Новочеркасск, Ростовская область, Россия
Россия
ГРНТИ 67.01 Общие вопросы строительства
ББК 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
Требованиями правил проведения экспертизы промышленной безопасности установлено обязательное определение остаточного срока службы зданий, однако до настоящего момента точное определение данного понятия отсутствует. В результате этого в различных методиках его расчета возникают собственные уникальные трактовки, зачастую противоречащие друг другу. Еще больше ситуацию усугубляет необходимость разъяснения полученных результатов собственникам опасных производственных объектов, имеющим собственное представление о сроках службы зданий и возможности их дальнейшей эксплуатации. В рамках данной работы авторами рассматриваются основные факторы, вызывающие различные толкования понятия «остаточный срок службы зданий», а также предлагается определение, позволяющее их исключить.
производственное здание, остаточный срок службы, экспертиза промышленной безопасности
В соответствии с требованиями пункта 28 Федеральных норм и правил (ФНП) «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» [1] в рамках экспертизы промышленной безопасности зданий должен выполняться расчет их остаточного срока службы. Несмотря на то, что данный нормативный документ был введен в действие в 2014 году, до настоящего момента нет официально утвержденной методики расчета остаточного срока службы. Более того среди специалистов в этой области нет единого представления о том, что же такое «остаточный срок службы зданий» и как он должен рассчитываться. В широко известной методике А.Н. Добромыслова [2] остаточный срок службы зданий рассчитывается исходя из усредненного значения поврежденности отдельных строительных конструкций (Ɛ), определяемой по формуле (1).
(1)
где ɛ1 , ɛ2 , ɛi - максимальная величина повреждений отдельных видов конструкций, α1 , α2 , αi - коэффициенты значимости отдельных видов конструкций.
В тоже время в работах Н.П. Соснина [4], М.Б. Пермякова [5], К.В. Голубева [6] определение остаточного ресурса осуществляется по наихудшему из имеющихся параметров объекта.
По мнению автора, такое положение дел обусловлено отсутствием у понятия «остаточный ресурс здания» реального физического смыла, который был бы также осязаем как отказ отдельной конструкции. Фактически здание представляют собой сложную систему, состоящую из отдельных конструктивных элементов, имеющих тот или иной уровень взаимных связей, а зачастую и полностью не зависимых друг от друга. В результате этого выход из строя одного из элементов не означает выхода из строя всей системы. Учитывая данный факт определение термина «остаточный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации объекта от момента контроля его технического состояния до момента достижения предельного состояния», приведенное в ГОСТ 27.002-89, требует внесения дополнений и уточнений для его однозначного восприятия всеми участниками процесса экспертизы промышленной безопасности зданий и другими заинтересованными лицами.
В этой связи целесообразно рассмотреть ряд существенных аспектов.
- Конструктивные элементы, по которым определяется остаточный срок службы зданий
Как указывалось, здание состоит из многих конструктивных элементов, в связи с чем, необходимо четко понимать значимость отдельных элементов, определяющих остаточный срок службы здания в целом. При этом выбор тех или иных конструкций может значительно влиять на результаты расчета. О возможном диапазоне отклонений можно судить по примерной периодичности капитального ремонта конструктивных элементов (Таблица № 1), приведенной в МДС 13-14.2000 [7].
Таблица №1
|
№ |
Наименование конструктивных элементов |
Примерная периодичность капитального ремонта в годах для различных условий эксплуатации |
||
|
п/п |
в нормальных условиях |
в агрессивной среде и при переувлажнении |
при вибрационных и других динамических нагрузках |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
Фундаменты: |
|
|
|
|
|
железобетонные и бетонные |
50-60 |
25-30 |
15-20 |
|
2 |
Стены: |
|
|
|
|
|
каменные из штучных материалов |
20-25 |
15-18 |
12-15 |
|
|
каменные облегченные кладки |
12-15 |
8-12 |
10-12 |
|
3 |
Колонны: |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
Металлические |
50-60 |
40-45 |
40-50 |
|
|
Железобетонные |
50-60 |
40-45 |
35-40 |
|
|
Кирпичные |
20-25 |
15-18 |
12-15 |
|
4 |
Фермы: |
|
|
|
|
|
Металлические |
25-30 |
15-20 |
20-25 |
|
|
Железобетонные |
20-25 |
15-20 |
15-20 |
|
5 |
Перекрытия: |
|
|
|
|
|
Железобетонные |
20-25 |
15-18 |
15-20 |
|
6 |
Кровля: |
|
|
|
|
|
Металлическая |
10-15 |
5-8 |
10-12 |
|
|
Шиферная |
15-20 |
15-20 |
12-15 |
|
|
Рулонная |
8-10 |
8-10 |
8-10 |
|
7 |
Полы: |
|
|
|
|
|
Металлические |
20-25 |
- |
15-20 |
|
|
цементные и бетонные |
5-8 |
2-5 |
4-5 |
|
|
Керамические |
15-20 |
12-15 |
10-12 |
|
|
Торцевые |
10-12 |
8-10 |
10-12 |
|
|
Асфальтовые |
6-8 |
6-8 |
6-8 |
|
8 |
Проемы: |
|
|
|
|
|
переплеты металлические |
30 |
20 |
25 |
|
|
переплеты деревянные |
15 |
10 |
12 |
|
9 |
Внутренняя штукатурка |
15 |
10 |
6 |
|
10 |
Штукатурка фасадов |
10 |
10 |
6 |
Исходя из того, что большинство ограждающих конструкций (оконные и дверные блоки, кровля), а также инженерные системы здания могут быть легко заменены, большинство авторов рассматривает остаточный ресурс здания, как остаточный ресурс только несущих конструкций. Однако такой подход в контексте экспертизы промышленной безопасности представляется не вполне оправданным, так как при этом из рассмотрения исключается целый ряд строительных конструкций, отказ которых может угрожать жизни и здоровью работников на опасном производственном объекте. Так, например, достаточно легко можно допустить такую ситуацию, как падение металлических оконных блоков, широко применявшихся в промышленных зданиях 80-х – 90-х годов постройки, которые ввиду своей значительной массы могут, как самостоятельно нанести вред работнику, так и привести к повреждению инженерных сетей (газопроводов, кислородопроводов). Даже обычная выбоина в полу может привести к розливу химически опасных веществ, при их транспортировании. Вероятность подобных событий незначительна ввиду необходимости реализации целого ряда факторов, однако полное исключение их из рассмотрения является не допустимым. Таким образом, остаточный срок службы зданий необходимо определять по конструкциям, отказ которых может привести к возникновению аварийной ситуации на опасном производственном объекте. Перечень таких конструкций должен определяться экспертами индивидуально для каждого здания.
- Количество вышедших из строя строительных конструкций, при котором отказ отдельных конструкций становиться отказом всего здания
Такие несущие конструкции, как подкрановые балки, плиты перекрытия и покрытия имеют достаточно ограниченные размеры, а последствия их отказа могут быть легко локализованы (введением запрета на эксплуатацию мостовых кранов или ограждением опасной зоны), в связи с чем, суждение об их отказе, как отказе всего здания выглядит явным преувеличением. В тоже время при массовом выходе из строя тех же самых конструкций все здание будет явно восприниматься аварийным не только экспертами, но и собственниками объектов.
Так как остаточный срок службы здания, исходя из соображений безопасности, определяется по самой поврежденной конструкции разделение двух выше описанных состояний, не представляется возможным. В связи с чем, в результате расчета мы можем получить одинаковый остаточный ресурс для зданий, техническое состояние которых значительно отличается. Для примера рассмотрим два здания. Первое эксплуатируется длительное время, все его конструкции находятся в одинаковых условиях и имеют остаточный срок службы три года; второе – недавно прошло капитальный ремонт, однако в нем находится помещение, в котором размещен травильный участок. Конструкции в этом помещении подвергаются агрессивному химическому воздействию в связи с чем, также имеют остаточный срок службы три года. Таким образом, мы имеем два здания с одинаковым остаточным сроком службы, одно из которых требует полного капитального ремонта, а для другого достаточно выполнить выборочный ремонт на локальном участке. Приведенный пример наглядно демонстрирует, что использование только одного показателя («остаточный срок службы») не дает достаточно полного представления о техническом состоянии здания на опасном производственном объекте и требует дополнительных экспертных оценок для принятия решения о его дальнейшей эксплуатации. - Локализация отказов
В случае, если здание имеет достаточно большие размеры и включает в себя несколько температурных блоков или изолированных пролетов, даже возникновение отказа несущих элементов (фермы или колонны) свидетельствует не о полном отказе всего здания, а только его отельной изолированной части. На практике отдельные пролеты здания могут быть выведены из эксплуатации и впоследствии демонтированы, при этом оставшаяся часть остается работоспособной. Данный момент является особо важным для собственника объекта, так как позволяет сохранить производство и осуществлять выпуск продукции в работоспособной части здания, что было бы невозможным в случае признания всего здания аварийным. В связи с этим, целесообразно рассматривать остаточный срок службы не только зданий, но и их отдельных частей (пролетов, температурных блоков). - Требования к техническому обслуживанию и выполнению ремонтных работ
Техническое состояние здания в значительной мере зависит от качества и объема работ, проводимых в рамках текущих ремонтов, а также зависит от надлежащей эксплуатации его инженерных систем, что наглядно демонстрируется рисунком 1. С увеличением срока службы конструкций данный фактор становится одним из определяющих при определении остаточного срока службы зданий. В связи с этим, при выполнении расчетов экспертами вводятся различные ограничивающие условия: «при своевременном текущем ремонте»; «при надлежащей эксплуатации»; «при своевременном выполнении ремонтных работ» и т.д. Однако в контексте экспертизы промышленной безопасности такие допущения являются абсолютно неприемлемыми, так как их выполнение практически невозможно проверить. В данном случае единственной корректным вариантом будет проведение расчета для случая полного исключения любых работ по текущему ремонту и обслуживанию здания.
ПЭК – показатель эксплуатационных качеств (например, несущая способность);
ПП – проектные ПЭК; ФП – фактические ПЭК;
1 – естественный износ; 2- износ при отсутствии технического обслуживания (ТО),
текущих (ТР) и капитальных (КРi) ремонтов на рассматриваемом этапе;
Н1,2,3,I – наработка от окончания восстановления до следующего отказа;
Оi – предпроектное обследование перед i-капитальным ремонтом;
НСi - нормативный срок до начала i-капитального ремонта
Рис. 1 Общая схема изменения показателя эксплуатационных качеств за весь период цикла эксплуатации [8]
5. Требования к видам отказа строительных конструкций
Особое внимание необходимо уделить и термину «предельное состояние». В соответствии с ГОСТ 27.002-89 «2.5. Предельное состояние: Состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно».
Данное определение не ограничивается только техническими показателями: физическим износом и работоспособностью объектов. Как видно из определения предельное состояния может быть достигнуто и по чисто экономическим критериям «целесообразности». К таким критериям могут относиться, например, теплопроводность ограждающих конструкций, светопроницаемость или какие-либо эстетические требования. Данные показатели не оказывают влияния на безопасность объекта, а их применение приводит к избыточному регулированию и требует значительных финансовых вложений от собственника опасных производственных объектов. В связи с этим, для определения остаточного ресурса зданий в рамках экспертизы промышленной безопасности целесообразно рассматривать только предельные состояния первой группы по ГОСТ 27751-2014 [9].
6. Достоверность расчетного значения
Остаточный срок службы зависит от большого числа показателей, многие из которых могут быть определены с той или иной степенью достоверности. При этом, чем больше расчетное значение остаточного ресурса (t), тем большую роль они играют. Целесообразно говорить не только о полученном расчетном значении остаточного срока службы здания, но и о вероятности реализации данного значения. Логично предположить, что при определенном значении tu вероятность реализации Pn данного прогнозного значения (рис. 2) будет недостаточной для объективной оценки технического состояния здания.
Рис. 2 Вероятность реализации расчетного значения остаточного срока службы
Данный обстоятельство нашло отражение в ОСТ 153-39.4-010-2002 [10], в котором для оценки технического состояния нефтегазовых трубопроводов используется параметр «γ - процентный остаточный ресурс трубопровода», то есть наработка трубопровода после диагностирования, в течение которой трубопровод не достигнет предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах. Аналогичный подход был использован в отменённом в 2006 году РД 09-102-95 «Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России» [11].
С учетом рассмотренных факторов определение термина «остаточный срок службы здания» может быть сформулировано в следующем виде:
Остаточный срок службы здания или его части - календарная продолжительность эксплуатации (без проведения ремонтных работ) здания или его части (пролета, температурного блока и т.д.) от момента контроля его технического состояния до момента достижения с заданной вероятностью предельного состояния первой группы, наиболее поврежденной строительной конструкцией, отказ которой может привести к возникновению аварийной ситуации на опасном производственном объекте.
Важно отметить, что даже в приведенной трактовке термин «остаточный срок службы здания» не дает полного представления о техническом состоянии объекта и требует дополнительных экспертных оценок при принятии решения об условиях его дальнейшей эксплуатации.
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Серия 26. Выпуск 12. - М.: Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2014. - 24 с.
2. Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций по внешним признакам. - М.: ЦНИИПромзданий, 2001;
3. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1990
4. Соснин Н.П. К вопросу оценки остаточного ресурса зданий и сооружений / Вестник Пермского государственного технического университета. Строительство и архитектура. - Пермь, 2010 - с.59-62;
5. Пермяков М.Б., Пермякова А.М. Методология расчета и оценки остаточного ресурса зданий и сооружений / Наука и безопасность. - 2013, №2(7) - с. 38-42;
6. Голубев К.В. Остаточный ресурс зданий исторической застройки как один из критериев обеспечения их надежности / Вестник ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика - Пермь, 2015, №2 - с.37-48
7. МДС 13-14.2000 Положение о проведении планово-предупредительного ремонта производственных зданий и сооружений - М.: ФГУП ЦПП, 2000;
8. Шилов А. Е. Нормирование и прогноз срока службы зданий и сооружений / А. Е. Шилов // Строительная наука и техника. - 2010. - № 6. - С. 33 - 40
9. ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения - М.: Стандартинформ, 2015;
10. ОСТ 153-39.4-010-2002 Методика определения остаточного ресурса нефтегазопромысловых трубопроводов головных сооружений - Москва, 2002;
11. РД 09-102-95 Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России - НТЦ Промышленная безопасность, 1995.
