Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий

 

Изобретение относится к области промышленного строительства, а именно технологии проведения оценки технического состояния производственных зданий. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий, основанный на проведении обследовательских и расчетных работ, предусматривает установление при обследовании фактических параметров, определение расчетным путем нагрузок и допустимых величин параметров, сравнение допустимых и замеренных величин параметров, установление на основе сравнения степени пригодности производственных зданий к дальнейшей безопасной эксплуатации, причем сначала на основе анализа проектной, исполнительной, эксплуатационной, нормативной документации и предварительной рекогносцировки составляют предварительную программу обследования, включающую тип конструкции производственного здания, их количество и перечень параметров для программы обследования, затем осуществляют замер параметров по программе предварительного обследования, сравнивают результаты замеров параметров конструкций производственного здания с ранее установленными допустимыми их величинами и на основе сравнения принимают решение об установлении количества конструкций для детального инструментального обследования его элементов, определяют параметры элементов конструкций для детального обследования, проводят детальное обследование элементов конструкций и по результатам детального инструментального обследования элементов конструкций судят о степени пригодности производственного здания к дальнейшей безопасной эксплуатации и устанавливают причины несовпадения замеренных параметров с допустимыми. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в расширении технологических возможностей при оценке промышленной безопасности производственных зданий, обеспечении их безопасной эксплуатации за счет более эффективного контроля состояния их конструктивных элементов на различных этапах проектирования, сооружения и эксплуатации путем обеспечения соответствия режимов эксплуатации проектным требованиям, своевременного выявления дефектов и повреждений, проведения на этой основе необходимых ремонтов. 50 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области промышленного строительства, а именно к технологии проведения оценки технического состояния производственных зданий. Оценка промышленной безопасности как комплекс обследовательских и расчетных работ, по результатам которых формируется и документально оформляется в виде заключения, дающего представление о текущем техническом состоянии сооружений, где приводятся рекомендации по их дальнейшей эксплуатации, например, такие, как: снести из-за ветхости; обеспечена дальнейшая безопасная эксплуатации; нагрузки на металлические конструкции привести в соответствие с проектом; разработать проект реконструкции в связи с недостаточной прочностью металлических конструкций из-за наличия непроектных нагрузок, дефектов или повреждений, восстановить пространственную жесткость и др.

Известное техническое решение, принятое за прототип, - способ оценки технического состояния металлических конструкций строительных сооружений (RU 2086741, 1997 г.) - содержит описание технологии оценки (экспертизы) технического состояния промышленного здания, основанной на проведении обследовательских и расчетных работ, установлении при обследовании фактических параметров, определении расчетным путем нагрузок и допустимых величин параметров, сравнении допустимых и замеренных величин параметров, установлении на основе сравнения степени пригодности дымовых труб к дальнейшей безопасной эксплуатации, в котором оценку промышленной безопасности проводят на стадии эксплуатации.

Однако описанная технология не в полной мере раскрывает необходимые операции и контролируемые параметры при проведении этих операций и ограничена использованием в качестве объектов контроля преимущественно металлических конструкций здания.

Настоящее изобретение является дальнейшим развитием и совершенствованием апробированного на практике способа оценки промышленной безопасности применительно к производственным зданиям различной конструкции, выполненным из различных строительных материалов.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей при оценке промышленной безопасности производственных зданий, обеспечение их безопасной эксплуатации за счет более эффективного контроля состояния их конструктивных элементов на различных этапах проектирования, сооружения и эксплуатации путем обеспечения соответствия режимов эксплуатации проектным требованиям, своевременного выявления дефектов и повреждений, проведения на этой основе необходимых ремонтов.

Глубину оценки промышленной безопасности определяют целью, с которой она проводится, например: систематическое наблюдение; периодические осмотры; внеочередные осмотры их наружных и внутренних конструкций; предварительное обследование сооружения; комплексное обследование; оценка технического состояния производственного здания; разработка технического решения на усиления; в случае смены собственника; составление заключения;
определение ресурса производственного здания;
составление паспорта на производственное здание;
страхование.

Под параметром далее понимают некоторую единицу информации о строительном сооружении. Параметр определен в том случае, если ему присвоено наименование, определено (при необходимости) его краткое написание (идентификатор), дана единица его измерения и известно его значение. Параметры могут быть как количественными, так и качественными, при этом значение первого типа параметров определяется численными величинами, а второго - характерными величинами. С другой стороны, по типу установления значения параметров они могут быть проектными, допустимыми, замеряемыми (фактическими) и вычисляемыми и, кроме того, параметры могут служить исходными данными для определения значений других параметров. Так же под параметрами сооружения можно понимать и информацию об их дефектах и повреждениях, к которым относятся отклонения в качестве, форме и фактических размерах их конструктивных элементов от требований проекта и нормативных документов, возникающие при изготовлении на заводе, транспортировании, возведении и эксплуатации. И, наконец, к параметрам сооружения можно отнести его состояние, определенное на основе оценки: исправное - все его элементы удовлетворяют требованиям действующих нормативных документов и проектной документации; работоспособное (удовлетворяются все требования по безопасной дальнейшей эксплуатации, но имеются незначительные отступления от действующих норм и проекта), ограниченно работоспособное (возможна дальнейшая эксплуатация при определенных эксплуатационных ограничениях, разработке мероприятий по устранению выявленных дефектов и повреждений) и неработоспособное (возможна потеря несущей способности конструкций, исключающая безопасную дальнейшую эксплуатацию), а также параметры усиления (при необходимости), применение которого позволит разрешить безопасную дальнейшую эксплуатацию сооружения. Поэтому естественным является расширение толкования термина оценка и рассмотрение оценки или экспертизы промышленной безопасности как комплекса обследовательских и расчетных работ не только на стадии эксплуатации уже возведенного сооружения, но и на других этапах его жизненного цикла таких, как: проектирование, изготовление на заводе его сборочных единиц, транспортировании их на строительную площадку и возведение (монтаж).

Параметры в зависимости от источника их получения могут быть разделены на устанавливаемые из проектной, эксплуатационной и иной документации, замеряемые в результате обследования и вычисляемые. На основе определенных тем или иным способом параметров можно установить наличие или отсутствие дефектов и повреждений в строительном сооружении.

Под дефектами сооружений можно понимать отклонения качества, формы и фактических размеров конструкций, их элементов и материалов от требований нормативных документов или проекта, возникающие при проектировании, изготовлении и возведении или монтаже, т.е. на этапах жизненного цикла, предшествующих этапу эксплуатации. Установление дефектов до этапа эксплуатации предполагает, что дефекты, возникающие при изготовлении и транспортировании конструкции и материалов, могут быть выявлены и устранены до их применения, а дефекты возведения и монтажа - до приемки сооружения в эксплуатацию.

Повреждения строительных сооружений можно трактовать как отклонения качества, формы и фактических размеров конструкций от требований нормативных документов или проекта, возникающие при эксплуатации.

Таким образом, с учетом принятых определений, поставленная задача достигается тем, что в способе оценки промышленной безопасности производственных зданий, основанном на проведении обследовательских и расчетных работ, установлении при обследовании фактических параметров, определении расчетным путем нагрузок и допустимых величии параметров, сравнении допустимых и замеренных величин параметров, установлении на основе сравнения степени пригодности производственных зданий к дальнейшей безопасной эксплуатации, - сначала на основе анализа проектной, исполнительной, эксплуатационной, нормативной документации и предварительной рекогносцировки составляют предварительную программу обследования, включающую тип конструкции производственного здания, их количество и перечень параметров для программы обследования, затем осуществляют замер параметров по программе предварительного обследования, сравнивают результаты замеров параметров конструкций производственного здания с ранее установленными допустимыми их величинами, и на основе сравнения принимают решение об установлении количества конструкций для детального инструментального обследования его элементов, определяют параметры элементов конструкций для детального обследования, проводят детальное обследование элементов конструкций и по результатам детального инструментального обследования элементов конструкций судят о степени пригодности производственного здания к дальнейшей безопасной эксплуатации и устанавливают причины несовпадения замеренных параметров с допустимыми. При этом па стадии проектирования производственных зданий могут дополнительно устанавливать фактические метеорологические характеристики местности, где возводят производственное здание, проводят геологоразведочные работы по установлению уровня грунтовых вод и характеристик грунта и экспериментально подтверждают аэродинамические и динамические характеристики на моделях производственного здания, а полученные экспериментальные данные используют при определении степени пригодности производственного здания к безопасной эксплуатации по проекту и установлении причин несовпадения замеренных параметров с проектными. На стадии изготовления конструкций производственных зданий дополнительно определяют характеристики фактически примененных материалов, фактически выполненных соединений, экспериментально определяют на образцах физико-механические свойства примененных материалов, устанавливают отступления от проекта, а полученные данные используют при определении степени пригодности изготовленных конструкций производственного здания для строительства производственного здания и последующей ее безопасной эксплуатации с учетом фактического исполнения и установлении причин несовпадения определенных параметров с проектными. На стадии транспортирования конструкций производственных зданий дополнительно экспериментально определяют значения фактических механических и климатических воздействий на транспортируемые конструкции и полученные результаты используют при определении степени пригодности конструкций к строительству производственного здания, последующей ее безопасной эксплуатации производственного здания и установлении причин несовпадения замеренных параметров с проектными. На стадии строительства производственного здания дополнительно определяют характеристики фактически примененных материалов, фактически выполненных соединений, экспериментально определяют на образных физико-механические свойства примененных материалов, устанавливают отступления от проекта, а полученные данные используют при определении степени пригодности производственного здания к безопасной эксплуатации с учетом фактического исполнения и установлении причин несовпадения замеренных параметров с проектными. На стадии производственных зданий, на стадии изготовления конструкций производственных зданий в заводских условиях, на стадии транспортирования готовых конструкций к месту строительства, на стадии строительства производственных зданий и на стадии эксплуатации производственных зданий дополнительно определяют все характеристики для определения степени пригодности производственного здания к безопасной эксплуатации с учетом всех стадий проектирования, изготовления, транспортирования, строительства и эксплуатации и установления причин несовпадения замеренных параметров с проектными. В качестве параметров могут принимать проектные, допустимые, замеряемые и вычисляемые. Проектные параметры определяют из проектной и исполнительной документации, допустимые параметры определяют из нормативной документации, замеряемые параметры определяют по результатам фактических замеров элементов конструкций производственного здания и ее характеристик, а вычисляемые определяют по данным проектной, исполнительной и нормативной документации и замеров. При определении параметров дополнительно выявляют допущенные дефекты, в проекте, в конструкциях, изготовленных в заводских условиях, при транспортировании и при строительстве. При выявлении дефектов определяют уменьшение ресурса в сравнении с проектной величиной, снижение качества материалов в сравнении с рекомендуемой в проектной и нормативной документации, непроектные соединения, непроектные нагрузки. В качестве параметров определяют повреждения при эксплуатации производственного здания. В качестве повреждений определяют трещины, оголение арматуры, выпучивание арматуры, коррозионный износ. В качестве параметров определяют качественные характеристики, определяющие исправное, работоспособное, ограниченно работоспособное и неработоспособное состояние производственного здания. Параметр - исправное состояние производственного здания - определяют тогда, когда все элементы производственного здания удовлетворяют требованиям действующим нормативным и проектным документам. Параметр - работоспособное состояние производственного здания - определяют тогда, когда соблюдены требования по безопасной эксплуатации производственного здания. Параметр - ограниченно работоспособное состояние производственного здания - определяют тогда, когда соблюдены требования по безопасной эксплуатации производственного здания при эксплуатационных ограничениях, для снятия которых требуется устранить повреждения и дефекты производственного здания. Параметр - неработоспособное состояние - определяют тогда, когда не соблюдены требования по безопасной эксплуатации производственного здания. При этом требования по безопасной эксплуатации производственного здания считают соблюденными тогда, когда несущая способность конструкции производственного здания удовлетворяет требованиям нормативной документации. Требования по безопасной эксплуатации производственного здания считают не соблюденными тогда, когда возможна потеря несущей способности конструкции производственного здания. При оценке промышленной безопасности проекта производственного здания дополнительно определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания. При оценке промышленной безопасности конструкций производственного здания, изготовленных в заводских условиях, определяют фактические размеры, фактические примененные материалы и их физико-механические характеристики, определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания. При оценке промышленной безопасности транспортирования готовых конструкций к месту строительства определяют отклонения в качестве, форме и фактических размерах конструктивных элементов от проектных и допустимых параметров производственного здания, определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания. При оценке промышленной безопасности строительства производственного здания определяют отклонения в качестве, форме и фактических размерах конструктивных элементов от проектных и допустимых параметров производственного здания, определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания. При оценке промышленной безопасности эксплуатации производственного здания определяют отклонения в качестве, форме и фактических размерах конструктивных элементов от проектных и допустимых параметров производственного здания, определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания. В качестве параметров для предварительного обследования определяют те параметры производственного здания, относительные уменьшения которых приводят к наибольшему увеличению величин эксплуатационных напряжений в элементах ее конструкций, и те сечения ее элементов конструкций, в которых это увеличение наибольшее. В качестве параметра для предварительного обследования принимают осадку фундамента производственного здания. Осадку фундамента производственного здания определяют геодезическим методом в несолнечную погоду. Осадку фундамента производственного здания могут определять 2 раза в год, в первые два года после строительства дымовой трубы, и один раз в пять лет в случае стабилизации осадки не более 1 мм в год. В качестве параметра для предварительного обследования могут принимать скорость движения поездов по железнодорожным путям, расположенным на расстоянии менее 40 м от производственного здания. В качестве параметра для предварительного обследования также принимают исправность ливневой канализации и отмостки по периметру производственного здания. В качестве параметра для предварительного обследования принимают исправность водопроводных и канализационных сетей на расстоянии менее 100 м от производственного здания. В качестве параметра для предварительного обследования принимают ритмическое колебание почвы фундамента производственного здания, создаваемое механизмами различного назначения. В качестве параметра для предварительного обследования принимают нарушение несущей способности фундамента производственного здания, вызванное возведением новых близлежащих сооружений. В качестве параметра для предварительного обследования принимают уровень грунтовых вод в месте расположения фундамента производственного здания. В качестве параметров для предварительного обследования принимают изменение температурно-влажностного режима, обусловленное подключением дополнительных агрегатов и выполнением дополнительных отверстий и проемов в фундаменте. В качестве параметров для предварительного обследования принимают характеристики воздействия скопления посторонних предметов на светофорных и смотровых площадках. В качестве параметров для предварительного обследования принимают характеристики воздействия складирования взрывчатых веществ в цокольной части производственного здания и вблизи нее, возведение вблизи производственного здания складов материалов и скопление мусора. В качестве параметров для предварительного обследования принимают данные контроля за состоянием днищ в хранилищах кислот, щелочей и других продуктов, агрессивных к материалам фундаментов производственного здания. В качестве параметров для предварительного обследования принимают данные контроля за отводом дождевых вод и отработанных вод и пара. В качестве параметров для предварительного обследования принимают данные контроля за глубиной колодцев для откачки грунтовых вод. В качестве параметров для предварительного обследования принимают данные контроля за поступлением в производственное здание химически агрессивных газов с влажностью выше и температурой выше или ниже проектных значений. В качестве параметров для предварительного обследования принимают относительную влажность газовой среды в производственном здании. При этом в программу предварительного обследования включают участки с подтеками конденсата, дефектными швами, обнаженной арматурой, разрушением поверхностного слоя бетона и кирпича, сквозным разрушением стенки ствола, трещинами, нарушением болтового соединения, повреждением молниеприемника, низким качеством бетона. В качестве параметра для предварительного обследования принимают вес (массу) технологического оборудования, которое превышает проектное его значение. В качестве параметра для предварительного обследования принимают вес слоев покрытия, который превышает его проектное значение. В качестве параметра для предварительного обследования принимают относительный прогиб стропильной фермы, который превышает допустимое нормативное его значение. В качестве параметра для предварительного обследования принимают величину относительной площади разрушения противокоррозионной защиты, превышающую допустимое се значение. В качестве допустимого параметра принимают превышение гидроизоляции фундамента над максимальным уровнем грунтовых вод, которое находится в пределах (0,50...0,55) м. В качестве допустимого параметра могут принимать скорость v движения поездов по железнодорожным путям, расположенным на расстоянии менее 40 м от производственных зданий, удовлетворяющую условию v ≤ 5 км/ч.

Рассмотрим на примере металлических конструкций (МК) покрытий производственных зданий (ПЗ) - стропильных ферм и их связей технологию оценки их промышленной безопасности, согласно которой устанавливается перечень контролируемых параметров при экспертизе, состав и облик выпускаемой документации с результатами экспертизы. Принимая эту концепцию за основу, проводится оценка промышленной безопасности и для других конструкций производственных зданий с учетом их особенностей. Предлагаемая технология оценки промышленной безопасности (экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ)) включает следующие организационные мероприятия и работы:
заключение договора на проведение экспертизы;
прибытие обследователей в минимально необходимом составе на объект обследования;
проведение предварительного обследования всех металлических конструкций;
анализ результатов предварительного обследования и на их основе с учетом имеющихся у обследователей методических рекомендаций (критериев) выбор для детального инструментального обследования некоторой части конструкции и сбор при их обследовании всех необходимых данных, что позволило бы провести все необходимые проверочные расчеты и в случае необходимости расчеты по усилению конструкций с целью увеличения ресурса их эксплуатации.

Документацию предлагается представлять в виде следующих составляющих отчета:
Карта замеров (Предварительное обследование);
Инструментальное обследование. ЭПБ-ИО;
Результаты расчетов. Нагрузки, прочность и ресурс ЭПБ-РР;
Исходные данные ЭПБ-ИД; Результаты анализа ПД и обследования, необходимые и достаточные для проведения расчетов и выпуска документации с использованием автоматизированной системы (АС) и электронного архива (ЭЛАР);
Заключение о техническом состоянии несущих МК ПЗ ЭПБ-ЗАК.

При обследовании должны быть определены параметры, которые по назначению можно разделить на группы параметров, соответственно используемые для:
оформления титульных листов частей документации;
расчета нагрузок от покрытия и подвесного оборудования;
расчета снеговой нагрузки;
определения номеров ферм, подлежащих обязательному инструментальному обследованию;
расчета прочности и ресурса ферм, выбранных для инструментального обследования;
подготовки заключения о техническом состоянии ферм.

Для оформления титульных листов частей документации необходимо определить следующие параметры: наименования обследуемого предприятия и города и области его нахождения; наименование обследовательской организации; должности и полные имена обследователей и руководителей с обеих сторон, подписывающих и утверждающих выпускаемую по результатам ЭПБ ПЗ документацию.

При предварительном обследовании ферм проводится определение параметров, определяющих нагружение ферм от покрытия и технологических нагрузок, а также определяются параметры, на основе которых обследователь определяет конкретные фермы для инструментального обследования.

Предварительному обследованию подвергаются все металлические конструкции покрытия, при котором сначала на основе проектной документации и замеров на объекте составляются планы (в виде схем или таблиц) расположения на объекте стропильных ферм, прогонов и связей по верхним поясам ферм с указанием для каждой фермы номера ряда и наименования оси их расположения. Кроме того, в обязательном порядке устанавливается план расположения подвесного технологического и подъемно-транспортного оборудования; наименование и вес слоев покрытия, планы расположения оборудования на кровле и опирания плит покрытия на фермы.

Далее для каждой фермы на основе проектной документации выполняется геометрическая схема с указанием на схемах для каждого элемента фермы (стержня) типа профиля (например, неравнобокий уголок, размеры и толщины его полок) и затем проводится установление соответствия фактических геометрических схем ферм и типов профилей их элементов проектной документации. Как показывает опыт обследования, на объекте используется, как правило, один,от силы два или три типа ферм, поэтому с целью сокращения времени обмеры проводятся для одной из ферм. Этот этап обследования можно проводить в следующей последовательности. Выбирают практически произвольно для обследования одну ферму (или по одной ферме каждого типа), затем проводят замеры для установления ее геометрической схемы и установления типа используемых в ней профилей, после чего сравнивают результаты замеров с данными анализа проектной и исполнительной документации. Результаты этих замеров и анализа помещаются в таблицу документа "Карта замеров (Предварительное обследование) ЭПБ-КЗ". Далее проводят обследование оставшихся ферм, при этом обследование может быть проведено уже без проведения замеров, например путем визуального осмотра с помощью бинокля. Опыт подтверждает возможность и достаточно высокую достоверность получения таким способом результатов обследования и установления на обследуемых фермах соответствия или несоответствия фактической геометрической схемы и фактически использованных профилей проектной и исполнительной документации. При этом визуальном обследовании ферм устанавливаются так же стропильные фермы с отсутствующими элементами и стропильные фермы с погнутыми элементами; величины относительных площадей разрушенных противокоррозионных защит стропильных ферм и т.д.

Марки примененных сталей принимаются на основе данных исполнительной документации. Относительные прогибы ферм можно определять с использованием, например, струны, натянутой вдоль нижнего пояса фермы или теодолита.

Все узлы опирания фермы должны быть осмотрены на предмет соответствия их проекту.

Наиболее ответственно при предварительном обследовании необходимо подойти к определению состава слоев покрытия и их характеристик, применяя для этого не только проектную и исполнительную документацию, но при необходимости и вскрытие слоев покрытия и их исследование, а также установлению плана расположения подвесного технологического и подъемно-транспортного оборудования, расположению оборудования на кровле и опиранию плит покрытия на фермы и т.п.

Результаты предварительного обследования удобно свести в табл.1 с критериями по отбору ферм для детального инструментального обследования. В табл. 1 знаком (*) для каждой стропильной фермы в соответствующем столбце указывается наличие диагностического признака, превышающего допустимое значение, или наличие отступления от ПД, обнаруженные при предварительном обследовании и приведенные в соответствующих таблицах карты замеров ЭПБ-КЗ, в которых указаны также допустимые значения параметров, например допустимый относительный прогиб равен 0,5% от длины пролета фермы.

По результатам предварительного обследования для детального инструментального обследования назначаются стропильные фермы, которые выбираются согласно данным табл.1., если имеется один диагностический признак, превышающий допустимое значение (имеется знак (*)). В случае, если количество таких стропильных ферм окажется более назначенного заказчиком в пределах сметы, выделенной на обследование, то отдельным соглашением утверждается окончательное количество стропильных ферм для детального инструментального обследования.

В случае, если количество стропильных ферм согласно табл.1, имеющих диагностические признаки, превышающие допустимые, меньше количества, назначенного заказчиком в пределах сметы, выделенной на обследование, то оставшееся количество назначается руководителем работ.

По результатам предварительного обследования для детального инструментального обследования назначаются стропильные фермы, указанные в табл.2.

При инструментальном обследовании определяются данные, которые используются в дальнейшем при проведении расчетов нагрузок, прочности и ресурса МК ПЗ.

Необходимость и достаточность ниже приведенных исходных данных обосновывается тем, что они регламентированы действующим СНиП 2.01.07.85 "Нагрузки и воздействия" при проведении расчетов снеговой нагрузки.

Для расчета снеговой нагрузки определяются следующие параметры: номер снегового района расположения ПЗ, по которому определяется величина S₀ - нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли; конструктивное исполнение покрытия (количество скатов, наличие или отсутствие фонаря, уклон покрытия, по этим данным определяется μ₀ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли S₀ к снеговой нагрузке на покрытие, например для односкатного покрытия с углом наклона до 25^o и без фонаря принимается μ₀ = 1); средняя скорость ветра v за три наиболее холодных месяца, используемая для определения коэффициента k₁, который при v≥2 м/с определяется для однопролетных покрытий без фонарей с уклоном до 12% по формуле k₁=1,2-0,1v, а при v≥4 м/с для покрытий с уклоном 12...20% принимается k₁=0,85; высота h, ширина b ПЗ, по значениям которых определяется коэффициент k₂= 1-0,2(1-b/90)(h/10-1) при h>10 м и b<90 м, но при этом k₂ не менее 0,7; средняя месячная температура воздуха в январе, необходимая для уточнения коэффициента k₂, например, при температуре, превышающей 5^oС, k₂=1; расстояние до более высокого здания, защищающего покрытие от прямого ветрового воздействия, так же необходимое для уточнения коэффициента k₂, например, при наличии такого здания, удаленного на расстояние менее десяти разниц высот обследуемого и соседнего зданий, принимается k₂=1. На основе этих параметров полное нормативное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия определяется по выражению S =S₀μ₀k₁k₂γ, где γ- коэффициент надежности на снеговую нагрузку, принимаемый равным γ = 1,4, а для ферм, у которых отношение нормативной нагрузки от веса покрытия и стационарного оборудования к нормативному значению веса снегового покрова S₀ менее 0,8, γ = 1,6.
Для обеспечения проведения расчетов прочности при инструментальном обследовании определяются следующие параметры: фактический коррозионный износ поперечных сечений элементов (стержней) ферм, величины относительных ослаблений сечений, механические характеристики фактически примененных марок сталей в фермах, погиби элементов. При проведении расчетов определяются допустимые сжимающие силы ^c_доп.= φR_yγ_cF и допустимые растягивающие силы P^p_доп.= R_yγ_cF, где φ- коэффициент продольного изгиба центрально сжатых стержней;γ_c- коэффициент условий работы; F - фактическая площадь поперечного сечения стержня фермы. Прочность стержня считается обеспеченной, если выполняется условие Р ^с _доп(Р ^р _доп)> Р_рас, где P_рас - расчетные усилия, действующие в стержнях фермы от собственного веса покрытия, снеговой и технологических нагрузок.

Ресурс (Res) безопасной эксплуатации МК определяется по формуле Res= (t_min-t_d)/V_кор, где V_кор - принятая скорость коррозии; t_min, t_d -минимальная и допустимая толщины элементов МК. Ресурс определяется из допущения, что в течение последующего периода эксплуатации скорость поверхностной коррозии не превысит принятой.

Для выпуска заключения о техническом состоянии МК в дополнение к перечисленным выше параметрам определяются так же наличие: ослабленных монтажных соединений; неполномерных сварных швов; трещин в основном металле и в сварных швах; подрезов основного металла в поперечном сечении; продолжительность эксплуатации ПЗ и принятая в отрасли скорость коррозии.

На основании результатов проведенной ЭПБ ПЗ могут быть рекомендованы к проведению работы по усилению элементов МК с целью увеличения ресурса последующей безопасной эксплуатации. Особенность усиления ферм покрытия заключается в том, что работы по усилению обычно приходиться проводить на фермах, находящихся под нагрузкой.

Методика расчета усилений, согласно которой размеры усиливающих элементов определяются для частично разгруженной фермы при отсутствии снеговой нагрузки. При расчетах учитывается фактор уменьшения толщин как стержней фермы, так и усиливающих накладок в течение назначенного гарантийного периода эксплуатации с принятой скоростью коррозии V_кор. Согласно постановке этой задачи, необходимо определить площадь F₁ усиливающей накладки, которую необходимо приварить к стержню фермы с площадью поперечного сечения F. Требуется, чтобы по истечении m лет после выполнения работ по усилению выполнялись условия прочности σ₁ ≤ R_y1 (для усиливающей накладки) и σ₂ ≤ R_y2 (для усиливаемого стержня фермы), где σ₁ и σ₂- соответственно расчетные напряжения в усиливающей накладке и в стержне фермы соответственно; R_у1 - расчетное сопротивление материала накладки; R_у2 - расчетное сопротивление материала стержня фермы. Для опертого стержня принимается R_y2 =P_кр(F-ΔF+F₁)^-1. Расчетные напряжения определяются из выражений σ₁ = (1-α)F₁P_Σ(F(β-1))^-1 (для усиливающей накладки) и σ₂ = P(F-ΔF)^-1 (для усиливаемого стержня фермы). В выражениях для напряжения приняты обозначения: β = (F+F₁)/ΔF; Р_кр - осевая критическая сжимающая сила, определенная для суммарного сечения в конце гарантийного срока эксплуатации; ΔF = V_корm- уменьшение площади сечения за счет коррозии за гарантийный период эксплуатации; P_Σ = P_ct+P_var- суммарное расчетное усилие в стержне фермы, определяемое как сумма усилия Р_ct от постоянной составляющей нагрузки (вес покрытия, конструкции фермы и технологического оборудования) и Р_var от переменной составляющей нагрузки (временные технологические нагрузки); α = P_ct/P_Σ- коэффициент разгрузки фермы на период проведения работ по усилению.

Единообразие расчетов по принятой технологии, обобщающий опыт их выполнения позволяют задействовать минимальное число высококвалифицированных специалистов и сделать доступным проведение сложных расчетов практически любому инженеру-конструктору. Увеличение мощности вычислительной техники дает возможность рассчитывать все более сложные конструкции строительных сооружений, приближать упрощенные схемы к реальным, что повысит качество оценки (экспертизы) промышленной безопасности сооружений и тем самым повысит безопасность эксплуатации.

Формула изобретения

1. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий, основанный на проведении обследовательских и расчетных работ, установлении при обследовании фактических параметров, определении расчетным путем нагрузок и допустимых величин параметров, сравнении допустимых и замеренных величин параметров, установлении на основе сравнения степени пригодности производственных зданий к дальнейшей безопасной эксплуатации, при котором сначала на основе анализа проектной, исполнительной, эксплуатационной, нормативной документации и предварительной рекогносцировки составляют предварительную программу обследования, включающую тип конструкций производственного здания, их количество и перечень параметров для программы обследования, затем осуществляют замер параметров по программе предварительного обследования, сравнивают результаты замеров параметров конструкций производственного здания с ранее установленными допустимыми их величинами и на основе сравнения принимают решение об установлении количества конструкций для детального инструментального обследования его элементов, определяют параметры элементов конструкций для детального обследования, проводят детальное обследование элементов конструкций и по результатам детального инструментального обследования элементов конструкций судят о степени пригодности производственного здания к дальнейшей безопасной эксплуатации и устанавливают причины несовпадения замеренных параметров с допустимыми.

2. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 1, при котором на стадии проектирования производственных зданий дополнительно устанавливают фактические метеорологические характеристики местности, где возводят производственное здание, проводят геологоразведочные работы по установлению уровня грунтовых вод и характеристик грунта и экспериментально подтверждают аэродинамические и динамические характеристики на моделях производственного здания, а полученные экспериментальные данные используют при определении степени пригодности производственного здания к безопасной эксплуатации по проекту и установлении причин несовпадения замеренных параметров с проектными.

3. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 1, в котором на стадии изготовления конструкций производственных зданий дополнительно определяют характеристики фактически примененных материалов, фактически выполненных соединений, экспериментально определяют на образцах физико-механические свойства примененных материалов, устанавливают отступления от проекта, а полученные данные используют при определении степени пригодности изготовленных конструкций производственного здания для его строительства и последующей ее безопасной эксплуатации с учетом фактического исполнения и установлении причин несовпадения определенных параметров с проектными.

4. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 1, в котором на стадии транспортирования конструкций производственных зданий дополнительно экспериментально определяют значения фактических механических и климатических воздействий на транспортируемые конструкции и полученные результаты используют при определении степени пригодности конструкций к строительству производственного здания, последующей его безопасной эксплуатации и установлении причин несовпадения замеренных параметров с проектными.

5. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 1, в котором на стадии строительства производственных зданий дополнительно определяют характеристики фактически примененных материалов, фактически выполненных соединений, экспериментально определяют на образцах физико-механические свойства примененных материалов, устанавливают отступления от проекта, а полученные данные используют при определении степени пригодности производственного здания к безопасной эксплуатации с учетом фактического исполнения и установлении причин несовпадения замеренных параметров с проектными.

6. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-5, в котором на стадии проекта производственных зданий, на стадии изготовления конструкций производственных зданий в заводских условиях, на стадии транспортирования готовых конструкций к месту строительства, на стадии строительства производственных зданий и на стадии эксплуатации производственных зданий дополнительно определяют все характеристики для определения степени пригодности производственного здания к безопасной эксплуатации с учетом всех стадий проектирования, изготовления, транспортирования, строительства и эксплуатации и установлении причин несовпадения замеренных параметров с проектными.

7. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 1 или 2, в котором в качестве параметров принимают проектные, допустимые, замеряемые и вычисляемые.

8. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором проектные параметры определяют из проектной и исполнительной документации, допустимые параметры определяют из нормативной документации, замеряемые параметры определяют по результатам фактических замеров элементов конструкций производственного здания и его характеристик, а вычисляемые определяют по данным проектной, исполнительной и нормативной документации и замеров.

9. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-4, в котором при определении параметров дополнительно выявляют допущенные дефекты в проекте, в конструкциях, изготовленных в заводских условиях, при транспортировании и при строительстве.

10. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 9, в котором при выявлении дефектов определяют уменьшение ресурса в сравнении с проектной величиной, снижение качества материалов в сравнении с рекомендуемой в проектной и нормативной документации, непроектные соединения, непроектные нагрузки.

11. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметров определяют повреждения при эксплуатации производственного здания.

12. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 11, в котором в качестве повреждений определяют трещины, оголение арматуры, выпучивание арматуры, коррозионный износ.

13. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 11, в котором в качестве параметров определяют качественные характеристики, определяющие исправное, работоспособное, ограниченно работоспособное и неработоспособное состояние производственного здания.

14. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 13, в котором параметр - исправное состояние производственного здания - определяют тогда, когда все элементы производственного здания удовлетворяют требованиям действующих нормативных и проектных документов.

15. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 13, в котором параметр - работоспособное состояние производственного здания - определяют тогда, когда соблюдены требования по безопасной эксплуатации производственного здания.

16. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п.13, в котором параметр - ограниченно работоспособное состояние производственного здания - определяют тогда, когда соблюдены требования по безопасной эксплуатации производственного здания при эксплуатационных ограничениях, для снятия которых требуется устранить повреждения и дефекты производственного здания.

17. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 13, в котором параметр - неработоспособное состояние - определяют тогда, когда не соблюдены требования по безопасной эксплуатации производственного здания.

18. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3 и 9, в котором требования по безопасной эксплуатации производственного здания считают соблюденными тогда, когда несущая способность конструкции производственного здания удовлетворяет требованиям нормативной документации.

19. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3 и 9, в котором требования по безопасной эксплуатации производственного здания считают не соблюденными тогда, когда возможна потеря несущей способности конструкций производственного здания.

20. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором при оценке промышленной безопасности проекта производственных зданий дополнительно определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания.

21. Способ оценки безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором при оценке промышленной безопасности конструкций производственных зданий, изготовленных в заводских условиях, определяют фактические размеры, фактические примененные материалы и их физико-механические характеристики, определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания.

22. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором при оценке промышленной безопасности транспортирования готовых конструкций к месту строительства определяют отклонения в качестве, форме и фактических размерах конструктивных элементов от проектных и допустимых параметров производственного здания, определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания.

23. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором при оценке промышленной безопасности строительства производственного здания определяют отклонения в качестве, форме и фактических размерах конструктивных элементов от проектных и допустимых параметров производственного здания, определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания.

24. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором при оценке промышленной безопасности эксплуатации производственного здания определяют отклонения в качестве, форме и фактических размерах конструктивных элементов от проектных и допустимых параметров производственного здания, определяют весовые и ветровые нагрузки, вычисляемые параметры первой и второй группы прочности, допустимые параметры для первой и второй группы прочности и на основе сравнения вычисляемых и допустимых параметров судят о пригодности к безопасной эксплуатации производственного здания.

25. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования определяют те параметры производственного здания, относительные уменьшения которых приводят к наибольшему увеличению величин эксплуатационных напряжений в элементах ее конструкций, и те сечения ее элементов конструкций, в которых это увеличение наибольшее.

26. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают осадку фундамента производственного здания.

27. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 26, в котором осадку фундамента определяют геодезическим методом в несолнечную погоду.

28. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по п. 26, в котором осадку фундамента определяют 2 раза в год в первые два года после строительства производственного здания и один раз в пять лет в случае стабилизации осадки не более 1 мм в год.

29. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают скорость движения поездов по железнодорожным путям, расположенным на расстоянии менее 40 м от производственного здания.

30. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают исправность ливневой канализации и отмостки по периметру производственного здания.

31. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают исправность водопроводных и канализационных сетей на расстоянии менее 100 м от производственного здания.

32. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают ритмическое колебание почвы фундамента производственного здания, создаваемое механизмами различного назначения.

33. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают нарушение несущей способности фундамента производственного здания, вызванное возведением новых близлежащих сооружений.

34. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают уровень грунтовых вод в месте расположения фундамента производственного здания.

35. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования принимают изменение температурно-влажностного режима, обусловленное подключением дополнительных агрегатов и выполнением дополнительных отверстий и проемов в фундаменте производственного здания.

36. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования принимают характеристики воздействия скопления посторонних предметов на элементах покрытия.

37. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования принимают характеристики воздействия складирования взрывчатых веществ в цокольной части производственного здания и вблизи него, возведение вблизи производственного здания складов материалов и скопление мусора.

38. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования принимают данные контроля за состоянием днищ в хранилищах кислот, щелочей и других продуктов, агрессивных к материалам фундаментов производственных зданий.

39. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования принимают данные контроля за отводом дождевых вод и отработанных вод и пара.

40. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования принимают данные контроля за глубиной колодцев для откачки грунтовых вод.

41. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования принимают данные контроля за поступлением в производственное здание химически агрессивных газов с влажностью выше и температурой выше или ниже проектных значений.

42. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп. 1-3, в котором в качестве параметров для предварительного обследования принимают относительную влажность газовой среды в производственном здании.

43. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в программу предварительного обследования включают участки с подтеками конденсата, дефектными швами, обнаженной арматурой, разрушением поверхностного слоя бетона и кирпича, сквозным разрушением стенок, трещинами, нарушением болтового соединения, повреждением молниеприемника, низким качеством бетона.

44. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-4, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают наличие и/или характеристики погнутых элементов или отсутствие элемента.

45. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-4, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают параметры поперечных сечений элементов стропильной фермы, которые не соответствуют проекту.

46. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-4, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают вес технологического оборудования, которое превышает проектное его значение.

47. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-4, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают вес слоев покрытия, который превышает его проектное значение.

48. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-4, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают относительный прогиб стропильной фермы, который превышает допустимое нормативное его значение.

49. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-4, в котором в качестве параметра для предварительного обследования принимают величину относительной площади разрушения противокоррозионной защиты, превышающую допустимое ее значение.

50. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве допустимого параметра принимают превышение гидроизоляции фундамента над максимальным уровнем грунтовых вод, которое находится в пределах (0,50-0,55) м.

51. Способ оценки промышленной безопасности производственных зданий по любому из пп.1-3, в котором в качестве допустимого параметра принимают скорость V движения поездов по железнодорожным путям, расположенным на расстоянии менее 40 м от производственного здания, удовлетворяющую условию V ≤ 5 км/ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2