Новые способы количественной оценки механической (конструкционной) безопасности несущих элементов строительных конструкций на стадии проектирования и эксплуатации
Краткое описание
Предложены новые способы для количественной оценки механической (конструкционной) безопасности (в виде несущей способности, надежности, остаточного временного ресурса) несущих элементов строительных конструкций на стадии проектирования и эксплуатации. В настоящее время способы приняты для практического применения предприятием ООО «Вологодский центр комплексного проектирования и обследования» в проектных работах и работах по обследованию и испытаниям несущих элементов конструкций.
Известные аналоги представлены методами расчетов надежности несущих элементов конструкций на основе вероятностного подхода – методы расчетов надежности по А.Р. Ржаницыну и В.Д. Райзеру. Вероятностные методы расчета надежности применимы лишь при полной статистической информации (известной функции распределения и ее параметрах, зависимости/независимости этих параметров), что является их недостатком при практическом применении. Как отмечает И.Н. Бронштейн, иногда для получения полной статистической информации, недостаточно проведения и 100 испытаний. Следовательно, получить полную статистическую информацию об исследуемых параметрах зачастую невозможно или экономически нецелесообразно. В проекте предлагаются методы расчетов надежности (и других показателей механической безопасности), при использовании которых достаточно получить 3-4 значения исследуемого параметра для расчета надежности. Преимущество предложенных способов заключается в возможности анализа и расчета надежности элемента конструкции при 3-4 значениях исследуемого параметра, что повысит производительность испытательной лаборатории, и, как следствие, снизит себестоимость производимых ею услуг. Разработки защищены группой патентов на изобретения: 2161788RU, 2275613RU, 2460057RU, 2582495RU, 2596694RU, 2579545RU, 2533742RU.
Приоритетное направление развития науки, технологий и техники в РФ
Безопасность и противодействие терроризму.
Новизна предложения
- разработаны и запатентованы способы определения несущей способности несущих элементов строительных конструкций по различным критериям работоспособности;
- впервые в РФ разработан метод расчета надежности железобетонных балок на основе теории свидетельств Демпстера-Шефера при исходной статистической информации в виде подмножества интервалов;
- разработаны методы расчетов надежности железобетонных балок как условных последовательных механических систем на основе теории возможностей и теории случайных множеств.
Область применения
Раздел M. Деятельность профессиональная, научная и техническая.
Код ОКВЭД 71.20.9 Деятельность по техническому контролю, испытаниям и анализу прочая.
Целевая аудитория
- проектные и эксплуатирующие организации
- специалисты по проектированию и обследованию и испытанию строительных конструкций
- научно-технические работники
Текущая стадия развития
- НИР, лабораторные испытания
Экономический, экологический и социальный эффекты
Количественная оценка безопасности эксплуатации по несущей способности и надежности строительных элементов в одних случаях может выявить резервы их несущей способности, что повлечет за собой экономический эффект за счет отказа от усиления/замены элементов. В других случаях своевременное предупреждение аварий железобетонных элементов оказывает существенный экономический, экологический и социальный эффект, т.к. обрушение строительных конструкций может повлечь за собой социальные и экономические катастрофы.
Так, например, несущая способность стального (С255) двутавра 25Б1 по ГОСТ Р 57837-2017 длиной 6 м при классическом расчете с шарнирными опорами составляет 15,22 кН/м. Уточнение его расчетной схемы и поверочный расчет с учетом угловой жесткости опорных закреплений на основе разработанных методов позволит выявить резерв несущей способности до 22,00 кН/м, т.е. разработанный подход может служить обоснованием для повышения допустимой эксплуатационной нагрузки на элемент до 30%. Это может принести существенный экономический эффект при отказе от усиления/замены балок при поверочных расчетах, например, при смене функционального назначения сооружения.
Кроме того, стоимость испытания единичного образца бетона 10х10х10 см на март 2019 г. составляет порядка 200 руб. Для расчета надежности вероятностными подходами (описанными выше) необходимо проведение порядка 50 испытаний таких образцов, т.е. около 10 тыс. руб. Для расчета надежности предлагаемым в проекте возможностным подходом, потребуется 3 только образца с суммой затрат в 600 руб. Проведение испытаний более высокой стоимости приведет к еще большему экономическому эффекту.
Права интеллектуальной собственности
- Получен патент
Вид сотрудничества
- Передача прав по лицензионному соглашению
- Техническая кооперация (совместная дальнейшая разработка, испытание новых применений, адаптация к потребностям заказчика)
- Внедрение в учебный процесс
- Работы по хоздоговору
- Оказание услуг научно-методического характера
Установленная кооперация по реализации проекта
- Межкафедральный
- Межуниверситетский
Установленная кооперация по реализации проекта с предприятиями и организациями
Региональный уровень
Источник финансирования разработки
- средства университета (гранты, стимулирующие выплаты)
- собственные средства (в т.ч. заемные и кредиты)
Патенты и награды
Руководитель(и) проекта (ФИО, степень, ученое звание)
Уткин Владимир Сергеевич, д.т.н.
Соловьев Сергей Александрович, ст. преп.
