Расчет остаточного ресурса зданий и сооружений

Остаточный ресурс здания или сооружения – это количество времени (в годах), оставшееся до наступления предельного технического состояния строений, при котором продолжение безопасной эксплуатации становится невозможным без выполнения реконструкции, капремонта или усиления и частичной замены конструкций.

Предельное состояние здания говорит о неэффективности и экономической неоправданности его дальнейшего использования, а также о невозможности восстановления его работоспособности.

В процессе определения остаточного ресурса сооружений учитывают ряд ключевых факторов:

• Параметры надежности и безопасности на момент завершения строительства
• Фактический временной период активного использования
• Нагрузки и прочие агрессивные воздействия

Когда требуется расчет?

Мониторинг остаточного ресурса зданий и сооружений (ЗиС) позволяет не только увеличить их эксплуатационные сроки, но и минимизировать аварии и технические инциденты.

Все здания и сооружения можно условно разделить на несколько разновидностей:

• Типичные объекты недвижимости
• ОПО, запущенные в использование
• Любые строения, включая жилые, коммерческие, промышленные, административные и общественные

Для каждой разновидности потребность в расчете остаточного ресурса возникает в определенных случаях.

Типичные объекты недвижимости

1. Определение фактической стоимости

   Требуется для операций купли-продажи, эффективность которых зависит от полноты и правдивости сведений о техническом состоянии объекта. Чтобы рассчитать фактическую стоимость от балансовой цены отнимают показатель износа, основываясь на итоговых данных обследования объекта, его отдельных конструкций и элементов.

   Сведения, полученные в процессе диагностирования, сравниваются с требованиями к качеству материалов, степени комфортности и прочими стандартами современных зданий. Опираясь на результаты сравнительного анализа, устанавливают остаточный жизненный потенциал зданий и сооружений.

2. Целесообразность ремонтных и реконструкционных работ

   В этом случае оценка технического состояния позволяет установить реальность и оправданность возможности дальнейшего безопасного использования построек, а также факторы, снижающие их стоимость на момент обследования.

ОПО, запущенные в использование

Для зданий, относящихся к ОПО и подконтрольных Ростехнадзору, расчет остаточного ресурса является обязательным и производится:

• По предписанию надзорного органа, составленного в связи с сомнительной безопасностью эксплуатации ЗиС
• После аварии, обернувшейся повреждением несущих элементов строений ОПО, что в соответствии с ФЗ-№116 требует обязательного проведения экспертизы промбезопасности, включающей в себя остаточный расчет
• Обнаружение деформаций сверхнормативных размеров климатического или технологического характера
• Отсутствие проектной документации или указания в ней эксплуатационного срока, который может быть установлен по показателям аналогичных зданий и сооружений или с учетом итогов технической диагностики. В любом случае выбор методики должен быть согласован с Ростехнадзором

Жилые, коммерческие общественные и прочие типы зданий

Предэксплуатационная диагностика может быть обусловлена назначением строительной экспертизы по решению суда и другим факторам. Ее выполнение регламентируется ГК РФ, а также нормативами Минстроя и Минрегионразвития. Обследование проводят в целях технического заключения, содержащего рекомендации и готовые ремонтно-реконструкционные решения для зданий и сооружений, а также поверочные расчеты несущих элементов и коммуникационных сетей.

Техническая диагностика может проводиться для эксплуатирующихся зданий, вновь возведенных и объектов незавершенного строительства при обнаружении недопустимых отступлений от проекта, которыми могут быть разрушение конструкций или сопротивление теплопередачи несовпадающее с нормативами. Полученные результаты применяются не только в операциях купли-продажи, но и в страховании или паспортизации недвижимости.

Алгоритм расчета остаточного ресурса

Показатели остаточного ресурса определяются поэтапно в процессе проведения экспертизы промбезопасности:

1. Тщательное изучение нормативно-технической и эксплуатационной документации
2. Обследование строения и его отдельных частей в полевых условиях
3. Обнаружение отклонений, разрушений и деформаций с оценкой их влияния на способность конструкций выдерживать предельные нагрузки без потери функциональности
4. Тестирование с применением методов неразрушающего контроля
5. Поверочные расчеты по итогам обследования
6. Определение остаточного жизненного потенциала построек, отдельных конструкций и элементов
7. Оценка реального технического состояния объекта ЭПБ
8. Выработка мероприятий по дальнейшему безопасному использованию обследуемого строения
9. Подготовка экспертного заключения для дальнейшего утверждения и регистрации в Ростехнадзоре

Основной принцип расчета

Главный принцип расчета остаточного ресурса строений заключается в их безопасном использовании, корректирующемся с параметрами фактического технического состояния. Оценка остаточного потенциала учитывает перспективу вероятных изменений ключевых показателей, способных оказать негативное влияние на работоспособность строений и ускорить приход их предельного состояния.

Чтобы определить значение остаточного потенциала ЗиС необходимо знать:

• Параметры технического состояния (ПТС)
• Механизм влияния изменений ПТС на эффективное функционирование строений и уровень накапливающихся разрушений
• Критерии предельного состояния строения, достижению которого способствует развитие выявленных отклонений

Соблюдений этих условий обеспечит достоверность расчетов, использующих параметры техсостояния объекта, под которыми подразумевают:

1. Механические, химические, структурные и прочие характеристики материалов (предел текучести, твердость, химсостав, микростуктура и прочее)
2. Коэффициент запаса по различным критериям работоспособности (прочности, длительности, напряжения, цикличности)
3. Технологические параметры, определяющиеся рабочими процессами (температура, режим использования, уровень вибрации)

Общие критерии определения остаточного потенциала строений

• Физический износ, влияющий на каждый показатель ЗиС от степени безопасности до целесообразности использования
• Прочность материалов, которая может быть статической и более редко используемой – динамической. Применяются в расчетах с учетом выявленных разрушений и отклонений
• Усталость материалов (постепенное снижение эксплуатационных свойств)

Выбор критерия определения остаточного потенциала зависит от имеющихся в наличии первичных материалов, которые для точности расчетов могут потребовать дополнительного тестирования несущей способности конструкций статической или динамической нагрузкой.

Способы расчета

Определить показатель остаточного потенциала объекта можно математическим и экспертным способом. Они могут применяться, как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом. На практике чаще используют метод оценок экспертов, поскольку он проще и точнее.

1. Экспертный способ

   Метод экспертной оценки базируется на:

   • Аналитике проектно-эксплуатационной документации
   • Данных инструментального и визуально-измерительного контроля
   • Результатах определения пространственного положения конструкций
   • Показателях проверочных расчетов

   По итогам проведенных мероприятий составляется отчет об оценке остаточного потенциала строений с аргументированными выводами о возможности продолжения их использования. Его главный аспект отнесение технического состояния объекта к одному из пяти уровней:

   • Исправное, с возможностью дальнейшего использования
   • Работоспособное, с выявлением отклонений, не требующих ремонта и не препятствующих эффективному функционированию объекта
   • Ограниченно работоспособное, с возможностью дальнейшей эксплуатации после экстренного выполнения работ, предусмотренных диагностированием
   • Недопустимое и аварийное – отсутствие возможности дальнейшего использования ЗиС

   Расчет остаточного потенциала строений, корректно исполненный экспертным способом, дает возможность даже аварийному объекту прослужить ни один десяток лет после проведения ремонтно-реконструкционных работ.

2. Способ математического моделирования

   Все более популярный математический моделинг сегодня успешно применятся в определении остаточного потенциала. Метод базируется на двух подходах

   • Детерминированный – основанный на постоянстве используемых параметров, не зависящих от других факторов. Минусом простоты расчетов является краткость прогнозируемого периода и низкая точность
   • Вероятностный – широко распространен на практике, благодаря возможности создания моделей, позволяющих максимально точно спрогнозировать изменения показателей исследуемого объекта

   Вероятностный подход нуждается в больших объемах информации о конструкционных материалах и факторах внешнего воздействия, что обеспечивает высокую точность результатов в отношении прочности и эксплуатационной продолжительности ЗиС. Среди его ключевых принципов:

   • Восприятие внешних эксплуатационных условий в качестве случайностей
   • За основной показатель надежности принимается вероятность пребывания параметров системы в некоторой допустимой области, выход из которой обусловлен нарушением нормального функционирования
   • Конструкции выходят из строя вследствие постепенного накопления отклонений
   • Определение остаточного потенциала с учетом аварийных рисков

   Основные ПТС в рамках вероятностного подхода математического моделирования выбираются по итогам диагностирования и анализа проектно-эксплуатационной документации.

   Минусом математических способов являются:

   • Ограниченная область применения
   • Потребность в больших объемах информации и возможность возникновения серьезных ошибок даже при отсутствии единственного из всех предусмотренных параметров
   • Пренебрежение скрытыми отклонениями и дефектами
   • Не берется в расчет скорость изменений и деградации конструкционных материалов

Основные расчетные формулы

Существует несколько методов расчета остаточного потенциала по критериям предельных состояний.

1. Оценка повреждаемости от физического износа легко определяется, когда известны значения предельных повреждений и коэффициентов значимости отдельных конструкций. Они вносятся в конкретные формулы и путем несложных математических действий позволяют определить показатели повреждаемости строений, постоянного износа и эксплуатационного срока
2. Расчет остаточного ресурса по статической прочности возможен при наличии значений: предела прочности на момент выполнения диагностики, расчетного предела прочности и скорости снижения механических свойств, для вычисления которой необходимо знать величину нормативного предела прочности и временной промежуток от эксплуатационного запуска до момента обследования (в годах)
3. Для определения остаточного ресурса по коррозийному износу конструкций, помимо формулы, необходимо обладать значением реальной минимальной и расчетной толщины стенки элемента в мм, а также скорости равномерной коррозии мм/в год, для вычисления которой нужна величина исполнительной стенки элемента и временной промежуток от эксплуатационного запуска до момента обследования (в годах)

Если расчет выполняется по нескольким критериям, остаточному потенциалу присваивают минимальное значение.