Контроль риска аварии зданий и сооружений как способ обеспечения конструкционной безопасности

Теория расчета строительных конструкций

УДК 69.05

КОНТРОЛЬ РИСКА АВАРИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ КАК СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИХ КОНСТРУКЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Д.А. Байбурин, Е.А. Казакова

EMERGENCY RISK MANAGEMENT OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS AS A METHOD FOR PROVIDING THEIR CONSTRUCTIONAL SAFETY

D.A. Baiburin, E.A. Kazakova

Изложенный в статье подход к решению проблемы строительной безопасности базируется на процедуре независимого контроля риска аварии зданий и сооружений в процессе их создания и эксплуатации.

Ключевые слова: безопасность, риск аварии, ошибки людей, надежность, экспертная система, страхование.

The approach to solving the issue of constructional safety is based on the procedure of independent emergency risk management of buildings and constructions during their building and exploitation is given in the article.

Keywords: safety, emergency risk, human-error accidents, reliability, expert system, insurance.

Российский опыт и уроки от случившихся аварий зданий и сооружений для решения проблемы строительной безопасности предоставляют, по меньшей мере, два достоверных факта. Первый из них утверждает, что в подавляющем большинстве случаев сценарий строительной аварии - это пересечение как минимум двух негативных событий. Одно из них заключается в том, что при проектировании, возведении и/или эксплуатации объекта допущена определенная совокупность человеческих ошибок, приведшая к неприемлемой величине риска аварии; другое событие - это непроектное воздействие на объект природно-климатического или техногенного характера, провоцирующего его аварию. Второй достоверный факт состоит в том, что тяжесть и размер ущерба от возникновения на той или иной территории страны чрезвычайной ситуации зависит, главным образом, от степени обрушения зданий и сооружений, попавших в зону бедствия. Если первый факт объясняет причину аварий зданий и сооружений, то второй факт дает основание считать, что базовым и требующим к себе пристального внимания видом безопасности строительных объектов является конструкционная, характеризующая степень их защищенности от обрушения несущих конструкций при возникновении непроектных воздействий.

Показателем такой безопасности служит величина риска аварии объекта.

Непроектные воздействия на объект управлению практически не поддаются. Поэтому, чтобы уменьшить число аварий в строительной сфере, необходимо, прежде всего, свести до минимума негативное влияние человеческого фактора на величину риска аварии при проектировании и возведении зданий и сооружений. Однако в строительных нормах человеческий фактор вообще не фигурирует. Не компенсирует его и излишний запас прочности несущих конструкций, зачастую закладываемый в проект здания (сооружения). Поэтому остается использовать единственный, но весьма эффективный способ снижения аварийности -жесткий и независимый контроль величины риска аварии, как в процессе проектирования и возведения объектов, так и на стадии их эксплуатации. Очевидно, что речь идет не обо всех объектах, а лишь об ответственных и достаточно сложных в инженерном отношении зданиях и сооружениях, как правило, эксплуатируемых в условиях массового скопления людей. Также очевидно, что функции контроля должны осуществлять специально обученные эксперты, способные назначить максимально допустимое значение риска аварии для новых (строящихся) объектов, проконтролировать

Байбурин Д.А., Казакова ЕЛ.

Контроль риска аварии зданий и сооружений как способ обеспечения их конструкционной безопасности

величину риска аварии на стадиях их проектирования и возведения, а также определить текущий риск аварии эксплуатируемых объектов и по величине этого риска оценить их безопасный остаточный ресурс.

Здесь важно отметить, что в понятие «риск аварии» заложено не только представление о мере угрозы аварийного обрушения объекта из-за разрушения и/или потери устойчивости его несущих конструкций, но и о мере тяжести последствий этого обрушения. Другими словами, риск аварии сочетает в себе и вероятность наступления аварии, и объем связанных с ней потерь (ущерб, убытки). Такая концепция риска реализуется, если для строительных объектов за величину риска аварии принять число в виде отношения фактической вероятности аварии к ее теоретическому значению, обусловленному нормами проектирования и закладываемому по умолчанию в проект здания или сооружения. При этом фактическая вероятность аварии объекта всегда выше теоретической вероятности, поскольку полное исключение дефектов при реализации инвестиционных строительных проектов практически невозможно. В таком представлении риск аварии объекта, во-первых, поддается измерению, а во-вторых, является мерой ожидаемого ущерба в случае его гипотетической аварии.

В [1] доказано, что между величиной риска аварии и конструкционной надежностью объекта существует тесная взаимосвязь. Под конструкционной надежностью объекта понимается способность несущего каркаса здания: а) противостоять разрушению (прочность); б) сохранять форму при внешних воздействиях на объект (жесткость); в) возвращаться в первоначальное положение при снятии внешних воздействий (устойчивость). Таким образом, для количественной оценки риска аварии объекта эксперт должен исследовать физическое состояние конструкций несущего каркаса, а затем оценить его конструкционную надежность.

Процедура контроля риска аварии строительного объекта базируется на знании пороговых значений риска аварии, переступать которые нельзя. Такие значения не зависят от конструктивного типа и этажности объекта. Например, разумным ограничением на величину проектного и строительного риска аварии при создании объекта служит величина естественного риска аварии на неограниченном множестве новых зданий и сооружений, поскольку у людей на естественный риск всегда спокойная реакция. Для зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации, пороговым значением является критический риск аварии. При его достижении безопасный ресурс объекта исчерпывается, а сам объект начинает постепенный переход в аварийное состояние. И хотя работоспособность объекта в аварийном состоянии еще сохраняется, однако непроектным воздействиям он уже практически не сопротивляется, и их неожиданное появление может привести к аварии объекта. Су-

ществует и предельное значение риска аварии, при котором эксплуатируемый строительный объект считается ветхо-аварийным, и если даже он продолжает функционировать, дата наступления его аварии уже открыта.

Основным рабочим инструментом эксперта при контроле риска аварии проектируемых, строящихся и подержанных строительных объектов является автоматизированная экспертная система, обеспечивающая оперативность, достоверность и объективность результатов при минимальных затратах на проведение экспертных работ. Автоматизированная экспертная система - это человеко-машинный комплекс, сочетающий в себе математические методы и информационные технологии с опытом, знаниями и инженерной интуицией людей, освоивших профессию «эксперт». Ее главными элементами являются база данных и база знаний. В базу данных включается целый набор сведений, например, сведения об объекте (назначение, адрес строительной площадки, срок строительства или эксплуатации) и об участниках его строительства (заказчик-инвестор, генподрядчик, проектная организация, ответчик за инженерно-геологические изыскания, поставщики материалов и изделий); сведения конструктивного характера (тип здания, число этажей, тип фундамента и основных несущих конструкций); сведения о грунтовой обстановке (вид грунта основания, особые свойства грунта, характеристика грунтовых вод); сведения о примененных материалах и изделиях (тип, марка, прочностные характеристики) и сведения о нагрузках (полезная, временная, постоянная на фундамент, на несущие стены и перекрытия). База данных в обязательном порядке должна содержать перечень характерных ошибок, которые могут быть допущены участниками строительства при проектировании, возведении и эксплуатации объекта.

База знаний экспертной системы структурирована в два независимых блока. Один из них -это блок формализации экспертной информации и назначения ранга опасности для обнаруженных экспертом проектных и строительных ошибок. Второй блок предназначен для расчета риска аварии объекта и его безопасного ресурса. Он содержит набор алгоритмов, позволяющих по формализованной экспертной информации найти показатели конструкционной безопасности объекта, а через сравнение фактического риска аварии с пороговыми значениями - оценить его техническое состояние (безопасное, аварийное, ветхо-аварийное).

Механизмом для правильной передачи ответов пользователю, представления различных комментариев к заключению и объяснения его мотивов является пользовательский интерфейс. В компьютерной версии экспертной системы в основу «оконного» интерфейса может быть положено «дерево» несущего каркаса объекта, которое одновременно может служить управляющим механиз-

Серия «Строительство и архитектура», выпуск 12

5

Теория расчета строительных конструкций

мом в процессе обследования здания (сооружения), диагностики и оценки технического состояния строительного объекта. На этом «дереве» предоставляется возможность организации в режиме оконного интерфейса, графического и текстового вывода любой интересующей пользователя информации, связанной с качеством исполнения отдельных видов строительно-монтажных работ с указанием исполнителя, даты исполнения и уровнем (требуемым и достигнутым) безопасности конечного строительного продукта. Такая информация позволяет идентифицировать «виновников» недопустимого риска аварии и дает возможность ввести определенные механизмы персональной ответственности, в основе которых лежат финансово-правовые принципы и страховые подходы.

В строительной практике развитых стран риск-менеджмент функционирует благодаря наличию в этих странах института экспертов-сюрвейеров. Сюрвейер - это тот же строительный эксперт, но с углубленными знаниями теории риска и законов юриспруденции. Именно они там определяют порядок действий при ликвидации последствий аварии, выясняют ее причины и очерчивают круг лиц, которым предстоит нести за нее ответственность. В развитых странах, и тоже благодаря наличию института экспертов-сюрвейеров, развито страхо-

вание риска аварии, как наилучшего способа его контроля. К сожалению, в нашей стране такая схема страхования в строительстве из-за отсутствия специалистов в области риск-менеджмента пока не получила должного развития. Отсюда следует, что подготовка для строительной сферы экспертов-сюрвейеров является важнейшей задачей при решении проблемы безопасности. В таких экспертах нуждаются саморегулируемые организации проектировщиков и строителей, в основном для процедур контроля риска аварии при проектировании и возведении объектов, они востребованы и страховыми компаниями, например, для страхования строительных объектов на случай аварии. Только при наличии института такого рода экспертов «воз» может стронуться с места, и только тогда «наши» деньги не будут уходить в заграничные страховые компании. Но, самое главное, число аварий в строительной сфере сократится.

Литература

1. Мельников, А.П. Прогноз, оценка и регулирование риска аварии зданий и сооружений: теория, методология и инженерные приложения: мо-ногр. / А.П. Мелъчаков, Д.В. Чебоксаров. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. -113 с.

Поступила в редакцию 20 апреля 2011 г.