3.03.

Technika

1. tworzenie przez człowieka środki materialne i składające się na wiedzę techniczną reguły posługiwania się tymi środkami oraz ich projekty stosowane dla zdobywania, przekształcania dóbr materialnych; zasadniczy składnik cywilizacji i kultury

2. umiejętności i sposób wykonywania określonych czynności, np. technika gry na instrumentach muzycznych, technika prowadzenia pojazdu mechanicznego itp.

Podział techniki:

• budowy maszyn

• budowlana

• chemiczna

• elektroniczna

• górnicza

• hutnicza

• informatyczna

• medyczna

• rolnicza

• telekomunikacyjna

budownictwo- dziedzina działalności człowieka związana ze wnoszeniem obiektów budowlanych i podległa dziedzinie nauki jaką jest inżynieria lądowa. To również gałąź wiedzy praktycznej, techniki stosowanej przy budowaniu. Jej głównym zadaniem jest wznoszenie nowych obiektów budowlanych. Zajmuje się również przebudową, odbudową, modernizacją i konserwacją obiektów już istniejących. W przypadkach koniecznych budownictwo zajmuje się rozbiórką obiektów, które nie spełniają wymagań technicznych albo z innych powodów muszą zostać usunięte.

Inżynieria lądowa-odmiana nauk inżynierskich oraz dyscyplina, która łączy w sobie umiejętności t.j. projektowanie, wznoszenie oraz utrzymanie wszelkich obiektów budowlanych w ich środowisku naturalnym, a w szczególności takich jak mosty, drogi, kanały, zapory oraz przede wszystkim budynki. Inżynieria lądowa jest jedną z najstarszych nauk inżynierskich zaraz po inżynierii wojskowej^[1]. W większości przypadków jest narzędziem służącym do realizacji wizji architektów, którzy są pierwszym ogniwem procesu budowlanego. Znajduje zastosowanie na wszystkich poziomach życia w sektorze publicznym, prywatnym.

Budownictwo wodne, dział budownictwa zajmujący się wznoszeniem budowli wodnych (np. jazów, kanałów, śluz, wałów przeciwpowodziowych).

Budowla- nieruchomy obiekt wybudowany z różnego materiału, trwale połączony z gruntem i stanowiący użytkową całość (blok mieszkalny, lotnisko, ogrodzenie)

a)wodne

b)lądowe

zagrożenia w budownictwie:

1. w trakcie użytkowania obiektu

-zagrożenie awarią

-zagrożenie katastrofą

-zagrożenie utratą użytkowania

2. w trakcie wykonywania obiektu/ rozbiórki

Awaria to stan niesprawności obiektu uniemożliwiający jego funkcjonowanie, powodujący jego unieruchomienie. Stwierdzenie tego stanu na ogół nie wymaga użycia aparatury badawczej. Moment wystąpienia awarii nie jest możliwy do określenia z góry, przeważnie nie sposób przewidzieć również jej zasięgu. Niekiedy można jednak stwierdzić oznaki zapowiadające awarię.

Awaria budowlana (rodzaje)

1. runięcie elementu

2. przemieszczenie elementu

3. pęknięcie

4. ugięcie

5. przechylenie

przyczyny awarii:

1. błędy projektowania

1. niedostateczny stan wiedzy zespołu projektowego

2. błędy norm/ wytycznych projektowania

3. złe założenia projektu

4. złe przyjmowanie obciążenia konstrukcji

5. błędy rachunkowe w trakcie realizacji projektu

6. błędy rysunkowe w trakcie realizacji projektu

7. niedbałość projektantów (koncepcja, weryfikacja)

2. błędy wykonawstwa

1. odstępstwo od projektu w trakcie realizacji

2. niedostateczny stan wiedzy zepsuł wykonującego

3. zła jakość elementów do wykonania

4. zła jakość połączeń konstrukcyjnych

5. niedostateczne kwalifikacje zawodowe wykonawców

6. niedbałość wykonawców (zmiany, kontrole)

3. błędy użytkowania

1. niedostateczny stan wiedzy użytkowników

2. niedostateczny nadzór nad eksploatacją obiektów

3. nadmierne obciążenie eksploatacyjne konstrukcji

4. obciążenia wyjątkowe (losowe)

5. niedbałość użytkowników (kontrole, odbiory)

6. uszkodzenie mechaniczne

Katastrofa budowlana - to niezamierzone, gwałtowne zniszczenie obiektu lub jego części także konstrukcyjnych elementów rusztowań, elementów urządzeń formujących, ścianek szczelnych i obudowy wykopu.

Przyczyny katastrof

1. błędy projektowania

1. błędnie przyjęty model pracy konstrukcji

2. niedostateczna nośność konstrukcji

3. niedostateczna rysoodporność konstrukcji

4. wadliwie zaprojektowane połączenie elementów konstrukcji

5. wadliwie zaprojektowana wentylacja oraz izolacja cieplno-wilgotna

6. nieprawidłowe wykonanie projektu adaptacji

7. niepełne uwzględnienie strat sprężenia

2. błędy wykonawstwa

1. realizacja niezgodna z dokumentacją techniczną

2. złą jakość materiałów, prefabrykatów

3. nieodpowiednie warunki transportu i składowania

4. niewłaściwa technologia wykonania

5. złą jakość wykonywania robót

3. błędy użytkowania

1. zbyt duże obciążenie

2. przeróbki niezgodne z zasadami budowlanymi

3. utrzymanie i remont danego obiektu

4. przypadki losowe

1. wybuchy

2. pożary

3. wstrząsy sejsmiczne

4. huragany

5. usuwiska

6. tąpnięcia

7. powodzie

kategorie katastrof:

1. katastrofy inne niż losowe

2. katastrofy zaistniałe z przyczyn losowych

utrata użytkowalności

1. lokalne uszkodzenie(także zarysowanie) elementu konstrukcji uciążliwe dla ludzi albo wpływające ujemnie na elementy niekonstrukcyjne lub na działanie wyposażenia

2. nadmierne odkształcenia uniemożliwiające pełne użytkowanie obiektu

3. nadmierne drgania uciążliwe dla ludzi albo wpływające ujemnie na elementy niekonstrukcyjne lub na działanie wyposażenia

17.03.

Przekroczenie nośności konstrukcji-osiągnięcie stanów granicznych nośności występuje gdy przynajmniej w jednym miarodajnym przekroju (elementu) konstrukcji spełniony jest warunek Sd≥Rd

Sd-siła wewnętrzna wywołana oddziaływaniem

Rd-nośność

Przekroczenie dopuszczalnych odkształceń konstrukcji osiągnięcie stanów granicznych nośności występuje gdy przynajmniej w jednym miarodajnym przekroju (elementu) konstrukcji spełniony jest warunek ε_max≥ε_dop

ε_max-max odkształcenie wywołane oddziaływaniem

ε_dop-dopuszczalna wartość odkształcenia elementu konstrukcji

Przekroczenie dopuszczalnych drgań konstrukcji- osiągnięcie stanów granicznych nośności występuje gdy przynajmniej w jednym miarodajnym przekroju (elementu) konstrukcji spełniony jest choć jeden z warunków: a_max≥a_dop v_max≥v_dop

a_max- max przyspieszenie drgań wywołanych oddziaływaniem

a_dop -dopuszczalna wartość przyspieszenia drgań dla elementu konstrukcji

v_max-max prędkość drgań wywołanych oddziaływaniem

v_dop-dopuszczalna wartość przyspieszenia

awaria posadowienia

fundament- element konstrukcyjny przekazujący na podłoże gruntowe całość obciążeń budowli lub maszyn (w przypadku fundamentu pod maszynę, urządzenie) wykonany z betonu, żelbetu, murowany z cegieł lub kamieni, rzadziej z drewna (budowle lekkie). Pod wpływem przekazywanych obciążeń dochodzi do odkształceń gruntu, co z kolei powoduje osiadanie budowli. W związku z tym, dobór odpowiedniego rozwiązania fundamentu (sposobu posadowienia budynku) ma zapewnić:

1. minimalne i równomierne osiadanie budowli oraz jej stateczność

2. właściwą głębokość posadowienia (na warstwie gruntu o odpowiedniej nośności i poniżej głębokości przemarzania gruntu)

3. łatwość wykonania

4. zabezpieczenie budowli przed zawilgoceniem

Osuwisko - nagłe przemieszczenie się mas ziemnych, powierzchniowej zwietrzeliny i mas skalnych podłoża spowodowane siłami przyrody lub działalnością człowieka (podkopanie stoku lub jego znaczne obciążenie).

Powódź - przejściowe zjawisko hydrologiczne polegające na wezbraniu wód rzecznych lub morskich w ciekach wodnych, zbiornikach lub na morzu powodujące po przekroczeniu przez wodę stanu brzegowego zatopienie znacznych obszarów lądu - dolin rzecznych, terenów nadbrzeżnych lub depresyjnych, doprowadzające do wymiernych strat społecznych i materialnych. Jest jedną z najbardziej groźnych i niszczycielskich w skutkach klęsk żywiołowych.

Zapadlisko - fragment skorupy ziemskiej obniżony wzdłuż uskoków. Zapadliska powstają często na przedpolu gór o budowie płaszczowinowej. Wyróżnia się zapadliska przedgórskie (np. Zapadlisko przedkarpackie) lub na obszarze orogenu zapadlisko śródgórskie (np. Zapadlisko Saary, Zapadlisko Zakarpackie). Zapadliska mogą być również powodowane przez zapadanie się pustek zlokalizowanych na małej głębokości pochodzenia naturalnego (jaskinie itp.) lub będącego wynikiem działalności człowieka (deformacje nieciągłe powodowane eksploatacją górniczą)

Deformacje powierzchni- w wyniku np. podziemnej eksploatacji górniczej występuje przemieszczanie się warstw górotworu sięgające do powierzchni, gdzie tworzy się niecka i powstają deformacje terenu. Deformacje te mogą mieć charakter ciągły lub nieciągły. Deformacji ciągłymi objęta jest praktycznie cała powierzchnia ujawniania się wpływów eksploatacji górniczej. W wyniku wieloletniej eksploatacji powstaje rozległe, kilkumetrowe, a nawet kilkunastometrowe obniżenia dochodzące do 30m. na obrzeżach niecek występują odkształcenia poziome, krzywizny i nachylenia, które uszkadzają i wychylają z pionu obiekty budowlane

Zjawiska sejsmiczne- polegają na drganiu skorupy ziemskiej spowodowanym rozchodzeniem się fal sprężystych, zwanych falami sejsmicznymi. Trzęsienia ziemi wywołane są ruchami mas skalnych w głębi skorupy ziemskiej lub w płaszczu ziemi. W wyniku tych ruchów powstają w skałach naprężenia, których nagłe rozładowanie wywołuje falę

Zagrożenia od instalacji

• wodna-może powodować porażenie ofiar lub ratowników, dodatkowo może inicjować zapalenie się materiałów, a w połączeniu z utleniającym się gazem wybuchy

• wodociągowa-stwarza zagrożenie zatopienia osób znajdujących się w niższych częściach budynku oraz utratę stabilności elementów rumowiska

• ciepłownicza- zagrożenia podobne jak w przypadku instalacji wodnej, szczególnie w okresach grzewczych

• kanalizacyjna- mniejsze zagrożenia niż inne instalacje, gdyż w przekrojach przewodu nie występuje ciągły przepływ

• gazowa-jedna z najbardziej niebezpiecznych, gdyż jej rozszczelnienie lub uszkodzenie bezpośrednio stwarza zagrożenie wybuchu lokalnego oraz może powodować zatrucie ofiar

31.03. Ogólne zasady niezawodności konstrukcji budowlanych.

Konstrukcja- uporządkowany układ połączonych części, zaprojektowanych w celu zapewnienia określonej sztywności

Element konstrukcyjny-część konstrukcji, która można fizycznie odróżnić od innych (słupy, belki, płyty)

Ustrój nośny-elementy nośne budowli i sposób, w jaki te elementy współdziałają ze sobą

Okres użytkowania-całkowity okres czasu, w którym następuje planowanie, wykonanie i użytkowanie konstrukcji; rozpoczyna się od określenia potrzeb, a kończy na rozbiórce

Sytuacja obliczeniowa-zbiór warunków fizycznych występujących w czasie, w którym obliczeniowo wykazano, że odpowiednie stany graniczne nie są przekroczone

Sytuacja trwała-naturalne warunki użytkowania, odniesione zwykle do obliczeniowego okresu użytkowania konstrukcji

Użytkowanie normalne- możliwe skrajne warunki obciążenia, wywołane przez wiatr, śnieg, obciążenie użytkowe, trzęsienie ziemi

Sytuacja przejściowa-warunki tymczasowe użytkowania konstrukcji lub jej narażenie na inne oddziaływania np. podczas wznoszenia lub naprawy konstrukcji w okresie znacznie krótszym niż obliczeniowy okres użytkowania

Sytuacja wyjątkowa-warunki wyjątkowe użytkowania lub narażenie konstrukcji na inne oddziaływania np. powódź, obsunięcie ziemi, pożar, wybuch ( z wyjątkiem sytuacji, gdy lokalne uszkodzenie pozostaje nieodkryte przez dłuższy czas)

Użytkowalność- zdolność konstrukcji lub elementy konstrukcji do odpowiedniego zachowania podczas normalnego użytkowania przy wszystkich przewidywanych oddziaływaniach

Zawodność-niedostateczna nośność lub nieodpowiednia użytkowalność konstrukcji lub elementu konstrukcyjnego( niespełnienie wymagań)

Niezawodność-zdolność konstrukcji lub elementu konstrukcyjnego do spełnienia określonych wymagań w okresie użytkowania, przewidzianego w projekcie

Okres odniesienia-okres przyjęty jako podstawa do określenia wartości poszczególnych oddziaływań i właściwości materiału zależnych od czasu

Stan graniczny-stan, poza którym konstrukcja przestaje spełniać obliczeniowe wymagania użytkowe. Stany graniczne oddzielają stany pożądane (niezawodność) od niepożądanych (zawodność)

Stan graniczny nośności-stan związany z różnymi formami zniszczenia konstrukcji. Taki stan odpowiada na ogół maksymalnej nośności konstrukcji lub elementu konstrukcyjnego, ale w pewnych przypadkach odpowiada maksymalnemu odkształceniu lub odkształceniu jednostkowemu, uważanym za graniczne

Stan graniczny użytkowalności-stan obejmujący warunki, poza którymi określone wymagania użytkowalności konstrukcji lub elementu konstrukcyjnego nie są spełnione

Nieodwracalny stan graniczny- stan graniczny, który pozostaje trwale przekroczony także wówczas, gdy oddziaływania wywołujące to przekroczenie, zostały usunięte

Odwracalny stan graniczny- stan graniczny, który przestaje być przekroczony, gdy oddziaływania powodujące to przekroczenie zostaną usunięte

Odporność konstrukcji- zdolność konstrukcji do uniknięcia uszkodzeń w zakresie nieproporcjonalnym do pierwotnej przyczyny w przypadku wydarzeń tj. pożar, wybuch, uderzenia, skutki pomyłek ludzkich

Utrzymanie- całkowity zbiór czynności, wykonywanych [podczas obliczeniowego okresu użytkowalności konstrukcji, w celu zapewnienia spełnienia wymagań związanych z jej niezawodnością

Klasa niezawodności konstrukcji- klasa konstrukcji lub elementu konstrukcji, dla których wymagany jest stopień niezawodności

Oddziaływanie-zbiór sił skupionych lub rozłożonych, działających na konstrukcję (oddziaływanie bezpośrednie), przyczyny wymuszonych odkształceń konstrukcji lub nałożoną na nią węzłów (oddziaływanie pośrednie)

Oddziaływanie stałe

1. oddziaływanie, które prawdopodobnie występuje w sposób ciągły przez okres odniesienia i którego zmiany wartości w czasie są małe w porównaniu z wartością średnią

2. oddziaływanie, które zmienia się tylko w jednym kierunku, zmierzając do jakiejś wartości granicznej

oddziaływanie zmienne-oddziaływanie, którego zmiany wartości w czasie nie są pomijalne w porównaniu z wartością średnią i nie są monotoniczne (wiatry)

oddziaływanie wyjątkowe-oddziaływanie, którego wystąpienie ze znaczną wartością jest mało prawdopodobne w rozpatrywaniu konstrukcji i w danym okresie odniesienia

oddziaływanie statyczne- oddziaływanie, które nie powoduje znacznych wartości przyspieszenia konstrukcji lub elementów konstrukcji (nacisk, ciężar)

oddziaływanie dynamiczne- oddziaływanie, które może spowodować znaczne wartości przyspieszenia konstrukcji lub elementu konstrukcji (drganie)

wpływ otoczenia-wpływy mechaniczne, fizyczne, chemiczne lub biologiczne, które mogą spowodować uszkodzenie konstrukcji, co z kolei może wpłynąć w sposób niekorzystny wpłynąć na jej użytkowalność

wymagania podstawowe

Konstrukcje i elementy konstrukcji powinny być projektowane, budowane i utrzymywane w taki sposób aby nadawały się do użytkowania w sposób ekonomiczny w okresie przewidywanym w projekcie w szczególności konstrukcje powinny spełniać poniższe wymagania z odpowiednim stopniem niezawodności:

1. powinny odpowiednio przenosić wszystkie spodziewanie oddziaływania

2. powinny przenosić skrajnie duże oraz często powtarzane oddziaływania, pojawiające się podczas budowy i przewidywanego użytkowania

3. nie powinny wykazywać uszkodzeń w stopniu nieproporcjonalnym do pierwotnej przyczyny w wyniku takich wydarzeń jak: powódź, obsunięcie terenu, pożar, wybuchy, uderzenie, w rezultacie błędów ludzkich

Odpowiednie stopnie niezawodności należy określać, biorąc pod uwagę możliwe konsekwencje utraty niezawodności, jak również koszt, zakres wysiłków i czynności niezbędnych do ograniczenia ryzyka zniszczenia.

Zabiegi, które powinny być podjęte aby osiągnąć odpowiedni stopień niezawodności obejmują:

1. wybór ustroju nośnego, właściwe projektowanie i analizę

2. wdrożenie polityki jakości

3. uwzględnienie w projekcie wymagań dotyczących utrzymania i trwałości

4. zastosowanie środków ochronnych

Odpowiedni stopień niezawodności określać należy biorąc pod uwagę:

1. przyczynę i przyczynę zniszczenia, uwzględniając okoliczność, że konstrukcja lub element konstrukcji, które mogą ulec ewentualnemu zniszczeniu bez uprzedniego ostrzeżenia powinny projektowane z wyższym stopniem niezawodności, niż takie, których zawalenie poprzedzone jest ostrzeżeniem w taki sposób, że można podjąć środki w celu ograniczenia grożących konsekwencji

2. możliwe konsekwencje zniszczenia w postaci ryzyka dla zdrowia i życia ludzi, potencjalnych strat materialnych itp.

3. koszty, starania i czynności niezbędne do ograniczenia ryzyka zniszczenia

4. skutki społeczne i ekologiczne w okolicy

Sposoby uzyskania wymaganej niezawodności konstrukcji:

1. sposoby odnoszące się do projektowania

1. wymagania użytkowalności

2. wybór wartości oddziaływań zmiennych

3. wybór stopnia niezawodności w obliczeniach projektowych

4. analiza dotycząca trwałości

5. analiza dotycząca stopnia trwałości konstrukcji

6. zakres i jakość wstępnych badań gruntu i możliwych wpływów otoczenia

7. dokładność zastosowanych modeli mechanicznych

2. sposoby związane z zapewnieniem jakości, w celu zmniejszenia zagrożenia ze względu na:

1. grube błędy ludzkie

2. projektowanie, konstruowanie

3. wykonanie

Spełnienie wymagań

Aby osiągnąć wystarczającą pewność, że ukończone budowle będą spełniały określone wymagania jakości, a w szczególności wymagania podstawowe, powinna być przyjęta odpowiednia polityka jakości i wdrożona przez strony uczestniczące w zarządzaniu wszystkimi etapami prac budowlanych.

Taka polityka jakości powinna obejmować:

• określenie wymagań jakościowych

• środki organizacyjne i kontrolne na wszystkich etapach projektowania i wykonania, a także podczas użytkowania i utrzymywania konstrukcji.

Trwałość konstrukcji:

Trwałość jest warunkiem koniecznym do spełnienia warunku niezawodności. Trwałość konstrukcji i elementów konstrukcyjnych w ich środowisku powinna być tak zapewniona, aby powstały one w stanie nadającym się do eksploatacji i przez obliczeniowy okres użytkowania pod warunkiem odpowiedniego utrzymania. Wymaganie to obejmuje również zjawisko zmęczenia.

1. Konstrukcje tymczasowe - czas użytkowani do 5 lat

2. Wymienne części konstrukcyjne np. suwnice do 25 lat

3. Budynki lub inne zwyczajne konstrukcje, różne od wymienionych do 50 lat

4. Budynki monumentalne inne specjalne lub ważne konstrukcje, wielkie mosty co najmniej 100 lat

W celu zapewnienia trwałości konstrukcji należy uwzględnić następujące czynniki:

• Przewidziany sposób użytkowania konstrukcji

• Wymagane kryteria oceny konstrukcji

• Spodziewane warunki zewnętrzne

• Skład, właściwości i jakość materiałów

• Ustrój nośny

• Kształt elementów i opracowanie szczegółów konstrukcji

• Jakość wykonywania i poziom kontroli

• Szczególne zabiegi kontrolne

• Utrzymanie podczas spodziewanego okresu użytkowania

Obliczenia wytrzymałościowe w budownictwie prowadzone jest według metody stanów graficznych.

Stan graniczny to stan po osiągnięciu, którego przyjmuje się że konstrukcja lub jej element zagraża bezpieczeństwu lub przestaje spełniać określone wymagania użytkowe.

Wyróżnia się:

• Stan graniczny nośności

• Stan graniczny użytkowania

Do stanów granicznych nośności zalicza się:

• Utratę stateczności części lub całości konstrukcji traktowanej jako ciało sztywne

• Zniszczenie najbardziej wytężonych przekrojów konstrukcji, zniszczenie części lub postępujące zniszczenie całości konstrukcji

• Przekształcenie się konstrukcji w mechanizm w wyniku uplastycznienia lub zarysowania (pęknięcia) materiału w niektórych przekrojach lub utraty stateczności kształtu niektórych elementów konstrukcji

• Stany powstałe w wyniku uplastycznienia materiału lub podłoża oraz nadmiernego rozwarcia się rys, prowadząc do zniszczeń lub niedopuszczalnej zmiany kształtu konstrukcji

Do stanów granicznych użytkowania zalicza się:

• Nadmierne odkształcenia konstrukcji lub podłoża

• Nadmierne zarysowania konstrukcji

• Nadmierne drgania konstrukcji

Stan graniczny nośności

Sprawdzenie stanów granicznych nośności polega na wykazaniu, że w każdym miarodajnym przekroju (elemencie) konstrukcji, dla każdej kombinacji oddziaływań obliczeniowych spełniony jest warunek:

Sd - siła wewnętrzna wywołana oddziaływaniem

Rd - nośność obliczona przy założeniu, że wytrzymałość obliczeniowa i granica plastyczności materiału osiągają wartości obliczeniowe

Naprężenie ściskające:

N - wypadkowa siła ściskająca

F - pole przekroju poprzecznego analizowanego elementu konstrukcji

Warunek stany granicznego:

Rc - wytrzymałość na ściskanie materiału, z którego wykonana jest konstrukcja nocności graniczna przekroju ściskającego

Naprężenie rozciągające:

N - wypadkowa siła rozciągająca

F - pole przekroju poprzecznego analizowanego elementu konstrukcji

Warunek stany granicznego:

Rc - wytrzymałość na rozciaganie materiału, z którego wykonana jest konstrukcja nocności graniczna przekroju ściskającego

Stan graniczny dla przekroju zginanego:

Naprężenie zginające:

Mg - maksymalny moment zginający

Wx - wskaźnik zginania przekroju poprzecznego analizowanego elementu konstrukcji

Warunek stanu granicznego:

Rg - wytrzymałość na zginanie materiału, z którego zbudowana jest konstrukcja

Mg^max - max moment zginający występujący w analizowanym przekroju konstrukcji

Mg^dop - dopuszczalny moment zginający dla profilu i materiału z którego wykonana jest konstrukcja

Rr - wytrzymałość na rozciąganie materiału z którego wykonana jest konstrukcja

Rc- wytrzymałość na ściskanie materiału z którego wykonana jest konstrukcja

Stan graniczny nośności dla przekroju ściskającego lub rozciągającego mimośrodowo.

Naprężenie zredukowane

Mg -moment zginający

Wx - wskaźnik zginania

F - powierzchnia przekroju

N - siła ściskająca

- współczynnik wyboczeniowy (0,5 - 1,0)

Warunek stanu granicznego dla materiału dla którego:

R - wytrzymałość materiału, z którego zbudowana jest konstrukcja

Warunek stanu granicznego dla materiału dla którego :

Rr - wytrzymałość na rozciąganie materiału z którego wykonana jest konstrukcja

Rc- wytrzymałość na ściskanie materiału z którego wykonana jest konstrukcja

Nośność graniczna przekroju ściskającego lub rozciągającego:

Stan graniczny użytkowania:

1. Stan graniczny zarysowania

Sprawdzenie stanu granicznego zarysowania polega na wykazaniu, że występujące w konstrukcji siły wewnętrzne wyznaczone dla określonej kombinacji obciążeń długotrwałych, nie powodują rozwarcia rys prostopadłych do osi elementu i rys ukośnych większych od szerokości uznanych za graniczne.

2. Stan graniczny ugięcie

Sprawdzenie stanu granicznego ugięć polega na wykazaniu że występujące w konstrukcji siły wewnętrzne wyznaczone dla kombinacji obciążeń długotrwałych nie powodują ugięć większych od uznanych za graniczne ze względu na przeznaczenie budowli możliwość uszkodzenia elementów przylegających do konstrukcji, estetykę oraz poczucie zagrożenia bezpieczeństwa użytkownika

Wymagania stawiane w modelach projektowania konstrukcji budowlanych

Konstrukcje budowlane i ich poszczególne elementy powinny być tak zaprojektowane i wykonane aby mogły przeciwstawić się oddziaływaniom zewnętrznym, zachowując swoje parametry użytkowe w trakcie drążenia, użytkowania warunkach normalnych oraz utrzymać konstrukcyjna całość w przypadku wystąpienia zdarzeń losowych.

14.04.11

Wymagania stawiane w modelach projektowania konstrukcji budowlanych.

Konstrukcje budowlane i ich poszczególne elementy powinny być tak zaprojektowane i wykonane aby mogły przeciwstawić się oddziaływaniom zewnętrznym, zachowując swoje parametry użytkowe w trakcie drążenia, użytkowania w warunkach normalnych oraz utrzymać konstrukcyjną całość w przypadku wystąpienia zdarzeń losowych.

Podstawa prawna PN-ISO2394 „Ogólne zasady niezawodności konstrukcji budowlanych”

Niezawodność istniejącej konstrukcji poddać należy ocenie, jeżeli rozpoczyna się jedno lub więcej spośród następujących działań:

1. przywrócenie użytkowalności istniejącej konstrukcji, podczas którego dodawane są nowe elementy konstrukcji do dotychczasowego ustroju nośnego

2. sprawdzenie, czy istniejąca konstrukcja może wytrzymać obciążenia związane z przewidywaną zmianą sposobu użytkowania, zmianami funkcjonowania lub wydłużeniem przewidywanego okresu eksploatacji

3. naprawa istniejącej konstrukcji, która została zużyta na skutek czynników pochodzące z otoczenia i związanych z czasem użytkowania albo doznała uszkodzeń z powodu oddziaływań wyjątkowych np. trzęsienia ziemi

4. jeżeli niezawodność konstrukcji jest poddawana w wątpliwość np. ze względu na trzęsienie ziemi

W niektórych przypadkach oceny mogą być wymagane przez władze, towarzystwa ubezpieczeniowe lub przez właścicieli albo mogą wynikać z programu prac związanych z utrzymaniem konstrukcji.

Zasady oceny konstrukcji.

Analizy i obliczenia potrzebne do oceny konstrukcji powinny być oparte na ogólnych zasadach przedstawionych wcześniej dla stanu projektowania konstrukcji.

Nie ma potrzeby przeprowadzania oceny tych części istniejącej konstrukcyjnych, które nie będą podlegały zmianom konstrukcyjnym, które nie są w sposób oczywisty uszkodzone, ani co do których nie zachodzi podejrzenie, że mogą mieć niewystarczającą niezawodność.

Zmienne podstawowe.

Ze względu na wymagania niezawodności należy wartości podstawowych zmiennych obierać w następujący sposób:

1. wymiary elementów konstrukcji: jeżeli oryginalne projekty są dostępne a nie nastąpiły żadne zmiany wymiarów ani nie ma danych o innych odchyleniach, to w analizie należy używać normalne wymiary zgodnie z oryginalnymi rysunkami. Wymiary te należy w odpowiednim zakresie sprawdzić na miejscu

2. należy wprowadzić obciążenia o wartości obciążających aktualnej sytuacji. Jeżeli w przeszłości stwierdzono przeciążenie, to może być potrzebne powiększenie wartości reprezentatywnych. Jeżeli jakieś obciążenia uległy zmniejszeniu lub całkowitemu usunięciu to wartości reprezentatywne obciążeń mogą być odpowiednio zmniejszone, a także częściowe współczynniki mogą być dostosowane

3. właściwości materiałów powinny być rozpatrzone odpowiednio do aktualnego stanu konstrukcji. Jeżeli oryginalne projekty są dostępne i nie ma obawy, że nastąpią poważniejsze uszkodzenia, błędy projektowe ani konstrukcyjne, to zaleca się użycie wartości charakterystyczne zgodnie z oryginalnym projektem. Jeżeli jest to potrzebne, to zaleca się przeprowadzenie kontroli przez badania niszczące lub nieniszczące i opracowanie wyników badań metodami statystycznymi

4. niepewności wynikające z przyjętego modelu należy rozpatrywać w ten sam sposób jak podczas obliczania, chyba że coś innego wynika z poprzedniego zachowania się konstrukcji, szczególnie z uszkodzenia. W pewnych przypadkach wielkości określające model, współczynniki i inne założenia projektowe można przyjmować na podstawie pomiarów wykonanych na istniejących konstrukcjach np. współczynniki charakteryzujące parcie wiatru, rzeczywista współpracująca szerokość płyty itp.

Badanie.

Celem badania jest uaktualnienie wiadomości o obecnych warunkach konstrukcji ze względu na różne aspekty.

Zaleca się aby wyniki wszystkich obserwacji były rozpatrywane wg jednego z tych sposobów (kontroli jakościowej, obliczeń, kontroli ilościowej, próbnych obciążeń)

Ocena w przypadku uszkodzenia.

12. 05.2011 Elementy niezawodności elementów budowlanych

Miarą bezpieczeństwa konstrukcji w rozwiązaniach deterministycznych jest współczynnik bezpieczeństwa wyrażany w postaci:

n=P_o/q_o > 1,0

P_o-nośność konstrukcji

q_o- obciążenie konstr.

Podstawowe pojęcia najczęściej stosowane w modelach projektowania.

Jakość- prawdopodobieństwo, że konstrukcja (system) lub jej elementy (podsystemy) w chwili odbioru nie ma wad.

Niezawodność- prawdopodobieństwo, że konstrukcja nie ulegnie awarii w przyjętym czasie jej eksploatacji

Bezpieczeństwo- prawdopodobieństwo, że konstrukcja nie ulegnie zniszczeniu w okresie jej realizacji i eksploatacji

Miary poziomu jakości wykonania

Jakość wykonania- relacja między zbiorem technicznych i użytkowych właściwości produktu przewidzianym w projekcie, a tym zbiorem właściwości, który jest realizowany w procesie produkcji ……………………………………………….

Wadliwość- prawdopodobieństwo uzyskania efektu niezgodnego z zamieszczonym w projekcie

Niezawodność- prawdopodobieństwo, że konstrukcja nie ulegnie awarii w przyjętym czasie jej eksploatacji

Awaria- przekroczenie przez zmienne określające zachowanie się konstrukcji pewnej a priori ( z góry) zadanej granicy (np. niepożądane ze względu na stan samej konstrukcji)

Błędy początkowe (imperfekcje) w projektowaniu konstrukcji budowlanych

Miarą bezpieczeństwa konstrukcji budowlanej w rozwiązaniach probabilistycznych poziomu jest współczynnik bezpieczeństwa wyrażany w postaci

n=P_o/q_o ≥1,0

Bezpieczeństwo konstrukcji określa się za pomocą tzw. warunku zapasu bezpieczeństwa w postaci:

F= P_o-q_o>0

F- zapas bezpieczeństwa

Jako miarę bezpieczeństwa przyjmuje się współczynnik niezawodności t:

Prawdopodobieństwo awarii powinno przyjmować wartość nie większą od akceptowalnej

Pa≤p

Pa- prawdopodobieństwo awarii

p- akceptowalny poziom prawdopodobieństwa awarii

W zależności od rodzaju warunku oceny stopnia bezpieczeństwa konstrukcji jako akceptowalny poziom prawdopodobieństwa awarii stosuje się wielkości rzędu:

• dla warunków wytrzymałościowych 10^-4 - 10^-6

• dla warunków użyteczności konstrukcji 10^-2 - 10^-4

Szacowanie bezpieczeństwa konstrukcji z uwzględnieniem zmienności danych wejściowych- metoda probabilistyczna poziomu II

Ocena zużycia konstrukcji

Zużycie techniczne- zużycie wynikające z wieku konstrukcji, trwałości zastosowanych materiałów, jasności wykonawstwa budowlanego, sposobu użytkowania i warunków eksploatacji, wad projektowych

Zużycie funkcjonalne- wynika z porównania zastosowanych w danym przypadku projektowanych rozwiązań użytkowych do aktualnie preferowanych, a także porównań w zakresie standardu wykończenia i wyposażenia w urządzenia techniczne, jak również specjalistycznego przeznaczenia utrudniające lub uniemożliwiającego zmiany sposobu wykonawstwa

Zużycie środowiskowe- wynika z planowanych zmian w otoczeniu obiektu powodujących bezpośrednie uciążliwości w korzystaniu z nieruchomości lub szkodliwego wpływu zniszczonego………………………………………………………………………….

Metody oceny zużycia obiektów budowlanych

1. czasowe

2. wizualne

3. stanów granicznych

4. wskaźników ekonomicznych

5. sztucznych sieci neuronowych

6. zużycia naturalnego z uwzględnieniem czynników losowych

metoda czasowa- może przyjmować różne postacie w zależności od stopnia utrzymania obiektu

metoda wizualna- oceniane wizualnie stan poszczególnych elementów w budowli a następnie ustalenie średniej ważonej

metoda stanów granicznych- można ustalić na podstawie analizy utraty nośności poszczególnych elementów konstrukcji w trakcie jej eksploatacji w odniesieniu do ich nośności początkowej

20

budownictwo

Inżynieria lądowa

Naziemne

Budownictwo wodne

nadziemne

podziemne

Drogi, autostrady

koleje

budynki

Linie przesyłowe

tunele

Kanały

Parkingi podziemne

Wyrobiska w kopalni

Śródlądowe

morskie

Tamy, zapory

Elektrownie wodne

Regulacja cieków wodnych

Instalacje melioracyjne

Nabrzeża portowe

doki

Kanały portowe

Źródła zagrożeń budowlanych

techniczne

geotechniczne

Zagrożenia od instalacji

Utrata stateczności

Przekroczenie nośności

Nadmierne odkształcenie

Nadmierne drgania

osuwiska

Awaria posadowienia

podtopienia

zapadliska

Przemieszczenia powierzchni

Zjawiska sejsmiczne

Sieć elektryczna

Sieć gazowa

Sieć wodociągowa

Sieć kanalizacyjna

Sieć ciepłownicza

Wymagania w modelach projektowania budowli

Wymagania jakości

Wymagania niezawodności

Wymagania bezpieczeństwa

Relacja między zbiorem technicznych i użytkowych właściwości produktu przewidzianym w projekcie, a tym zbiorem, który jest realizowany w praktyce

Użytkowalność

Bezpieczeństwo

Niewrażliwość na konstrukcję

Diagnostyka techniczna budowli

Diagnostyka okresowa

Diagnostyka doraźna

Diagnostyka docelowa

Związana z występowaniem:

a)uszkodzeń konstrukcji

b)nie prawidłowości w obiekcie

c)nieprawidłowości w elemencie

Zwykle wymaga przeprowadzenia specjalistycznych badań, analiz i ocen, których nie przeprowadza się w diagnostyce okresowej

Związana jest z wykonywaniem okresowych przeglądów technicznych

Zakres i częstotliwość zależy od:

a)specyfiki konstrukcji budowli

b)stopnia zagrożeń naturalnych

c)okresu istnienia budowli

d)znaczenia gospodarczego

Związana z oceną możliwości przeprowadzenia modernizacji obiektu lub zmiany jego zadań technologicznych

Ocena aktualnego stanu konstrukcji

Ocena jakościowa

Ocena ilościowa

Próbne obciążenie

Opis uszkodzenia (często intuicyjny)

- brak uszkodzenia

-uszkodzenie niewielkie

-uszkodzenie umiarkowane

-uszkodzenie poważne

-uszkodzenie niszczące

-uszkodzenie nieznane

Kontrola ilościowa

- wartości charakteryzujące właściwości konstrukcji

-stan elementów konstrukcji

-prawdopodobieństwo wykrycia uszkodzenia

-dokładność wyników

Pozwalają na sformułowanie wniosków dotyczących:

-nośności badanego elementu w warunkach obciążenia próbnego

-innych elementów

-innych warunków obciążenia

-zachowania się całego ustroju

Sposoby uaktualnienia oceny.

Właściwości i niezawodności konstrukcji

Uaktualnienie wieloimiennego rozkładu prawdopodobieństwa poszczególnych zmiennych . można stosować w celu:

- uzyskania uaktualnionych wartości obliczeniowych do stosowania w metodach obliczeniowych

-uzyskania uaktualnionych wartości obliczeniowych do porównania rezultatów oddziaływań bezp, z wartościami graficznymi

Postępowanie w przypadku wystąpienia uszkodzenia konstrukcji

Formalne uaktualnienie prawdopodobieństwa zniszczenia konstrukcji

Oględziny

• Orientacja o stanie konstrukcji

• Podjęcie doraźnych działań np. opuszczenie konstrukcji

Wyjaśnienie zjawisk

• Wykonanie symulacji uszkodzenia

• Analiza dokumentacji projektowej

• Ustalenie ewentualnych rozbieżności między projektem i wynikami obserwacji

• Sprawdzenie czy nie ma błędów w projekcie

Ocena niezawodności

• Prawdopodobieństwo zniszczenia

• Określenie zakresu niezbędnych działań profilaktycznych

Informacje dodatkowe

• Bardziej zaawansowane modele konstrukcyjne

• Dodatkowe kontrole i pomiary

• Ocena obciążenia

Decyzja końcowa

• Zaakceptować ewentualną sytuację ze względów ekonomicznych

• Ograniczyć obciążenia konstrukcji

• Naprawić budynek

• Rozpocząć rozbiórkę konstrukcji

Modele rozwiązania zadań

Modele deterministyczne

• Metody analityczne

• Metody numeryczne

Modele strategiczne

• Metoda Monte Carlo

• Metoda zbiorów losowych

Modele probabilistyczne

• Metody analityczne

• Metody numeryczne

Losowe imperfekcje elementów konstr.

Imperfekcje nośności konstrukcji

• Odchyłki parametrów materiałów

• Odchyłki gabarytów konstr.

• Odchyłki przekrojów poprzecznych

• Odchyłki kształtów elementów konstr.

Zużycie obiektu

Imperfekcje obciążenia konstr.

• Odchyłki ciężaru własnego

• Odchyłki obciążeń zewn.

• Obciążenia losowe

Techniczne

• Wiek

• Trwałość materiałów

• Jakość wykonania

• Sposób użytkowania

• Warunki eksploatacji

• Wady projektu

• Gospodarka remontowa

Funkcjonalne

• Nowoczesność konstrukcji

• Jakość wykończenia

• Wyposażenie specjalne

• Możliwości zmiany sposoby użytkowania

Środowiskowe

• Zmiany w otoczeniu obiektu

• Agresywne oddziaływanie środowiska

σ

---