Проблемы, возникающие при прогнозировании остаточного ресурса с учетом уровня физического износа здания



В статье авторы проводят сравнительный анализ методик определения физического износа деревянных балок, изготовленных из бруса LVL марки «Ultralam» типа «R». Исследование подчеркивает необходимость усовершенствования методик оценки физического износа для LVL-балок, чтобы учесть их специфику и обеспечить более точные прогнозы остаточного ресурса.

Ключевые слова: физический износ здания, остаточный ресурс, строительные конструкции, деревянные конструкции.

Техническое обследование зданий — это не просто визуальный осмотр, а комплексная процедура, целью которой является определение их текущего состояния и оценка степени физического износа. Физический износ — это утрата прочности, устойчивости и надежности строительных конструкций в результате воздействия времени, погодных условий и человеческой жизнедеятельности [1].

На данный момент активно применяются два основных подхода к оценке износа строительных конструкций здания:

— Инструментальное обследование, включающее в себя использование специальных приборов для измерения дефектов, прочности материалов и нагрузок, действующих на здание. По результатам такого обследования определяется категория технического состояния здания и прогнозируются изменения в его функциональности в будущем.

— Нормативно-экспертные методы, основанные на изучении проектной документации, сравнении с нормативными документами и экспертной оценке состояния здания.

Важно отметить, что существует множество методов определения физического износа, которые не связаны с финансовыми расчетами и оценивают состояние здания только с точки зрения его физических характеристик [2–8]. Ниже рассмотрены основные из них.

Для гражданских зданий, таких как жилые дома и общественные объекты, часто применяется метод, основанный на оценке технического состояния. Этот метод опирается на нормативный документ [9] и позволяет определить степень износа, основываясь на визуальном осмотре и анализе состояния конструкций.

Существует также метод определения физического износа на основе фактического возраста, который учитывает нормативные сроки службы конструктивных элементов. Этот метод основан на формуле:

где — фактический возраст;

— нормативный срок службы;

ВС — восстановительная стоимость.

Важно отметить, что выбор метода определения физического износа зависит от конкретных условий и целей оценки.

Метод определения износа, основанный на сроке службы, не учитывает фактор восстановления здания в результате капитальных ремонтов или реконструкции. То есть, он не отражает увеличение срока эксплуатации после серьезных ремонтных работ.

Для более точной оценки износа был разработан модифицированный метод срока жизни. Он использует регрессионный анализ, который позволяет учесть влияние срока эксплуатации и полезной службы на износ здания и оборудования [10].

где — срок полезной службы объекта, лет;

— срок эксплуатации или эффективный возраст объекта, лет;

— эмпирические коэффициенты уравнения регрессии, определяемые по таблице 1.

Таблица 1

Значения коэффициентов уравнения регрессии [10]

Отрасль	Коэффициенты уравнения регрессии
	a	b	c	d	R 2
Коммерческая недвижимость	0,0085	-1,7995	0,0229	1,0712	0,997931
Жилая недвижимость	0,0068	-1,7558	0,0064	1,3670	0,0098387

Данная величина может быть определена на основании возраста самого объекта деревянного домостроения. На рис. 1 представлен процесс накопления физического износа деревянными зданиями [11].

Рис. 1. Процесс накопления физического износа деревянными зданиями

Физический износ согласно методике А. В. Белых [11] определяется по формуле:

где y — значение физического износа;

x — хронологический возраст здания.

Однако данная методика ограничена применимостью для деревянных зданий возрастом не более 55 лет. Это связано с тем, что она не учитывает особенности старения деревянных конструкций после достижения этого возраста (рис. 2).

Рис. 2. Сопоставление возраста и величины физического износа в среднем для деревянных зданий [11]

В качестве примера для анализа мы рассмотрим конструкцию покрытия физкультурно-оздоровительного комплекса. Несущие элементы покрытия выполнены из бруса LVL марки «Ultralam» типа «R». Балки имеют прямоугольное сечение размером 220 мм по ширине и 1000 мм по высоте, а их длина составляет 16 метров. Прогоны имеют сечение 240 мм по ширине и 320 мм по высоте (данные получены в результате обмеров). Схема конструкции покрытия представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Общий вид конструкции покрытия помещения

В ходе комплексного обследования конструкции покрытия были выявлены следующие дефекты и повреждения:

— коррозия металлических закладных деталей в местах соединения элементов конструкции (шпильки, гайки, шайбы, накладки);

— отсутствие необходимой химической защиты конструкции: антисептической, влагозащитной и огнебиозащитной обработки;

— повреждения балок покрытия грибком и синевой в заболонной части древесины;

— следы постоянного увлажнения элементов конструкции покрытия.

Для оценки остаточного ресурса конструкции покрытия использовано экспоненциальное распределение. Расчет будет проводиться в соответствии с методикой, которая учитывает связь между степенью физического износа и величиной относительной надежности конструкции [12].

В отличие от предыдущего варианта оценки, в этом случае категория технического состояния определяется на основе количественной оценки физического износа. То есть, каждой категории соответствует определенный диапазон значений износа (таблица 2) [13].

Таблица 2

Назначение категории технического состояния в зависимости от величины физического износа [13]

Физический износ, %	Категория технического состояния	Характеристика состояния
0–20	Нормативное	Повреждений нет или имеются устранимые при текущем ремонте мелкие повреждения
21–40	Работоспособное	Конструктивный элемент пригоден для эксплуатации; требуется текущий ремонт
41–70	Ограничено-работоспособное	Эксплуатация возможна при условии значительного капитального ремонта
Более 70	Аварийное	Требуется проведение охранных мероприятий и полная замена элемента

По результатам проведенных расчетов физического износа конструкций покрытия физкультурно-оздоровительного комплекса были получены следующие значения:

— Методика А. В. Белых:

— Модифицированная методика:

Согласно таблице 2, полученные значения физического износа отвечают работоспособной категории технического состояния конструкции покрытия.

В соответствии с Методикой [12], относительная надежность для работоспособной категории технического состояния равна 0,99. Расчет остаточного ресурса проводится до необходимости капитального ремонта и аварийного технического состояния.

Срок эксплуатации до капитального ремонта:

Остаточный ресурс будет равен:

Срок эксплуатации до аварийного состояния:

Остаточный ресурс будет равен:

Проведенные расчеты остаточного ресурса, основанные на различных методиках определения физического износа, показали, что присвоение категории технического состояния на основе интервальных значений величины износа, что снижает точность определения относительной надежности и остаточного ресурса деревянных конструкций.

Анализ показал, что существующие методы определения физического износа имеют обобщенный характер и не учитывают специфику конкретных конструкций. Необходимо проведение дополнительных научных исследований с целью:

— корректировки и уточнения существующих методов расчета физического износа;

— разработки новых уравнений для расчета износа, учитывающих конструктивные особенности, условия эксплуатации и другие факторы;

— установления взаимосвязи между величиной физического износа и относительной надежностью конструкций.

Литература:

1. ГОСТ 31937–2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».
2. Хайруллин В. А., Салов А. С., Яковлева Л. А., Валишина В. В. Учет величины физического износа объекта технической эксплуатации при оценке действительной стоимости здания // Интернет-журнал «Науковедение» Том 7. № 5 (30) 2015 [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/219TVN515.pdf (доступ свободный).
3. Мищенко В. Я., Головинский П. А., Драпалюк Д. А. Прогнозирование темпов износа жилого фонда на основе мониторинга дефектов строительных конструкций. Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2009. № 4 (16). С. 111–117.
4. Алексеева Е. Л., Хлёсткин А. Ю. Изучение закономерностей физического износа несущих конструкций зданий энергитической и химической отраслей. Наука и безопасность. 2014. № 4 (13). С. 43–47.
5. Васильев А. А. Анализ существующей оценки физического износа конструкций зданий и сооружений. В сборнике: OPEN INNOVATION сборник статей VIII Международной научно-практической конференции. Пенза, 2019. С. 36–38.
6. Тарарушкин Е. В. Применение нечеткой логики для оценки физического износа несущих конструкций зданий. Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2016. № 10. С. 77–82.
7. Гордеева О. Г. Расчетно-экспериментальные методы экспресс-оценки физического износа и остаточного ресурса зданий и сооружений // Специальность по ВАК: 05.26.02 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях (по отраслям)», 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Новогорск, 2002.
8. Копцева Е. П., Лазарев А. Н. Краткая характеристика существующих методов оценки физического износа судов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова, № 1(23), 2014. — С. 49–54.
9. ВСН 53–86(р) Правила оценки физического износа жилых зданий. М., 1988. URL: http:// www.files.stroyinf.ru (дата обращения 20.11.2021).
10. Цуканов В. Н. Модифицированный метод срока жизни для расчета физического износа при массовой оценке // Вопросы оценки. 2013. № 3 (73). С. 42–43.
11. Белых А. В. Методика определения величины физического износа нежилых зданий для целей массовой оценки. Журнал правовых и экономических исследований. 2013. № 2. С. 78–86.
12. Методика оценки остаточного ресурса несущих конструкций зданий и сооружений: методические рекомендации / А. В. Цапулина, Г. Н. Кохало, С. А. Зенин, А. М. Петров; ФАУ ФЦС. — М: Минстрой, 2018. — 50 с.
13. Ибрагимов А. М., Семенов А. С. Зависимость между физическим износом и техническим состоянием элементов зданий жилищного фонда // Жилищное строительство. 2014. № 7. С. 53.