Головна Будівництво Будівельне виробництво МОДЕЛІ СТРУКТУРИ ВЛАСТИВОСТЕЙ БУДІВЛІ ПРИ ПРОВЕДЕННІ ОБСТЕЖЕН-НЯ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧ ДІАГНОС-ТИКИ
joomla
МОДЕЛІ СТРУКТУРИ ВЛАСТИВОСТЕЙ БУДІВЛІ ПРИ ПРОВЕДЕННІ ОБСТЕЖЕН-НЯ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧ ДІАГНОС-ТИКИ
Будівельне виробництво - Будівельне виробництво

Анотація

В статті пропонуються моделі та методи Фор-Малізації опису технічного стану будівлі за результатами Експертних оцінок, зроблених під час її обстеження.

Ключові слова: Будівля, обстеження, технічний Стан, експертна оцінка, модель.

Аннотация

В Статье предлагаются модели и методы Форма-лизации Описания технического состояния здания По Ре-Зультатам Экспертных оценок, сделанных В Процессе его Обследования.

Ключевые Слова: Здание, обследование, техническое со-Стояние, экспертная оценка, Модель.

The summary

In the article the models and methods of formalis­ing of the description of availability index of product of a building by experts estimations made during its examina­tion are tendered.

Keywords: A building, examination, availability index of Product, experts estimation, model.

Знос будівель прискорюється під впливом де-фектів, що виникли внаслідок помилок, зроблених в ході дослідження та вибору ділянок для будівницт-ва, при проектуванні і зведенні будівель, а також через порушення правил експлуатації.

Дефекти будівель в нормальних умовах є нас-лідком або недостатньої кваліфікації дослідників, проектувальників, працівників, що приймають буді-влі в експлуатацію, або недбалості цих осіб. Дефек-ти можуть виникати також в процесі проектування та будівництва будівель при проведенні в них робіт за новою технологією, зведенні в маловивчених в будівельному аспекті районах та в інших складних умовах.

Найбільш небезпечними є дефекти в основах і фундаментах, в стінах, тобто в основних конструк-ціях, оскільки їх прояв веде до деформацій і руйну-вання всієї будівлі. Менш небезпечні дефекти в пе-регородках та інших ненесучих конструкціях.

При експлуатації будівель важливо оцінити характер і небезпеку пошкоджень. Причини, що ви-кликають пошкодження: дії зовнішніх чинників; дії внутрішніх чинників, обумовлених технологічним процесом; прояв дефектів, що виникли внаслідок помилок, зроблених в ході досліджень, проектуван-ня, зведення будівлі; недоліки і порушення правил експлуатації будівель.

Тому побудова моделей структури властивос-тей будівель при проведенні обстеження їх техніч-ного стану повинна привести до попшення всього спектру кількісних та якісних показників для експертної системи. Існують декілька підходів до вирішення задач, що базуються на експертній обробці даних та побу-дові моделей структури властивостей при проведен­ні обстеження для вирішення задач діагностики.

Розглянемо функціонування такої системи, де H - Кількість експертів. В залежності від ситуації система характеризується властивостями Іі = {1,2,…, N } (категорія технічного стану) та Vi ={ν I1, ν I1,…, ν In } (ширина розкриття тріщин).

(1)

∆і Вектора мають зміст вагових

Маючи як вихідні дані вектори Іі (категорія технічного стану) і Vi (ширина розкриття тріщин) для всіх ситуацій Hi (кількість експертів), можна для кожної з них визначити вектор вагових коефіцієнтів Λ I ={λ I1, λ I1,…, λ IN}, Який представляє собою N - мір­ний вектор, де компоненти його пов’язані відно­шеннями:

А;

ІQ

Складові

Коефіцієнтів, що визначають відносну перевагу QВластивості над іншими. Визначаються вони за до-помогою залежності:

,

(2)

\=

L=1

N n

В результаті розрахунків значень вагових кое­фіцієнтів для кожної типової ситуації отримуємо матрицю виду:

11 12

... Я1N

,

(3)

Λ =

21 22 - 2N
.....................

M1 M2 - Mn

Де АKJ- вага J. - . Ї Властивості в К - Й Типовій ситуації функціонування системи.

Для того, щоб сформувати структуру властивостей системи, враховуючи різні типові ситуації її функціонування, необхідно отримати

Узагальнені ваги ҐJ (J = 1,N) кожної властивості,

Що найбільш повно враховують інформацію, закладену в матрицю Λ.

На основі матриці Λ Визначається рівень кожної властивості:

J=1,N)

(4)

Hj=-m 1 I =1AijlnAij , (i=1, M,




Оскільки 0<H <1 (j=1, N), То логічно

Знайти рівень змінюваності J-ої Властивості в межах задачі, що розглядається:

Dj =1-Hj (J=1,N). (5)де а є D, А Вектор D Має такий вигляд:

А

D =

J =1 =1,д->1, J=1,N(11)



Тоді узагальнені ваги властивостей мона обчислити за формулоюДана схема компромісу F(A,A ) є деякою мірою зближення між довільним вектором АєD Та елементами матриці А. Мірою зближення F(A, 7) Може слугувати функція:



J =1 J

Яка справедлива за умови, що всі ситуації вва-жаються однаково значущими, тобто немає екс-пертних оцінок їх пріоритету. Якщо відомі ці оцінки, то доцільно знайти комплексну ваго-мість:

Sn

(12)

F(A,A)= K =1 J =1 (^J-^)2.

Тоді оптимальним вирішенням задачі (12) буде вектор середніх значень по елементах стов-бчиків матриці А:



AJAJ

(7)

= N

Л

У

(J=1,N).

J

А :СС

Тут вектор « = {^Я,...Я} можна визначити за матрицею експертних оцінок кожної ситуації. Якщо провести групову експертизу, в якій кожний із S Членів експертної комісії призначає свої значення коефіцієнтів, що задовольняють умовам

N-1 Kj =1 (akj>0,j = 1, N, k = 1,S), (8)

,

(9)

A =

То в результаті буде отримана матриця експерт­них оцінок:

Де Akj - Експертна оцінка відносної значимості

J - Ї Ситуації, запропонована K - м Експертом.

Для визначення оптимально компромісних

Вагових коефіцієнтів СС* , Що виражають "колективну думку", задається схема компромісу

F(A, 7) І вирішується екстремальна задача:

F(A,7) = MIn F(A, a), (10)

(13)

J Sk=1 Kj

Для врахування кваліфікації експертів доцільно ввести коефіцієнти їх компетентності:

Hk>0, K=1,S , K =1 Hk=1. (14)

Значення ^J Розраховуються за

Формулою:

* =

(15)

A

K =1%JHk .

Отриманий вектор Λ* = { λ 1*, λ 2*,..., λ * ν}

Використовується як вихідна інформація для формування структури властивостей системи,

Оскільки вага Л* Вказує на місце J - ї Властивості

В загальній структурі властивостей.

Процедуру побудови моделей структури властивостей для експертної системи можна роз­глянути на прикладі обстеження технічного ста­ну складської будівлі.

В організаціях, що займаються обстежен­ням, існують підрозділи, в яких, як правило, формується експертна група з 2 - 5 чоловік, що проводить обстеження технічного стану будівель (рис. 1).

На рис. 2 представлено п’ять суттєвих ознак пошкодження основних конструктивних елемен­тів будівлі, що розглядається.

Таблиця 1. Значення компонент вагових векторів

Експерти

Ознаки пошкодження

M 1

M 2

M 3

M 4

M 5

H 1

І

2

3

3/4

2/3

2/3

V

1,5

2,5

3,5

2,0

2,7

λ

0,488

0,325

0,130

0,037

0,018

H 2

І

3

4

2/3

3

2

V

3,0

3,9

2,2

2,8

2,0

λ

0,679

0,226

0,058

0,026

0,009

H 3

І

4

3/4

2

2

3/4

V

4,0

3,0

1,8

2,0

3,5

λ

0,713

0,179

0,059

0,033

0,016

І

2/3

2

4

4

3

H 4

V

2,0

1,5

4,0

3,5

2,7

λ

0,515

0,258

0,172

0,043

0,012

Рис. 2. Схема ознак пошкодження конструкти-вних елементів складської будівлі

Кожен з чотирьох експертів при проведенні обстеження п’яти конструктивних елементів ви­значає ширину розкриття тріщини елемента та ставить у відповідність категорію технічного стану конструктивного елемента, що обстежуєть­ся (2, 2/3, 3, 3/4, 4).

Результати експертних оцінок (Н) Категорії технічного стану (І), Ширини розкриття тріщин (V) Та ознак пошкодження (М) Зведено в таб­лицю 1.

Із залежності (2) знайдено компоненти

Вагового вектора λ Ij Для кожного з чотирьох експертів, тобто:

І - Експерт

λ11 = V1 V2 V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 1,5·2,5·3,5·2,0·2,7 / 1,5·2,5·3,5·2,0·2,7 + + 2,5·3,5·2,0·2,7+3,5·2,0·2,7+2,0·2,7+2,7 = = 70,88/145,13 = 0,488;

λ12 = V2 V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + +V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 2,5·3,5·2,0·2,7 / 145,13 = 0,325;

λ13 = V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 3,5·2,0·2,7 / 145,13 = 0,130;

λ14 = V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 +

+ V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 2,0·2,7 / 145,13 = 0,037;

λ15 = V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 +


II - Експерт

λ21 = V1 V2 V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 +

+ V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 3,0 ·3,9·2,2·2,8·2,0 / 3,0 ·3,9·2,2·2,8·2,0 + 3,9·2,2·2,8·2,0 + 2,2·2,8·2,0 + 2,8·2,0 + 2,0 = = 144,14 / 212,11 = 0,679;

λ22 = V2 V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 3,9·2,2·2,82,0 / 212,11 = 0,226;

λ23 = V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 2,2·2,8·2,0 / 212,11= 0,058;

λ24 = V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 2,8·2,0 / 212,11= 0,026;

λ 25 = V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + V3 V4 V5 +

+ V4 V5 + V5 = 2,0 / 212,11= 0,009.

III - Експерт

λ 31 = V1 V2 V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 +

+ V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 4,0 ·3,0·1,8·2,0·3,5 / 4,0 ·3,0·1,8·2,0·3,5 + +3,0·1,8·2,0·3,5+1,8·2,0·3,5+2,0·3,5 + 3,5= = 151,20 / 212,10 = 0,713;

λ32 = V2 V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 3,0·1,8·2,0·3,5 / 212,10 = 0,179;

λ33 = V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 1,8·2,0·3,5 / 212,10 = 0,059;

λ 34 = V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 +

+ V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 2,0·3,5 / 212,10 = 0,033;

+ V4 V5 + V5 = 3,5 / 212,10 = 0,016.

ІF- Експерт

λ41 = V1 V2 V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 2,0 ·1,5·4,0·3,5·2,7 / 2,0 ·1,5·4,0·3,5·2,7 + + 1,5·4,0·3,5·2,7+4,0·3,5·2,7+3,5·2,7+2,7 = = 113,40 / 220,05 = 0,515;

λ42 = V2 V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 1,5·4,0·3,5·2,7 / 220,05 = 0,258;

λ 43 = V3 V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + + V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 = = 4,0·3,5·2,7 / 220,05 = 0,172;

λ 44 = V4 V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 +

+ V3 V4 V5 + V4 V5 + V5 =

= 3,5·2,7 / 220,05 = 0,043;

λ45 = V5 / V1 V2 V3 V4 V5 + V2 V3 V4 V5 + V3 V4 V5 +

+ V4 V5 + V5 = 2,7 / 220,05 = 0,012.

На основі матриці Λ Визначається рівень кожної властивості Н J . Отримані у відповідності з виразами (4÷8) результати наведено в таблиці 2:

Н 1 = -1/4[ λ11 Іn λ1121 Іn λ2131 Іn λ3141 Іn λ41] = = -1/4· [0,488·(-0,717) + 0,679·(-0,387) + + 0,713·(-0,338) + 0,515·(-0,663)] = = -1/4· [-0,350-0,263-0,241-0,341] = = -1/4 · (-1,200) = 0,300 ;

Н2 = -1/4[λ21 І N λ21+λ 22 І N λ2232 І N λ3242 ІN λ42] = = -1/4·[0,325·(-1,120)+0,226·(-1,490)+ + 0,179·(-1,720)+0,258·(-1,350)] = = - 1/4 · (-1,360) = 0,340 ;

Н3 = -1/431 ІN λ31+λ23 ІN λ23+λ33 ІN λ33+λ43 ІN λ43] = = -1/4·[0,130·(-2,04) + 0,058·(-2,85) + + 0,059·(-2,83) + 0,172·(-1,76)] = = -1/4 · (-0,900) = 0,225 ;

Н4 = -1/4[λ41 Іn λ4124 Іn λ2434 Іn λ3444 Іn λ44] = = -1/4·[0,037·(-3,30)+0,026·(-3,65) + + 0,033·(-3,41) + 0,043·(-3,15)] = = -1/4 · (-0,464) = 0,116 ;

Н5 = -1/451 Іn λ5125 Іn λ2535 Іn λ3545 Іn λ45] = = -1/4·[0,018·(-4,02) + 0,009·(-4,71) + + 0,016·(-4,13) + 0,012·(-4,42)] = = -1/4 · (-0,233) = 0,058 .

D1 = 1 - H1 = 1 - 0,300 = 0,700; D2 = 1 – H2 = 1 - 0,340 = 0,660; D3 = 1 H3 = 1 - 0,225 = 0,775; D4 = 1 H4 = 1 - 0,116 = 0,884; D5 = 1 H5 = 1 - 0,058 = 0,942.

Далі розраховуємо узагальнені ваги типо­вих ситуацій технічного стану будівлі, тобто:

А 1 = D1 / D1 + D2 + D3 + D4 + D5 =

= 0,700 / 0,700 + 0,660 + 0,775 + 0,884 + 0,942 = = 0,700 / 3,961 = 0,177;


А2 = D2 / D1 + D2 + D3 + D4 + D5 =

= 0,660 / 0,700 + 0,660 + 0,775 + 0,884 + 0,942 =

= 0,660 / 3,961 = 0,167;

А3 = D3 / D1 + D2 + D3 + D4 + D5 =

= 0,775 / 0,700 + 0,660 + 0,775 + 0,884 + 0,942 =

= 0,775 / 3,961 = 0,196;

А4 = D4 / D1 + D2 + D3 + D4 + D5 =

= 0,884 / 0,700 + 0,660 + 0,775 + 0,884 + 0,942 =

= 0,884 / 3,961 = 0,223;

А5 = D5 / D1 + D2 + D3 + D4 + D5 =

= 0,942 / 0,700 + 0,660 + 0,775 + 0,884 + 0,942 =

= 0,942 / 3,961 = 0,238.

Враховуючи експертну інформацію про значимість властивостей, визначаємо згідно з (9÷15) комплексну значимість Л] (наведено в

Таблиці 2):

0,41 0,21 0,10 0,16 0,12

0,37 0,33 0,08 0,17 0,282

A =

0,50 0,26 0,03 0,15 0,04

0,44 0,23 0,13 0,14 0,06

0,33 0,30 0,05 0,21 0,11

\ = A1A1 /

1

А а +А А +А А +А А +А А

11 22 33 44 55

=0,177·0,41 / 0,2·[0,177·0,41+0,167·0,266+ +0,196·0,078+0,223·0,166+0,238·0,123] = 1,84;

1

А а +А А +А А +А А +А А

11 22 33 44 55

^=А2а2/-

=0,167·0,266 / 0,2·[0,177·0,41+0,167·0,266+ +0,196·0,078+0,223·0,166+0,238·0,123] = 1,11;

/* 3 =А3а3/-

А а +А А +А А +А А +А А

11 22 33 44 55

=0,196·0,078/ 0,2·[0,177·0,41+0,167·0,266+ +0,196·0,078+0,223·0,166+0,238·0,123] = 0,379;

Л = Ссла

1[- - - - - 1

4 А а +А А +А А +А А +А А =

5L11 22 33 44 5 5J

1 5 / 5

Л = «<«.

=0,223·0,166/ 0,2·[0,177·0,41+0,167·0,266+ +0,196·0,078+0,223·0,166+0,238·0,123] = 0,934;

А а +А А +А А +А А +А А

11 22 33 44 55

=0,238·0,123/ 0,2·[0,177·0,41+0,167·0,266+ +0,196·0,078+0,223·0,166+0,238·0,123] = 0,732.

Використовуючи цей підхід при проведенні обстеження будівель і споруд для вирішення заТаблиця 2. Результати розрахунків вагових коефіцієнтів

M 1

M 2

M 3

M 4

M 5

Н J

0,300

0,340

0,225

0,116

0,058

D j

0,700

0,660

0,775

0,884

0,942

A j

0,177

0,167

0,196

0,223

0,238

А*

0,410

0,266

0,078

0,166

0,123

^/=Л]

1,84

1,11

0,379

0,934

0,732

Дач діагностики їх технічного стану, можна без істотних труднощів встановити реальну модель структури властивостей, які потім діляться на властивості більш низького рівня, а ті, в свою чергу, характеризуються конкретними одинич-ними показниками (характеристиками).

Запропоновані моделі та методи були пере-вірені на практиці при діагностуванні та експер-тній оцінці технічного стану будівель. Вони до-зволяють вести процес спостереження та своєча-сно приймати необхідні рішення щодо безпечної та надійної експлуатації будівель.

Література

1. Борисов В. В. Компьютерная поддержка сложных организационно-технических систем/ В. В. Борисов, И. А. Бычков, А. В. Дементьев, А. П. Соловьёв. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 154 с.

2. Калинин В. М. Оценка технического со-стояния зданий: Учебник / В. М. Калинин, С._Д. Сокова. – М.: ИНФРА – М, 2006. – 268 с.

3. Клименко Є. В. Технічна експлуатація та реконструкція будівель і споруд: Навч. Посіб-ник / Є. В. Клименко. – Київ: Центр навчальної літератури, 2004. – 304 с.

4. Правила оценки физического износа жилых зданий (ВСН 53-86 (р)) /Госгражданстрой. – М.: Прейскурантиздат, 1988. – 72 с.

5. Нормативні документи з питань обсте-жень, паспортизації, безпечної та надійної екс-плуатації виробничих будівель і споруд. – К.: НДІБВ, 2003.–144 с.

А. М. Самедов, д. т.н., проф.; И. В. Мигаль; С..В. Савченко, НТУУ "КПИ"

Похожие статьи