтажа;

 

4. Неправильная или слишком длительная эксплуатация.

 

Характерно, что аварии, вызванные  одной причиной, происходят редко. В  большинстве случаев авария происходит вследствие совпадения двух или нескольких причин, которые только совместным воздействием исчерпывают запас прочности конструкции. В таких случаях удается обычно выявить главную причину, влияние которой на возникновение аварии можно определить как решающее.

 

Итак, главную причину  аварии авторы условно считали основным признаком, по которому этот случай попадал  в определенный раздел книги, что, однако, не исключает того, что данный случай может в какой-то степени относиться и к другим разделам.

 

Анализ причин приведенных  случаев аварий показывает, что многие из них произошли из-за низкого  уровня проектирования и изготовления стальных конструкций. Эта ситуация, обусловленная многолетним застоем  строительства с применением  стальных конструкций, явилась причиной того, что за последние годы одновременно с развитием этого вида конструкций  в стране произошло относительно много их аварий по сравнению с  другими видами строительных конструкций (в 1970 г, — 29%). Несомненно, это явление временное, и следует считать, что одновременно с подъемом общей технической культуры в отрасли металлостроительства, которая переживает в последнее время бурное развитие, стальные конструкции станут и в ПНР самыми надежными несущими строительными конструкциями, чему способствуют свойства стали как строительного материала с самыми высокими техническими характеристиками, Этому же будет способствовать развитие строительства с применением типовых стальных конструкций, изготавливаемых серийно на специализированных заводах, которые создаются в последнее время в стране.

Существующие в настоящее  время строительные нормы и правила  основаны, как известно, на методе расчета  по трем предельным состояниям:

 

по несущей способности, при достижении которого происходит исчерпание несущей способности элемента или конструкции в целом;

по развитию чрезмерных деформаций от статических или динамических нагрузок, при достижении которого появляются недопустимые деформации или  колебания;

по образованию и раскрытию  трещин, при появлении которых  нормальная эксплуатация конструкции  становится невозможной.

 

Идея современного метода расчета по предельным состояниям заключается  в том, чтобы за время нормальной эксплуатации сооружения не наступило  ни одного из предельных состояний. Следовательно, предельное состояние следует рассматривать  как аварийное или предаварийное.

 

Аналогичная картина имеет  место и при оценке прочности  элементов конструкций в сопротивлении  материалов. Так, применяя к элементу, находящемуся в сложном напряженном  состоянии, ту или иную «теорию прочности», устанавливаем вначале критерий наступления «опасного» состояния (условно аварийного) по прочности  или по пластичности, а затем переходим  к «условиям прочности».

 

При проектировании металлических  конструкций третье предельное состояние  не учитывается, так как появление  трещин зависит не от силовых воздействий, развивающихся при эксплуатации сооружений, а от неправильностей  технологии или монтажа, как, например, трещины при сварке. Мы имеем дело не с проектированием, а уже с  существующими конструкциями, поэтому  аварии металлоконструкций естественно  рассматривать по всем трем предельным состояниям.

 

Надежность конструкций  и сооружений зависит от многих факторов: марки материала, сечения элементов, их формы, качества изготовления и монтажа, условия эксплуатации, своевременного ремонта, в необходимых случаях  — усиления конструкций и т. п. Все эти факторы влияют на срок нормальной эксплуатации и определяют несущую способность сооружения и его отдельных конструктивных элементов. Каждая конкретная авария есть результат совокупности нескольких причин, сочетание нескольких неблагоприятных факторов. Вместе с тем всегда можно выделить основную причину, непосредственно или косвенно приведшую к аварии. Обрушивается или приходит в аварийное состояние самое слабое звено, самый дефектный элемент, неправильно запроектированный или имевший отклонения от проекта.

 

Во многих случаях, главным  образом при полном обрушении  конструкции, бывает трудно установить основную причину аварии. Например, при осмотре обрушившихся ферм с  погнутыми стержнями невольно возникает  подозрение на возможную потерю устойчивости; при более же тщательном изучении характера обрушения выясняется, что эти стержни действительно  потеряли устойчивость, но уже при  обрушении — при падении одних  конструкций на другие. Установление в каждом конкретном случае основной причины аварии имеет первостепенное значение.

 

В строительной практике известны случаи, когда неправильное установление основной причины аварии приводило  к повторению ее в том же месте.

 

При исследовании аварий следует  совершенно четко разграничивать основную причину от непосредственной причины, вызывающей аварию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепловизоры.

 

Теплови́зор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее (или в памяти) тепловизора как цветовое поле, где определённой температуре соответствует определённый цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в объектив поверхности. Типовое разрешение современных тепловизоров — 0,1 °C. Более подробная информация доступна в разделе Термография.

В наиболее бюджетных моделях  тепловизоров, информация записывается в память устройства и может быть считана через интерфейс подключения к компьютеру. Такие тепловизоры обычно применяют в паре с ноутбуком или персональным компьютером и программным обеспечением, позволяющим принимать данные с тепловизора в режиме реального времени.

Различают наблюдательные и  измерительные тепловизоры. Первые просто делают изображение в инфракрасных лучах видимым в той или иной цветовой шкале. Измерительные тепловизоры, кроме того, присваивают значению цифрового сигнала каждого пиксела соответствующую ему температуру, в результате чего получается картина распределения температур.

Тепловизоры делятся на:

Стационарные. Предназначены для применения на промышленных предприятиях для контроля за технологическими процессами в температурном диапазоне от −40 до +2000 °C. Такие тепловизоры, зачастую имеют азотное охлаждение, для того, чтобы обеспечить нормальное функционирование приемной аппаратуры. Основу таких систем составляют, как правило, тепловизоры третьего поколения, собранные на матрицах полупроводниковых фотоприемников.

Переносные. Новейшие разработки в области применения тепловизоров на базе неохлаждаемых микроболометров из кремния, позволило отказаться от использования дорогостоящей и громоздкой охлаждающей аппаратуры. Эти приборы обладают всеми достоинствами своих предшественников, таких как малый шаг измеряемой температуры (0,1 °C), при этом позволяют применять тепловизоры в сложных оценочных работах, когда простота использования и портативность играют очень большую роль. Большинство портативных тепловизоров имеют возможность подключения к стационарным компьютерам или ноутбукам для оперативной обработки поступающих данных.

Тепловизоры часто путают с приборами ночного видения, хотя разница между ними существенна. Классический прибор ночного видения позволяет ориентироваться при низком уровне освещенности, усиливая свет, попадающий в объектив. Во многих случаях яркий объект, оказавшийся в поле зрения, «слепит» прибор. С этим пытаются бороться, иногда — хорошо, иногда — в недорогих массовых приборах — не очень. Тепловизор же в свете не нуждается. Он, конечно, может быть использован в качестве прибора ночного видения, только задача здесь решена иначе. Известная философская конструкция о темноте как об отсутствии света взята в тепловизионной технике на вооружение: смотрим на то, что есть, в данном случае на тепло.

Тепловизоры применяют во всех отраслях промышленности, где необходимо обеспечить качественный контроль за технологическими процессами производства. Они позволяют оперативно и своевременно отслеживать тепловые изменения, происходящие в отдельно взятых частях машин или механизме в целом. При этом, повышение температуры может быть расценено, как знак к возрастанию нагрузки, после чего может быть принято решение об остановке эксплуатации устройства.

Тепловизор должен входить в стандартный набор инструментов технических инженеров, осуществляющих тепловой контроль на предприятиях. Специально для этих целей были разработаны портативные высокопроизводительные тепловизоры, которые позволяют с высокой степенью точности оценивать изменения температуры объекта в режиме реального времени. Небольшие размеры и вес подобных устройств позволяют применять их на выездных мероприятиях, когда доступ к стационарному оборудованию затруднен.