ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

КОНСТРУКЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫЕ Основные принципы надежности

(ISO 2394:1998,

General principles on reliability for structures, IDT)

Издание официальное

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом «Научно-исследовательский центр «Строительство» (АО «НИЦ «Строительство»), Центральным научно-исследовательским институтом строительных конструкций им. В. А. Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко) на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 международного стандарта, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием «Российский научно-исследовательский центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия» (ФГУП «СТАНДАРТИН-ФОРМ»)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 ноября 2016 г. № 1814-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 2394:1998 «Общие принципы обеспечения надежности конструкций» (ISO 2394:1998 «General principles on reliability for structures, IDT»).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведении в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных международных и европейского стандартов национальным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правипа применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2016 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации» Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указапюле «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего спюндарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ. 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТРИСО 2394—2016

Классификация по степеням надежности может быть выполнена в соответствии с классификацией сооружения в целом или его конструктивных элементов. Таким образом, например, уровни надежности могут быть приняты в зависимости от последствий отказа следующим образом:

a)    низкий риск для жизни — экономические, социальные и экологические последствия малы или ничтожны:

b)    средний риск для жизни — значительные экономические, социальные и экологические последствия:

c)    высокий риск для жизни — очень большие экономические, социальные и экологические последствия.

Требуемая надежность, связанная с безопасностью конструкции или эксплуатационной пригодностью. может быть достигнута за счет совместного выполнения следующих мероприятий:

a)    Мероприятия, связанные с проектированием:

-    выполнения требований эксплуатационной пригодности:

-    выбор значений переменных воздействия:

-    выбор степени надежности дпя проектных расчетов;

-    анализ долговечности;

-    анализ степени конструктивной целостности (живучести), см. 5.3;

-    количество и качество предварительных исследований грунта и возможных экологических последствий;

-    точность используемых механических моделей;

-    строгость правил проектирования и контроля.

b)    Мероприятия, связанные с проверкой качества для понижения риска опасностей:

-    от грубых индивидуальных ошибок;

-    при проектировании;

-    при выполнении работ.

5.3 Проектирование сооружений

Отказ сооружения или его части может произойти по следующим причинам:

-    из-за чрезвычайно неблагоприятного сочетания воздействий, свойств материалов, геометрических размеров, и других факторов, связанных с нормальной эксплуатацией и другими обычными обстоятельствами;

-    из-за последствий исключительных, но предсказуемых внешних воздействий или влияния окружающей среды, например столкновений с конструкцией или экстремальных климатических воздействий;

• из-за последствий ошибок, обусловленных нехваткой информации, бездействием, неправильным пониманием и недостатком взаимодействия, небрежностью, неправильной эксплуатацией и т. д.;

-    из-за непредвиденных обстоятельств.

Примечание — Термин «исключительный» относится к обстоятельствам и/или воздействиям, которые присутствуют только в течение малой части срока службы и/или маловероятны В зависимости от типа конструкции эти воздействия могут или не могут быть рассмотрены подробно в проекте

Ни одно сооружение не может функционировать удовлетворительно при действии исключительных воздействий или при исключительно низком сопротивлении материалов конструкций, но предполагаемый объем разрушений должен быть ограничен таким образом, чтобы он был пропорционален причине, вызвавшей повреждение. Таким образом, должны быть приняты меры, чтобы противостоять подобным событиям. Меры должны включать в себя, главным образом, один или несколько из нижеперечисленных пунктов:

a)    проектирование и обслуживание сооружения в соответствии с правилами, приведенными в следующих пунктах для условий нормальной эксплуатации и при других обычных обстоятельствах;

b)    расчет ключевых несущих элементов конструкции на установленные исключительные воздействия. которые могут быть вызваны авариями или подобными явлениями.

Примечание — Целью назначения таких расчетных критериев является необходимость учесть эффект большей части непредвиденных событий

В конструктивной схеме должны быть выявлены «ключевые» элементы, отказ которых приведет к разрушению большей части конструкций, расположенных вблизи рассматриваемого элемента.

7

Если такие конструктивные элементы установлены и они могут быть исключены из конструктивной схемы, то при проектировании необходимо учитывать их значимость.

c)    Защита от предсказуемых воздействий и устранение ошибок.

Следует выполнять тщательную проверку и предпринимать соответствующие меры, чтобы гарантировать отсутствие недостатков конструктивной схемы и возможность безопасной передачи всех нагрузок на фундаменты.

Следует предусмотреть меры защиты от ударов транспортных средств, например, путем установки дополнительного предохранительного ограждения и столбиков ограждения.

Вероятность грубых ошибок при проектировании и строительстве может быть снижена путем соответствующей гарантии качества и/или мерами контроля качества, как описано в 5.4.

d)    Строительные конструкции должны быть запроектированы таким образом, чтобы локальное повреждение не приводило к немедленному разрушению всего сооружения или значительной его части.

При проектировании с учетом гипотетических локальных повреждений используют следующий подход. Конструкция должна быть разделена на элементы и запроектирована таким образом, чтобы все несущие конструктивные элементы, кроме «ключевых», могли быть удалены, не вызывая разрушения более чем ограниченной части вблизи рассматриваемого элемента. При удалении неключевого конструктивного элемента для оставшейся части сооружения будет считаться приемлемым пониженный уровень надежности по сравнению с нормальным при условии, что сооружение будет восстановлено к нормальному уровню надежности в пределах разумно короткого периода времени после повреждения.

5.4    Соблюдение технических требований

Для достижения достаточной уверенности в том. что строительные объекты удовлетворяют установленным требованиям к качеству и, в частности, основным требованиям (5.1), сторонами, ответственными за управление всеми циклами проектирования и строительства, должна быть принята и реализована соответствующая стратегия в области качества.

Примечание — Более подробно см приложение А и ИСО 9000. ИСО 9001, ИСО 9002, ИСО 9003 и ИСО 9004

Стратегия в области качества должна включать в себя:

a)    определение требований качества:

b)    организационные мероприятия и управление на стадии проектирования, строительства, в период эксплуатации и во время проведения технического обслуживания сооружения.

Управление качеством, выбранное для осуществления стратегии по контролю качества, должно включать в себя рассмотрение:

-    типа и назначения сооружения;

-    последствий дефектов качества (например, аварии из-за отказов конструкции); и

-    культуры управления участвующих сторон.

При проектировании строительных объектов надежность — самый важный аспект достижения качества. подлежащий рассмотрению. Стандарты строительного проектирования должны обеспечивать основу для достижения надежности сооружений следующим образом:

-    обеспечением требований надежности;

-    установлением правил проверки выполнения требований надежности;

-    установлением правил строительного проектирования и сопутствующих условий.

Условия, которые следует выполнять, относятся, например, к выбору конструктивной системы, уровню мастерства и режиму технического обслуживания, и обычно подробно излагаются в стандартах по строительному проектированию. Техническими условиями должны также учитываться изменчивость свойств материалов, контроль качества и критерии приемки материалов Они также включают в себя рассмотрение использования информационных технологий применительно к процессам проектирования и выполнения работ, включая цепочки поставки и испытания материалов.

Примечания

1    Например, в Еврокоде 0 «Основы проектирования сооружений» условия задаются как «допущения»

2    См также приложение А

5.5    Долговечность и техническое обслуживание

Долговечность — необходимое условие для выполнения требований надежности. Долговечность сооружений и элементов конструкций должна быть такой, чтобы они оставались пригодными

8

ГОСТ Р ИСО 2394-2016

к эксплуатации в течение всего расчетного срока службы при соответствующем техническом обслуживании. Это также относится к усталости конструкций. Примеры расчетного срока службы сооружений приведены в таблице 1.

Техническое обслуживание представляет собой комплекс мероприятий, выполняемых в течение срока службы сооружения, позволяющих удовлетворить требованиям по долговечности. Обслуживание включает в себя выполнение регулярных обследований, специальных обследований (например, после землетрясений), модернизацию систем защиты и ремонт конструкций.

Таблица! — Ориентировочная классификация расчетного срока службы

Класс Ориентировочный расчетный срок службы (а годах) Примеры 1 От 1 до 5 Временные сооружения 2 25 Заменяемые части сооружений, например, пролетные балки, опорные элементы 3 50 Здания и другие обычные сооружения, кроме перечисленных ниже 4 100 или более Монументальные здания и другие специальные или ответственные сооружения Большие мосты

Долговечность должна быть обеспечена:

-    программой технического обслуживания или

-    проектными решениями, которые предусматривают, что износ не приведет к обрушению конструкции в тех случаях, когда для сооружения невозможно или не предполагается проведение технического обслуживания и ремонта.

В первом случае сооружение должно быть запроектировано и построено или обеспечено защитой таким образом, чтобы никакое существенное повреждение не произошло в период между очередными обследованиями. В проекте необходимо предусматривать, чтобы части сооружения были доступны для осмотра без сложного демонтажа.

Для обеспечения достаточной долговечности конструкции должны быть учтены следующие взаимосвязанные факторы:

-    назначение конструкции;

-    требуемые функциональные критерии (например, внешний вид);

-    ожидаемые внешние условия;

-    состав, свойства и эксплуатационные характеристики материалов;

-    конструктивная система;

-    форма элементов и детальный конструктивный проект;

-    качество строительства и уровень управления;

-    специальные меры защиты;

-    техническое обслуживание в течение расчетного срока службы.

Степень износа может быть оценена на основе теоретических или экспериментальных исследований и опыта.

6 Принципы расчета по предельным состояниям

6.1    Предельные состояния

6.1.1    Общие положения

Для каждого сооружения в целом или его части необходимо в общем случае установить систему предельных состояний, которые отделяют желательные состояния сооружения от нежелательных состояний.

Предельные состояния разделяются на две следующие категории;

a)    предельные состояния по несущей способности, которые соответствуют максимальной несущей способности или. в некоторых случаях, максимальным допускаемым напряжениям или деформациям;

b)    предельные состояния эксплуатационной пригодности при нормальной эксплуатации.

Результат превышения предельного состояния может быть необратим или обратим. При необратимом результате повреждение или нарушение работоспособности, связанное с превышением

9

предельного состояния, останутся, пока сооружение не будет восстановлено. При обратимом превышении повреждение или нарушение работоспособности останется только до тех пор. пока присутствует причина превышения предельного состояния. Как только эта причина прекращает действовать, происходит переход из нежелательного состояния назад к желательному состоянию.

6.1.2    Предельные состояния по несущей способности

Предельные состояния по несущей способности включают в себя:

a)    потерю устойчивости сооружения или его части, которое рассматривается как твердое тело (например, при опрокидывании);

b)    достижение максимальной несущей способности сечений, элементов или соединений на разрыв (в некоторых случаях поврежденных из-за усталости, коррозии и т. д.) или чрезмерных деформаций;

c)    превращение конструкции или ее части в механизм;

d)    потеря устойчивости сооружения или его части;

e)    внезапный переход принятой конструктивной системы к новой системе (например, прощелки-вание).

Превышение предельного состояния по несущей способности почти всегда необратимо, и в первый раз. когда это происходит, возникает отказ.

Примечание — Упрощая, состояние, предшествующее разрушению сооружения, допускается рассматривать как предельное состояние по несущей способности, например, изменение конструктивной системы после аварийного воздействия

6.1.3    Предельные состояния эксплуатационной пригодности

Предельные состояния эксплуатационной пригодности включают в себя:

a)    локальное повреждение (включая образование трещин), сокращающее срок службы сооружения или ухудшающее его эффективность или внешний вид; повторное нагружение может усилить локальное повреждение, например при развитии усталости;

b)    недопустимые деформации, ухудшающие эффективное использование, или внешний вид сооружения. или функционирование оборудования;

c)    чрезмерные колебания, которые причиняют дискомфорт людям, повреждают элементы конструкции или функционирование оборудования.

В случаях возникновения постоянного локального повреждения или постоянных недопустимых деформаций превышение предельного состояния эксплуатационной пригодности необратимо, и в первый же раз, когда это происходит, возникает отказ.

В других случаях, превышение предельного состояния эксплуатационной пригодности может быть обратимым, и тогда в качестве отказа принимают следующее:

a)    однократное превышение предельного состояния эксплуатационной пригодности, если никакое превышение не считается допустимым;

b)    если превышение допустимо, но время пребывания сооружения в нежелательном состоянии выше установленного;

c)    если превышение допустимо, но число превышений предельного состояния эксплуатационной пригодности больше установленного;

d)    если осуществляется комбинация вышеупомянутых критериев или некоторых других подходящих критериев.

Данные случаи могут включать в себя временное локальное повреждение (например, временные широкие трещины), временные большие деформации и колебания.

Расчетные критерии для предельных состояний эксплуатационной пригодности обычно выражаются в терминах пределов для допускаемых деформаций, ускорений, ширины раскрытия трещин и т. д.

Примечание — В общем случае эти пределы следует считать случайными, и они могут быть описаны статистическими методами Они. однако, обычно вводятся в активные документы нормы с установленными предельными значениями

6.2 Проектирование

6.2.1 Методика проектирования

При проектировании следует учитывать все существенные предельные состояния.

Для каждого конкретного предельного состояния должны быть установлены базовые переменные, то есть переменные, которые характеризуют:

- воздействия и влияния окружающей среды;

ГОСТРИСО 2394—2016

-    свойства материалов и грунта;

-    геометрические параметры.

Модели, описывающие поведение сооружения, следует устанавливать для каждого предельного состояния. Данные модели включают в себя механические модели, описывающие поведение сооружения. а также другие физические или химические модели, описывающие эффекты экологического влияния на свойства материалов.

Если есть расчетные модели, предельное состояние может быть описано с помощью функции д основных переменных X = X,. Х₂.....Х„, так что

9(*1.*2.....Х„.0 = 0.    (1)

Уравнение (1) называют уравнением предельного состояния, и

9(*_1tX₂.....Х„.0^0    (2)

определяет желательное состояние.

В принципе, целью выполнения расчетов (или модельных испытаний) является обеспечение адекватного уровня надежности. Для его проверки вычисления проводятся в соответствии с выбранным расчетным методом. В настоящем стандарте применены два возможных подхода:

-    вероятностный метод (раздел 8), и

-    метод частных коэффициентов (раздел 9).

Метод частных коэффициентов предназначен для выполнения расчетов в обычных случаях Вероятностный метод может быть удобен для специальных задач расчета и может быть использован для калибровки частных коэффициентов.

В дополнение к расчетам для стадии «проект» важной частью процесса проектирования является разработка рабочей документации. Поэтому допущения, сделанные в расчетных моделях, необходимо указывать в чертежах, инструкциях и т. д.

6.2.2 Расчетные ситуации

Воздействия, влияния окружающей среды и, в большинстве случаев, свойства сооружения изменяются со временем. Данные изменения, которые происходят в течение всего срока службы сооружения, следует рассматривать, выбирая расчетные ситуации, каждая из которых соответствует некоторому временному интервалу, связанному с опасностями, условиями работы и соответствующими предельными состояниями сооружения Для каждой расчетной ситуации требуется отдельная проверка надежности с надлежащим рассмотрением различных последствий отказа.

Расчетные ситуации классифицируются как:

-    постоянные;

-    переходные:

-    аварийные.

Постоянные и переходные ситуации рассматриваются как достоверные. Аварийные ситуации по определению возникают с относительно низкой вероятностью в течение расчетного срока службы.

Необходимость рассматривать такие нагрузки, как снеговые, сейсмические, и т. д. для переходных или аварийных ситуаций зависит от местных условий.

7 Базовые переменные

7.1 Общие положения

Расчетная модель для каждого из рассматриваемых предельных состояний должна содержать комплекс базовых переменных, представляющих собой физические параметры, которые соответствуют нагрузкам и воздействиям внешней среды, свойствам материалов и грунтов, а также геометрическим параметрам.

Если важно оценить степень неопределенности базовой переменной, например опытным путем или оценкой точности измерений, то ее следует рассматривать как случайную переменную.

Неопределенности в общем случае состоят из систематической (систематическое отклонение) и случайной частей.

Неопределенности вызываются:

-    собственной случайной изменчивостью, которая является непредсказуемой во времени или среди рассматриваемых типичных сооружений и географических регионов;

-    недостатком данных и/или неточной информацией.

11

Случайные переменные следует описывать распределениями вероятности, которые чаще всего являются условными. Во многих случаях эти распределения характеризуются основными параметрами. такими как среднее значение, стандартное отклонение, асимметрия и коэффициент корреляции в случае многомерного распределения. Вероятностная модель должна быть основана на статистическом анализе доступных данных Важно отделить и опознать различные статистические совокупности, чтобы не использовать ошибочные типы распределений. Данные, по возможности, необходимо исследовать, чтобы устранить погрешности измерения, влияния масштаба и т. д.

Вероятностные модели для базовых переменных могут быть использованы непосредственно в пределах вероятностного метода (см. раздел 8). В пределах метода частных коэффициентов базовые переменные представляются их расчетными значениями (см. раздел 9). которые, по возможности, должны быть выведены из вероятностных моделей.

Примечание — Более подробную информацию см в приложении Е

7.2 Воздействия

7.2.1    Общие положения

Воздействие является:

-    совокупностью сосредоточенных или распределенных механических сил. действующих на конструкцию (прямые воздействия), или

-деформациями, передаваемыми на сооружение, или ограничениями, накладываемыми на деформации (косвенное воздействие). Воздействие рассматривается как единственное воздействие, если можно предполагать, что оно статистически независимо во времени и пространстве от любого другого воздействия на конструкцию.

Примечание — В действительности, воздействия, которые вводятся одновременно, часто являются до определенной степени, статистически зависимыми, например климатические воздействия (ветер, снег, температура) Эта зависимость обычно учитывается специальными условиями

Воздействие часто характеризуется двумя или более базовыми переменными. Например, значение и направление воздействия оба могут быть базовыми переменными.

Иногда воздействие может вводиться как функция базовых переменных, каждая из которых представляет некоторый основной физический параметр. Такая функция называется моделью воздействия. Например, давление грунта, которое может зависеть от вертикального давления грунта и от угла трения; оба параметра — случайные переменные.

Переменные природных воздействий определяются условиями окружающей среды. Переменные воздействий, обусловленные действием людей, определяются нормальным человеческим поведением. грубыми персональными ошибками и т. д.

7.2.2    Классификация воздействий в зависимости от изменения их значений по времени

Воздействия классифицируются в зависимости от их изменения по времени как:

-    постоянные (G);

-    временные (О);

-    особые (А).

Постоянными являются воздействия, которые действуют непрерывно в течение заданного исходного (базового) периода и для которых изменения их численных значений во времени малы по сравнению со средним значением или происходят только в одном направлении и могут привести к некоторым предельным значениям.

Временными являются воздействия, численные значения которых значительно и не монотонно изменяются во времени относительно среднего значения.

Особыми являются воздействия, вероятность возникновения больших значений которых для заданного сооружения в течение заданного исходного (базового) периода чрезвычайно мала.

Примечание — В большинстве случаев особые воздействия имеют короткую продолжительность

Временные и особые воздействия могут быть описаны упорядоченными и/или неупорядоченными функциями пространства и времени. Вероятностные модели для предельных значений переменных и особых воздействий всегда должны быть основаны на заданном исходном (базовом) периоде.

Примечание — Примеры постоянных, временных и особых воздействий приведены в приложении В

ГОСТРИСО 2394—2016

Содержание

1    Область применения....................................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки....................................................................................................................................1

3    Термины и определения...............................................................................................................................2

4    Условные обозначения.................................................................................................................................5

5    Общие положения и требования.................................................................................................................6

5.1    Основные требования...........................................................................................................................6

5.2    Классификация конструкций по надежности.......................................................................................6

5.3    Проектирование сооружений................................................................................................................7

5.4    Соблюдение технических требований.................................................................................................8

5.5    Долговечность и техническое обслуживание......................................................................................8

6    Принципы расчета по предельным состояниям.........................................................................................9

6.1    Предельные состояния.........................................................................................................................9

6.2    Проектирование...................................................................................................................................10

7    Базовые переменные.................................................................................................................................11

7.1    Общие положения ..............................................................................................................................11

7.2    Воздействия.........................................................................................................................................12

7.3    Влияние окружающей среды..............................................................................................................13

7.4    Свойства материалов..........................................................................................................................14

7.5    Геометрические параметры................................................................................................................14

8    Модели........................................................................................................................................................15

8.1    Общие положения...............................................................................................................................15

8.2    Типы моделей......................................................................................................................................15

8.3    Неопределенности модели.................................................................................................................18

8.4    Расчет на основе экспериментальных моделей...............................................................................18

9    Принципы расчета на вероятностной основе...........................................................................................19

9.1    Общие положения...............................................................................................................................19

9.2    Надежность системы в сравнении с надежностью элемента..........................................................20

9.3    Установленные уровни требуемой надежности................................................................................20

9.4    Вычисление вероятностей отказов....................................................................................................21

10    Метод частных коэффициентов..............................................................................................................21

10.1    Условия расчета и расчетные значения..........................................................................................21

10.2    Репрезентативные значения воздействий.......................................................................................23

10.3    Характеристические значения свойств материалов, включая грунт.............................................23

10.4    Нормативные (характеристические) значения геометрических параметров................................23

10.5    Случаи нагружения и сочетания нагрузок.......................................................................................23

10.6    Эффекты воздействий и сопротивления.........................................................................................24

10.7    Проверка на усталость......................................................................................................................24

10.8    Калибровка.........................................................................................................................................24

11    Оценка существующих конструкций........................................................................................................24

11.1    Случаи применения...........................................................................................................................24

11.2    Принципы оценки...............................................................................................................................25

11.3    Базовые переменные........................................................................................................................25

11.4    Проведение исследований................................................................................................................25

11.5    Оценка в случае повреждения.........................................................................................................26

Приложение А (справочное) Управление качеством и гарантия качества...............................................28

Приложение В (справочное) Примеры постоянных, временных и особых воздействий.........................31

Приложение С (справочное) Модели усталости.........................................................................................32

Приложение D (справочное) Расчет на основе экспериментальных моделей.........................................35

Приложение Е (справочное) Принципы расчета, основанного на надежности........................................42

Приложение F (справочное) Сочетания воздействий и оценка значений воздействий...........................51

Приложение G (справочное) Пример метода сочетания воздействий......................................................59

Приложение Н (справочное) Указатель определений................................................................................60

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных

и европейского стандартов национальным стандартам................................................61

Введение

Настоящий международный стандарт представляет собой общую основу для определения правил проектирования, относящихся к строительству и эксплуатации большинства зданий и инженерных сооружений широкого назначения, независимо от применяемых материалов или их сочетаний. Однако их применение при различных типах строительных материалов (бетон, сталь, древесина, каменная кладка и т. д.) требует специальной адаптации для обеспечения уровня надежности, который был бы наиболее согласованным с требованиями нормативных документов на каждый тип строительного материала.

Настоящий международный стандарт предназначен в качестве базового для комитетов, ответственных за подготовку в соответствии с техническими и экономическими условиями конкретной страны национальных стандартов и сводов правил, учитывающих характер, тип и условия использования сооружения и свойства материалов в течение его расчетного срока службы. Настоящий стандарт является также общей основой для разработки международных и региональных стандартов (например. ENV 1991-1 Eurocode 1). регламентирующих нагрузки на сооружения. В связи с этим он носит концептуальный и обобщенный характер.

Необходимо отметить, что надежность сооружений рассматривается как всеобъемлющее понятие. включающее в себя взаимно зависимые модели для описания воздействий, правила проектирования. элементы надежности, реакции и сопротивление конструктивных элементов, квалификацию исполнителей. процедуры контроля качества и национальные требования. Изменение одного отдельно взятого коэффициента может нарушить общий уровень надежности сооружения В связи с этим изменение одного из факторов следует сопровождать изучением влияния данного фактора на концепцию надежности в целом.

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОНСТРУКЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫЕ Основные принципы надежности

Building constructions General pnnciples on reliability

Дата введения — 2017—05—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы обеспечения надежности сооружений для известных или предполагаемых видов воздействий. Надежность рассматривается для сооружения в течение всего проектного срока службы.

Общие принципы следует применять при проектировании сооружений в целом (зданий, мостов, промышленных сооружений и т.д ). элементов конструкций и оснований¹).

Настоящий стандарт также следует применять к последовательным этапам строительства, а именно — к производству элементов конструкций, их транспортированию, погрузке/разгрузке. монтажу и ко всем работам на строительной площадке, а также к эксплуатации сооружения в течение его проектного срока службы, включая проведение технического обслуживания и ремонта.

В общем случае принципы применимы также при экспертизе существующих конструкций или при оценке изменения их назначения. Однако в некоторых случаях это может быть связано со специальными вопросами, касающимися базовых переменных и расчетных моделей. Данные вопросы рассмотрены в разделе 10.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 9000:2005, Quality Management systems — Fundamentals and Vocabulary (Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь)

ISO 9001:2008. Quality Management systems — Requirements (Системы менеджмента качества. Требования)

ISO 9002:1994. Quality systems. Model quality assurance in production, installation and servicing (Модель обеспечения качества при производстве, монтаже и обслуживании)

ISO 9003:1996, Quality system — Model for quality assurance in final inspection and test (Система качества. Модель обеспечения качества при окончательном контроле и испытаниях)

ISO 9004 2009, Managing for the sustained success of an organization — Aquality management approach (Менеджмент для достижения устойчивого успеха организации. Подход на основе менеджмента качества) ISO 12491:1997. Statistical methods for quality control of building materials and components (Материалы и изделия строительные. Статистические методы контроля качества)

EN 1990:2002 Eurocode 0: Basis of structural design (Еврокод 0. Основы проектирования сооружений)

О Настоящий стандарт следует применять в части, не противоречащей другим нормативным документам Российской Федерации.

Издание официальное

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

Примечание — Алфавитный указатель терминов приведен в приложении Н

3.1    Основные термины

3.1.1    сооружение (structure): Упорядоченная система взаимосвязанных элементов конструкций, запроектированная с целью обеспечить определенный уровень прочности.

3.1.2    элемент конструкции (structural element): Физически различимая часть сооружения.

Примеры — Колонна, балка, плита.

3.1.3    конструктивная система (structural system): Несущие элементы конструкции здания или инженерного сооружения, а также способ их функционального взаимодействия.

3.1.4    соответствие (compliance): Выполнение установленных требований.

3.1.5    срок службы (life cycle): Период, в течение которого проводятся проектирование, возведение и эксплуатация сооружений. Срок службы начинается с определения целей строительства и оканчивается демонтажом.

3.2 Термины, относящиеся к проектированию в целом

3.2.1    расчетная ситуация (design situation): Совокупность физических условий, представляющих период времени, в течение которого проектом предусмотрено непревышение соответствующих предельных состояний.

3.2.2    установившаяся ситуация (persistent situation): Нормальные условия эксплуатации сооружения, обычно связанные с расчетным сроком службы.

Примечание — Нормальная эксплуатация включает в себя возможные экстремальные воздействия, вызванные ветром, снегом, приложенными нагрузками, землетрясениями в областях высокой сейсмичности и т д

3.2.3    переходная ситуация (transient situation): Прогнозируемые условия эксплуатации или воздействия сооружения.

Пример — Период строительства или реконструкции сооружения, который является более коротким по сравнению с расчетным сроком службы.

3.2.4    аварийная ситуация (accidental situation): Особые условия эксплуатации или воздействия сооружения.

Примеры — Наводнение, оползень, пожар, взрыв, удар или локальное разрушение, которые в большинстве случаев действуют в течение очень короткого периода времени (кроме ситуаций, когда локальное разрушение не удается обнаружить в течение более длительного периода).

3.2.5    эксплуатационная пригодность (serviceability): Способность сооружения или элемента конструкции надлежащим образом выполнять требования нормальной эксплуатации при действии всех ожидаемых нагрузок и воздействий.

3.2.6    отказ (failure): Недостаточная несущая способность или неполная эксплуатационная пригодность сооружения или конструкции.

3.2.7    надежность (reliability): Способность сооружения или элемента конструкции соответствовать установленным требованиям в течение проектного срока службы.

3.2.8    базовый период (reference period): Выбранный период времени, который является основным для оценки значений временных воздействий, зависящих от времени свойств материалов и т. д.

3.2.9    предельное состояние (limit state): Состояние, при превышении которого сооружение перестает удовлетворять требованиям, установленным в проекте.

Примечание — Предельные состояния разграничивают предусмотренные состояния (нет отказов) и непредусмотренные (есть отказ).

3.2.10    предельное состояние первой группы (по несущей способности) (ultimate limit state): Состояние, связанное с обрушением или с другими подобными формами отказа элементов строительных конструкций.

Примечание — Обычно соответствует максимальной несущей способности сооружения или элемента конструкций, в некоторых случаях — максимальным допускаемым напряжениям или деформациям

2

ГОСТРИСО 2394—2016

3.2.11    предельное состояние второй группы (по эксплуатационной пригодности) (serviceability limit state): Состояние, при превышении которого не выполняются установленные требования по эксплуатации конструкции.

3.2.12    необратимое предельное состояние (irreversible limit state): Предельное состояние, превышение которого сохраняется после удаления вызвавшего его воздействия.

3.2.13    обратимое предельное состояние (reversible limit state): Предельное состояние, превышение которого прекращается после удаления вызвавшего его воздействия.

3.2.14    конструктивная целостность (живучесть) сооружения (structural integrity (structural robustness)): Способность сооружения при таких событиях, как пожар, взрывы, удар или вследствие человеческих ошибок, избежать повреждений, не пропорциональных первоначальной причине.

3.2.15    расчетный срок службы (design working life): Предполагаемый период, в течение которого сооружение или элемент конструкции могут служить по назначению без необходимости капитального ремонта.

3.2.16    техническое обслуживание (maintenance): Комплекс работ, выполняемых в течение расчетного срока службы сооружения для полного обеспечения требований надежности.

3.2.17    класс надежности сооружений (reliability class of structures): Класс сооружений или элементов конструкции, для которых требуется назначение специального уровня надежности.

3.2.18    базовая переменная (basic variable): Физические величины, характеризующие воздействия. влияния окружающей среды, свойства материалов, грунтов и геометрические величины.

3.2.19    ведущая базовая переменная (primary basic variable): Переменная, которая оказывает наибольшее влияние на результаты расчета.

3.2.20    условие (функция) предельного состояния (limit state function): Функция д основных переменных. характеризующая предельное состояние при д(Х,, Х₂.....Х_п) = 0. При д > 0 реализуются

предусмотренные состояния, а при д < 0 — непредусмотренные.

3.2.21    индекс надежности р (reliability index. р): Показатель вероятности отказа определяемый как |i = -Ф^-1(р^, где Ф^-1 — инверсия стандартного нормального распределения.

3.2.22    метод частных коэффициентов (partial factors format): Метод расчета, при котором принимается допущение об учете неопределенности и вариации базовых переменных за счет введения репрезентативных значений, частных коэффициентов и. при необходимости, дополнительных параметров.

3.2.23    коэффициент надежности (reliability element): Численное значение коэффициента, используемое в методе частных коэффициентов, с помощью которого достигается требуемый уровень надежности.

3.2.24    надежность элемента (element reliability): Надежность отдельного элемента конструкции, характеризуемого одним доминирующим состоянием отказа.

3.2.25    надежность системы (system reliability): Надежность элемента конструкции, характеризуемого более чем одним доминирующим состоянием отказа, или надежность системы, состоящей из более чем одного ключевого конструктивного элемента.

3.2.26    модель (model): Упрощенное математическое описание или экспериментальная установка для имитации воздействий, свойств материалов, поведения конструкции и т. п.

Примечание — Как правило, модели должны учитывать решающие факторы и не учитывать менее значимые факторы

3.2.27    неопределенность модели (model uncertainty): Точность моделей, физическая или статистическая.

Примечание — Более подробная информация приведена в приложениях D и Е

3.2.28    статистическая неопределенность (statistical uncertainty): Неопределенность, связанная с погрешностью распределения и оценки параметров.

3.2.29    оценка (assessment): Комплекс мероприятий, выполняемых для оценки надежности сооружения.

3.3 Термины, касающиеся воздействий, эффектов воздействий и влияния окружающей

среды

3.3.1 воздействие (action):

1) совокупность сосредоточенных или распределенных механических сил. действующих на сооружение (прямые воздействия):

3

2) внешние деформации, налагаемые на конструкции (косвенные воздействия).

3.3.2    постоянное воздействие (permanent action):

1)    воздействие, которое ожидается действующим непрерывно на протяжении заданного базового периода и для которого изменения во времени являются малыми по сравнению со средним значением;

2)    воздействие, изменение которого происходит только в одном направлении и может достигнуть некоторого предельного значения.

3.3.3    временное воздействие (variable action); Воздействие, изменение которого во времени является сопоставимым с его среднем значением или является непрерывным.

3.3.4    особое воздействие (accidental action): Воздействие, реализация которого за рассматриваемый базовый период для данной конструкции маловероятна.

Примечание — Особые воздействия, в большинстве случаев, являются непродолжительными

3.3.5    фиксированное воздействие (fixed action): Воздействие, имеющее такое фиксированное распределение, что если его значение и направление однозначно определены в одной точке конструкции. то они однозначно определяются и для конструкции в целом.

3.3.6    свободное воздействие (free action): Воздействие, которое может иметь произвольное пространственное распределение в заданных пределах.

3.3.7    статическое воздействие (static action): Воздействие, которое не вызывает значительных ускорений сооружения или его конструктивных элементов.

3.3.8    динамическое воздействие (dynamic action): Воздействие, которое вызывает существенные ускорения сооружения или его конструктивных элементов.

3.3.9    ограниченное воздействие (bounded action): Воздействие, имеющее предельное значение, которое не может быть превышено и которое точно или приблизительно известно.

3.3.10    неограниченное воздействие (unbounded action): Воздействие, предельные значения которого неизвестны.

3.3.11    репрезентативное значение воздействия (representative value of an action): Значение, используемое при проверке предельного состояния.

Примечание — В качестве репрезентативных значений обычно используются характеристические значения. значения в сочетаниях, пониженные значения и длительные значения: кроме того, допускается использовать и другие значения

3.3.12    нормативное (характеристическое) значение воздействия (characteristic value of an action): Основное репрезентативное значение.

Примечание — Выбирают либо на основе статистического анализа таким образом, чтобы вероятность его превышения в неблагоприятную сторону в течение базового периода не была больше установленной или на основе имеющегося опыта или физических ограничений

3.3.13    значение, используемое в сочетании (combination value): Значение, выбираемое на основе статистического анализа таким образом, чтобы вероятность превышения значения эффекта от сочетания воздействий была бы приблизительно такой же. как при рассмотрении одного воздействия.

3.3.14    пониженное значение (frequent value): Значение, определяемое на основе статистического анализа таким образом, чтобы:

- общее время его превышения в пределах выбранного периода времени составляло бы малую часть этого выбранного периода времени; или

-частота его превышения была ограничена заданным значением.

3.3.15    длительное значение (quasi-permanent value): Значение, определяемое на основе статистического анализа таким образом, чтобы общее время его превышения в пределах выбранного периода времени составляло бы значение порядка половины этого периода.

3.3.16    расчетное значение воздействия F_d (design value of an action. FЗначение, полученное умножением нормативного значения на частный коэффициент

3.3.17    приложение нагрузки (load arrangement): Установление положения, численного значения и направления свободного воздействия.

3.3.18    нагружение (load case): Совместное приложение нагрузок, набора деформаций и несовершенств. рассматриваемых в отдельном расчете.

3.3.19    сочетание нагрузок (load combination): Группа расчетных значений воздействий, используемая при проверке надежности сооружения по предельному состоянию при одновременном воздействии различных нагрузок.

4

ГОСТРИСО 2394—2016

3.3.20 воздействие окружающей среды (environmental influence): Механическое, физическое, химическое ипи биопогическое воздействие, которое может вызвать повреждение материапов в составе сооружения, что. в свою очередь, может неблагоприятно повлиять на его эксплуатационную надежность и безопасность.

3.4    Термины, касающиеся конструктивных характеристик, сопротивления материалов, свойств материалов и геометрических параметров

3.4.1    нормативное (характеристическое) значение свойств материалов (characteristic value of a material property): Установленная априори квантиль статистического распределения свойств материалов. поставляемых изготовителем, в рамках соответствующего стандарта на материалы.

3.4    2 нормативное (характеристическое) значение геометрических параметров (characteristic value of a geometrical quantity): Численные значения, обычно соответствующие размерам, заданным при проектировании.

3    4 3 расчетное значение свойств материалов (design value of a material property): Значение, полученное делением нормативного (характеристического) значения на частный коэффициент у_м или. в особых случаях, непосредственно назначенное.

3.4.4    расчетное значение геометрических параметров (design value of a geometrical quantity): Нормативное (характеристическое) значение плюс или минус приращение геометрического параметра.

3.4.5    коэффициент преобразования (conversion factor): Коэффициент, преобразующий свойства. полученные при испытаниях образцов, в свойства, соответствующие допущениям для расчетных моделей.

3.4.6    функция преобразования (conversion function): Функция, преобразующая свойства, полученные при испытаниях образцов, в свойства, соответствующие допущениям для расчетных моделей.

4    Условные обозначения

Примечание — Ниже перечислены основные используемые обозначения В списке не приведены символы. которые не являются основными и используются (и разъясняются) только в одном пункте

4.1    Основные обозначения

А — особое воздействие;

С — ограничение по эксплуатационной пригодности;

F — воздействие;

F₀ — базовая переменная воздействия;

F_r — репрезентативное значение воздействия;

G — постоянное воздействие;

О — временное воздействие;

R — сопротивление;

5    — эффект воздействия;

W — переменная, моделирующая воздействия;

X — базовая переменная;

У — переменная на выходе;

а — геометрический размер;

да — приращение геометрического размера;

f — свойство материала;

p_f — вероятность отказа;

PfS — установленное значение pf, t — время;

|)    — индекс надежности;

у — частный коэффициент;

t_f — частный коэффициент для воздействий;

y_F — обобщенный частный коэффициент для воздействий, учитывающий неопределенности модели и геометрических размеров; у_с — частный коэффициент для постоянных воздействий; у₀ — частный коэффициент для временных воздействий;

5

у_т — частный коэффициент для свойств материалов;

у_м — обобщенный частный коэффициент для учета свойств сопротивления материалов с учетом несовершенств модели и геометрических размеров; уq — частный коэффициент, учитывающий неопределенность модели; у„ — коэффициент, учитывающий ответственность конструкции и последствия отказа;

0    — параметр, учитывающий несовершенства модели;

0_S — значение эффектов воздействия;

0д — значение сопротивления;

—    функция переменных воздействий;

Т₀ — коэффициент для определения значений воздействий в их сочетании;

—    коэффициент для определения пониженных значений воздействий;

Ч*₂ — коэффициент для определения длительных значений воздействий; д(Х, 0 — Функция предельного состояния;

4.2 Нижние индексы

i— номер базовой переменной (в основном для воздействий); j— номер воздействия;

/( — нормативное (характеристическое) значение; d — расчетное значение.

5 Общие положения и требования

5.1    Основные требования

Сооружения и их конструктивные элементы должны быть запроектированы, возведены и обслуживаться таким образом, чтобы быть пригодными к эксплуатации в течение расчетного срока службы, в том числе в экономическом отношении. В частности, с надлежащей степенью надежности сооружения и их конструктивные элементы должны удовлетворять следующим требованиям:

-    они должны адекватно функционировать под действием всех ожидаемых воздействий (требование предельного состояния по эксплуатационной пригодности);

-они должны выдерживать экстремальные и/или часто повторяющиеся воздействия, возникающие при возведении и эксплуатации (требование предельного состояния по несущей способности);

-они не должны разрушаться вследствие событий, подобных наводнению, оползням, пожару, взрывам, удару, или последствий персональных ошибок до степени, непропорциональной первоначальной причине (требование конструктивной целостности).

Соответствующая степень надежности должна быть установлена с надлежащим учетом возможных последствий отказа и уровня затрат, усилий и сложности процедур, необходимых для понижения риска отказа (см. 5.2).

Меры, принимаемые для достижения соответствующей степени надежности, включают в себя:

-    выбор конструктивной системы, надлежащее проектирование и расчет;

-соблюдение стратегии качества;

-    проектирование с учетом долговечности и технического обслуживания;

-    меры защиты.

Данные меры рассмотрены в 5.3.

5.2    Классификация конструкций по надежности

Выражение «соответствующая степень надежности», использованное в 5.1. означает, что при назначении уровня надежности следует учитывать:

-    причину и форму отказа, имея в виду возможность внезапного разрушения конструкции и ее элементов; такая конструкция должна иметь более высокую степень надежности, чем конструкция, разрушению которой предшествует некий сигнал, позволяющий принять меры по ограничению последствий;

-    возможные последствия отказа в терминах риска, срока службы, ущерба здоровью, потенциальных экономических потерь и уровня социальных неудобств;

-    уровень затрат, усилий и трудоемкость процедур, необходимых для снижения риска отказа;

-    социальные и экологические условия в определенных местах.

6