Надежность сооружений обозначает способность строительного объекта выполнять требуемые функции в течение расчетного срока эксплуатации (см. [1][2]). В основе обеспечения надежности как в нашей стране, так и за рубежом лежит метод предельных состояний. Он является обязательным при проектировании и расчете зданий и сооружений. Расчет по предельным состояниям первой группы обеспечивает прочность, устойчивость и неизменяемость формы строительных конструкций при действии расчетных (максимальных) значений нагрузок и воздействий, по предельным состояниям второй группы – пригодность к нормальной эксплуатации при действии нормативных значений нагрузок и воздействий, в том числе допускаемые прогибы и перемещения, ширину раскрытия трещин, коррозионную стойкость и т. п.

Кроме того, в ГОСТ 27751 [2] введены особые предельные состояния, которые регламентируют требования по обеспечению допускаемого уровня безопасности при аварийных расчетных ситуациях и особых аварийных нагрузках, которые могут привести к прогрессирующему обрушению строительных конструкций по неустановленной заранее причине. Расчет по особым предельным состояниям производится с учетом развития неупругих деформаций и повреждений, их превышение приводит к разрушению сооружений с катастрофическими последствиями.

В международном стандарте ИСО 2394:2016 [3], помимо предельных состояний по прочности и эксплуатационной пригодности, вводятся условные предельные состояния, связанные с обеспечением долговечности конструкций при расчете по предельным состояниям, которые нечетко определены или трудно вычисляемы, в том числе вводятся дополнительные ступени предельного состояния в случае непрерывно возрастающей функции потерь (например, повреждение, ремонт и разрушение).

Структура нормативных документов в области безопасности и надежности строительных конструкций и сооружений, действующих в настоящее время, представлена на рисунке.

В указанной структуре можно условно выделить три уровня:

Первый уровень – законодательный (Федеральные законы № 384-ФЗ [1], № 190-ФЗ [4] (Градостроительный кодекс) и № 116-ФЗ [5]), Постановление Правительства РФ № 815 (с изменениями на 20 мая 2022 года) [6], в котором содержится перечень нормативных документов и их отдельных пунктов обязательного применения, и приказ Росстандарта с перечнем документов добровольного применения.

Второй уровень, который можно назвать базовым, – нормативные документы (ГОСТ, ГОСТ Р, СП) и их отдельные пункты, входящие в перечень обязательного применения. В настоящее время к таким документам в области надежности относятся обязательные пункты ГОСТ 27751-2014 [2] (см. 1.2), СП 20.13330.2016 [7] и СП 131.13330.2020 [8].

К третьему уровню, который можно назвать подтверждающим соответствие требованиям безопасности, следует отнести нормативные документы (ГОСТ, ГОСТ Р, СП) и их отдельные пункты, входящие в перечень добровольного применения. В области надежности сооружений к ним следует отнести пункты ГОСТ 27751-2014 [2] и СП 20.13330.2016 [7] добровольного применения, ГОСТ 31937-2011 [9], СП 296.1325800.2017 [10], СП 385.1325800.2018 [11], СП 413.1325800.2018 [12].

Стандарты организаций (СТО), специальные технические условия (СТУ) и другие документы, разрабатываемые в рамках научно-технического сопровождения проектирования отдельных объектов строительства, дополняют требования нормативной базы, конкретизируют требования норм применительно к уникальным и технически сложным объектам, относящимся к классу КС-3 по ГОСТ 27751 [2], либо содержат компенсирующие мероприятия в случае отступления от обязательных требований (СТУ).

Техническое регулирование – основной инструмент обеспечения безопасности на всех стадиях строительства и эксплуатации объектов за счет разработки и контроля за соблюдением требований к качеству выполняемых строительных работ, используемых строительных материалов и изделий. Посредством стимулирования применения передовых технологических решений, современных строительных материалов и подходов к организации строительства техническое регулирование также оказывает решающее влияние на динамику развития строительной отрасли в целом.

В настоящее время основным документом, регламентирующим техническое регулирование в строительной отрасли, является Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», распространяющийся на все виды строительных сооружений.

Закон устанавливает минимально необходимые требования к зданиям и сооружениям, включая процессы проектирования, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации (сноса), в том числе требования:

Соблюдение в проектной документации положений сводов правил (национальных стандартов), включенных в Перечни, регламентируется заданием на проектирование и (или) обеспечивается в случаях, когда применение таких сводов правил (национальных стандартов) является доказательством соблюдения требований Технического регламента.

Согласно части 6 статьи 15 Федерального закона № 384-ФЗ, в случае отсутствия указанных требований соответствие проектных значений и характеристик здания или сооружения требованиям безопасности, а также проектируемые мероприятия по обеспечению его безопасности должны быть обоснованы одним или несколькими способами из следующих:

В cтатье 16 устанавливаются базовые принципы обеспечения прочности и устойчивости строительных конструкций на основе метода предельных состояний, в качестве которых принимается разрушение любого характера, потеря устойчивости формы или положения, нарушение эксплуатационной пригодности или иные явления, которые могут причинить ущерб жизни или здоровью людей, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде и т. д.

Установлены требования к расчетным моделям, расчетные ситуации (установившаяся, переходная и аварийная), а также минимальные значения коэффициентов надежности по ответственности в отношении зданий повышенного, нормального и пониженного уровней ответственности.

Федеральный закон № 384-ФЗ устанавливает правила обязательной и добровольной оценки соответствия зданий и сооружений, а также связанных со зданиями и с сооружениями процессов эксплуатации требованиям настоящего Федерального закона и требованиям проектной документации, требованиям обеспечения безопасности при эксплуатации, а также сносе (демонтаже), требованиям по обеспечению безопасности зданий и сооружений, строительство и эксплуатация которых планируются в сложных природных условиях.

ГОСТ 27751-2014 разработан в развитие положений Федерального закона № 384-ФЗ и содержит как обязательные, так и добровольные положения.

ГОСТ 27751 устанавливает классы сооружения в зависимости от его назначения, а также социальных, экологических и экономических последствий их повреждений и разрушений; принципы и критерии при расчете по предельным состояниям первой и второй групп, а также вводит особые предельные состояния при проверке на прогрессирующее обрушение при аварийных расчетных ситуациях, а также организационных мероприятиях, направленных на снижение возможности возникновения аварийных ситуаций.

Приводятся требования по проектированию конструктивных элементов, воспринимающих циклические нагрузки, и их расчету на выносливость и усталостную прочность, требования по учету установившейся, переходной и аварийной расчетных ситуаций. Рассматриваются условия обеспечения долговечности конструкций с учетом условий эксплуатации, влияния окружающей среды, в том числе с учетом ее агрессивности, свойств применяемых материалов.

Вводится перечень предельных состояний и соответствующих критериев, которые необходимо учитывать при проектировании строительного объекта, требования к выбору расчетных моделей, а также методов расчета по предельным состояниям каждой группы. Приведены определения и соответствующие расчетные значения нагрузок и воздействий, требования к характеристикам материалов и грунтов, к значениям прочностных и деформационных характеристик грунтов, а также к геометрическим параметрам конструкций сооружений, их оснований и фундаментов.

Установлены требования по определению нормативных и расчетных значений нагрузок, коэффициентов надежности по нагрузке, а также порядок установления основных и особых сочетаний нагрузок. Задана обеспеченность нормативных значений прочностных характеристик материалов не ниже 0,95 и приведены требования к методам определения нормативных характеристик материалов и грунтов, геометрическим параметрам, задаваемым в расчетах сооружений, коэффициентам условий работы.

Обязательными являются требования к расчетным моделям сооружения и его конструктивных элементов, нагрузок и воздействий и к расчетным моделям сопротивления строительных конструкций, некоторые требования к контролю качества.

Приведены минимальные значения коэффициента надежности по ответственности в зависимости от класса сооружения и его уровня ответственности, а также цели их использования.

В Изменении № 1 ГОСТ 27751-2014 [2], которое разработано лабораторией надежности сооружений ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» и введено в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии с 01.02.2023 года, внесены следующие основные изменения и дополнения:

Существенно расширены положения и требования, устанавливающие основные принципы расчета на прогрессирующее обрушение зданий и сооружений и учета аварийных расчетных ситуаций. Впервые установлены требования к расчетам зданий и сооружений, представляющих собой памятники культурного наследия.

Установлено требование о необходимости проводить анализ рисков возникновения аварийных ситуаций для проектируемых зданий и сооружений класса КС-3, расположенных в зонах потенциального возникновения опасных климатических явлений (ураганы, смерчи, тайфуны, угроза подтопления территории вследствие ливней, паводков, береговая эрозия, приводящая к затоплению прибрежной территории морем), геокриологической опасности вследствие оттаивания вечной мерзлоты, неблагоприятных геологических процессов, проявления карстовой и термокарстовой опасностей.

Установлены дополнительные требования к мерам безопасности при реконструкции и сносе сооружений повышенного уровня ответственности, к контролю качества и оценке технического состояния. Уточнен перечень сооружений, относящихся к классам КС-1, КС-2 и КС-3, в том числе порядок установления класса для уникальных, особо опасных и технически сложных объектов.

Основным нормативным документом, регламентирующим нагрузки и воздействия на здания, сооружения и их основания, является СП 20.13330.2016 (с Изменениями № 1–4) [7]. В нем установлены требования к нагрузкам, воздействиям и их расчетным сочетаниям, а также прогибам и перемещениям строительных конструкций. Указанный СП включает пункты, входящие в перечень как обязательного, так и добровольного применения.

Требования к особым проектным нагрузкам, в том числе взрывным, ударным и экстремальным климатическим, установлены в СП 296.1325800.2017 (с Изменениями № 1, 2) [10], требования к защите от прогрессирующего обрушения при экстремальных особых воздействиях и аварийных расчетных ситуациях – в СП 385.1325800.2018 (с Изменениями № 1, 2) [11], требования к проектированию зданий и сооружений с учетом динамических воздействий – в СП 413.1325800.2018 [12]. Все указанные СП отнесены к документам добровольного применения.

СП 296.1325800.2017 [10] устанавливает требования по учету особых нагрузок и воздействий при проектировании зданий и сооружений классов КС-2 и КС-3 нормального и повышенного уровней ответственности по предельным состояниям первой группы, а также требования по обеспечению надежности строительных конструкций и оснований при аварийных ситуациях природного, техногенного и антропогенного характеров в соответствии с положениями ГОСТ 27751 [2].

Данный СП регламентирует только нормируемые (проектные) особые нагрузки и воздействия, которые должны учитываться при проектировании наряду с основными по предельным состояниям первой и второй групп, а именно:

Действие особых аварийных воздействий учитывается расчетом сооружений на прогрессирующее обрушение согласно СП 385.1325800.2018 [11] по особым предельным состояниям или без проведения расчетов, на основе оценки рисков и разработки системы превентивных и конструктивных мероприятий по защите от прогрессирующего обрушения.

С целью обеспечения представительства РФ и проведения необходимой работы в рамках ТК 98 ИСО в 2017 году была создана рабочая группа РГ № 8 «Основы проектирования строительных конструкций» технического комитета по стандартизации ТК 465 «Строительство», зеркального ИСО/ТК 98 «Основы расчета строительных конструкций». Эксперты российской организации по стандартизации ГОСТ Р ИСО, входящие в указанную рабочую группу, активно сотрудничают с Международной организации по стандартизации (ИСО), представляя Россию как страну-участника и одного из инициаторов и организаторов ее создания.

К основным зарубежным нормативным документам в области надежности, которые рассматриваются в настоящем обзоре, следует отнести ISO 2394:2016 ed.4 [3], ISO 13824:2020 [13], ISO 8930:2021 ed.2 [14], Еврокод EN 1990:2002+A1 [15] и нормы других стран.

Все указанные документы в действующей редакции базируются на трех основных альтернативных подходах к оценке надежности или уровнях верификации.

1. Риск-информированный:

При условии учета аспектов безопасности людей, согласно законодательству и нормам проектирования, сумма всех расходов (затраты на строительство, техническое обслуживание и т. д.) и экономические риски (в отношении отказа или неисправности) должны быть сведены к минимуму.

2. Основанный на надежности:

Конструкция должна соответствовать набору требований к надежности, сформулированных в виде максимально допустимых вероятностей отказа или минимальных значений для уровней надежности.

3. Полувероятностный:

Конструкция должна удовлетворять набору неравенств, используя определенные расчетные значения основных переменных и частные коэффициенты надежности.

Полувероятностный подход, основанный на частных коэффициентах надежности при определении расчетных значений нагрузок, воздействий и сопротивлений материалов, является базовым методом нормирования и применяется при проектировании большинства объектов строительства как в нашей стране, так и за рубежом.

В стандарте ИСО 2394-2015 [3] указывается, что более низкие уровни верификации должны быть откалиброваны до более высоких уровней с использованием принципов калибровки норм. Калибровка выполняется комитетами по нормативным документам, что позволяет разработчику использовать методы проверки уровня 3; только для специальных конструкций будет выполняться проверка, основанная на надежности или на оценке риска (уровни 1 и 2).

Указывается также, что в тех случаях, если нет риска гибели людей, связанного с отказами конструкций, целевые уровни вероятности отказа могут быть выбраны исключительно на основе экономической оптимизации.

В качестве перспективных направлений развития Еврокодов и международных стандартов (ИСО) указываются следующие цели:

Устойчивость развития общества связывается с показателями эффективности, такими как:

Будущее развитие европейских и международных стандартов связывается с решением следующих задач:

Можно предположить, что эти амбициозные задачи не всегда реалистичны и выполнимы и могут осложнить реальное проектирование.

В Еврокоде EN 1990:2002 [15] сформулированы базовые требования по безопасности, надежности, расчетному сроку службы объектов, а также их долговечности, приведены принципы проектирования по предельным состояниям, установлены расчетные ситуации, которые должны приниматься во внимание в расчетах по предельным состояниям первого и второго рода (основным и по пригодности к эксплуатации).

Он содержит требования к анализу конструкций и проектированию на основе испытаний, к проверке методом частных коэффициентов надежности в расчетах по предельным состояниям, а также к свойствам материалов, строительных изделий и геометрическим параметрам.

Обязательным является расчет с использованием метода частных коэффициентов надежности. Допускается (по согласованию с соответствующими органами) расчет на основе вероятностных подходов. Предельные состояния относятся к расчетным ситуациям, которые подразделяются на постоянные, временные и особые, а также сейсмические.

Введены принципы и правила применения. Принципы обязательны к применению и обозначены буквой P. Правила – добровольного применения и не имеют специального обозначения. Допускается использовать альтернативные правила проектирования, отличные от правил применения, заданных в EN 1990 [15], при условии, что показано, что альтернативные правила согласуются с соответствующими принципами и, по крайней мере, эквивалентны в отношении безопасности конструкций, пригодности к эксплуатации и долговечности, ожидаемых при использовании Еврокодов. Они задаются в национальном приложении или в отдельном проекте.

Согласно Стратегии развития строительной отрасли и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации на период до 2030 года с прогнозом до 2035 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2022 года № 3268-р, параметрический метод нормирования – метод установления нормативных требований, при котором установление обязательных требований применяется только к эксплуатационным (функциональным) характеристикам объекта технического регулирования, в том числе к количественным параметрам, вне зависимости от его конструкции и исполнения. При этом способы достижения этих требований устанавливаются на добровольной основе с возможностью применения иных способов (подходов) на альтернативной основе.

Стратегией предусмотрен переход от предписывающего метода нормирования к параметрическому, обеспечивающему максимально быстрое внедрение инноваций при гарантированном соблюдении безопасности технических решений.

Необходимо отметить, что сам перевод термина, введенного американскими учеными Андреем Серых (Snip Register Inc, Chicago) и Мичамом Брайаном (Worcester Polytechnic Institute), неверен. Термин performance-based следовало бы перевести как «функционально-ориентированный». Указанный методический подход хорошо известен в профессиональной среде еще с середины 1990-х годов. Основы этого метода заложены в СНиП 10-01«Система нормативных документов в строительстве. Основные положения» [16].

Отечественная нормативная база разрабатывалась лучшими научными кадрами страны на протяжении многих десятилетий и достаточна для решения всех задач реального проектирования, поэтому при одинаковом уровне надежности, который они примерно обеспечивают, она гораздо более удобна для применения.

Разработанные в СССР нормы были признаны лучшими в мире и легли в основу ряда зарубежных норм, в том числе Еврокодов. При этом следует отметить, что проектирование по российским нормам обеспечивает наиболее оптимальный баланс эксплуатационной надежности и материалоемкости.

С принятием Федерального закона № 184-ФЗ «О техническом регулировании» [17] и отменой в начале 2000-х СНиП 10-01 «Система нормативных документов в строительстве. Основные положения» [16] логика существовавшей ранее комплексной системы была нарушена, понятие «строительных норм и правил» исключено из законодательства.

В настоящее время основной подход в области технического регулирования строительства сводится к планомерному отказу от обязательных требований. С 01.09.2022 вступило в силу постановление Правительства РФ № 914 [18], которым вносятся изменения в постановление Правительства РФ № 815 (Обязательный перечень) [6], предусматривающие исключение из Обязательного перечня всех СП, кроме ГОСТ 27751-2014 [2], СП 20.13330.2016 [7], СП 28.13330.2017 [19], СП 59.13330.2020 [20], СП 131.13330.2020 [8].

Предполагается, что исключение обязательных требований позволит снизить регуляторную нагрузку на бизнес. Однако цель технического регулирования состоит прежде всего в обеспечении надежности, безопасности продукции для конечного потребителя, а не в сокращении требований к бизнесу. Любые нормы, любые требования безопасности приводят к удорожанию и создают нагрузку на бизнес.

Отказ от обязательных требований ставит под вопрос и переход на параметрическое нормирование, точнее на функционально-ориентированную (гибкую) систему нормирования, известную в мире как performance-based requirement. Такая система должна иметь иерархию нормативных документов, что затруднительно в ситуации, когда все своды правил Минстроя России имеют одинаковый статус. В отличие от традиционного prescriptive (или предписывающего) подхода, когда в нормативных документах приводятся описания конструкций и предписываются методы их расчета и свойства применяемых материалов, в документах нового типа на основе концепции поведения, находящих все большее распространение в мировой практике, должны устанавливаться лишь параметры поведения строительных сооружений в ходе их эксплуатации или указываться иные цели, которые должны быть удовлетворены или достигнуты. Такие документы должны быть обязательными, а предписывать, как проектировать, строить и какие материалы применять, следует в документах добровольного применения.

Новой тенденцией в сфере технического регулирования строительства также стал отказ от специальных технических условий (СТУ). Предложения по отмене СТУ стоят в одном ряду с принимаемыми в последнее время Минстроем России мерами по наведению порядка в этом нормативном секторе, поскольку в последние годы они превратились в «бизнес-проект» всевозможных организаций и стали оказывать серьезную дополнительную нагрузку на инвестиционный климат в строительной отрасли.

В то же время возникали, возникают и будут возникать случаи, когда необходимо проектировать уникальные, опасные и технически сложные объекты капитального строительства, на которые реально отсутствуют нормативные требования. И здесь без СТУ не обойтись.

Отмена частей 8 и 9 статьи 6 Технического регламента создает препятствия для случаев, когда требования не установлены действующими нормативными документами. В связи с этим представляется более целесообразным сохранение возможности разработки СТУ с переработкой порядка их разработки и согласования.

В силу данной тенденции в области технического регулирования особенно актуальным становится метод оценки рисков. В случае отсутствия или отступления от добровольных требований механизмом СТУ воспользоваться нельзя, поэтому соответствие проектных значений и характеристик здания или сооружения требованиям безопасности, а также проектируемые мероприятия по обеспечению его безопасности должны быть обоснованы способами, установленными в части 6 статьи 15 Федерального закона № 384-ФЗ [1], в том числе с помощью оценки риска, которая сейчас никак не регламентирована в сводах правил на проектирование. Следует обратить внимание на тот факт, что огромное количество СТУ, прошедших согласование в Минстрое в последние годы, в большинстве случаев были инициированы экспертами экспертных организаций разного уровня, не желавших брать на себя ответственность за принятые решения разработчиков проектов, в рамках вышеупомянутых способов, установленных в части 6 статьи 15.

Дополнительные вероятностные критерии надежности и методы оценки рисков помогут также при выборе оптимальных проектных и технологических решений при строительстве уникальных зданий и сооружений, сооружений повышенного уровня ответственности, а также при оценке существующих конструкций в течение их жизненного цикла. Мы двигаемся в указанном направлении, используя методики, основы которых были заложены в нашей стране более полувека назад и стремительно развиваются в последние годы.

Непосредственное применение международных и зарубежных стандартов при проектировании объектов строительства на территории РФ без учета требований отечественной нормативной базы и климатических условий территории России, без подготовки профессиональных кадров проектировщиков и экспертов, способных работать в данной парадигме, было бы неправильным и может привести к самым серьезным последствиям.

При этом необходимо воспрепятствовать дублированию положений действующих нормативных документов во вновь разрабатываемых национальных стандартах или стандартах организаций и распространению документов, не отвечающих требованиям безопасности вследствие недостаточной квалификации их разработчиков. Однако следует отметить, что без обязательного государственного надзора и контроля за соблюдением требований технического регламента и документов обязательного применения безопасность жизни и здоровья людей, сохранность оборудования и т. п. могут оказаться под угрозой.