Наука и безопасность
www.pamag.ru

Свидетельство:
О регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений".

Номер: №ФС77-35253

Выдано: Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций

Дата: от 16.02.2009 г.

Форма распространения: электронное периодическое издание

Язык: русский

Учредитель: ООО "ВЕЛД"

Свидетельство о регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений"

Обрушения

   

электронный журнал



09.01.2016 Лерикский район, Азербайджан
Обрушение более ста электрических столбов
07.01.2016 г.Полтава, Украина
Обрушение спортивного комплекса на улице Комарова
02.01.2016 г.Мадрид, Испания
Обрушение фасада здания в пригороде Мадрида

Все обрушения


На правах рекламы



Компания ВЕЛД
 





СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ СРЕДСТВА МАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ №ФС77-35253 выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 16.02.2009 г.
Форма распространения: электронное периодическое издание
Язык: русский
Учредитель: ООО "ВЕЛД"


Электронный журнал

Предотвращение аварий зданий и сооружений

Обеспечение надежности строительно-монтажных работ по параметрам качества продукции
Автор: А.Х. Байбурин
Предприятие: Южно-Уральский государственный университет
Дата публикации: 2009-06-17
Версия для печати <<Назад

Байбурин Альберт Халитович
Байбурин Альберт Халитович

В настоящее время в строительстве нет отраслевой методики оценки качества строительно-монтажных работ (СМР) и изготовленной продукции. Оценка качества и приемка объектов производится по соответствию всей совокупности требований норм и проекта. Контроль производится в основном по альтернативному признаку, то есть по коэффициенту соответствия. Полного соответствия объекта установленным требованиям достичь не удается в виду технологической изменчивости параметров, погрешностей и ошибок. Кроме того, как показали исследования [1], оценка по коэффициенту соответствия занижает реальное качество на 10–30%. Фактически приемка завершенных строительством объектов производится с дефектами.

Таким образом, в процедурах оценки качества и приемки перед застройщиком встают две задачи: 1) оценки значимости допущенных дефектов; 2) обоснования приемочных норм дефектности. В применяемом в системе Госстройнадзора классификаторе дефектов отсутствуют количественные критерии, что может приводить к ошибкам дефектации и неоправданным затратам на исправление дефектов. Приемочные нормы дефектности в третьей части СНиП не указаны. Следовательно, актуальной задачей является разработка методик оперативной оценки значимости дефектов и научного обоснования норм дефектности. Соблюдение норм дефектности невозможно без статистического регулирования технологических процессов, оценки их точности и стабильности. Методы расчета и критерии оценки показателей точности процессов должны учитывать закономерности вероятностных распределений параметров и достигаемые на основе современной базы возможности процессов.

Современные требования конструктивной безопасности зданий и сооружений требуют разработки надежностно-ориентированных, нацеленных на безопасность методов контроля качества, анализа дефектов и расчета параметров технологии. Однако технические и технологические мероприятия не гарантируют безаварийности, так как велико влияние человеческих ошибок. Определенной гарантией безошибочного строительства является создание систем менеджмента качества (СМК) его участников. В международных стандартах ИСО серии 9000 обобщены современные требования к элементам СМК. Однако указанные требования сформулированы в самом общем виде, без учета отраслевой специфики, что затрудняет их применение. Не исследована взаимосвязь уровня СМК строительных организаций с бездефектностью работ.

Обеспечение качества является одной из частных задач организационно-технологической надежности строительного производства, базирующейся на теориях поточного строительства, сетевого планирования, систем управления [2]. Надежность функционирования технологической системы СМР рассматривают по срокам, затратам, параметрам качества продукции. При этом наибольшее развитие получила методология организационной надежности (по срокам). Среди показателей технологической надежности по параметрам качества продукции рассматривают показатели точности процессов, технологической дисциплины, выполнения заданий по качеству [3].

Комплексный показатель надежности технологической системы СМР предлагается определять по формуле:

,                               (1)

где КСК – уровень системы обеспечения качества строительства; КD, КТ – показатели бездефектности и точности технологических процессов СМР; КХ, КS – показатели стабильности процессов по отношению к систематическим и случайным погрешностям; KR, KP – показатели снижения несущей способности и надежности конструкций с учетом дефектов.

Показатели стабильности СМР по отношению к случайным КS или систематическим КХ погрешностям представлены как отношение количества стабильных процессов к общему их числу. Составляющие выражения (1) представляют собой частные показатели надежности СМР по уровню системы обеспечения качества, по точности технологических процессов и параметрам качества продукции. Коэффициенты весомости в формуле установлены методом анализа матрицы приоритетов: а=0,19, b=0,12, с=0,025 и d=0,26. Значения показателя (1) изменяются от 0 до 1, что обеспечивает удобство его применения.

Уровень системы обеспечения качества строительства:

,                                        (2)

где k – коэффициент, учитывающий полноту разработки и эффективность применения нормативно-правовой базы, системы технического регулирования и надзора; Кп, Ки, Кс – оценки СМК проектно-изыскательской организации, изготовителя строительных материалов, изделий и строительной организации.

Весомости = 0,15, = 0,20 и = 0,65 в формуле (2) определены по обобщенным данным вероятностей ошибок участников строительства и анализа причин аварий. Величины a, b и g переменные и могут уточняться по мере накопления статистических данных.

Для оценки СМК участников строительства предложены четыре группы показателей: организационная структура; ресурсы; методы и процессы; результаты и их документирование. Оценка производится экспертным методом в шкале от 0 до 1 по критериям степени соответствия требованиям, масштабов применения, результативности и полноты документирования. По каждому показателю принимается минимальная из оценок cj =0...1 по правилам теории нечетких множеств, так как количество экспертов мало. Комплексная оценка СМК участника строительства:

,                            (3)

где mi весомости соответствующих групповых оценок, определяемые экспертным путем; cj экспертная оценка единичного показателя; n – количество показателей в группе.

Обнаружена устойчивая взаимосвязь (корреляция = 0,64 на уровне 0,05) между уровнем СМК и бездефектностью работ, позволяющая прогнозировать качество работ по предварительной оценке потенциала подрядчика.

Уровень бездефектности КD выражается как доля распределения параметра в интервале допуска [a, b], а показатель точности KТ характеризует отношение допуска к фактическому разбросу параметра, ограниченному заданными процентилями распределения. Натурные исследования на выборке из тридцати гражданских зданий [1] показали, что параметры, как правило, имеют нормальное и логарифмически нормальное распределения случайных значений. Для расчета показателей КD и KТ были получены соответствующие выражения (табл. 1).

При расчете точности вместо границ разброса ±3s, характерных для массового промышленного производства, предложено устанавливать более точные границы в зависимости от объема выборки и уровня доверия a. При этом значения ta, la и a принимаются в зависимости от значимости дефекта и класса ответственности сооружения. По сравнению с известными показателями точность оценки KТ повышается на 9–17%.

Таблица 1

Вид распределения

Формулы для расчета

показателя

точности

уровня бездефектности

Нормальное

Логнормальное

Примечание. Dх – нормативный допуск [a, b]; ta, la квантили распределений уровня a; Sх – стандартное отклонение параметра; Ффункция стандартного нормального распределения; m, s – параметры логнормального закона распределения

С целью обоснования оценочных значений дефектности q исследовалось влияние изменчивости контролируемых параметров на уровень дефектности (рисунок).

Зависимость уровня дефектности от изменчивости параметра

Получены оценочные значения дефектности для двух этапов: до и после внедрения статистического регулирования процессов СМР (соответственно при большой 25–50% и малой 5–25% изменчивости контролируемых параметров). Установлено, что при наблюдаемой вариации параметров следует использовать значения дефектности для 1-го этапа.

На основании полученных результатов, данных натурных исследований качества возведения гражданских зданий [1], действующих норм и анализа достигаемой точности процессов СМР предложены оценочные значения показателей (табл. 2). Указанные критерии позволяют осуществить статистический контроль качества, обосновать планы контроля с учетом значимости дефектов, оценить точность и стабильность технологических процессов.

Таблица 2

Наименование показателя точности

технологического процесса

Оценочные значения

верхнее

нижнее

1 этап

2 этап

1 этап

2 этап

Уровень бездефектности КD при дефектах:

 – критических

 – значительных

 – малозначительных

 – средневзвешенных

0,985

0,96

0,90

0,97

0,9975

0,985

0,96

0,99

0,96

0,90

0,75

0,92

0,985

0,96

0,90

0,97

Показатель точности процесса КТ

1,00

1,33

0,67

1,00

Показатели стабильности процесса КХ, КS

0,75

1,00

0,50

0,75

Для комплексной оценки качества возведенных конструкций предлагается относительный показатель несущей способности

  ,                                                    (4)

где Rc, Rcnp – значения фактической и проектной несущей способности основного несущего элемента или узла (платформенного стыка, кирпичного простенка; железобетонной колонны или стены).

Введем показатель точности процессов СМР по критерию несущей способности

.                         (5)

Показатель стабильности уровня качества выразим через отношение стандартных отклонений фактической и проектной относительной несущей способности

.                                      (6)

Предельно допустимая величина показателя качества (5) рассчитывалась при неблагоприятном сочетании предельных нормативных отклонений. Например, для платформенных стыков панельных зданий получено =0,745, для стен кирпичных зданий – =0,718.

Вероятность обеспечения требуемого значения показателя  определялась из нормативных соотношений среднего и расчетного сопротивлений:

,                         (7)

Ф – функция стандартного нормального распределения; иa – квантиль стандартного нормального распределения уровня a; VR – коэффициент вариации R; gm – коэффициент надежности по материалу.

Для железобетонных конструкций при нормативных значениях gm=1,3, VR=0,135 и и0,95=1,645 искомая вероятность равна 0,9985. Для кирпичных конструкций в нормах установлены коэффициенты gm=1,4, VR=0,15 и квантиль и0,98=2, при этих условиях Pr=0,9996.

С учетом (4)–(6) определены предельные значения показателей точности и стабильности, при которых наблюдаемая технологическая изменчивость не приводит к нарушению условия обеспеченности (7). Например, для исследованной выборки кирпичных зданий получено:

;                         (8)

.                               (9)

Если фактические значения показателей точности и стабильности превышают расчетные критические значения, то необходимы мероприятия по повышению точности технологических процессов.

Для оценки качества возводимых конструкций предложено использовать относительные показатели: снижения надежности КP или индекса надежности Кb; увеличения вероятности отказа конструкции КQ в результате допущенных дефектов. Указанные показатели вычисляются как соответствующие отношения фактических значений надежности P, индекса надежности b или вероятности отказа Q к их проектному уровню P0, b0 или Q0.

Получены математические зависимости, связывающие эти показатели между собой. Например, показатель снижения надежности при дефектах

,                                      (10)

где Р, Р0 – фактическая и проектная надежность (безотказность); – показатель снижения индекса надежности; b, b0 – фактический и проектный индекс надежности по А.Р. Ржаницыну.

Индекс надежности конструкции с допущенными дефектами

,                                            (11)

где`k0 – проектный запас прочности; `КR – коэффициент снижения прочности в результате допущенных дефектов; VR, VF – вариации прочности и нагрузки соответственно.

Оценка относительных показателей надежности основных несущих конструкций зданий производилась следующим образом. По проектным данным вычислялся средний запас прочности. В результате натурных исследований находили средние значения и дисперсии параметров качества и определяли фактическую среднюю прочность и показатель (4). Затем вычисляли индекс надежности b по формуле (11) и коэффициент его снижения Кb при допущенных дефектах, далее – значения показателей КP и КQ, выраженные через Кb. Для исследованных конструкций гражданских зданий предельный порог увеличения вероятности отказа КQ составил 1,5...7, что согласуется с данными Г. Аугусти, А.П. Мельчакова, С.И. Меркулова [4–6] (КQ = 2...10).

Апробация предложенных квалиметрических моделей и методик проводилась при строительстве гражданских зданий различных конструктивных систем. В период внедрения разработанных методик при возведении объектов наблюдалось снижение уровня дефектности до 25%, (технический эффект), увеличение относительного показателя надежности конструкций до 20% (социальный эффект). Экономический эффект, равный по отношению к сметной стоимости 2–3%, достигался за счет снижения затрат на исправление брака.

Библиографический список

1.        Байбурин А.Х., Головнев С.Г. Качество и безопасность строительных технологий. – Челябинск, Изд-во ЮУрГУ, 2006. – 453 с.

2.        Организационно-технологическая надежность строительного производства/ А.А. Гусаков, С.А. Веремеенко, А.В. Гинзбург; Под ред. А.А. Гусакова. – М.: SVR-Аргус, 1994. – 472 с.

3.        ГОСТ 27.202–83. Надежность в технике. Технологические системы. Методы оценки надежности по параметрам качества изготовляемой продукции.

4.        Аугусти Г., Баратта А., Кашиати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании/ Пер. с англ. Ю.Д. Сухова. – М.: Стройиздат, 1988. – 584 с.

5.        Мельчаков А.П, Габрин К.Э., Мельчаков Е.А. Управление безопасностью в строительстве. Прогнозирование и страхование рисков и аварий зданий и сооружений. – Челябинск, 1996. – 198 с.

6.        Меркулов С.И. Конструктивная безопасность железобетонных элементов реконструированных зданий и сооружений: Дис.... д-ра техн. наук. – Орел, 2004. – 470 с.

<<Назад