Общ мониторинг на техническото състояние на сгради и съоръжения. Общ мониторинг на техническото състояние на сгради Система за наблюдение на техническото състояние на сгради и съоръжения
Мониторинг на сградиизвършвани от геодезически фирми по време на строителството и експлоатацията на сгради и конструкции, които се намират в сеизмична зона, по време на строителството на сграда в гъсто застроена среда, по време на строително-монтажни работи за полагане на комуникации и др.
Необходим ли е мониторинг на сгради и конструкции?
Провеждане на мониторингсгради в близост до изграждането на голямо съоръжение е просто необходимо, тъй като сградите и конструкциите, разположени в зоната на работа, особено земните работи, най-често водят до селища и наклони на близките сгради и конструкции. Това е особено очевидно по време на сондажни операции на обекта и изкопаване на огромна яма. С други думи, някой строи, а някой страда от това строителство и страдат предимно граждански обекти и жилищни сгради.
Обитателите трудно ще живеят в строителната зона на имота, това ще включва постоянен шум от работещо оборудване и дълго чакане за възможността да се появят пукнатини в мазилката след приключване на ремонта в апартаментите.
Повярвайте ми, заслужава си!
Ако поръчате навреме мониторинг на сградатав зоната на строителството, тогава можете да спестите по-късно от ремонт, като компенсирате жителите, живеещи в района на изграждане на голямо съоръжение и страдащи от това строителство.
Кой трябва да плаща за мониторинг на сгради и съоръжения
Мониторинг на сградиПо време на строителния процес клиентът-разработчик трябва да извърши работата, като същевременно следи за качеството на строителството чрез наемане на лицензирана геодезическа служба.
Мониторингът трябва да се извършва на цикли, броят на циклите е ограничен от въвеждане в експлоатация, но често хората се обръщат към нас за мониторинг на сгради дори след като съоръжението е пуснато в експлоатация.
Професионалният мониторинг на сгради разкрива отрицателна динамика в образуването на наклони, измествания и деформации на конструкциите в хоризонтални и вертикални равнини.
Как наблюдаваме сгради и конструкции:
Първото посещение на обекта е визуален оглед на строителната площадка и зоната, засягаща геофизиката.
Вторият етап е изготвяне на търговско предложение и разработване на споразумение за сключването му с Наблюдаващия клиент.
В процеса на работа ние поставяме деформационни марки и репери върху изследваните сгради и след определено време вземаме показания, които ще ни дадат определена картина на този етап.
Честотата на циклите се повтаря в зависимост от сложността на конструкцията на съоръжението и мащаба на строителството.
Ако резултатите от мониторинга на сградата показват отрицателна динамика в деформациите на сградата, тогава е необходимо да се предприемат определени мерки за защита на жилищни сгради и сгради, разположени в близост до съоръжението.
Цифрите ще говорят сами за себе си, тъй като е възможно деформациите да не се появят на око, т.е. няма да се забелязват. Но с течение на времето всичко ще се появи, сякаш снегът се топи през зимата.
Такава изненада за клиента може да бъде много скъпа и неприятна. В крайна сметка, кой има нужда от рутинно тичане по съдилища и разследвания?
Проблеми, свързани с осигуряването на безопасността на строителни конструкции и опасни производствени съоръжения (HIF), винаги са съществували и тяхното решение в момента може да бъде постигнато чрез значителен напредък в иновативните технологии, софтуер и хардуер, в разработването на ефективни алгоритми за събиране и обработка на информация. Един от тези проблеми е наблюдението на техническото състояние на опасни производствени съоръжения в реално време.
Повечето от дълготрайните активи на опасни производствени съоръжения са изчерпали своя експлоатационен живот, но продължават да се използват. В съвременните условия на модернизация на икономиката и производствените процеси, осигуряването на безопасна експлоатация на стареещите съоръжения става все по-важно. Нарастващата роля на осигуряването на промишлена безопасност по време на експлоатацията на опасни производствени съоръжения е свързана преди всичко с нарастващия брой аварии в промишлените предприятия, които водят не само до производствени разходи, но и представляват опасност за хората и околната среда.
Като се имат предвид основните причини за аварии в промишлени сгради и конструкции, трябва да се отбележи, че зоната с най-висок риск включва обекти, които не са били подложени на проверка и проверка на тяхното техническо състояние. По правило нарушението на принципите на промишлена безопасност е свързано с редица причини: нередност при проверката на опасни производствени съоръжения; липса на постоянен мониторинг на техническото състояние на носещите конструкции на сгради и конструкции; нарушаване на стандартите за експлоатация на съоръженията, поради което са възможни аварии в периода между прегледите на техническото състояние и прегледите за промишлена безопасност.
Всичко това се утежнява от общите трудности и недостатъци на съществуващата практика за осигуряване на промишлена безопасност на сгради и съоръжения. Типична грешка при осигуряване на индустриалната безопасност на строителни обекти и промишлени предприятия е липсата на систематичен подход към оценката на опасните производствени съоръжения, което води до честото възникване на аварийни ситуации в отделни структури на съоръжението. Допълнителни трудности създава липсата на ефективна методологична основа за определяне на техническото състояние на обекти през различни периоди на експлоатация, както и проблемът с въвеждането на иновативни методи за технически мониторинг на сгради и конструкции.
Ето защо в момента възможността за наблюдение на техническото състояние на сградите и конструкциите в реално време става изключително актуална.
Ключова роля в осигуряването на промишлената безопасност на сгради и конструкции в опасни производствени съоръжения играят регулаторната и техническа поддръжка за безопасна експлоатация на сгради и конструкции, организационни мерки на Ростехнадзор, както и организационни и технически въпроси за наблюдение на техническото състояние на сгради и съоръжения.
Световната практика показва, че само тези документи, работата по които не спира с публикуването им и които се модернизират и преиздават през следващите години от една група разработчици (организации и специалисти), се вкореняват и придобиват силен статут на задължителни документи. По същия начин GOSTs и SNIPs бяха разработени и препубликувани в съветско време (на всеки 3-5 години). Актуализирането на принципите за редовно подобряване на регулаторната рамка не само ще модернизира системата за индустриална безопасност, но и ще допринесе за въвеждането на иновативни методи за наблюдение на техническото състояние на сгради, конструкции и отделни строителни конструкции. Този процес обаче трябва да бъде придружен от модернизация на самите промишлени съоръжения.
Действащата в Русия регулаторна рамка за промишлена безопасност на сгради и конструкции засяга проблемите и задачите за изследване на тяхното техническо състояние и е свързана или с промишлени сгради, или със структурни елементи на строителни проекти. Тази функция ограничава възможностите за нейното приложение, тъй като проверката на техническото състояние на промишлени сгради и конструкции е само част от пълното изследване на промишлената безопасност на опасни производствени съоръжения.
Основните цели на издаването на такива регулаторни правни документи включват следното: повишаване на нивото на промишлена, екологична и енергийна безопасност на промишлени сгради и съоръжения, ограничаване на административния натиск върху малкия и среден бизнес; подобряване на кадровата политика на държавните органи за оценка на съответствието на състоянието на сградите и съоръженията с изискванията за безопасност; актуализиране на методическата документация, използвана за оценка на съответствието в обекти, контролирани от Ростехнадзор; повишаване на отговорността на собствениците на сгради и конструкции на опасни производствени съоръжения за осигуряване на безопасност.
Един от основните проблеми при провеждането на проверка на индустриалната безопасност на строителни конструкции на сгради и опасни производствени съоръжения е нейното качество. В същото време в редица случаи ниското качество на проверката за промишлена безопасност се дължи на следните причини:
непълнота или липса на проектна, изпълнителна и експлоатационна техническа документация в промишлени предприятия;
екстремно влошаване на сгради и конструкции, на които се обръща по-малко внимание в опасни производствени съоръжения, отколкото на технически устройства (технологично оборудване, от техническото състояние на което зависи икономическото състояние на предприятието). Ремонтите се бавят, не се извършват в пълна степен и, за съжаление, се пести от ремонти на сгради и постройки и др.;
привличане на неквалифицирани организации, предлагащи услугите си на дъмпингови цени, тъй като при избора на изпълнител за извършване на проверка на промишлената безопасност на сгради и конструкции, определящият фактор за клиента е цената на работата, а не качеството на проверката.
За да се подобри качеството на прегледите за промишлена безопасност, е необходимо да се отървем от множество безскрупулни, непрофесионални фирми, които поради дъмпинговата цена на предоставяните услуги, поради непълен обем и ниско качество на работа, изтласкват компании с високо професионални експерти и специалисти и модерна диагностична апаратура от пазара на експертни услуги.
Всичко това има значителна цена. Настоящите системи за лицензиране и акредитация все още не са действали достатъчно като бариера за навлизане на тези много компании.
Развитието на система за независим строителен контрол (включително архитектурен и технически надзор) е едно от основните направления в строителството, реконструкцията и основния ремонт на обекти, което успешно се прилага в страните с развита икономика, базирайки се на следните основни принципи:
Независимият строителен контрол трябва да се извършва от организации, които разполагат с всички необходими лицензионни и разрешителни документи, професионален състав от инженери, проектанти, строители, лабораторно оборудване и друга материално-техническа база, достатъчна за извършване на целия набор от контролни дейности по време на строителството, реконструкция и основен ремонт;
Да няма сключени компенсаторни договори между лицата, осъществяващи пряко строителство и независим строителен контрол, или сключените компенсаторни договори да не съдържат условия, позволяващи оказване на финансов натиск върху организациите, извършващи независим строителен контрол;
служителите на организациите, извършващи независим строителен контрол, трябва да бъдат обучени и сертифицирани в рамките на Единната система за оценка на съответствието на обекти, контролирани от Rostechnadzor (EU OS Rostechnadzor);
Организациите, извършващи независим строителен контрол, трябва да се определят на конкурентна основа;
Застраховане на дейността на фирми, осъществяващи независим строителен контрол чрез процедури за предзастрахователна проверка и участието на независими застрахователни организации. В този случай отговорността за определяне на размера на застрахователната премия въз основа на резултатите от одита е на трета страна - независима застрахователна компания. Документът за проверка е експертно заключение. Интересът на страните за получаване на обективна информация в този случай е продиктуван от зависимостта на размера на застрахователните премии от техническото състояние на обекта: в случай на надценяване на опасността, застрахователните премии ще бъдат завишени, докато подценяването на рисковете могат да доведат до недостатъчни застрахователни плащания, когато настъпи застрахователно събитие. Освен това, в случай на подценяване на опасността, ще пострада не само притежателят на полицата, но и самата застрахователна организация, която е принудена да увеличи плащанията за застрахователни събития, когато ставките са намалени въз основа на резултатите от техническата експертиза. За решаване на горния проблем е препоръчително да се включат независими застрахователни компании, използващи съвременни технологии за проверка;
за да се осигури ефективно взаимодействие между лицата, участващи в строителството, и органите за държавен строителен надзор, препоръчително е в договорите между предприемачите и организациите, извършващи независим строителен контрол, да се посочи отговорността на организациите да представляват интересите на предприемачите пред органите за държавен строителен надзор, както и като предоставяне на необходимата информация за хода на строителството независим строителен контрол на органите за държавен строителен надзор.
Разгледаните мерки, насочени към създаване на оптимални условия за извършване на бизнес дейности в областта на оценката и изграждането на обекти, с тяхното последователно прилагане трябва да доведат до намаляване на административните бариери, развитие на конкуренцията в този пазарен сегмент, разширяване на кредитни възможности за разработчици и други положителни последици, които допринасят за развитието на бизнес дейност в тази област. Трябва също да се отбележи, че въвеждането на система за независим строителен контрол ще допринесе не само за развитието на инфраструктурата, но и за изпълнението на целите на антимонополното и градоустройственото регулиране, позволявайки на държавните агенции да упражняват контрол върху дейността на разработчици при привличане на средства от участници в споделено строителство. Най-важният аспект за осигуряване на оптимален инвестиционен климат в строителството е привлекателността на предоставянето на парцели с комунална инфраструктура за изграждане, реконструкция и основен ремонт на проекти за капитално строителство. В този случай привличането на инвеститори може да се осъществи с помощта на инструментите на независима система за контрол на строителството.
В съвременните условия разработването на системи за наблюдение на техническото състояние на строителните конструкции и тяхното ефективно внедряване в процесите на осигуряване безопасността на строителните конструкции става все по-важно. Развитието на тази област изисква не само автоматизация на процесите на индустриална безопасност, но и персонал под формата на висококвалифицирани специалисти и организации в областта на проектирането, производството, изследването и експлоатацията на комплексни автоматизирани системи за наблюдение на техническото състояние на строителните конструкции. на сгради и съоръжения.
Въпреки това, спецификата на промишлените сгради и конструкции, свързани с условията на тяхната експлоатация, създават високи рискове. Тези функции включват следното:
високо ниво на механично натоварване в сравнение с други обекти (основните видове такова натоварване включват статично, нискоциклово, умора, вибрации - от технологично и краново оборудване, технологични тръбопроводи);
високо ниво на опасни продукти, генерирани от технологични процеси и газо-въздушна обща среда на предприятието;
ниво на износване на сгради и конструкции в опасни производствени съоръжения, което често надвишава 80%
нивото на риск от извънредни ситуации (аварии и катастрофи), причинени от срутване на сгради и конструкции с последваща повреда на промишлено оборудване. Тези рискове не само водят до разходи, но и представляват опасност за околната среда и човешкия живот. Последствията, които представляват заплаха за екологичното състояние на близките райони, трябва да бъдат включени в отделна категория, тъй като в този случай материалните разходи се оценяват на милиони долари.
Поради сложността на проблема ще разгледаме някои ключови елементи от системата за управление на риска и мониторинг на техническото състояние на сгради и конструкции на опасни производствени съоръжения.
Решаването на съществуващи проблеми с промишлената безопасност може да осигури систематичен подход за оценка на управлението на риска въз основа на теория. Това ще увеличи максимално защитата на опасните производствени съоръжения от аварийно унищожаване при ефективно използване на средствата. Този подход се основава на практическото приложение на методите за оценка на безопасността, от което следва, че бъдещето е в новите методи за оценка на безопасността, жизнеспособността и оценката на риска.
Разработването на система за управление на риска и мониторинг на техническото състояние на сградите и конструкциите е невъзможно без събиране на следната информация:
резултатите от анализа на общия план на предприятието, както и неговата технологична схема, основните технически параметри на сградите и конструкциите;
характеристика на условията на експлоатация на съоръжението, основните режими на натоварване, ремонти и прегледи, най-често срещаните инциденти и аварии;
аналитични данни за резултатите от функционирането на системата за промишлена безопасност в предприятието, включително нивото на обучение на персонала;
Освен това наблюдението на техническото състояние на сгради и конструкции на опасни производствени съоръжения се извършва избирателно за отделни конструкции, компоненти или елементи на сградата, чието изпълнение определя безопасната експлоатация на цялата сграда.
В резултат на това основните етапи на разработване на система за управление на риска и мониторинг на техническото състояние на сградите и конструкциите трябва да бъдат следните последователно изпълнени дейности:
оценка и проверка на индустриалната безопасност на строителни конструкции на сгради и конструкции;
цялостен анализ на увредените конструкции и техническо оборудване, идентифициране на връзката между характера на повредата;
характеризиране на влошаването на свойствата на структурните материали;
оценка на нивото на действителните и приемливи рискове.
След извършване на комплекса от горните мерки се определят нивата на отговорност на сградите и конструкциите в съответствие с критериите за риск и се идентифицират критичните зони на конструкциите и компонентите.
Целта на такъв цялостен мониторинг на техническото състояние на сградите и конструкциите е да се осигури безпроблемна непрекъсната работа на обекта на наблюдение. Тази цел определя набора от задачи за цялостен мониторинг на техническото състояние на сградите и конструкциите:
откриване на дефекти в дизайна преди възникване на авария;
непрекъснат анализ на техническото състояние на обект, осъществяван чрез събиране, обработка и съхраняване на технически диагностични данни.
прогнозиране на промените в техническото състояние на конструкциите във времето въз основа на редовен мониторинг на техническото състояние на обектите;
автоматизация и оптимизация на процесите на диагностика на техническото състояние на обектите.
Етапите на създаване на такава система включват: избор на методи за безразрушителен контрол, които са оптимални за решаване на проблемите на мониторинга; определяне на видове и характеристики на сензори и други източници на обективна информация; разработване на софтуерни системи, критериални системи и вземане на решения; разработка и производство на системния хардуер; пробна експлоатация; изготвяне на препоръки за действия в критични ситуации.
Съвременната апаратура е в състояние да задоволи изискванията за инструменти и оборудване за безразрушителен контрол и определяне на напрегнато-деформираното състояние. Използвани методи за комплексен мониторинг: акустична емисия; вибрационна диагностика; термично изображение; измерване на напрегнато-деформирано състояние, линейни премествания и ъгли на наклон; метод на свободна вибрация за конструктивни елементи, сгради и конструкции като цяло; измерване на параметрите на газово-въздушната среда вътре и извън сградите и конструкциите, параметрите на сеизмологичната и геотектонската ситуация в района, където са разположени сгради и конструкции на опасни производствени съоръжения.
Важни елементи на цялостна система за мониторинг са разработването и поддържането на бази данни (електронни паспорти) на сгради и конструкции на опасни производствени съоръжения, които позволяват информация в реално време за техническото състояние на съоръжението.
В заключение трябва да се отбележи, че в областта на индустриалната безопасност на сгради и конструкции на опасни производствени съоръжения е препоръчително да започне внедряването на система за цялостен мониторинг на техническото състояние и рисковете на сградите и конструкциите на опасни производствени съоръжения с уникален и високорисков клас на сгради и съоръжения - в големи и критични промишлени обекти за граждански и отбранителни цели. Именно за тях определянето на безопасността въз основа на критериите за риск от аварии и бедствия ще бъде най-ефективният начин за оборудването им със системи за мониторинг.
По този начин ефективната модернизация на системата за осигуряване на промишлена безопасност на сгради и конструкции на опасни производствени съоръжения е възможна само с използването на методи за цялостен мониторинг на техническото състояние на обектите и автоматизация на диагностичните процеси.
Министерство на земеделието на Руската федерация
"Московски държавен университет по управление на околната среда"
Строителен факултет
Катедра „Експертиза и управление на недвижими имоти”.
на тема: „Мониторинг на сгради и съоръжения”
Завършено
ученици от група 419 V.I. Рибина
Н.С. Филатова
Проверен от В.Я. Жарницки
Москва 2011 г
Въведение
Основни термини
1. Общи правила за извършване на проверки и наблюдение на техническото състояние на сгради и конструкции
2. Мониторинг на техническото състояние на сгради и съоръжения. Основни положения
3. Общо наблюдение на техническото състояние на сградите и съоръженията
4. Контрол на техническото състояние на сгради и съоръжения, които са в ограничено експлоатационно или аварийно състояние
5. Мониторинг на техническото състояние на сгради и съоръжения, попадащи в зоната на въздействие на ново строителство, реконструкция или природни и техногенни въздействия
6. Мониторинг на техническото състояние на уникални сгради и съоръжения
7. Общи изисквания за проектиране и разработване на автоматизирани стационарни системи за наблюдение на техническото състояние на сгради (конструкции)
8. Изисквания за мониторинг на общата безопасност на съоръженията (с цялостна оценка на риска от аварийни въздействия от естествено и причинено от човека естество)
9. Геотехнически мониторинг на сгради и съоръжения (включително геодезически мониторинг)
10. Организация на мониторинг на сгради и съоръжения в град Москва
11. Примери за проектиране и експлоатация на схеми за мониторинг на конструкции и основи на високи сгради
Литература
Приложения
Въведение
Сегашният етап на икономическо и социално развитие на Русия се характеризира с разширяване на строителното производство и мащабно строителство в големите градове, предимно в Москва и Санкт Петербург, придружени от постоянно нарастване на сложността на изгражданите обекти и условията, при които се извършва изграждането им. Това неизбежно поражда нови задачи, свързани с осигуряването на безопасен живот в един мегаполис, което се определя, първо, от надеждността на самите изграждащи се конструкции и, второ, от въздействието на текущото строителство върху съществуващата инфраструктура.
Съвременните тенденции в строителството, а именно увеличаването на броя на етажите на сградите, уплътняването на градското застрояване, пренаселените строителни площадки, развитието на подземното пространство, насищането на инженерните комуникации, неизменно водят до появата и последващото увеличаване на отрицателното техногенно въздействие на текущо строителство на вече изградени обекти, разположени в прилежащи територии.
В тази връзка проблемът с наблюдението на техническото състояние на сградите и конструкциите с цел предотвратяване на възникването на извънредни ситуации и валидността на избора на набор от инженерни мерки за предотвратяването им е от особено значение. В същото време е очевидно, че наблюдението на техническото състояние на носещите конструкции трябва да бъде систематично и да позволява оценка на текущите промени въз основа на количествени критерии, т.е. да се основават на процедури за установяване на съответствието на действителната якост, твърдост и стабилност на структурните елементи с нормативните изисквания.
В момента в Москва се извършва работа по проверка на техническото състояние на отделни обекти. Въпреки това, голям брой сгради и съоръжения не са обхванати от никакъв контрол, въпреки че животът на града динамично води както до влошаване на свойствата на почвата, така и до негативни въздействия от силово и несилово естество върху земните конструкции на сградите и структури. Всичко това, предвид изчерпването на нормативния експлоатационен живот на голям брой обекти, е недопустимо и изисква системно организирани наблюдения. В края на краищата експлоатационният живот на много сгради в нашата страна отдавна надвишава всички допустими стандарти и се натрупва физическо износване, което е изключително опасно за поминъка на хората. Такива сгради изискват постоянно наблюдение на тяхното техническо състояние. И ако в Москва и Санкт Петербург се извършва поне някакъв контрол на техническото състояние на сградите, то в периферията този въпрос все още остава без внимание.
Основни термини
Сграда- резултатът от строителството, който е обемна строителна система с надземни и (или) подземни части, включително помещения, инженерни поддържащи мрежи и инженерни поддържащи системи и предназначени за живеене и (или) дейности на хора, производствено място, складови продукти или отглеждане на животни.
Строителство- резултат от строителството, което е обемна, равнинна или линейна строителна система, включваща наземни, надземни и (или) подземни части, състоящи се от носещи, а в някои случаи и ограждащи строителни конструкции и предназначени за извършване на производствени процеси различни видове, съхраняване на продукти, временен престой на хора, движение на хора и стоки.
Уникални сгради и съоръжения– конструкции, за които проектната документация предвижда поне една от следните характеристики:
Използването на конструкции и конструктивни системи, които изискват използването на нестандартни изчислителни методи или разработването на специални изчислителни методи, или изискващи експериментално тестване върху физически модели, както и такива, използвани в райони, където сеизмичността надвишава 9 точки;
Височина над 100 м;
Размах над 100 m;
Обхват на конзолата над 20 м;
Задълбочаването на подземната част под нивото на планиране на земята с повече от 10 метра.
Уникалните сгради и съоръжения трябва да включват също развлекателни, спортни, религиозни сгради, изложбени павилиони, многофункционални офиси, търговски и развлекателни комплекси и др. с максимална очаквана заетост от повече от 1000 души вътре в съоръжението или повече от 10 000 души в близост до съоръжението.
Жизнен цикъл на сграда или структура- периодът, през който се извършват инженерни проучвания, проектиране, строителство (включително консервация), експлоатация (включително текущи ремонти), реконструкция, основен ремонт, разрушаване на сграда или конструкция.
Въздействие- явление, което причинява промяна в състоянието на напрежение и деформация на строителни конструкции и (или) основата на сграда или конструкция.
- механична сила, приложена към строителни конструкции и (или) основата на сграда или конструкция и определяща тяхното състояние на напрежение и деформациянормално условия за ползване- състоянието на сграда или конструкция, взето предвид при проектирането, при което няма фактори, които възпрепятстват изпълнението на функционални или технологични процеси.
Динамични параметри на сгради и конструкции -параметри на сгради и конструкции, характеризиращи техните динамични свойства, проявени при динамични натоварвания, включително периоди и декременти на естествени вибрации на основния тон и обертонове, преносни функции на обекти, техните части и елементи и др.
Физическо износване на сградата -влошаване на техническите и свързаните с тях експлоатационни показатели на сграда, причинени от обективни причини.
Остаряване на сградата -постепенно (с течение на времето) отклонение на основните оперативни показатели от текущото ниво на технически изисквания за експлоатация на сгради и конструкции.
Текущо техническо състояние на сгради и съоръжения -техническото състояние на сградите и конструкциите по време на тяхната проверка или текущия етап на наблюдение.
Аварийно състояние -категория техническо състояние на строителна конструкция или сграда и конструкция като цяло, включително състоянието на фундаментните почви, характеризиращи се с повреди и деформации, показващи изчерпване на носещата способност и опасност от срутване и (или) характеризиращи се с наклони, които могат да причинят загуба на стабилността на обекта.
Изследване- набор от мерки за определяне и оценка на действителните стойности на наблюдаваните параметри, които характеризират експлоатационното състояние, годността и производителността на инспектираните обекти и определят възможността за тяхната по-нататъшна експлоатация или необходимостта от възстановяване и укрепване.
Мониторинг- това е систематичен или периодичен мониторинг на деформационно-напрегнатото състояние на конструкциите или деформациите на сгради (или конструкции) като цяло, състоянието на почвите, основите и подпочвените води в строителната зона, своевременно записване и оценка на отклоненията от проекта , изискванията на нормативните документи, сравнение на резултатите от прогнозите за взаимно влияние на обекта и околната среда с резултатите от наблюденията, за да се предотвратят или елиминират своевременно идентифицираните негативни явления и процеси.
Общ мониторинг на техническото състояние на сгради и съоръжения -система за мониторинг и контрол, осъществявана по определена програма, одобрена от клиента, за идентифициране на обекти, при които са настъпили значителни промени в напрегнато-деформираното състояние на носещи конструкции или наклони и за които се извършва преглед на техническото им състояние необходими (промените в състоянието на напрежение и деформация се характеризират с промени в съществуващите и появата на нови деформации или определени чрез инструментални измервания).
Мониторинг на техническото състояние на сгради и съоръжения, попадащи в зоната на въздействие на строителни проекти и природни и техногенни въздействия - система за наблюдение и контрол, осъществявана по определена програма на съоръжения, попадащи в зоната на влияние на строителството и природните и техногенни въздействия, да наблюдават техническото им състояние и своевременно да предприемат мерки за отстраняване на възникващи негативни фактори, водещи до влошаване на това състояние.
Мониторинг на техническото състояние на сгради и конструкции, които са в ограничено работоспособно или аварийно състояние - система за наблюдение и контрол, осъществявана по определена програма за наблюдение на степента и скоростта на промяна в техническото състояние на обект и, ако е необходимо , предприемат спешни мерки за предотвратяване на срутването или преобръщането му, като действат до привеждане на обекта в работно техническо състояние.
Мониторинг на техническото състояние на уникални сгради и съоръжения -система за мониторинг и контрол, осъществявана по определена програма за осигуряване на безопасното функциониране на сградите и конструкциите чрез своевременно откриване на ранен етап на отрицателна промяна в напрегнатото състояние на конструкциите и фундаментните почви или наклон, което може да доведе до преминаването на обекти в ограничено експлоатационно състояние или в аварийно състояние.
Система за контрол на техническото състояние на носещи конструкции -набор от технически и софтуерни инструменти, които позволяват събирането и обработката на информация за различни параметри на строителните конструкции (геодезични, динамични, деформационни и др.) с цел оценка на техническото състояние на сградите и конструкциите.
Инженерна система за мониторинг - техническа поддръжка -набор от хардуер и софтуер, който позволява събирането и обработката на информация за различни параметри на работата на системата за инженерна и техническа поддръжка на сграда (конструкция), за да се контролира появата на дестабилизиращи фактори в нея и да се предават съобщения за появата или прогнозиране на извънредни ситуации към единна градска система за оперативно диспечерско управление.
Печалба -набор от мерки, които осигуряват увеличаване на носещата способност и експлоатационните свойства на строителна конструкция или сграда и конструкция като цяло, включително фундаментни почви, в сравнение с действителното състояние или проектни показатели.
Възстановяване -набор от мерки, за да се гарантира, че експлоатационните качества на конструкциите, които са достигнали ограничено експлоатационно състояние, са доведени до нивото на първоначалното им състояние, определено от съответните изисквания на нормативните документи към момента на проектиране на съоръжението.
Реконструкция- промени в параметрите на капиталните строителни проекти, техните части (височина, брой етажи (наричани по-нататък брой етажи), площ, показатели за производствен капацитет, обем) и качеството на инженерно-техническата поддръжка.
1. Общи правила за извършване на проверки и наблюдение на техническото състояние на сгради и съоръжения
Обследването и наблюдението на техническото състояние на сградите и съоръженията се извършва от специализирани организации, оборудвани със съвременна апаратура и работещи с висококвалифицирани специалисти с опит. Изискванията към специализираните организации, които извършват инспекция и мониторинг на техническото състояние на сгради и конструкции, се определят от федералния изпълнителен орган, упълномощен да извършва държавен строителен надзор. Федералният изпълнителен орган, упълномощен да извършва държавен строителен надзор, също поддържа регистър на специализираните организации.
Проверката и наблюдението на техническото състояние на сградите и конструкциите се извършва от:
Не по-късно от две години след въвеждането им в експлоатация. В бъдеще - най-малко веднъж на всеки 10 години и най-малко веднъж на всеки пет години за сгради и съоръжения или техните отделни елементи, работещи в неблагоприятни условия (агресивни среди, вибрации, висока влажност, сеизмичност на района 7 точки или повече и др.) . За уникални сгради и съоръжения се установява режим на постоянен мониторинг;
При изтичане на стандартния експлоатационен живот на сгради и съоръжения;
Ако по време на поддръжката, извършена от собственика на сградата (конструкцията), се установят значителни дефекти, повреди и деформации;
Въз основа на резултатите от пожари, природни бедствия, аварии, свързани с унищожаването на сграда (конструкция);
По инициатива на собственика на имота;
При промяна на технологичното предназначение на сграда (конструкция);
Както е предписано от органите, упълномощени да извършват държавен строителен надзор.
Резултатите от инспекцията и мониторинга на техническото състояние на сгради и конструкции под формата на подходящи заключения трябва да съдържат необходимите данни за вземане на информирано решение относно изпълнението на целите на инспекцията или мониторинга.
Оборудването за изпитване, измерване и контрол, използвано при проверката и наблюдението на техническото състояние на обектите, трябва да бъде подложено на навременна проверка (калибриране) по предписания начин и да отговаря на нормативните документи и техническата документация за метрологична поддръжка.
При извършване на работа по проверка и наблюдение на техническото състояние на обектите трябва да се спазват правилата за безопасност.
Ако по време на работа се установят повреди на конструкции, които могат да доведат до рязко намаляване на тяхната носеща способност, срутване на отделни конструкции или сериозно нарушаване на нормалната работа на оборудването, накланяния, които могат да доведат до загуба на стабилност на сградата или структура, е необходимо незабавно да се информира за това, включително писмено, собственикът на съоръжението, експлоатационната организация, местните изпълнителни органи и органите, упълномощени да извършват държавен строителен надзор.
Заключенията въз основа на резултатите от проучването на техническото състояние на сградите и конструкциите или етапа на тяхното наблюдение се подписват директно от изпълнителите на работата, ръководителите на техните отдели и се одобряват от ръководителите на организациите, извършили проучването или етапа на наблюдение.
2. Мониторинг на техническото състояние на сгради и съоръжения. Основни положения
Мониторингът на техническото състояние на сградите и конструкциите се извършва за:
Наблюдение на техническото състояние на сградите и конструкциите и своевременно предприемане на мерки за отстраняване на възникващи негативни фактори, водещи до влошаване на това състояние;
Идентифициране на обекти, при които са настъпили промени в напрегнато-деформираното състояние на носещи конструкции и за които е необходимо изследване на техническото им състояние;
Осигуряване на безопасното функциониране на сградите и конструкциите чрез своевременно откриване на ранен етап на отрицателни промени в напрегнатото състояние на конструкциите и фундаментните почви, което може да доведе до преминаване на обекти в ограничено експлоатационно състояние или в аварийно състояние;
Следи степента и скоростта на изменение на техническото състояние на обекта и при необходимост предприема спешни мерки за предотвратяване на срутването му.
При избора на система за наблюдение е необходимо да се вземе предвид целта на мониторинга, както и скоростта на процесите и техните промени във времето, продължителността на измерванията, грешките на измерване, включително поради промени в състоянието на околната среда, както и влиянието на смущения и аномалии от естествен и изкуствен характер. Програмата за мониторинг се съгласува с клиента. В него, наред с изброяването на видовете работи, се установява честотата на наблюденията, като се отчита техническото състояние на обекта и общата продължителност на наблюдението.
Методологията и обхватът на системата за наблюдение на мониторинга, включително измерванията, трябва да гарантират надеждността и пълнотата на получената информация, за да може изпълнителят да изготви разумно заключение за текущото техническо състояние на обекта (обектите).
При дългосрочни наблюдения и при промяна на външните условия е необходимо да се вземат предвид променящите се условия и компенсационните корекции (температура, влажност и др.) за измервателните устройства.
Измервателните уреди и оборудване, използвани за наблюдения, трябва да бъдат сертифицирани, поверени (калибрирани) и атестирани от оторизирани органи.
В резултат на всеки етап от наблюдението трябва да бъде получена информация, достатъчна за изготвяне на разумно заключение за текущото техническо състояние на сграда или конструкция и издаване на краткосрочна прогноза за нейното състояние в близко бъдеще.
Първоначалният етап на наблюдение на техническото състояние на сградите и конструкциите (с изключение на общия мониторинг на техническото състояние на сградите и конструкциите) е проверка на техническото състояние на тези сгради и конструкции. На този етап се установяват категориите на техническото състояние на сградите и конструкциите, записват се структурни дефекти, промените в състоянието на които (както и появата на нови дефекти) ще бъдат наблюдавани.
Ако на който и да е етап от наблюдението се получат данни, показващи влошаване на техническото състояние на цялата конструкция или нейните елементи, което може да доведе до срутване на сградата или конструкцията, организацията, извършваща наблюдението, трябва незабавно да информира собственика за това, в т.ч. в писмена форма съоръжението, експлоатационната организация, местните изпълнителни органи, териториалните органи на Министерството на гражданската отбрана, извънредните ситуации и бедствията на Руската федерация, а в обектите, контролирани от Ростехнадзор - също териториални органи на Ростехнадзор.
3. Общо наблюдение на техническото състояние на сградите и съоръженията
· Общ мониторинг на техническото състояние на сградите и конструкциите се извършва за идентифициране на обекти, чиято промяна в състоянието на напрежение и деформация изисква проверка на тяхното техническо състояние.
· По време на общия мониторинг, като правило, те не извършват пълно проучване на техническото състояние на сградите и конструкциите, но извършват визуална проверка на конструкциите, за да приближат категорията на техническото състояние, да измерват динамичните параметри на конкретни сгради и конструкции (Приложение I.) и изготвяне на паспорт на сградата или конструкциите (Приложение II).
· Ако според резултатите от приблизителната оценка категорията на техническото състояние на сграда или конструкция съответства на стандартно или работещо техническо състояние, след две години се извършват повторни измервания на динамичните параметри.
· Ако въз основа на резултатите от многократни измервания на динамичните параметри, техните промени не надвишават 10%, тогава следващите измервания се извършват след още две години.
· Ако въз основа на резултатите от приблизителна оценка категорията на техническото състояние на сграда или конструкция съответства на ограничена работоспособност или аварийно състояние или ако при повтаряне на динамичните параметри на сграда или конструкция резултатите от измерването се различават с повече от 10%, тогава техническото състояние на такава сграда или конструкция подлежи на задължителна извънпланова проверка.
· Въз основа на резултатите от общия мониторинг на техническото състояние на сградите и конструкциите, изпълнителят изготвя заключение (Приложение III) на етапа на общ мониторинг на техническото състояние на сградите и конструкциите и заключение за техническото състояние на всяка сграда и конструкция, за които е извършен общ мониторинг на техническото състояние (Приложение I).
4. Контрол на техническото състояние на сгради и съоръжения, които са в ограничено експлоатационно или аварийно състояние
При наблюдение на техническото състояние на сгради и конструкции, чиято категория на техническо състояние съответства на ограничена работоспособност или аварийно състояние, процесите, протичащи в конструкциите на сгради и конструкции и почвата, се наблюдават преди извършване на работа за възстановяване или укрепване обекти и по време на такава работа.
На всеки етап от наблюдението на техническото състояние на строителните конструкции и почвата се извършва следната работа:
Определят се текущите динамични параметри на обекта и се сравняват с параметрите, измерени на предходния етап;
Записва се степента на изменение на установените преди това дефекти и повреди в конструкциите на обекта и се идентифицират новопоявилите се дефекти и повреди;
Извършват се многократни измервания на деформации, накланяния, деформации и др. и ги сравнете със стойностите на подобни количества, получени на предишния етап;
Те анализират получената информация на този етап от мониторинга и правят заключение за текущото техническо състояние на обекта.
Въз основа на резултатите от техническото състояние на сгради и конструкции, които са в ограничено работоспособно или аварийно състояние, се изготвя заключение в предписаната форма (Приложение IV).
5. Мониторинг на техническото състояние на сгради и съоръжения, попадащи в зоната на въздействие на ново строителство, реконструкция или природни и техногенни въздействия
· Изпълнението на целите на мониторинга на техническото състояние на сгради и съоръжения, попадащи в зоната на влияние на ново строителство и природни и техногенни въздействия, се извършва въз основа на:
Определяне на абсолютни и относителни стойности на деформации на сгради и конструкции и сравняването им с изчислени и допустими стойности;
Установяване на причините и степента на опасност от деформации за нормалната работа на обектите;
Предприемане на своевременни мерки за борба с възникващите деформации или отстраняване на последствията от тях;
Уточняване на изчислителни данни и физико-механични характеристики на почвите;
Изясняване на проектни схеми за различни видове сгради, конструкции и комуникации;
Установяване на ефективността на предприетите превантивни и защитни мерки;
Изясняване на закономерностите на процеса на изместване на почвените скали и зависимостта на неговите параметри от основните въздействащи фактори.
· Мониторинг на техническото състояние на сградите и съоръженията, попадащи в зоната на въздействие на ново строителство и природни и техногенни въздействия, се планира преди началото на строителството или очакваното природно и техногенно въздействие.
· Научно-техническата поддръжка и наблюдението на ново строителство или реконструкция на съоръжения може да се извършва в съответствие с MRDS 02-2008 „Ръководство за научна и техническа поддръжка и наблюдение на сгради и конструкции в процес на изграждане, включително дълги, високи и единствен по рода си."
· При наблюдение на техническото състояние на сгради и конструкции, попадащи в зоната на влияние на ново строителство или реконструкция на обекти, изградени по открит начин, се използват данни (радиус на зоната на влияние, допълнителни деформации и др.) В съответствие с MGSN 2.07-2001 „Фундации, основи и подземни конструкции“
· Оценката на зоната на влияние на динамичните въздействия върху околните сгради и конструкции при потапяне на пилотни елементи на сгради в процес на изграждане се извършва в съответствие със SNiP 3.02.01-87 „Земни конструкции, фундаменти и основи“.
· Външните граници на коритото на изместване на земната повърхност с подземния метод за изграждане на обект се определят от граничните ъгли, а външните граници на опасната му част се определят от ъглите на изместване. Стойностите на тези ъгли зависят от свойствата на скалите и се определят експериментално. При липса на експериментални данни стойностите на граничните ъгли и ъглите на изместване се определят в съответствие с нормативната документация. Ъглите на разкъсвания се приемат с 10° по-големи от ъглите на изместване.
· Определяне на стойностите на очакваните максимални измествания и деформации на земната повърхност и очакваните измествания и деформации в точките на коритото на изместване по време на подземния метод за изграждане на обект се извършва в съответствие с GOST.
· Общата продължителност на процеса на изместване на земната повърхност над произвеждания подземен изкоп и периодът на опасни деформации се определят в съответствие с GOST.
· При наблюдение на техническото състояние на сгради и конструкции, които попадат в зоната на влияние на строителството или реконструкцията на обекти, използващи подземния метод на тяхното изграждане, се извършват геодезически и геодезически работи, които се извършват през целия производствен цикъл на изграждането на обекта до процеса на деформация както на самия обект, така и на почвената маса, слягане на скалите в съответствие с проектната документация, съгласувана по установения ред.
· Изготвянето на програма за наблюдение трябва да бъде предшествано от оценка и прогноза на геомеханичното състояние на скалния масив в района на голямо строителство и зоната на неговото влияние върху обекти, разположени на земната повърхност.
· Извършва се оценка на геомеханичното състояние преди започване на строителните работи въз основа на геоложки данни и инженерни проучвания. В този случай се обръща специално внимание на определянето на естественото поле на напрежение, характеризиращо тектонските нарушения, напуканост, напластяване, изобилие от вода, карст и други характеристики на масива.
· Прогнозата за промените в геомеханичното състояние на скалната маса под въздействието на минните дейности се извършва както за стандартни условия на строителство и експлоатация на съоръжението, така и за извънредни ситуации (разрушаване на опората на фундаментни ями, пробив на плаващи пясъци). в тях развитие на карстови образувания, активизиране на древни свлачища и др.). Прогнозата се състои в определяне на очакваните параметри за развитие на геомеханичните процеси, основните от които са:
Размери и разположение на зоните на срязване;
Стойности на максималните премествания и деформации;
Естеството на разпределението на деформациите в дъното на срязване;
Общата продължителност на процеса на изместване и периода на опасни деформации.
· Извършват се инструментални наблюдения на движението на земната повърхност и разположените върху нея обекти с цел получаване на информация за промените в геомеханичното състояние на скалния масив, въз основа на които да се предприемат необходимите превантивни и защитни мерки своевременно.
· Инструментални наблюдения на преместването на земната повърхност и конструкциите се извършват с помощта на система от репери, заложени в почвата и конструкцията на сградите и съоръженията, а на разместването на скалните маси - с помощта на дълбоки репери, заложени в сондажи. В населените места, за да се елиминира възможността от повреда на подземните комуникации, местата за полагане на реперни точки трябва да бъдат съгласувани с местните изпълнителни органи. Поставянето на репери и първоначалните наблюдения върху тях трябва да се извършват преди началото на строителството. Процедурата за разделяне на наблюдателната мрежа от еталони е представена в GOST.
· Едновременно с разбиването на наблюдателната мрежа от репери трябва да се очертаят места за полагане на три начални репера, с помощта на които в бъдеще ще се определи положението на референтните репери на линията на профила във височина и ще се определи тяхната неподвижност. наблюдавани.
· За наблюдение на отделни сгради и постройки, попадащи в зоната на влияние на ново строителство и природни и техногенни въздействия, се поставят стенни и земни репери. Преди началото на наблюденията се изследва техническото им състояние, регистрират се динамичните параметри и се изготвят паспорти.
· Наблюденията на изместването на земната повърхност, както и деформациите на сгради и конструкции, попадащи в зоната на влияние на конструкцията на подземна конструкция, се състоят от периодично инструментално определяне на положението на реперите със записване на видими смущения, както и като всички фактори, влияещи върху стойностите и характера на преместванията и деформациите. За сградите и конструкциите се измерват и техните динамични параметри.
· Наблюденията на деформациите на основите на сгради и конструкции се извършват в съответствие с GOST 24846. При наблюдение на сгради се определя неравномерното слягане на основите, записват се пукнатини и други повреди на конструкциите, надеждността на техните носещи елементи, наличието на необходимите пропуски в шевовете и шарнирните опори. За промишлени сгради се определят и относителните хоризонтални движения на свободно стоящи фундаменти на колони, ролки на фундаменти на технологично оборудване и, при наличие на мостови кранове, отклонения от проектното положение на крановите коловози: напречни и надлъжни наклони, промени в коловоза ширина и подход на крана към сградите.
· Определяне на точността на измерване на вертикални и хоризонтални деформации се извършва в зависимост от очакваната изчислена стойност на преместването. При липса на данни за изчислените стойности на деформациите на основите и фундаментите е разрешено да се установи класът на точност на измерванията на вертикални и хоризонтални движения:
I – за сгради и постройки: уникални, в експлоатация повече от 50 години, издигнати върху скални и полускални почви;
II - за сгради и съоръжения, издигнати върху песъчливи, глинести и други свиваеми почви;
III - за сгради и конструкции, издигнати върху насипни, потъващи, торфени и други силно компресирани почви;
IV – за земни конструкции.
· Максималните грешки при измерване на ролката в зависимост от височината H на сграда или конструкция не трябва да надвишават следните стойности, mm:
За граждански сгради и постройки 0,0001N;
За промишлени сгради и съоръжения 0,0005N;
За фундаменти на машини и агрегати 0,00001N.
· С помощта на геодезически методи и инструменти се измерват вертикални и хоризонтални движения на земната повърхност и, ако е необходимо, на дъното на шахтата с помощта на наблюдателни репери. При поява на пукнатини на земната повърхност в прикосовата зона се организират допълнителни системни наблюдения за проследяване на тяхното развитие по дължина, ширина и дълбочина.
· Едновременно с инструменталните наблюдения на земната повърхност се извършват геодезични наблюдения непосредствено в подземното съоръжение.
· Въз основа на материалите от измерванията, изчисленията и геоложката и геодезическата документация се изготвя заключение (Приложение V), съдържащо необходимата информация за състоянието на сградите и конструкциите, попадащи в зоната на влияние на голямо ново строителство и природни и човешки -извършени въздействия, промени в геомеханичното състояние на скалния масив; степен на опасност и скорост на развитие на негативни процеси (ако е необходимо). Към заключението е приложена документация, потвърждаваща направените в него заключения.
6. Мониторинг на техническото състояние на уникални сгради и съоръжения
Извършва се мониторинг на техническото състояние на основите и строителните конструкции на уникални сгради и конструкции, за да се осигури тяхната безопасна експлоатация, резултатите от които са в основата на оперативната работа на тези съоръжения. При наблюдение те контролират процесите, протичащи в конструкциите на обектите и почвата, за да открият своевременно на ранен етап тенденция на негативни промени в напрегнато-деформираното състояние на конструкциите и основите, което може да доведе до преход на обекта в ограничено експлоатационно или аварийно състояние, както и получаване на необходимите данни за разработване на мерки за отстраняване на възникващи негативни процеси.
Обхватът на работата за наблюдение на техническото състояние на основите и строителните конструкции на уникални сгради и конструкции се регулира от индивидуални програми за извършване на измервания и анализ на състоянието на носещите конструкции в зависимост от техническото решение на сградата или конструкцията и нейното състояние на деформация.
В уникална сграда или структура в експлоатация, като правило, достъпът до повечето от носещите конструкции е значително ограничен, а работата по традиционната проверка на техническото състояние на конструкциите е трудоемка и скъпа. За такива обекти се използват специални методи и технически средства за ранно откриване и локализиране на местата, където се променя състоянието на напрежение и деформация на конструкциите, с последваща проверка на техническото състояние на идентифицираните опасни участъци от конструкции.
За извършване на мониторинг и ранна диагностика на техническото състояние на основите и строителните конструкции на уникална сграда или конструкция е инсталирана автоматизирана стационарна система за наблюдение на техническото състояние (в съответствие с предварително разработен проект), която трябва да осигури автоматизирано откриване на промени в състоянието на напрежение и деформация на конструкциите с локализиране на техните опасни зони, определяне на нивото на наклон на сграда или конструкция и, ако е необходимо, други параметри (деформация, налягане и др.). Създаването на автоматизирана стационарна система за мониторинг се извършва, като правило, с помощта на предварително разработен математически модел за извършване на сложни инженерни изчисления за оценка на появата и развитието на дефекти в строителните конструкции, включително в кризисни ситуации.
Автоматизирана стационарна система за наблюдение на техническото състояние на основите и строителните конструкции трябва:
Извършва цялостна обработка на резултатите от измерванията;
Извършване на анализ на различни измерени параметри на строителни конструкции (динамични, деформационни, геодезически и др.) и сравнение с максимално допустимите им стойности;
Осигурете достатъчно информация, за да идентифицирате на ранен етап тенденция на отрицателни промени в напрегнатото състояние на конструкциите, което може да доведе до преминаване на обекта към ограничена работоспособност или аварийно състояние.
При идентифициране на местата на промяна в състоянието на напрежение и деформация на конструкциите се извършва изследване на тези части и въз основа на резултатите от него се правят заключения за техническото състояние на конструкциите, причините за промяната в тяхното напрежение и деформация състояние и необходимостта от предприемане на мерки за възстановяване или укрепване на конструкциите.
Въз основа на резултатите от наблюдението на техническото състояние на основите и строителните конструкции на уникални сгради и конструкции се издава заключение, чиято форма трябва да бъде разработена въз основа на резултатите от проектирането на автоматизирана стационарна система за наблюдение на техническото състояние на основите и строителни конструкции.
Извършва се мониторинг на системата за инженерна и техническа поддръжка на уникални сгради и конструкции, за да се осигури нейната безопасна експлоатация. Резултатите от него са в основата на работата за осигуряване на безопасна експлоатация на тези съоръжения. При наблюдението се упражнява контрол върху работата и резултатите от системата за инженерна поддръжка за своевременно откриване на ранен етап на негативни фактори, които застрашават безопасността на уникални сгради и конструкции.
За извършване на мониторинг и ранна диагностика на техническото състояние на системата за инженерна поддръжка на конкретна уникална сграда (конструкция) е инсталирана система за мониторинг за инженерна поддръжка (в съответствие с предварително разработен проект).
Когато наблюдават техническото състояние на уникални сгради и конструкции, по решение на местните изпълнителни органи, органите, упълномощени да извършват държавен строителен надзор, или собственика на съоръжението, те наблюдават цялостната безопасност на тези съоръжения (с цялостна оценка на риска) в случай на извънредни въздействия от природен и причинен от човека характер.
Изискванията за наблюдение на общата безопасност на съоръженията (с цялостна оценка на риска) в случай на аварийни въздействия от естествен и техногенен характер са представени в GOST.
7. Общи изисквания за проектиране и разработване на автоматизирани стационарни системи за наблюдение на техническото състояние на сгради (конструкции)
Разработването на автоматизирани стационарни системи за наблюдение на техническото състояние на фундаменти и строителни конструкции включва следните етапи:
1. въз основа на анализ на възможни природни и техногенни въздействия, възможни неквалифицирани действия или липса на необходими действия от страна на обслужващия персонал и конструктивни особености на съоръжението се разработват модели на опасност за съоръжението;
2. въз основа на модели на опасности, познания в областта на строителната механика (включително математическо и физическо моделиране) и работата на строителните конструкции, анализира поведението на конструкциите на обекта при възникване на такива опасности и изготвя методология за мониторинг, както и списък на части и елементи от конструкциите на обекта, които трябва да бъдат контролирани. За всяка част и всеки структурен елемент се съставя списък с контролирани параметри;
3. въз основа на известни или специално разработени методи и способи за наблюдение на параметрите на конструкции, апаратура и оборудване за наблюдение формулират технология за наблюдение на техническото състояние на посочените по-горе части и конструктивни елементи на съоръжението;
4. Въз основа на опита от изследването и анализа на поведението на строителните конструкции, като се вземат предвид темповете на развитие на негативните процеси в конструкциите и степента на възможна промяна в тяхното състояние на напрежение и деформация, се разработват правила за мониторинг.
Въз основа на описаните по-горе етапи се разработва проект на автоматизирана стационарна система за наблюдение на техническото състояние на основите и строителните конструкции, която отразява следните раздели:
Общи данни;
Основна информация за конструктивните особености на обекта;
Методология на мониторинга;
Технология за наблюдение;
Правила за мониторинг;
Състав и технически характеристики на комплекса за наблюдение;
Формуляри на заключения за етапа на мониторинга;
Схема на разположение на оборудването, оборудването, комуникационните канали на системата за наблюдение на съоръжението;
Списък на автоматизирани или автоматично извършвани процедури за мониторинг;
Спецификация на приборите и оборудването на системата за мониторинг.
Като част от проектирането на системата за мониторинг, системата за инженерна поддръжка трябва да определи:
Списък на наблюдаваните работни параметри на системата за инженерно-техническа поддръжка на обекта;
Изчислени (проектни) стойности на контролираните параметри на работата на системата за инженерна и техническа поддръжка на съоръжението;
Състав и технически характеристики на хардуера и софтуера на системата за мониторинг;
Местоположение на софтуера и хардуера на системата за мониторинг;
Алгоритъм и критерии за вземане на управленски решения за оценка на ефективността на системата за инженерна и техническа поддръжка на съоръжението, заплахата от прекъсване на нормалната работа и предаването на съобщения до единната система за оперативен диспечерски контрол на конкретен град;
Технически решения за взаимодействие на системата за мониторинг със системата за инженерна и техническа поддръжка на съоръжението.
8. Изисквания за наблюдение на общата безопасност на съоръженията (с комплексна оценка на риска от аварийни въздействия от естествен и техногенен характер)
Мониторингът на общата безопасност на сградите и конструкциите се състои в периодично (въз основа на наблюдения и проучвания) определяне на риска и скоростта на неговото нарастване до приемлива стойност, установена за конкретно съоръжение.
Рискът се разбира като вероятностна мярка за опасност или набор от опасности, установени за даден обект под формата на възможни загуби за определено време.
Оценката на риска е определянето на неговата стойност по количествен и качествен начин. Процесът на последователно извършвани действия за идентифициране и прогнозиране на опасности, оценка на уязвимостта на обект към тези опасности и установяване на възможни загуби на обекта и неговите компоненти за всички случаи на опасности, възникващи с определен интензитет, повторяемост и продължителност на въздействието за даден време.
За оценка на риска се анализират следните първоначални данни:
Основните опасности, характерни за това съоръжение и различните им комбинации;
Естеството и условията на експлоатация на съоръжението;
Характеристики на веществата, материалите и продуктите, използвани в съоръжението;
Общ план, вид на конструкцията на съоръжението, разположение на други сгради и обекти, които могат да повлияят на възникването и развитието на авария;
Информация за аварии и опасни инциденти, възникнали преди това в съоръжението;
Зони, които представляват повишен риск от експлозии при извънредни ситуации;
Последици от аварии под формата на степен на увреждане на съоръжението и очакван брой жертви;
Честота, последствия от аварии и допустимо ниво на риск;
Индивидуални рискови зони;
Възможности за намаляване на риска и тежестта на последствията от аварии.
Нивото на риск на сграда (конструкция) се проверява по формулата:
където P е рискът от причиняване на повреда на сграда (конструкция) на определено ниво под опасно въздействие с дадена интензивност по време на експлоатационния живот на обекта;
[P] - приемливо ниво на риск (фоново ниво за Руската федерация), което се приема равно на 5∙10 -6.
Стойността на риска P се определя по формулата:
P = P(N) × P(A/N) × P(T/N) × P(D/N) × C,
където P(N) е вероятността за възникване на опасност;
P(A/N) и P(T/N) – вероятността за среща на опасност с въпросния обект съответно в пространството и времето;
Р(D/Н) – вероятност за причиняване на щети на дадено ниво;
C – относителна щета (отношението на цената на щетата към цената на обекта).
Рискът под фоновото ниво от 5∙10 -6 е приемлив (не изисква мерки за намаляването му); над 5∙10 -5 – е недопустимо (изисква спешна система от мерки за намаляването му); риск в диапазона от 5∙10 -6 до 5∙10 -5 - за намаляване на нивото на риск е необходима система от мерки, чиято пълнота и срокове за изпълнение се установяват, като се вземат предвид икономическите и социалните аспекти.
9. Геотехнически мониторинг на сгради и съоръжения (включително геодезически мониторинг)
Основната задача на геотехническия мониторинг е навременното идентифициране и прогнозиране на развитието на опасни геоложки процеси, които засягат безопасното състояние на сгради и конструкции, с цел разработване и прилагане на мерки за предотвратяване и реагиране на извънредни ситуации. Системата за геотехнически мониторинг е един от компонентите на системата за безопасност на всички проектирани сгради и конструкции с високо ниво на отговорност и трябва да бъде част от постоянна станция за наблюдение. Наблюденията трябва да се извършват както по време на строителството, така и по време на последваща експлоатация. Системата за геотехнически мониторинг трябва да бъде изградена съгласно блоковата схема, показана на фигурата.
Геотехнически мониторингсе разделя на 3 основни: мониторинг на подпочвените води и прояви на опасни геоложки процеси; наблюдение на напрегнато-деформираното състояние на почвения масив при контакт с основата и конструкциите на проектираната сграда; геодезическо наблюдение на съществуващи сгради и съоръжения в зоната на влияние на планираното строителство.
Ориз. 1. Блокова схема. Принципът на изграждане на система за геотехнически мониторинг.
Наблюденията на подпочвените води включват измерване на нива, температура, определяне на химичен състав, дренажен режим (по време на строителство) и дренаж (по време на експлоатация). Наблюденията на проявите на опасни геоложки процеси включват мониторинг на вертикални и хоризонтални движения на почвата, причинени от опасни геоложки процеси (свлачища, карстово-суфозионни процеси, суфозия, неравномерни деформации). Наблюденията на почвената маса при контакта със сградата включват наблюдение на напрегнато-деформираното състояние при контакта на основата с основата, ограждащите конструкции с околната почвена маса. Наблюденията на сгради и конструкции в процес на изграждане включват наблюдения на сляганията на сградите с помощта на стенни репери, напрежения в основата и носещите конструкции на подземната част, наклон, вибрации на сгради, редовни визуални проверки на повърхностите на фасадите и носещите конструкции, описание и измерване на пукнатини. Наблюденията на външните въздействия върху обекта включват измервания на ветрови натоварвания, вибрации и сеизмични ефекти, температура на въздуха, атмосферно налягане и валежи.
Наблюденията и събирането на данни от мониторинга трябва да се извършват с помощта на автоматизирани средства за мониторинг (сензори) във всички случаи, когато честотата на измерванията е най-малко веднъж на тримесечие или в труднодостъпни зони на наблюдавания обект. Безжичните комуникационни технологии осигуряват рентабилна конструкция, универсална наличност на точки за наблюдение и бърз достъп до данни. Измервателните системи позволяват да се наблюдават нива и температури на големи площи. Събирането на данни се извършва чрез безжични технологии - чрез радио или GSM мрежи. Оборудването на тези системи може да работи автономно дълго време без подмяна на захранвания или поддръжка.
Системата за събиране на данни за наблюдение осигурява четене на наблюдаваните параметри от сензори в автоматичен режим и ръчно въвеждане на данни, получени от ръчно измерване на параметри и получени от източници на трети страни (например атмосферни валежи и налягане, температура на въздуха - от най-близката Държавна хидрометеорологична комисия станция). Системата за издаване на прогнозни данни е изградена върху използването на математически модели на наблюдаваните процеси и явления. Въз основа на данните от мониторинга, моделите редовно се калибрират и се изчислява прогнозираното състояние на наблюдаваните параметри на обекта и околната среда. За всеки измерен параметър се установяват максимално допустимите изменения и възможно най-опасните комбинации от изменения на наблюдаваните параметри. При идентифициране на тенденция за приближаване на даден параметър до максимално допустимата стойност, системата за прогнозиране генерира сигнално предупреждение за възможна поява на опасно явление след период от време, изчислен на модела. Системата за издаване на препоръки включва формирането на последователност от действия, необходими за предотвратяване на развитието на опасни процеси. Препоръките трябва да се генерират от системата за мониторинг автоматично, въз основа на правилата, заложени в програмата, и да се издават на оператора. Информацията за очаквано негативно събитие, което може да предизвика извънредна ситуация, трябва да бъде изпратена автоматично до Градския център за спешна профилактика. Системата за геотехнически мониторинг трябва да бъде разработена с включването на няколко локални подсистеми, които частично се контролират и дублират една друга.
Мониторинг на напрегнато-деформираното състояние (НДС) на почвения масив:
В съответствие с „Инструкции за проектиране на сгради и конструкции в райони на Москва с прояви на карстово-суфозионни процеси“, при проектиране в райони с прояви на карстово-суфозионни процеси е необходимо да се предвидят проектите за оборудване на сгради и съоръжения с автоматична алармена система за евентуални деформации от прояви на карстово-суфозионни процеси.
Геодезически мониторинг на околните сгради и съоръжения:
Всички сгради, попадащи в зоната на влияние на проектираната яма, трябва да бъдат обследвани и тяхното наблюдение трябва да започне преди началото на строителните работи. От момента, в който започне отварянето на ямата, е необходимо да се извършва постоянен мониторинг на състоянието на „стената в земята“.
ДДС мониторинг в подземната част на сградата:
Директни измервания на характеристиките на напрегнатото състояние на контактите „фундамент-фундамент”, вертикални контакти със „стена в земята” в носещи конструкции във фундаментната плоча, подове и носещи стени (колони) в подземните части на комплекса.
Мониторинг на приземната част на сградата:
Измерване на характеристиките на напрегнато-деформираното състояние в подовете и носещите стени (колони) на надземните части на комплекса, естествените вибрации и строителната ролка.
Мониторинг на динамични въздействия:
Включва измерване на вибрации, влияние на вятъра (посока и сила на вятъра), сеизмометрични наблюдения.
10. Организация на мониторинг на сгради и съоръжения в град Москва
Мониторингът на техническото състояние на сградите и конструкциите има специална роля за големите градове като Москва. Мащабното строителство на надземни и подземни сгради и конструкции, особено в тесни условия на центъра на града, жизнената дейност на самия метрополис оказват значително влияние върху вече построените сгради и конструкции, водят до влошаване на строителните свойства на почви, което от своя страна създава допълнителни натоварвания в вече построени сгради и увеличава риска от загуба на тяхната носимоспособност.
В момента в Москва различни изследователски и образователни институции, проектантски организации и частни фирми извършват некоординирана работа за проверка на техническото състояние на отделни сгради и конструкции на града, главно, като правило, обекти, които вече са в неизправност, или под ново строителство, реконструкция, преустройства и др. Въпреки това, голям брой сгради и съоръжения не са обхванати от никакъв контрол, въпреки че животът на града динамично води както до влошаване на свойствата на почвата, така и до негативни въздействия на власт и не- мощност природа на земята структури на сгради и съоръжения. Всичко това, предвид изчерпването на нормативния експлоатационен живот на голям брой обекти, е недопустимо и изисква системно организирани наблюдения, т.е. необходима е услуга за наблюдение на деформационното състояние на сгради и конструкции от съществуващите градски сгради.
Московската система за наблюдение на деформационното състояние на конструкциите (MSMS) трябва да бъде създадена като общоградска система, предназначена за целенасочено събиране, натрупване, обобщаване, съхранение и многоизмерно използване на информация за деформационното състояние (остатъчен живот) на конструкции за различни цели, включително жилищни и обществени сгради, промишлени съоръжения, исторически паметници и др. Неговата информация е необходима за многоизмерна информационна поддръжка на процеса на вземане на дългосрочни и оперативни решения от административен, управленски и проектантски и строителен характер, свързани с използването на информация за остатъчните ресурси на градските структури и опасността от тяхното унищожаване.
Създаването на такава система се обуславя от необходимостта от получаване на нови и ефективно използване на съществуващите експертни становища за техническото състояние, резултати от проучвания и изпитвания, наблюдение на техническото състояние на градските структури за информационно обслужване на компетентните градски органи, които извършват задача за осигуряване на безопасността на конструкциите на съществуващи сгради в Москва при инженерни и геоложки промени, свойства на почвата, промени в естествени и причинени от човека и появата на нови въздействия, причинени от човека, промени в носещата способност на конструкциите във времето, както и поради промени в условията на експлоатация, реконструкция, промени и др.
Градската MSMS, като информационна система за техническото състояние на неговите конструкции, в допълнение към извършването на планиран мониторинг, трябва да натрупва новополучена информация от различни проектантски и научни организации (в резултат на прегледи, проучвания, тестове и изследователска работа), за да повишаване на надеждността на прогнозираното състояние на конструкциите и осигуряване на тяхната безопасност. В своята дейност MSMS трябва да използва данни от други организации и служби на града, свързани с проблемите на промяната на условията на силово и несилово въздействие върху конструкциите.
Функционалните задачи на MSMS трябва да бъдат:
Организиране на планов системен мониторинг на техническото състояние на сградите и съоръженията на града.
Организация, методическо ръководство и изпълнение на работата по натрупване, съхранение, защита и представяне на потребителите на информационни ресурси за наблюдение на техническото състояние на сградите и съоръженията на града.
Информационни услуги за процеса на дългосрочно и оперативно решаване на административни, управленски и строителни задачи на общоградско ниво за осигуряване на безопасността на сградите и съоръженията на града.
Координиране на работата по създаването, функционирането и развитието на MSMS, интегриране на информационната му база в общоградската информационна система.
Извършване на научноизследователска и проектантска работа, свързана с разработването и експлоатацията на МСМС.
Разработване и внедряване на система за стандартизация и сертификация в организации, участващи в IMSS, както и използване на нейната информация.
Организация на разработването и разработването на технологии за наблюдение на техническото състояние на сгради и конструкции, приложни информационни технологии, технически средства за наблюдение, координация на комуникационни системи с други свързани информационни системи.
Гарантиране на безопасността на държавните и търговски тайни, съдържащи се в базите данни на MSMS, защита на информацията на MSMS от неоторизиран достъп, унищожаване, организиране на регулираното използване на информационните ресурси на MSMS.
Обучение на обслужващ персонал и потребители на MSMS.
Такава система е от особено значение за наблюдение на техническото състояние на уникални, включително високи и експериментални сгради и съоръжения. Най-важният проблем при безопасната експлоатация на такива сгради е наблюдението на напрегнато-деформираното състояние на техните носещи конструкции.
Напоследък, особено след трагедията с комплекса Transvaal Park, се появиха много предложения за използване на автоматични станции, работещи непрекъснато (денонощно) в реално време за наблюдение на техническото състояние на носещите конструкции на сгради и конструкции. Въпреки това, контролът на техническото състояние на сградите в момента не може да се извършва автоматично, тъй като това състояние, в съответствие със SP-13-102-2003 и разработения и понастоящем одобрен MGSN 2.1004, се определя въз основа на изчисления за проверка с проекта схема на съоръжението, актуализирана въз основа на резултатите от проучването и реалните якостни характеристики на конструктивния материал, който все още не се поддава на автоматизация. Наблюдението на отделни параметри на ограничен брой носещи елементи често казва малко за действителното техническо състояние на сградата. Режимът на денонощно наблюдение като цяло е неефективен и следователно непрактичен. Всъщност срутването на конструкциите може да се случи по два начина: или с постепенно натрупване на напрежения и деформации и последващо срутване на носещите конструкции, или бързо (прогресивно срутване) с евентуално дори краткотрайно, но значително претоварване на важен товар- носещ елемент на конструкцията, чието разрушаване може да доведе до последващо прогресивно срутване.
При първия метод на срутване, както показва дългогодишният опит в проучването и наблюдението на сгради и конструкции, няма нужда да се провежда непрекъснато наблюдение на структурните деформации; достатъчно е да се провежда редовно периодично, например веднъж годишно. Защитата срещу втория метод на срутване в момента може да бъде само надеждно изчисляване на носещите елементи на конструкциите и подходящи проектни мерки, за да се гарантира недопустимостта на прогресивно срутване, тъй като с такъв модел на срутване не могат да се използват системи за наблюдение на деформациите на строителните конструкции помощ, тъй като ако процесът е започнал, то поради своята преходност, което е еквивалентно на експлозия, дори предварителното откриване не дава възможност да се предприемат действия за предотвратяването му или спасяването на хора и техника.
В тази връзка е необходима ранна диагностика на промените в напрегнато-деформираното състояние на конструкциите и локализиране на местата на такива промени. Разработен е метод за диагностициране на промените в състоянието на напрежение и деформация на конструкции на сгради и конструкции, въз основа на тяхното динамично изследване, и което позволява да се идентифицират такива промени доста евтино на ранен етап, своевременно да се извърши проучване на техническото състояние на конструкциите и предприема превантивни мерки за предотвратяване на аварийни ситуации.
11. Примери за проектиране и експлоатация на схеми за мониторинг на конструкции и основи на високи сгради
Високите сгради (над 75 м) се превръщат в характеристика на модерния силует на голям град. Осигуряването на безопасност при тяхното изграждане и експлоатация изисква постоянен мониторинг на състоянието на съоръжението. След промишлени и специални конструкции, такава работа в момента се извършва за граждански сгради. Като се има предвид, че високата сграда е много сложна инженерна конструкция, е необходимо да се следи техническото състояние и функционирането на различни компоненти - инженерни мрежи, конструкции като цяло и отделни елементи, поведението на почвената маса и др. Всички тези елементите са взаимосвързани и представляват единна система за наблюдение на сградата, която съчетава набор от индивидуални технически решения. Важни въпроси при създаването на система са проблемите на избора на оборудване и методи и тяхното комбиниране за наблюдение на състоянието на конструкциите на надземните и подземните части на високата сграда и фундаментните почви.
Важно е, че изискванията за инструментален мониторинг се съдържат в градските строителни норми на Москва (MGSN-4.19-2005), които ръководят не само строителството на високи сгради и многофункционални комплекси в Москва, но и в други градове на Русия ( например в Казан). Американските и европейските разпоредби предвиждат мониторинг на състоянието на конструкциите и фундаментните почви, но не съдържат конкретни инструкции за методите за провеждане на инструментален мониторинг. Благодарение на развитието на измервателните техники и инструменти, цифровата обработка на сигнали, сега има широка гама от възможности за избор на инструменти и техники за наблюдение. Тук е важно за конкретен обект и при дадени технико-икономически показатели да се избере оптималният вариант за схема за наблюдение, която най-пълно контролира състоянието му. По-долу са дадени примери за създаване на различни варианти на схеми въз основа на опита от мониторинга на високи сгради в Русия (от 2003 г.) и обобщаване на строителните практики в чужбина.
Инструменталното наблюдение на конструкции и основи на сгради се основава главно на четири класа техники:
Геодезически измервания; се извършват както с помощта на традиционно нивелиране, така и с помощта на съвременни цифрови сензори, GPS сателитни технологии и евентуално лазерно сканиране на обекта. Тези техники позволяват да се определи движението на обект (сграда или нейни отделни части) в пространството, включително измерване на селища и ролки. Получените данни съответстват на състоянието към момента на измерванията, т.е. при измервания, извършвани рядко във времето, техниките не осигуряват подробна динамика на поведението на обекта;
Инженерно-геоложки наблюдения на състоянието на почвената маса в основата и около сградата. Съществува набор от схеми с различна трудоемкост и цена, както и различна разделителна способност и информационно съдържание - от измервания в отделни ямки до кръстосано сканиране (до получаване на 3-измерно томографско изображение). В зависимост от избора на сензори е възможно да се следи диференциалното (слой по слой) или общото слягане на фундаментните почви, водното ниво, порното налягане в скалите (параметър, използван при изчисления в чужбина). В допълнение към кладенците, важна информация се получава чрез поставяне на мрежа от сензори за земно налягане под фундаментната плоча и сензори за вертикално натоварване в купчини. Наблюденията могат да се извършват непрекъснато или доста често във времето, т.е. има възможност за наблюдение на динамиката на даден обект;
Измервания на натоварвания и деформации във фундаментни и връхни конструкции. Има и набор от инструменти, по-долу са разгледани схеми, използващи сензори за вибрационен стрес, монтирани по 1-, 2- и 3-измерни пространствени координати X, Y, Z в точка и поставени във фундаментната плоча, както и в стените , пилони и колони на сградата . Наблюденията могат да се извършват автоматично и, наред с други неща, непрекъснато;
Сеизмометрични техники; може да се извършва с различни измервателни уреди - тензодатчици, наклономери и сеизмометри (велосиметри, акселерометри). Схемите за наблюдение са разнообразни и включват варианти за възбуждане на строителни вибрации както от изкуствени (удари, вибратори), така и от естествени (вятър, микросеизми) източници. Сеизмометричните измервания осигуряват „мигновена“ картина на състоянието на обекта, наблюдавайки която във времето може да се получи разнообразна информация за особеностите на динамиката на конструкцията.
Трябва да се отбележи, че ако първите три вида наблюдения предоставят предимно „директна“ информация (стойности на слягане, натоварвания и т.н.), то регистрирането на вибрации изисква както доста сложна предварителна обработка, така и създаване на модели на динамиката на структура. Характеристика на сеизмометричните техники е, че схемите за наблюдение могат да бъдат доста прости (до една точка). В допълнение, те позволяват да се контролира не само големината на ускоренията, но също така, както е показано по-долу, позволяват да се прецени съвместната работа на почвата на сградата и основата, включително идентифициране на неизвестни досега явления.
Интегрирането на първите три вида мониторинг със сеизмометрични наблюдения дава възможност за свързване на всички получени данни. На фиг. Фигура 2 показва примерна схема за мониторинг, разработена за многоетажния комплекс Continental с плоча в Москва на бул. Маршал Жуков. Схемата за мониторинг включва инструментална (хардуерна) част и софтуер, който събира данни, обработва ги и оценява състоянието на сградата.
Ориз. 2. Блокова схема на инструментален мониторинг на високия комплекс „Континентал” в Москва.
На фиг. Фигура 3 показва примери за измервателни уреди на схеми за наблюдение за основа на плоча (Москва), както и за основа на плоча (Казан). Инструментите за мониторинг могат да варират, но основните елементи са:
Измерванията в сондажа на седимента в почвите с малък брой кладенци се допълват от измервания на наклона;
Измервания на налягането в порите и промени в нивото на подземните води;
Определяне на натоварването и напреженията на почвата във фундаментната плоча и пилотите;
Измерване на напрежението в конструкции: стени, пилони и колони;
Наблюдение на вибрациите на сградата.
Нека разгледаме принципите за проектиране на разположението на оборудването. Определящите фактори за избора на конкретни измервателни уреди са пространствено-планировъчните и дизайнерските решения на обекта, резултатите от инженерно-геоложките проучвания. Основата за геометрията на разположението са резултатите от изчисленията на статиката и динамиката на конструкцията; важна роля играят резултатите от аеродинамичните тестове на моделите. Нека илюстрираме с конкретни примери.
Ориз. 3. Разположение на оборудването за инструментален мониторинг на високи сгради в Москва (A) и Казан (B): 1 - геодезични измервания на селището, 2 - сензори за земно налягане, 3 - сондажни измервания на селището (слой по слой и общо), 4 - сензори за налягане в порите, 5 - тензодатчици, 6 - сеизмометрични измервания на вибрации, 7 - двукоординатен инклинометър (измерване на ролка).
На фиг. 4 и 5 са представени резултатите от изчисленията на сляганията, натоварванията и моментите за фундаментна плоча с форма на кутия на висока сграда на жилищен комплекс Continental в Москва. Сравнението на изчисленията показва, че зоната на най-голямо слягане в централната част на плана съответства на зоната на напрежение, което до голяма степен определя конфигурацията на разположението на сензори от различни типове. Планът показва местата за монтаж на сондажни сензори за слягане (общо и послойно), порно налягане, както и сензори за почвен натиск и напрежение в плочата (в 3 посоки X, Y, Z). Вижда се, че кладенци за измерване на слягане (5 бр.) позволяват да се следи състоянието на обекта по главните оси на плана и за зони с различно натоварване. Сравнително „спокойната“ инженерно-геоложка ситуация и стабилността на сградата по отношение на съотношението ширина-височина направиха възможно „спестяването“ на сензорите за ролка тук. Сензорите за натиск върху почвата и напреженията в плочата образуват уникални полета, геометрията на тяхното местоположение се определя от изчислените полета на слягане и натоварвания и се наблюдават зони с различно натоварване и слягане.
Ориз. 4. Проектиране на схема за мониторинг на фундаментна плоча на многоетажна сграда Continental в Москва - поставяне на сензори върху резултатите от изчислението: отгоре - утайка, отдолу - вертикално натоварване; сензори: 1- 3D тензодатчици, 2 - земно налягане, сондажни измервания: 3 - порно налягане, 4 - слой по слой и 5 - общ седимент.
По този начин тази схема позволява не само да се наблюдава обекта, но и да се сравняват изчислените и реалните стойности, получени в пълномащабния обект. Дадените примери и опитът от мониторинга на комбинирани плочести фундаменти в Германия показват, че използването на схеми за мониторинг на почвената маса и основите позволява не само да се следи състоянието на сградата, но и въз основа на анализ на пълномащабни и изчислени данни, за прилагане на по-ефективни дизайнерски решения в следващите сгради.
Ориз. 5. Проектиране на схема за мониторинг на фундаментната плоча на многоетажната сграда Continental в Москва - поставяне на сензори върху резултатите от изчислението: отгоре - хоризонтално (по оста X) натоварване, отдолу - моменти спрямо ос X; сензорите са същите като на фиг. 4.
Сензори в строителни конструктивни елементи. В чуждестранната практика е обичайно полетата на едномерни сензори за напрежение да се инсталират по система от взаимно перпендикулярни линии. Резултатите от измерването са лесни за визуализиране в полета на напрежение. При по-икономична схема 3D сензорите се монтират на ключови точки по осите X, Y, Z. Сензорите се закрепват към армировката по време на строителния процес. Сигналните кабели от сензорите се въвеждат в стаята за мониторинг, откъдето показанията се събират автоматично (фиг. 1)
На фиг. Фигура 6 използва примера на резултатите от изчисленията на сили и моменти за стилобатните колони на високия жилищен комплекс "Континентал" в Москва, за да покаже разположението на 3D сензори. Следи се напрегнато-деформираното състояние на зоните с най-големи натоварвания и моменти. В това съоръжение се извършва мониторинг на напреженията във фундаментната плоча, в стените и колоните на стилобата и на ниво 1 етаж. Особено внимание е отделено на пилоните и колоните. Важно е сензорите да са разположени така, че да формират схема за обемен мониторинг в долната част на сградата.
Сеизмометричен мониторинг. За да може да се инспектира сградата като цяло, сензорите се използват в честотния диапазон от 0,2 Hz и по-висок, а нискочестотният край на диапазона е насочен към идентифициране на промени в състоянието на конструкциите и може да се използва за оценка на физически характеристики на фундаментните почви в естествени условия (модули на еластичност, параметри на нелинейност, насищане с флуиди и др.).
Нека се спрем на основните методи за сеизмометричен мониторинг на сгради. За проследяване на промените е необходимо да се повторят наблюденията при сравняване на записаните вълнови полета. Въз основа на методите за получаване на вълнови полета и схемите за обработка могат да се разграничат три групи методи за наблюдение на строителни конструкции:
С възбуждане на вибрации на сгради от изкуствени източници - удари с различна сила върху сградата или не. Основните недостатъци са, че е необходимо да се създаде идентичен въздействащ сигнал за натрупване на реакция и потискане на микросеизмите; Само определени части от сградата са достъпни, т.к Доста трудно е да се възбудят вибрации под 1 Hz - честоти, характерни за основния тон на естествените вибрации на високите сгради.
При излагане на сграда на микросеизми и регистрирането им върху къси профили в сградата с последваща корелационна обработка. Например, когато се анализира функцията на кохерентност на канала, се идентифицират естествените вибрации на сградите и се конструират амплитудни и фазови разпределения по обема на конструкцията. При този метод е възможно, при подходящо съотношение на честотите, да се включат погрешно в обработката вибрации, предизвикани върху сградата от други обекти.
Източникът, който възбужда естествените вибрации на сградата, са постоянно присъстващите пулсации на атмосферното налягане; пулсациите на налягането (с микробарограф) и микросеизмите в 3 компонента (X, Y, Z) се записват едновременно; наблюденията могат да се правят в една точка, включително отвън сградата. По време на обработката се идентифицират тънки линии в спектъра, времевият ход на техните амплитуди се анализира в сравнение с хода на промените на атмосферното налягане, което позволява да се филтрират индуцираните колебания от съседни структури. Мониторингът чрез този метод може да се извърши в една точка, докато проучванията на целостта на сградата могат да се извършват в няколко ключови точки.
Последният метод изглежда най-технологичният и икономичен. В допълнение, модификация на тази техника може да се използва за изследване на свойствата на основите на конструкцията, както и за проблеми със сеизмичните изображения. В момента по този метод е оборудвана стационарна станция за мониторинг на високата жилищна сграда "Еделвайс" в Москва (ул. Давидковская), измерванията се извършват на интервали от 10 дни за около 3 години.
Ориз. 6. Пример за поставяне на 3D тензодатчици върху диаграмата на резултатите от изчисленията на силите и моментите за колоните на стилобата на високия жилищен комплекс "Континентал" в Москва: 1 - сензори в колоните, 2 - в стените.
Опитът от мониторинга на високата жилищна сграда "Еделвайс" показва, че схемата за наблюдение, която използва пулсации на вятъра за възбуждане на вибрациите на сградата, позволява да се определят собствените честоти и да се наблюдават техните промени във времето. На фиг. Фигура 7 показва промяната във времето (времевия ход) на стойностите на естествените честоти на основния тон за висока 44-етажна сграда. жилищна сграда "Еделвайс" (0,54 и 0,72 Hz по посоките на различни оси на план X, Y). След пускане в експлоатация има тенденция към систематично намаляване на стойностите - с 0,015 Hz годишно, което очевидно е свързано с "натоварването" на сградата;
Ориз. 7. Промяна във времето на собствените честоти на основния тон на вибрациите на сградата Еделвайс в хоризонталната равнина (по осите X, Y).
Конструиране на траекториите на собствените вибрации в различни точки и на тази основа получаване на картина на деформациите. На фиг. 8 върху фундаментната плоча, най-изразителните траектории са във вертикалната равнина през тялото - разликите в траекториите се виждат в противоположни точки на плана, което показва деформация на плочата. Оценката на стойностите дава допълнителни напрежения при нормален вятър от 0,5% от изчислените статични, а при силен вятър - до 2%. Важно е, че това е многоцикличен динамичен ефект, който трябва да се вземе предвид при укрепването;
Идентифициране на нарушения в конструктивни взаимоотношения. Във висока сграда има разширителна фуга, на фиг. Фигура 8 показва разликите в траекториите от различните страни на компенсатора - в хоризонталната равнина амплитудите на вибрациите по тялото са еднакви, а по пътя - за крайната точка амплитудата е по-голяма от тази за централната. Данните ни позволяват да оценим разминаването на градивните елементи по шева;
Наблюдаване на особеностите на съвместната работа на сградата с фундаментните почви, включително появата на така наречената прикрепена маса от почва към основата след изграждането на сградата. Ефектът се проявява в това, че в периода на замръзване и размразяване на почвата се появява още един пик в спектъра - за сграда Еделвайс с честота 0,18 Hz. Феноменът на създаване на прикрепена маса към осцилиращ печат на земята е добре известен при вибрационните сеизмични изследвания; подобен ефект е възможен тук в резултат на постоянни слаби вибрации на сградата с нетвърдо закрепване.
Ориз. 8. Траектории на движение на точки по време на вибрации на вятъра на висока сграда в Москва: на 30-ия етаж и върху фундаментната плоча (позицията на точките е показана на плана).
Показателно е, че отбелязахме този ефект за две изследвани сгради в Москва - "Еделвайс" и високата главна сграда на Московския държавен университет. Резултатите от сеизмометричната работа, извършена от I.L., бяха използвани като референтни за MSU. Корчински през 50-те години.
Важен въпрос при организирането на сеизмометричен мониторинг е изборът на сензори и тяхното разположение. Основните параметри за избор на тип сензор са честотен диапазон и чувствителност. Няма съмнение, че сеизмометърът трябва да регистрира естествени вибрации на основния тон и няколко висши хармоника. За високи сгради основният тон е в диапазона по-малък от 1 Hz (обикновено 0,2-0,8 Hz); честоти над 25-30 Hz са непрактични за регистриране (полезният сигнал е маскиран от индустриален шум). Следователно мониторингът трябва да се извършва със сензори, фокусирани върху сеизмологичните наблюдения. В момента сме тествали различни видове сензори:
Скоромери - руски S-5-S, SM-3, KMV (разработени от IPE RAS) и чуждестранни - от Guralp CMG-3ESPC (трикомпонентен широколентов с честотен диапазон от 100 сек (0,01 Hz) до 50 Hz и чувствителност 2 * 10 000 V/m/s);
Акселерометрите са проектирани от Института по физически науки на Руската академия на науките и компанията Guralp CMG-5T (трикомпонентен силово балансиран).
Извършени са тестове, включително монтаж на един пиедестал. Въз основа на резултатите от теста, Guralp CMG-5T или домашни сензори SM-3 (трикомпонентно разположение) са използвани за инспекции на сгради и конструкции. За стационарен мониторинг в съответствие с метрологичните изисквания са използвани сензори от Guralp CMG-3ESPC и CMG-5T, оборудвани с GPS сензори за наблюдения в едно световно време и с автономна регистрация на флаш памет от устройството GSR-24 (GeoSIG). Този подход дава възможност системата за мониторинг да се оборудва не само със сензори по международния стандарт, но и в случай на авария да има сеизмична „черна кутия“, съдържаща информация за инцидента.Разположението на сензорите в цялата сграда се определя от нейното архитектурно и планово решение. Резултатите от аеродинамичните тестове на макети също играят важна роля тук. На фиг. Фигура 9 показва диаграма на статични (средни) натоварвания от вятър върху фасадата на висока сграда на булевард Маршал Жуков в Москва. Вижда се ясна неравномерност на натоварването, което създава предпоставка за допълнителни деформации на обекта. За такива сложни сгради е препоръчително да се монтират 4 сензора - по 2 на горните етажи и на фундаментната плоча и да се поставят в противоположните краища на плана, за да могат да се регистрират торсионни вибрации. Важно е, че сензорите трябва да извършват наблюдения в едно време, което е възможно чрез синхронизирането им с помощта на GPS времеви печати. За сгради с по-проста форма броят на сензорите може да бъде намален до 1 брой, с поставяне на последния етаж.
Ориз. 9. Натоварвания върху фасадата на многоетажната сграда Continental в Москва според резултатите от аеродинамичните тестове на модела (отляво - наветрени, отдясно - подветрени фасади)
Опитът в проектирането на схеми за мониторинг, тяхното инсталиране и провеждане на наблюдения показва ефективността на използването на цифрови измервателни устройства от различни видове в един комплекс, предоставящ информация за състоянието на конструкциите и фундаментните почви на сградите. Инструментите за наблюдение са комбинирани в една схема с помощта на софтуерен пакет, който управлява събирането, обработката и анализа на информация. Изборът и разположението на сензорите се определя от анализ на материали от инженерно-геоложки проучвания, изчисления на статиката и динамиката на конструкцията и резултатите от аеродинамични тестове на модели на високи сгради.
мониторинг на проектирането на висока сграда
Литература
1) Ейм К.А. Мониторинг на сгради и ями, част 2 //Строителни материали, оборудване, технологии на века, № 11, 2005, стр. 37-39.
2) Временни норми и правила за проектиране на многофункционални високи сгради и строителни комплекси в Москва MGSN 4.19-2005. М., 2005. - 129 с.
3) ГОСТ Р 53778-2010 „Сгради и конструкции. Правила за проверка и контрол на техническото състояние.”
4) Корчински И.Л. Вибрации на високи сгради, Научен. съобщение проблем 11, ЦНИПС, М., 1953, 44 с.
5) Селезнев V.S., Еманов A.F., Баришев V.G., Кузменко A.P. Метод за определяне на физическото състояние на сгради и съоръжения. RF патент 2140625 C1, 02.17.98, Bull. № 30, 27.10.99.
6) Технически разпоредби за безопасност на сгради и конструкции, въведени в сила с Федералния закон на Руската федерация от 30 декември 2009 г. N 384 - Федерален закон
7) Шахраманян М.А., Нигметов Г.М. и др.. Метод за динамично изпитване на сгради. RF патент № 2141635, G01M7/00, 1999 г.
Интернет източници:
2) www.geodin.ru
3) http://www.kyowa.ru/products/civil/index.htm
4) http://www.ingil.ru/scientific-activities/16-monitoring.html
Приложения
Приложение аз
Форма на заключение (текущо) на етапа на общ мониторинг на техническото състояние на сгради (конструкции)
Заключението се изготвя от организацията майка въз основа на резултатите от етапа на общ мониторинг на техническото състояние на сградите (конструкциите).
заключение за етапа на общ мониторинг на техническото състояние на сградите (конструкциите) | ||
1 | Списък с адреси на обекти | |
2 | Номер на етапа на наблюдение | |
3 | ||
4 | ||
5 | ||
6 | ||
7 | ||
8 | Обща оценка на ситуацията | |
9 |
Приложение II
Формуляр на паспорт на сграда (конструкция), попълнен по време на общ мониторинг на сгради (конструкции)
Паспорт на сградата (конструкцията) | ||
1 | Адрес на обекта | |
2 | Време за подготовка на паспорта | |
3 | Организация, издала паспорта | |
4 | Предназначение на обекта | |
5 | Тип проект на обекта | |
6 | Брой етажи на обекта | |
7 | Име на собственика на обекта | |
8 | Адрес на собственика на имота | |
9 | Степен на отговорност на обекта | |
10 | Година на въвеждане в експлоатация на обекта | |
11 | Конструктивен тип обект | |
12 | Форма на обекта в план | |
13 | Категория на състоянието на деформация на обекта | |
14 | Най-опасен за обекта вид удар | |
15 | Период на основния тон на собствените трептения по голямата ос | |
16 | Период на основния тон на естествените трептения по малката ос | |
17 | Период на основния тон на естествените трептения по вертикалната ос | |
18 | Логаритмичен декремент на основния тон на собствените трептения по голямата ос | |
19 | Логаритмичен декремент на основния тон на собствените трептения по малката ос | |
20 | Логаритмичен декремент на основния тон на собствените трептения по вертикалната ос | |
21 | Стойност на въртене на обект по голямата ос | |
22 | Стойност на въртене на обекта по второстепенната ос | |
23 | Снимки на обекта |
Приложение III
Форма на заключение (текущо) на етапа на наблюдение на техническото състояние на обект по време на общ мониторинг на сгради (конструкции)
обект при общ мониторинг на техн състояние на сгради и конструкции |
||
1 | Адрес на обекта | |
2 | Номер на етапа на наблюдение | |
3 | Време на етапа на наблюдение | |
4 | ||
5 | ||
6 | ||
7 | ||
8 | ||
9 | ||
10 | ||
11 | ||
12 | ||
13 | ||
14 | ||
15 | ||
16 | ||
17 | ||
18 | ||
19 | ||
20 | ||
21 | ||
22 | Собственик на обекта |
Приложение IV
Форма на заключение (текущо) за наблюдение на техническото състояние на сграда в ограничено работоспособно или аварийно състояние
заключение за етапа на наблюдение на техническото състояние обект |
||
1 | Адрес на обекта | |
2 | Номер на етапа на наблюдение | |
3 | Време на етапа на наблюдение | |
4 | Организация, извършила фазата на мониторинг | |
5 | Наличие на промени в предварително установени дефекти и повреди | |
6 | Появата на нови дефекти и повреди | |
7 | Предишна стойност на преобръщане на обекта по главната ос | |
8 | Текущата стойност на въртене на обекта по главната ос | |
9 | Предишна стойност на преобръщане на обекта по второстепенната ос | |
10 | Текущата стойност на въртене на обекта по второстепенната ос | |
11 | Предишна стойност на периода на основния тон на естествените трептения по голямата ос | |
12 | Текуща стойност на периода на основния тон на собствените трептения по голямата ос | |
13 | Предишна стойност на периода на основния тон на естествените трептения по второстепенната ос | |
14 | Текуща стойност на периода на основния тон на собствените трептения по малката ос | |
15 | Предишна стойност на периода на основния тон на естествените трептения по вертикалната ос | |
16 | Текуща стойност на периода на основния тон на собствените трептения по вертикалната ос | |
17 | Предишна стойност на логаритмичния декремент на основния тон на естествените трептения по главната ос | |
18 | Текуща стойност на логаритмичния декремент на основния тон на естествените трептения по главната ос | |
19 | Предишна стойност на логаритмичния декремент на основния тон на собствените трептения по малката ос | |
20 | Текуща стойност на логаритмичния декремент на основния тон на естествените трептения по малката ос | |
21 | Предишна стойност на логаритмичния декремент на основния тон на естествените трептения по вертикалната ос | |
22 | Текуща стойност на логаритмичния декремент на основния тон на естествените трептения по вертикалната ос | |
23 | Установена категория техническо състояние на обекта | |
24 | Собственик на обекта |
Приложение V
Форма на заключение (текущо) за мониторинг на техническото състояние на сгради (конструкции), попадащи в зоната на влияние на ново строителство и природни и причинени от човека въздействия
Съставен от организацията майка въз основа на резултатите от етапа на мониторинг на техническото състояние на сгради и конструкции, попадащи в зоната на влияние на ново строителство и природни и причинени от човека въздействия.
заключение за етапа на наблюдение на техническото състояние обекти, попадащи в зоната на влияние на ново строителство и природни и причинени от човека въздействия |
||
1 | Информация, определяща мястото и вида на въздействието (епицентър на природно и причинено от човека въздействие, адрес на строеж) | |
2 | Номер на етапа на наблюдение | |
3 | Време на етапа на наблюдение | |
4 | Радиус на зоната на въздействие | |
5 | Списък на обектите, попадащи в зоната на въздействие | |
6 | Водеща организация на фазата на мониторинг | |
7 | Списък на организациите, които са извършили етапа на мониторинг на техническото състояние на обектите, като посочват кой обект е прегледан и от коя организация. | |
8 | Списък на обекти, чиято категория на техническо състояние отговаря на ограничено работоспособно състояние. | |
9 | Списък на обекти, чиято категория на техническо състояние съответства на аварийно състояние. | |
10 | Обща оценка на ситуацията | |
11 | Информация, която изисква спешно решение на възникващи проблеми със сигурността |
Приложение VI
Уреди за наблюдение на сгради и съоръжения
Сензорите за напрежение от серията BR-BT ви позволяват директно да измервате напрежението в бетона, вместо да получавате стойности чрез определяне на деформация. С функцията за измерване на температурата напрежението и температурата могат да се измерват едновременно.
Сензорите за почвено налягане от серията GTI-E201-S са проектирани да бъдат спускани в кладенец, пробит в точката на измерване. Това не само елиминира необходимостта от широкомащабни изкопни работи, рехабилитация и запълване, но също така позволява да се правят измервания, без да се нарушава структурата на мястото на измерване.
Тензодатчиците от серията BS-25AT/BS-25BT са предназначени за измерване на деформацията, възникваща вътре в бетон със сравнително голям дял инертни материали. Тъй като тези сензори имат функция за измерване на температурата, те могат да измерват температурата и напрежението едновременно.
Сензорите за напрежение от серията BFD-A-TS са предназначени за измерване на напрежението на армировъчни пръти, чиито номинални диаметри са по-големи от тези, измерени от сензорите от серията BF-CT. Сензорите от серията BFD-A-TS също се монтират чрез заваряване на двата края към армировъчен прът. Има няколко модела сензори за избор според диаметъра на армировъчните пръти. Всеки модел има функция за измерване на температурата за измерване на напрежение и температура едновременно.
Сензорите от серията BT-100B са вградени в бетон или монтирани в земята и са проектирани да измерват разпределението на температурата на конструкциите или да измерват температурата, за да компенсират коефициента на линейно разширение на бетона.
Комбинираните сензори от серия BJ-AT се поставят на кръстовището на съседни бетонни блокове и са проектирани да измерват разстоянието между блоковете. Функцията за измерване на температурата позволява едновременно измерване на преместване и температура. В допълнение, за измерване на пукнатини в бетон или скала, специализиран приемник позволява сензорите да бъдат вградени в бетон, а монтажните крака или стойки позволяват сензорът да бъде монтиран върху повърхност.
Сензорите за изместване от сериите BJB-C-S, BJB-D-S и BJB-E-S се използват за измерване на изместването на скалната основа и слягането на земята. Предлагат се различни модели за избор според обхвата на измерване, размера и условията на изследване.
Сензорите от серията BJC-AT са предназначени за измерване на пукнатини в бетона, в който са вградени. Комбинираната сонда от серията BJ-AT измерва пукнатини, които се образуват между комбинираната сонда и върха на удължителния прът, свързан към нея.
Сензорите от серията BEM-A са сензори за подземно налягане с чувствителен повърхностен диаметър от 80 mm. Конструкцията от неръждаема стомана позволява сензорите да се използват в морето.
Сензорите за линейно изместване от серията DT-A се основават на принципа на теометричното преобразуване и са предназначени за дългосрочни стабилни измервания. Позволява ви да измервате относителни и абсолютни движения от нулевата точка.
Мониторингът на сградите и съоръженията по отношение на тяхното техническо състояние по време на строителството и периода на експлоатация е най-важната задача, свързана с поминъка и безопасността на хората. От самото начало на строителството клиентите на строителството, в съответствие със строителните норми и разпоредби, могат да бъдат задължени да извършват геодезически мониторинг на конструкциите в процес на изграждане. Това означава периодични наблюдения на определени характерни параметри на строителните конструкции във връзка с влиянието на различни фактори върху тях и съпоставянето им с проектните параметри. Това означава, че по време на изграждането на конструкции проектът може да предвижда организирането на специални геодезически измервания за наблюдение на:
- зад вертикални движения на основите;
- извън техните хоризонтални премествания;
- зад ролките на цялата конструкция.
Структура на програмата за геодезически мониторинг
Във всеки случай мониторингът на сгради и конструкции се извършва в съответствие със специален проект и програма със следната формулировка:
- цели и задачи;
- характеристики на почвата и характеристики на основата;
- изчислени стойности на параметрите и установяване на честотата на наблюденията;
- методи, устройства на измервателни станции, инструменти;
- координатни системи, предоставящи информация за изходните данни, референтна мрежа;
- карта на геодезическата (измервателната) мрежа;
- математическа обработка, изчисления и анализи.
Методи за измерване
При изготвянето на технически проекти за геодезически мониторинг те се избират въз основа на GOST 24846. В зависимост от проектните параметри, техните стойности и допустимите грешки, класът на точност на измерване се определя предварително. При липса на изчислени стойности на параметрите на вертикални деформации и хоризонтални премествания в проекта се избират класове на точност. Основата за този избор е класификацията на конструкциите, техния експлоатационен живот и почвата, в която ще бъдат издигнати.
В зависимост от предварително зададените класове на точност се избират методи и технологии за измерване. Но във всеки случай се препоръчва определена последователност от действия при извършване на геодезически наблюдения на състоянието на конструкциите:
- съставяне на програма за измерване;
- избор на видове конструкции, количество, разположение на геодезическите точки на планово-кота обосновка, от които ще се вземат измервания;
- пространствена референция на тази основа;
- полагане на деформационни мрежи под формата на групи реперни точки, маркировки в сгради според избраната схема за наблюдение;
- директни полеви инструментални измервания;
- обработка, изчисления на резултатите с оценка на резултатите и изводи.
В допълнение, изборът на методи за измерване се влияе от видовете параметри на деформация (вертикални утайки, хоризонтални премествания, ролки на конструкции).
За вертикални селища основните методи, препоръчани от GOST, са:
- геометричен нивелир с високопрецизни нивелири със специални летви, къси страни (методи на центровка или насочване) от първи и втори клас на точност, както и прецизни инструменти от трети и четвърти клас на точност;
- тригонометрична нивелация при денивелация на строителни конструкции с високоточни и прецизни теодолити и електронни тотални станции;
- хидростатично нивелиране с монтиране на специално хидростатично устройство, което се използва за голям брой точки, монтирани на труднодостъпни за нивелира и хора места.
За хоризонталните премествания изборът на методи за измерване и инструменти при използването им също зависи от класовете на точност и може дори да бъде комбинация от методи като:
- линейни наблюдения;
- индивидуални направления;
За измерване на ролки в конструкции се използват и различни методи с възможни комбинации от тях, а именно:
- проекция с теодолити, електронни тахеометри;
- методи за всички видове измервания: ъгли, посоки;
- определяне на вертикален дизайн, директен и обратен отвес чрез инструменти;
- механично използване на инклинометър;
- фотограметричен метод.
Изготвяне на мониторингови измервания
Мониторингът на сгради и конструкции с вертикално преместване започва с установяване и осигуряване на начални и контролни репери. Най-малко трябва да има три наземни или четири стенни репера. Този брой от тях е необходим за контролни измервания за определяне на стабилното им положение. Според избраната схема на деформационна мрежа се поставят определен брой маркировки в конструкциите на сградите. Дълбочината на ориентирите се регулира в зависимост от състава на почвата и класовете на точност. Те трябва да бъдат поставени при специални условия и да се вземат предвид множество фактори:
- лесен достъп до тях;
- достатъчно пространство и видимост в необходимите посоки за инсталиране на инструменти и провеждане на проучвания;
- чрез определяне на разстоянията на полагането им от наблюдаваните конструкции, а именно: най-малко съответната тройна дълбочина на почвата;
- липса на преминаване на обществен и тежък транспорт, който създава вибрации на почвата;
- стабилност на местоположението на зони, различни от влиянието на строителната площадка, склонове, отмествания на седиментни почви, подземни инженерни конструкции, минни изработки и други, всякакви не съвсем благоприятни геоложки условия;
- зони на влияние на строящата се сграда или околните сгради и техните комуникационни мрежи.
По правило реперите и печатите се предават на защитата на организацията, извършваща строителни или експлоатационни работи на обекта. В този случай се съставя предавателен акт с очертания. Съгласно определена цикличност на наблюденията е задължително да се измерват превишенията на контрола между бенчмарковете и по този начин се определя тяхната стабилност.
Деформационните мрежи се полагат под формата на маркировки в долните части на конструкциите по периметъра, включително в ъглите на строителните блокове, като се вземе предвид местоположението на разширителните фуги в носещите конструкции. Разположението на маркировките за деформация се съгласува между проектантската и строителната (експлоатационната) организация.
Подготвителната работа за началото на първия цикъл от наблюдения на хоризонтални премествания и наклони на строителни конструкции също започва с полагането на:
- изходни опорни точки под формата на бетонни пилони, на върха на които е закрепена платформа и вътре в нея с щифт с резба с определена стъпка за монтаж и извършване на наблюдения с геодезически инструменти;
- деформационни знаци, разположени съгласно определената схема на проекта (програмата) за геодезически мониторинг;
- ориентири, които могат да бъдат специално изградени за тази цел или други видими и най-удобни за продължителни наблюдения.
Организация и технология на геодезическия мониторинг
Мониторингът на сградите и съоръженията се извършва от страна на възложителя на строителството от избрана за целта проектантска организация и специализирана геодезическа организация, която разполага с инструменти, специалисти и опит в извършването на такава специфична работа. Всички необходими етапи от работата по наблюдението, местоположението и времето на полагане на маркировки, опорни точки и опорни точки в строителните конструкции се съгласуват с главния строителен предприемач и неговите производствени, технически и геодезически служби.
Проектите или програмите за геодезически мониторинг се състоят от обяснителна бележка, която включва:
- обща част;
- система за мониторинг на строителната площадка и околността;
- заключения и препоръки;
- приложения с методи за извършване на измервания на вертикални премествания, ролки и диаграми, устройства за репери, марки и места за тяхното поставяне с линейни референции и контури.
Проектът предвижда цикъл (периоди) на наблюдения, най-често тримесечни.
Договореният проект се изпълнява от възложителна геодезическа организация с възможност за привличане на строители за поставяне на всички депа и репери. След приключване на първите етапи от работата геодезистите изготвят технически доклад. Съдържа:
- общи разпоредби;
- методи и инструменти за измерване;
- включени всички полеви измервания;
- посочени са методи за изчисление;
- оценка на резултатите от измерването;
- Дават се сравнения както с предишни наблюдения, така и с натрупващия се списък.
Докладът съдържа таблици, отчети, изпълнителни диаграми, диаграми, чертежи и фигури. В бъдеще в следващите технически доклади могат да се правят прогнози въз основа на резултатите от оценката и анализа на получените данни на измерените параметри.
Мониторингът на сгради и конструкции може да се приравни към научноизследователска работа. Този процес е трудоемък, скъп и отнема време. Неговата голяма трудоемкост се крие в значителния обем работа, свързана с поставянето на еталони и печати. Изследователската част на работата се изразява в прилагане на знанията на опитни строителни специалисти, геолози, хидрогеолози, геофизици, геодезисти, свързани с различни научни и индустриални области. Счита се за скъпо поради използването на скъпо оборудване и материали. Например само геодезическото оборудване под формата на нивелир с висока точност със специални ламели от инвар и високопрецизна електронна тотална станция има много висока цена, съответстваща на точността на тези устройства.
Irovaniye.
Използва се за уникални, високи и технически сложни сгради.
Мониторингът, извършван на етапа на проучване, трябва да бъде допълнен от мониторинг на етапа на строителство. Последни дни предоставя данни за напредъка на проблема олразбиране на проекта и промените в околната среда, а за критичните структури е източник инфо rma цииза вземане на решения при научно обезпечаване на строителството.
Мишена. При избора на система за наблюдение е необходимо да се вземе предвид целта на мониторинга, както и скоростта на процесите и техните промени във времето, продължителността на измерванията, грешките на измерване, включително поради промени в състоянието на околната среда, както и влиянието на смущения и аномалии от естествен и изкуствен характер. Програмата за мониторинг се съгласува с клиента. В него, наред с изброяването на видовете работи, се установява честотата на наблюденията, като се отчита техническото състояние на обекта и общата продължителност на наблюдението. (Основната цел на мониторинга е да се формулира план за капитален ремонт, като се използва стратегията „ремонт след повреда“.
Целта на мониторинга е провеждане на наблюдения и своевременно установяване на недопустими отклонения в поведението на новосъществуващи обекти, намиращи се в зоната на влияние на ново строителство, както и опазване на околната среда.
Мониторингът на техническото състояние включва пълно проучване на жилищния фонд веднъж на пет години за планиране на основен ремонт.
Нека разгледаме основна схема на мониторинг на сградата
Ориз. 2. Блокова схема на инструментален мониторинг на многоетажния комплекс Continental в Москва.
На фиг. Фигура 3 показва примери за измервателни уреди на схеми за наблюдение за основа на плоча (Москва), както и за основа на плоча (Казан). Инструментите за мониторинг могат да варират, но основните елементи са:
Измерванията в сондажа на седимента в почвите с малък брой кладенци се допълват от измервания на наклона,
Измервания на налягането в порите и промените в нивото на подземните води,
Определяне на натоварването и напрежението на почвата в фундаментната плоча и пилотите,
Измерване на напрежението в конструкции: стени, пилони и колони,
Наблюдение на вибрациите на сградата.
Фиг.3. Примери за инструментално оборудване за мониторинг на схеми за плоча фундамент А (Москва), както и за плоча-пилот фундамент Б (Казан).
Задачи. Осигуряването на безопасна експлоатация на сгради и конструкции на промишлени предприятия е спешна задача, която се решава чрез набор от мерки на етапи от проектирането до ликвидацията на съоръжението. Осигуряването на промишлена безопасност на сгради и конструкции се извършва въз основа на действащи нормативни документи, които установяват изисквания директно към конструкциите на сгради и конструкции, за надзор на тяхното техническо състояние, за технологични процеси, разположени в сгради и конструкции, за експлоатация и поддържащ персонал на предприятията.
В зависимост от поставените задачи теренните проучвания на сгради и конструкции обхващат следните етапи:
Проучвателно проучване,
Подробно инструментално изследване,
Определяне на физическите и техническите характеристики на материалите на конструкциите, които се изследват в лабораторни условия,
Обобщение на резултатите от изследването.
Предварителна проверка на сгради и конструкции: определяне на общото състояние на строителните конструкции, определяне на обхвата на изследването, събиране на първична информация за съоръжението.
Детайлното инструментално изследване е насочено към идентифициране на: факторите, формиращи производствената среда и сравнение с нормативните изисквания; техническо състояние на носещи и ограждащи конструкции.
На практика постоянен мониторинг по икономически причини се предприема доста рядко и само по отношение на отделни структури и в по-голямата си част с конкретни задачи. От обща методологична гледна точка би било по-правилно да се нарече такъв мониторинг „дългосрочна специална проверка“ или „контролирана експлоатация“ на инженерна конструкция.
Причините за такава практика са поне три:
Висока цена на оборудването;
Трудността при обработката на големи количества постоянно постъпваща информация и липсата на развитие на механизми за бързо вземане на решения въз основа на нея;
Ограничена гама от инструментални системи, налични за универсална употреба, предназначени за тази цел.
Управлението на риска в момента е най-обещаващата област, която може да включва компоненти на предварително разработени методи за оценка на безопасността на обекти. В същото време прилагането на методи за управление на риска трябва да се извърши с въвеждането на системи за мониторинг на съоръженията. На фиг. 4 е представен подход за прилагане на методи за оценка и управление на рисковете, контрол и мониторинг на обекти с помощта на съществуващата система за провеждане на изследване на сгради и конструкции.
Фиг.4. Подобряване на безопасността на сгради и конструкции с помощта на методи за управление на риска и мониторинг.
Повторен преглед на сградите и техните елементи в неизправност - веднъж на шест месеца, в окаяно състояние - веднъж годишно, в незадоволително състояние - веднъж на две години, както и изборен преглед на отделни конструкции и системи по искане на собствениците при напускане. повреди, повреди, нарушения на условията на работа с годишен анализ на всички заявки, получени от интегрираните диспечерски системи (UDS) за планиране на рутинни ремонти и поддръжка (TO).
Преди началото прегледиСъбират се и се анализират архивни материали, съдържащи информация за техническото състояние на сградите в района, извършените ремонтни дейности, актове и инструкции на специализирани експлоатационни организации за състоянието на инженерното оборудване (асансьори, противопожарна автоматика и димоотвеждане, електрозахранване, вентилация) . Анализират се получените заявления за ОРВ. [4 256]
Въз основа на тези данни се издава задача за Прегледвсяка къща, като се вземат предвид характеристиките на сградите и най-слабите елементи.
Проверяват всички мазета, тавани, стълбища, общи вестибюли и др. Проверяват на случаен принцип апартаменти, винаги на първи и последен етаж, в крайните секции. Минималният оглед е 25% от общия брой апартаменти в сградата. Във всяка стая се проверяват всички конструкции и инженерно оборудване. Описание на дефектите се записва в работния дневник. Ако е невъзможно да се определят визуално причините за деформация и увреждане, се извършва допълнително инструментално изследване.
Аварийните зони и възли са специално подчертани; те са описани подробно.
Изцяло са обследвани покриви и фасади. За различните типове сгради е установен обемът на представителна извадка от апартаментни проучвания. При изследване на инженерните системи се идентифицират техните части в мазета, апартаменти и тавани. Непосредствено по време на проверката се издават препоръки и предписания за необходимите неотложни ремонтно-възстановителни или охранителни работи.
След проверка на всички помещения, получената информация, като се вземат предвид архивни и SDS данни, се класифицира според видовете структури и системи. Формулярът, попълнен за всяка сграда, съдържа паспортни данни и информация за извършените основни ремонти в сградата.
В раздел „Резултати от обследването” е отбелязано техническото състояние на 23 елемента от сградата (по схема: конструкция; списък на дефектите и повреди; размер на щетите като процент от общия обем на елемента; обща характеристика на техническото състояние на елемента.
Описание на дефектите и щетите ще бъде дадено съгласно метода за определяне на физическото износване на жилищни сгради (VSN-53-86 (r)), който е разработен в помощ на специалистите, извършващи проверката; предоставя подробно описание на възможните дефекти и повреди на конструкции и системи на различни модификации на елементи, като посочва минималния обхват на контрол.
Техническото състояние на всеки елемент се оценява като аварийно, когато е необходим спешен ремонт или подмяна (А), незадоволително (N) или задоволително (U).
Въз основа на съвкупността от състоянието на елементите техническото състояние на сградата се оценява като аварийно, когато конструкциите заплашват от срутване; незадоволителен, ако тези характеристики преобладават в повечето елементи; частично незадоволително, ако само няколко елемента са в незадоволително състояние, и задоволително.
Изследванеизвършват се от висококвалифицирани специалисти, преминали специално обучение. Достоверността на данните от проучването се проверява избирателно от ръководителя на екипа във всеки административен район на града, оценява се техническото състояние в присъствието на представители на собственика на сградата и изпълнителя, отговорен за нейната експлоатация.
Изходният документ (заключение за техническото състояние на жилищна сграда) отразява: паспортни данни, включително серията на сградата, предназначението на сградата, физическото износване според ОТИ, както и информация за наличието на технически документация за сградата (технически протоколи, проекти за ремонт и др.) и резултатите от предишното обследване на техническото състояние.
Предоставя се информация за изпълнението на препоръките от предишното проучване за основен ремонт на строителни елементи (включително обхвата на ремонта); след това резултатите от проверка на техническото състояние на конструкцията и сградните системи, като се посочва размерът на щетите към деня на проверката; допълнителни данни от специализирани експлоатационни организации за техническото състояние на вентилационни системи, димоотводи, асансьори, електроснабдяване, газоснабдяване, противопожарна автоматика и димоотвеждане и допълнителни данни, подчертаващи индивидуалните характеристики на сградите и състоянието на техните конструкции. В резултат на това се правят изводи въз основа на резултатите от проучването за сградата като цяло и препоръки за ремонтно-възстановителни дейности за следващите пет години.
Резултатите от проучването се използват за определяне на приоритетите за осигуряване на безаварийна поддръжка на жилищни сгради, предотвратяване на аварии и повреди на основните строителни конструкции, формиране на заглавни списъци за основен ремонт на сгради и отделни конструкции и техните системи, наблюдение на ефективното използване на бюджетните и набраните средства. средства, предназначени за поддръжка на жилищния фонд.
Натрупаната и формализирана информация дава възможност за решаване на оперативни и стратегически проблеми при организирането на поддръжката и ремонта на жилищния фонд.
Компютърните програми, които съществуват в момента, позволяват да се представят и анализират възможните варианти на планове за поддръжка и ремонт (MRO) и да се изберат икономически проверени и рационални от тях.
Актуален проблем днес е разработването на различни системи за наблюдение на конструкциите на сгради и конструкции и тяхното внедряване в строителната практика.
Една от тях са оптични измервателни системи: свойства, принципи, приложения.
Сегашното състояние на строителната наука и практика в областта на градоустройството, инфраструктурата на наземните транспортни комуникации, изграждането на конструкции в земетръсни райони, изграждането на атомни електроцентрали и други подходящи приложения спешно изисква разработването на ефективни методи за непрекъснато изследване на състоянието на материала на строителните конструкции и влияещите натоварвания. Развитието на цивилизацията като цяло води, от една страна, до създаването на нови методи за постигане на по-голяма надеждност и безопасност, а от друга страна, до формирането на условия за повишен потенциален риск от техногенни бедствия. В тази връзка усилията на разработчиците на системи за мониторинг на надеждността са насочени към създаване на интелигентни технологии, способни да организират непрекъсната автономна диагностика на всякакви структури в реално време.
Съвременните фиброоптични сензори ви позволяват да измервате много физически параметри: деформация, налягане, температура, разстояние, позиция в пространството, скорост на въртене, линейна скорост, ускорение, вибрации, маса, звукови вълни, ниво на течност, концентрация на газ и др.
Фиброоптичните измервателни системи са набор от фиброоптични сензори (FOS), обединени в една мрежа с една или друга топологична конфигурация с даден алгоритъм на запитване, които е препоръчително да бъдат разделени на два широки класа в зависимост от ролята на влакнест светлинен водач (FW), който възпроизвежда във VOD:
1. BC изпълнява само транзитната функция на носеща среда за предаване на оптично лъчение към чувствителния елемент (SE), разположен в зоната на измерване;
2. BC е носеща среда за предаване на сигнал и същевременно е чувствителен елемент на водоснабдяването.
В първия случай WOD чувствителният елемент е обект, чужд на слънцето, който има свойството да променя характеристиките на светлинната вълна (амплитуда, фаза, поляризация, дължина на вълната и т.н.) поради промяна в измерения физически параметър . В този случай чувствителният елемент е в контакт с точка в средата, чиито параметри (или параметрите на определена близост до която) се контролират от сензора за вода. Следователно, за да се организира мониторинг, разпределен в определена триизмерна област на непрекъсната среда, е необходимо наличието на няколко сензора за вода. Броят на измервателните точки може да се определи като произведение от броя на водните сензори и броя на измервателните канали на един воден сензор. Диаграма на измервателни системи от този тип е показана на фиг. 4.1.
Във втория случай влакнестият световод е в известен смисъл едновременно обект и обект на измерване. Предполага се, че има едно-към-едно съответствие между състоянието на секцията на влакното и параметрите на околната среда. Измервателните системи от този тип използват свойствата на световода, за да преобразуват измерените влияния в съответните промени в характеристиките на светлинната вълна, разпространяваща се по световода. В този случай оптичният дизайн на измервателната система е значително опростен и става възможно да се извършва разпределено наблюдение на състоянието на обекта по протежение на маршрута на оптичното светловодче. Съответната опростена схема на измервателните системи е представена на фиг. 4.2.
Целенасоченото проучване на проблемите на мониторинга с помощта на оптични измервателни системи, което се провежда активно в чужбина, определя необходимостта от анализ на европейски и американски изследвания в тази посока. (Приложение 2)
За извършване на такъв мониторинг е необходимо при разработването на проектни оценки да се предвиди наличието в изграждащото се съоръжение на устройства, които следят състоянието на неговите конструкции и елементи, събират и показват информация за напрежения, деформации, температура, влажност, и т.н. в контролирани точки на съоръжението. Мониторингът на техническото състояние на елементи и конструкции на уникални обекти може да се извършва и с помощта на преносим набор от инструменти и устройства с определена честота по време на експлоатация на обектите.
Този подход ще избегне внезапното възникване на извънредни ситуации и ще гарантира успешната и икономична експлоатация на сложни сгради и съоръжения. В същото време, за да се приложи този подход, е необходимо подходящо да се прецизира регулаторната и техническата документация в областта на изследването на техническото състояние на сградите и конструкциите, като се вземе предвид техническата и икономическа ефективност на това събитие.
Заключение
Мониторингът на техническото състояние на сградите и конструкциите е самостоятелна област на строителна дейност, обхващаща редица въпроси, свързани с осигуряване на експлоатационната надеждност на сградите, извършване на ремонтни и възстановителни работи, както и разработване на проектна документация за реконструкция на сгради и структури.
Обемът на мониторинг на сгради и конструкции се увеличава всяка година, което е следствие от редица фактори: тяхното физическо и морално износване, преоборудване и реконструкция на промишлени сгради на промишлени предприятия, реконструкция на нискоетажни стари сгради, промени в форми на собственост и рязко увеличение на цените на недвижими имоти, парцели и др. Особено важно е да се наблюдават сгради и конструкции, което често се свързва с промени в съществуващите натоварвания, промени в структурните схеми и необходимостта да се вземат предвид съвременните стандарти за проектиране на сгради. По време на експлоатацията на сградите поради различни причини възниква физическо износване на строителните конструкции, намаляване и загуба на тяхната носеща способност и деформация както на отделни елементи, така и на сградата като цяло. За разработване на мерки за възстановяване на експлоатационните качества на конструкциите е необходимо наблюдение, за да се идентифицират причините за преждевременно износване и намаляване на тяхната носеща способност.
При наблюдение на сгради и съоръжения се използват най-доброто оборудване и устройства, включени в Държавния регистър на измервателните уреди на Руската федерация.
Оборудването за този процес е от голямо значение за реално наблюдение на техническото състояние на градски сгради и съоръжения с големи конструкции. В тази насока е необходимо на базата на проучване на системите, инструментите и устройствата, предлагани на пазара, да се създаде каталог на оборудването, препоръчано за наблюдение на текущото техническо състояние на сгради и конструкции с големи конструкции. В допълнение, за наблюдение на особено сложни и големи уникални обекти с дълги конструкции е необходимо да се подобри оборудването и да се разработи интегрирана автоматизирана станция, включително на безжична основа.
Списък на използваната литература
1. Национален стандарт на Руската федерация GOST R 53778-2010 "Сгради и конструкции. Правила за проверка и контрол на техническото състояние" (одобрен със заповед на Федералната агенция за техническо регулиране и метрология от 25 март 2010 г. N 37-ви) . Москва, Стандартинформ, 2010 г
2. Бойко М.Д. Поддръжка и ремонт на сгради и съоръжения. Л., Стройиздат, 1986.
3. Касянов В.Ф., Калинин В.М., Авдеева Т.А., Сокова С.Д. Оценка на техническото състояние на експлоатирани сгради и инженерни системи. М., МИС им. В.В. Куйбишева 1993г
4. Козачек В. Г., Нечаев Н. В. и др.. Инспекция и изпитване на сгради и конструкции. FGUTT "Издателство на висшето училище", М., 2004 г., 446 с.
5. Поривай Г.А., Датюк О.В. Техническа поддръжка на сгради. М., МИС им. В.В. Куйбишева, 1983
6. Стражников A.M., Roitman A.G., Мониторинг на техническото състояние на жилищни сгради. Опитът на градовете и регионите. Москва. 2000, 9 стр.
7. Шубин Л.Ф., Датюк О.В., Кононович Ю.В. и др.. Примери за изчисления за организация и управление на сгради. М., Стройиздат, 1991.
8. http://fire01.ucoz.ru/publ V.V. Гуриев. Опитът на Руската инженерна академия и държавното унитарно предприятие MNIITEP в областта на мониторинга на безопасността на строителните конструкции.
9. http://www.zetms.ru/support/articles/seismo/building_monitor.php?print=Y Капустян Н. К., Вознюк А. Б. Опит в проектирането и експлоатацията на схеми за мониторинг на конструкции и основи на високи сгради /
10. Кодекс на правилата за проектиране и строителство Проектиране и монтаж на основи и основи на сгради и конструкции и N 28 от 9 март 2004 г.
Байбурин, Р.А. Концепция за система за мониторинг и управление на риска за резервоарни паркове [Текст]/R.A. Байбурин, Н.Х. Абдрахманов // Промишлена безопасност в пожаро-експлозивни и химически опасни производствени съоръжения. Технически надзор, диагностика и експертиза, 2007г
Варфоломеев, А.Ю. Автоматизирана диагностична система за промишлено оборудване [Текст]/А.Ю. Варфоломеев, А.В. Микулович, В.И. Микулович, В.Т. Шнитко // Техническа диагностика и безразрушителен контрол, 2006, № 4
Введенски, П.В. Съвременни устройства за мониторинг и диагностика на промишлени съоръжения [Текст]/П.В. Введенски // Промишлена безопасност при взриво-пожарни и химически опасни производствени съоръжения. Технически надзор, диагностика и експертиза, 2007г
Kharebov, V.G. Система за комплексен диагностичен мониторинг на опасни производствени съоръжения [Текст]/В.Г. Харебов, Ю.П. Бородин, В.А. Шапорев // В света на безразрушителния контрол, 2006, № 4 (34)
Потапкин, Е.В. Мониторинг на съществуващи сгради и обекти в строеж – единен строителен механизъм [Текст]/ Е.В. Потапкин // Промишлено и гражданско строителство, 2006, № 12