Байбурин Денис Альбертович, старший преподаватель кафедры строительного производства и теории сооружений
454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76
ResearcherID: AAL-1762-2021
Scopus Author ID: 57199402716
Denis A. Baiburin, Senior Lecturer of the Department of Building Technologies and Structural Engineering
6 Lenin Ave., Chelyabinsk, 454080
ResearcherID: AAL-1762-2021
Scopus Author ID: 57199402716
Потапов Александр Николаевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры строительного производства и теории сооружений
454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76
ResearcherID: AAF-2331-2020
Scopus Author ID: 56825170800
Alexander N. Potapov, D.Sc.(Eng.), Professor, Professor of the Department of Building Technologies and
Structural Engineering
6 Lenin Ave., Chelyabinsk, 454080
ResearcherID: AAF-2331-2020
Scopus Author ID: 56825170800
Введение. В известных исследованиях по теме статьи не указываются объемы выборки и типы цехов по их технологическим признакам, что не позволяет обобщить многочисленные данные о повреждениях. Недостатком ранее проведенных исследований является отсутствие обобщений с построением регрессионных зависимостей повреждаемости несущих элементов зданий от сроков их эксплуатации. Предметом исследования являются корреляции поврежденности основных конструкций промышленных зданий от сроков их эксплуатации. Для построения указанных зависимостей исследована значимая выборка цехов (не менее 100 цехов), и изучена частотность повреждений их основных конструкций. Частотность повреждений была изучена ранее и опубликована авторами. Целью настоящего исследования является построение корреляций между степенью поврежденности и сроками эксплуатации конструкций.
Материалы и методы. В качестве объектов исследования рассматривались одноэтажные промышленные здания металлургической, машиностроительной, энергетической отраслей, а также производства строительных материалов. Обследование цехов производилось по стандартным методикам, утвержденным в национальных стандартах и нормах. Для анализа дефектов и повреждений была создана электронная база в табличном процессоре, в которой фиксировалась вся основная информация по типам цехов, материалам и конструкциям, дефектам и повреждениям.
Результаты исследования. Анализ данных по большой выборке промышленных зданий позволил установить корреляции между поврежденностью и сроками эксплуатации конструкций. Установлено, что скорость повреждений стальных колонн больше, чем у железобетонных. Интенсивность повреждений стальных колонн описывается экспоненциальной зависимостью, а железобетонных — линейной. Кирпичные и железобетонные стены повреждаются по линейной зависимости от сроков эксплуатации. Зависимость «повреждаемость — сроки эксплуатации» железобетонных перекрытий и покрытий аппроксимируется полиномом второй степени, близким к линейной зависимости. Подобная линейная повреждаемость характерна и для стальных ферм. Повреждаемость стальных подкрановых балок прямо не зависит от сроков эксплуатации самого здания, так как балки заменяют по мере их повреждений.
Обсуждение и заключение. В результате исследования частотности повреждений были получены математические модели «поврежденность — срок эксплуатации» конструкций промышленных зданий, которые могут быть использованы для оптимизации технического обслуживания, планирования экспертиз, периодических осмотров, текущих и капитальных ремонтов зданий, разработки стратегии предприятий по замене основных производственных фондов. Отмечены отличительные особенности накопления со временем повреждений и дефектов для металлических каркасов промышленных зданий, связанные с человеческими ошибками. Для снижения аварийности и оптимизации затрат на протяжении жизненного зданий предлагается применять риск-ориентированный подход, оценивать вероятность возникновения ошибок и стоимость восстановительных мероприятий на стадиях проектирования, возведения и эксплуатации.
Introduction. Well-known studies on the research subject have failed to specify sample sizes and types of workshops based on their technological characteristics, which prevents us from summarizing the numerous damage data. The downside of the previous studies is the lack of generalizations with designing regression dependences of damage to the bearing elements of buildings on their service life. The subject of the study is the correlation of damage to the main structures of industrial buildings from their service life. In order to design these dependencies, a significant sample of workshops (at least 100 workshops) has been investigated and the frequency of damage to their main structures has been examined. The frequency of damage has been previously studied and published by the authors. The aim of the study is to establish correlations between the degree of damage and the service life of structures.
Materials and Methods. The objects of the study were single-storey industrial buildings of the metallurgical, machine-building, energy industries, as well as production of building materials. The workshops were inspected by means of the standard methods endorsed in the national standards and norms. In order to analyze defects and damages, an electronic database was designed in a tabular processor that recorded all the basic information on types of workshops, materials and structures, defects and damages.
Research Results. The analysis of data on a large sample of industrial buildings made it possible to establish correlations between damage and the service life of structures. It was found that the rate of damage to steel columns is higher than that of reinforced concrete columns. The intensity of damage to steel columns is described by means of an exponential dependence, while that of reinforced concrete columns is a linear one. Brick and reinforced concrete walls are damaged linearly depending on the service life. The dependence "damage - service life" of reinforced concrete floors and coatings is approximated by a polynomial of the second degree, close to a linear relationship. Similar linear damage is typical of steel trusses. The damage rate of steel crane beams does not directly depend on the service life of the building itself, as the beams are replaced if damaged.
Discussion and Conclusion. As a result of the study of the frequency of damage, mathematical models of "damage - service life" of industrial building structures were obtained that can be used in order to optimize maintenance and repairs of buildings. The distinctive features of the accumulation of damages and defects over time for metal frames of industrial buildings associated with human mistakes are noted. In order to reduce accidents and optimize costs throughout the life cycle of buildings, it is suggested that a risk-based approach is applied, the likelihood of errors and cost of restoration measures at the stages of design, construction and operation are assessed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.