The article is devoted to solving the problem of the reliability of industrial building structures: crane and roof beams, columns, redundant building systems. For this aim, the probabilistic method of structural reliability estimation is developed after the criterion of bearing strength, in which the main component of structure reliability is faultlessness. The method takes account of the random loads and material strength, loads joint action, the specific character of work and failure elements, nodes and the whole structure as well. For the ground of method, the large amount of statistic results on crane load is examined for the bridge cranes of the different types. A large amount of wind and snow meteorological data is collected for the territory of Ukraine. Stationary probabilistic model of crane load and quasistationary model of the snow and mean wind load are substantiated. The most widely spread probabilistic presentations of random loads are observed. They are as follows: stationary random process and its absolute maxima, random sequence of independent and correlated loads, discrete presentation and extreme model. It was deduced that the redundant structure reliability estimation is a very complicated problem as depends upon the system complexity. The method of states, a probabilistic method of ultimate equilibrium and logic and probabilistic method are developed for solving this problem. On the base of the determined method, the numerical reliability computations of a wide range of industrial building structures are realized. It is shown that the structures have quite different levels of reliability. In particular, the light roof structures are not reliable enough being under the great influence of snow load. At the same time, the Design Code allows over-estimation of reliability for industrial columns. The estimation of industrial redundant structures with a different degree of redundancy is obtained on the base of developed approach. It gave the possibility to evaluate the high safety level of redundant structures in comparison with separate members and statically determined structures. With regard to mentioned results, it is recommended to correct some load factors, a combination factor and a factor for model uncertainties of the Design Codes of structures and loads.

В статье рассмотрены вопросы оценки надежности конструкций промышленных зданий: подкрановых и стропильных балок, колонн, статически неопределимых конструктивных систем. Для этого разработан вероятностный метод оценки надежности конструкций по критерию несущей способности, основой которого является безотказность конструкции. Метод учитывает случайные нагрузки и прочность материалов, совместное действие нагрузок, специфический характер работы и отказов элементов, узлов и сооружений в целом. Для обоснования метода был сформирован обширный объем статистических данных по нагрузкам мостовых кранов различных типов. Большое количество метеорологических данных по ветру и снегу было собрано для территории Украины. Обоснованы стационарная вероятностная модель для крановой нагрузки и квазистационарная модель для снеговой и ветровой нагрузок. Рассмотрены наиболее распространенные вероятностные представления случайных нагрузок: стационарный случайный процесс и его абсолютные максимумы, случайная последовательность независимых и коррелированных нагрузок, дискретное представление и экстремальная модель. Было подтверждено, что оценка надежности статически неопределимых систем – достаточно сложная проблема, поскольку она зависит от сложности таких систем. Для решения данной проблемы разработаны метод состояний, вероятностный метод предельного равновесия, логиковероятностный метод. На основе разработанного метода выполнены численные расчеты надежности широкого круга строительных конструкций. Показано, что различные конструкции имеют разный уровень надежности. В частности, недостаточно надежными могут быть легкие стропильные конструкции при действии значительных снеговых нагрузок. В то же время нормы проектирования закладывают в колонны промышленных зданий излишний запас надежности. На основе разработанного подхода выполнены расчеты надежности статически неопределимых систем разной степени сложности, которые дали возможность оценить повышенный уровень надежности таких систем по сравнению с отдельными элементами и статически неопределимыми системами. В результате были обоснованы коэффициенты норм проектирования, такие как коэффициенты надежности по нагрузке, коэффициент сочетания нагрузок, коэффициент условий работы.

• Reliability estimation of industrial building structures
• Оценка надежности конструкций промышленных зданий
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
  • 3. Results and Discussion
    • 3.1. Reliability estimation of building structures in the technique of random values
    • 3.2. Practical reliability estimation of structure elements
    • 3.3. Reliability estimation of structure elements with the account of time factor
    • 3.4. Reliability analysis of structure nodes and redundant systems
  • 4. Conclusions

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. № 7 (83), 2018. — 1 файл (10,6 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j19-191.pdf>.