Т. В. Дормидонтова Комплексное применение методов, средств контроля для диагностики и мониторинга строительных систем
|
Скачать 2.66 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Самарский государственный архитектурно – строительный университет” Т.В. Дормидонтова Комплексное применение методов, средств контроля для диагностики и мониторинга строительных систем САМАРА 2014
В настоящее время большое количество зданий и сооружений практически находятся без квалифицированного надзора за своим техническим состоянием. Это обусловлено состоянием экономики страны, так и природно-техногенным воздействиям. Необходима объективная информация о техническом состоянии объектов, которую можно получить посредством мониторинга прочностных ресурсов зданий и сооружений [171]. На сегодняшний день технология мониторинга существующих застроек городов находится в стадии разработки концептуальных основ, хотя последние внезапные разрушения зданий, как в нашей стране, так и за рубежом вывели эту проблему на одно из первых мест в системе мероприятий по обеспечению безопасности людей, особенно в крупных городах. Масштабное строительство многофункциональных зданий и подземных сооружений, особенно в стесненных условиях центра города, приводят к ухудшению строительных свойств грунтов, что в свою очередь создает дополнительные нагрузки в ранее построенных зданиях и увеличивает риск потери их несущей способности [172]. Впервые вопросы нормирования работ по обследованию технического состояния объектов были отражены в СП 13-102-2003 “Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений” [121-125]. В этом документе представлена классификация технического состояния здании и сооружений, приведены определения категорий их состояния, включающие необходимые действия заказчика работ при установлении той или иной категории объекта обследования. Однако этот документ распространялся только на надземную часть зданий и сооружений, не касался обследований технического состояния инженерного обеспечения (оборудование, трубопроводы, электрические сети и др.), теплотехнических и акустических свойств конструкций и мониторинга их технического состояния. Совокупность свойств, характеризующие полезные свойства зданий и сооружений, т.е. систем – это качество. Система будет эффективной только в том случае, если качество, заложенное в проекте, будет сохраняться и поддерживаться в течение всего времени эксплуатации. Условия эксплуатации также существенно отличаются от проектных. Поэтому вопрос о сохранении качества имеет большое значение и является весьма актуальным. Реальная система всегда отличается от идеализированной. Параметры функционирования реальной системы могут оказаться далёкими от расчётных значений, следовательно, нет необходимого уровня качества, значит система неэффективна. Чтобы система была эффективной, необходимо чтобы эти качества были устойчивыми по отношению к малым случайным отклонениям при функционировании. Актуальность проблемы технического диагностирования и мониторинга строительных конструкций зданий и сооружений с каждым годом становится все очевиднее. Такой подход обладает значительными преимуществами по оперативности получаемых результатов, обнаружению дефектов на самом раннем этапе их появления, возможности установления динамики развития повреждений, минимизации влияния человеческого фактора в оценке результатов диагностирования. Тем не менее, в полном объеме задачи диагностирования таких сложных объектов, как строительные конструкции, здания и сооружения, могут быть решены только при применении комплексного мониторинга, сочетающего в себе совокупность методов и средств оценки и прогнозирования изменения технического состояния объекта. Проблемы со строительными конструкциями возникают с тех пор, как люди начали заниматься строительством, т.е. примерно в течение последних трех тысяч лет. Уже в работах римского зодчего Витрувия и зодчего эпохи Возрождения Альберти уделялось внимание проблемам строительного дела того времени и содержались указания по их предотвращению. Проблемы со строительными конструкциями возникают и сегодня. Некоторые статистические данные из российских городов наглядно демонстрируют проблематику неудовлетворительного выполнения строительных работ и последующих трудностей при использовании зданий и сооружений. Повреждения в новых зданиях возникают как во время проведения строительных работ, так и после завершения. Установлено, что 42% всех повреждений возникают до начала строительных работ (например, из-за недостаточных предварительных исследований или ошибок в планировании); 58% всех повреждений возникают во время проведения строительных работ (например, в связи с недостаточной коммуникацией (11%), неудовлетворительным выполнением строительных работ (26%), а также по неустановленным причинам (21%)). После завершения строительных работ 80% всех первоначальных повреждений на новых зданиях возникают примерно в течение первых пяти лет. Причинами этого могут быть ошибки в планировании, ошибки при выполнении строительных работ, а также недостатки строительных материалов. Остальные 20% повреждений возникают по истечению пяти лет с момента завершения строительных работ[171]. Для того чтобы обеспечить выполнение требований, предъявляемых к зданиям и сооружениям, например, качество, безопасность, низкие расходы, долговечность и экономичность содержания, необходимо разработать систему мониторинга зданий и сооружений. В настоящее время силами различных научно-исследовательских и учебных заведений, проектных организаций и частных фирм проводятся несогласованные работы по обследованию технического состояния отдельных зданий и сооружений, уже находящихся в аварийном состоянии. Большое количество зданий и сооружений вообще не охвачено контролем, хотя жизнедеятельность города динамично приводит к ухудшению свойств грунтов и, особенно к негативным воздействиям силового и несилового характера на наземные конструкции зданий и сооружений. Результаты обследований и мониторингов, выполненных разными организациями, часто несопоставимы и противоречивы, и заказчики затрудняются их использовать. Все эти проблемы во многом связаны с отсутствием нормативной базы, как обследования, так и мониторинга технического состояния зданий и сооружений. Поэтому необходим системно организованный контроль и мониторинг технического состояния объектов [173, 174]. Данная система описания технического состояния строящихся и уже существующих зданий и сооружений позволит в любой момент получить обширную информацию о строительном объекте и осуществить его основательную проверку. Это особенно важно, поскольку законы, нормы и положения только тогда имеют смысл, когда они действительно применяются в строительстве. Повышение качества и долговечности строительных конструкций путем выявления действительных условий эксплуатации на основе научно-обоснованного подхода к комплексному применению методов и средств контроля и диагностики мониторинга. Это позволит владельцам конкретных зданий разработать инструкции по эксплуатации с учетом специфики, определяемой типами этих конструкций, материалами, используемыми при строительстве, и условиями эксплуатации. Произвести учёт накоплений дефектов и увеличение интенсивности их воздействий в течение срока эксплуатации, связать результаты оценки качества с контролём качества строительной продукции. Для эффективного использования действующих и разрабатываемых нормативно-методических документов должны быть созданы методические основы контроля технического состояния именно зданий и сооружений в период их эксплуатации, работы в этом направлении уже начаты. Такие основы должны интегрировать в рамках единой методологии вопросы эксплуатации и мониторинга несущих конструкций объектов с целью обеспечения безопасности их функционирования. 1 Опыт технической диагностики и мониторинга в строительстве, эксплуатации зданий и сооружений в России и за рубежом Мониторинг технического состояния зданий имеет большое значение для надёжности и долговечности зданий. Он позволяет в любой момент времени иметь исчерпывающую информацию о техническом состоянии конструкций и здания в целом. Мониторинг включает в себя систематическое наблюдение за состоянием конструкций, оценку и прогноз их прочности, долговечности и надёжности, а также ведение соответствующей документации. Кроме того, в результате мониторинга появляется возможность автоматического выбора способов усиления конструкций и организации ремонтных работ. За критерий технического состояния конструкций целесообразно принять понятие “надёжность”. Этот критерий обладает следующими выгодными свойствами:
Для повышения надежности военной технике или электронного оборудования обычно применяют дублирующие приёмы, постоянный функциональный контроль, компьютерную диагностику для сохранения работоспособности устройства. Помимо вышеперечисленного, при выяснении причин отказа техники обращаются к “черному ящику”: устройству, фиксирующему параметры функционирования основных элементов изделия, условий его эксплуатации и обстоятельства, при которых произошло разрушение или окончательный выход из строя. Таким образом, полученный опыт позволяет усовершенствовать конструкцию и избежать повторений ситуации в дальнейшем. Произошедшие за последние годы внезапные обрушения купола “Трансвааль-парка” в Москве (2004 г.), секции аэропорта во Франции (Париж, 2005 г.), кровли бассейна в г. Чусовой Пермского края (2005 г.), кровель катков в Германии и Австрии (2006 г.), Басманного рынка в Москве (2006 г.) и другие аварии вывели вопросы контроля технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений на одно из первых мест в системе комплексной безопасности функционирования строительных объектов (рисунок 1.1) [63].    Рисунок 1.1 – Обрушения и аварии строительных объектов Не вдаваясь в рассмотрение технических причин катастроф можно с определенностью утверждать: - любая деформация зарождается и развивается до критического состояния за определенное время; - если бы эти объекты имели системы для контроля основных параметров объекта, поведения силовых (несущих) элементов под нагрузкой, трагедий удалось бы избежать. Каким бы производственным опытом не обладал геолог, проектировщик или строитель, всегда существует вероятность возникновения чрезвычайной ситуации [29]. Набор негативных факторов, влияние которых может вызвать значительные деформации или разрушение объекта недвижимости, постоянно меняется и расширяется: - катастрофически быстрое изменение свойств пород и грунтов в сторону ухудшения; - экспансия строительства в подземное пространство, усложнение, увеличение объема и глубины исследований; - проектирование и строительство крупных многофункциональных объектов; - рост числа строительных объектов с высокой долей износа. Решением проблемы могла бы стать автоматизированная система мониторинга зданий, сооружений, оснований и фундаментов - некий “рентгеновский”, внутренний, взгляд на состояние строительной конструкции, который, безусловно, позволит иметь более четкое представление о соответствии строительных работ проектному решению. Мониторинг технического состояния зданий и сооружений – это система технически обоснованных и экономически оправданных наблюдений за факторами воздействия, сопротивления этому воздействию или иными интегральными показателями, определяющими работоспособность и заданную надежность здания и сооружения, производимых с периодом, при котором вероятность возникновения неблагоприятного события или проявления его последствий ничтожно мала. Так звучит официальное определение мониторинга [175]. Особенности мониторинга: - мониторинг – это серия измерений, выполненных в течение некоторого времени; - время измерений, частота циклов может варьироваться от нескольких минут до нескольких лет; - для измерения может быть использовано различное оборудование (тензометры, тахеометры, инклинометры и наклономеры, экстенсометры, оптоволоконные датчики, пьезометры и многие другие – рисунок 1.2) оснащенное программным обеспечением; - результаты измерений в виде графиков доступны для просмотра, а так же для дальнейшей обработки и оценки. Мониторинг зданий может проводиться в четырех различных направлениях [176]:
При создании системы мониторинга ставились и решались, как правило, следующие основные задачи: • выбор конструктивных элементов (объектов контроля), определение в них основных сечений и назначение контрольных точек на объектах наблюдения; • разработка методов определения контролируемых параметров, выбор серийных или разработка индивидуальных технических средств контроля, изготовление и установка их на объекте; • проведение визуальных, инструментальных наблюдений и определение фактических перемещений, деформаций, напряжений, усилий в контролируемых конструктивных элементах; • оценка технического состояния конструкций по данным натурных наблюдений и результатам расчетов.  Рисунок 1.2 – Схема установки измерительного оборудования системы мониторинга Наблюдения должны осуществляться как в период строительства, так и в период последующей эксплуатации. Система мониторинга должна быть построена в соответствии с блок-схемой, показанной на рисунке 1.3 [177]:  Эта система находит применение во многих областях строительства:
Рисунок 1.3 – Схема мониторинга
Важность и актуальность разработки и внедрения автоматизированных систем мониторинга безопасности строительных конструкций обуславливается в связи: - с принятой и разрабатываемой нормативно-правовой базой; - со сложностью и новизной разрабатываемых и внедряемых технологий мониторинга безопасности строительных конструкций; - с отсутствием достаточного количества квалифицированных специалистов и организаций в области проектирования и экспертизы автоматизированных систем мониторинга безопасности строительных конструкций. Отсутствие закрепленных законодательством общероссийских правил проведения мониторинга ответственных сооружений, особенно связанных с риском возможного превращения их в зоны повышенной опасности для большого числа людей (стадионы, выставочные залы и др.), приводит к тому, что организации, эксплуатирующие уникальные сооружения, нарушают сроки проведения мониторинга, сокращают его объемы. Система правовых и нормативных документов на проведение мониторинга только начинает развиваться. Доказательством тому служат два правовых документа РФ [178]: 18 мая 2004 г было принято постановление 2004 N 320-ПП “О мониторинге состояния строительных конструкций большепролетных, высотных и других уникальных зданий и сооружений, строящихся и эксплуатируемых в городе Москве”. Данный документ постановляет “…строительным организациям обеспечить при необходимости проведение мониторинга объектов на период строительства…эксплуатирующим организациям обеспечивать при необходимости проведение мониторинга объектов на период эксплуатации…”. 30 декабря 2009 г. принят Закон РФ N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", на основании, которого, параметры и другие характеристики строительных конструкций и систем инженерно-технического обеспечения в процессе эксплуатации здания или сооружения должны соответствовать требованиям проектной документации. Указанное соответствие должно поддерживаться посредством технического обслуживания и подтверждаться в ходе периодических осмотров и контрольных проверок или мониторинга состояния основания, строительных конструкций и систем инженерно-технического обеспечения, проводимых в соответствии с законодательством Российской Федерации. Решение о проведении мониторинга принимает собственник здания или сооружения, если нормативными правовыми актами Российской Федерации или органов власти субъектов Российской Федерации не предусмотрена обязательность проведения мониторинга для таких зданий и сооружений. Требования проведения инструментального мониторинга так же содержатся в Московских Городских Строительных Нормах (МГСН 4.19-2005, МГСН 2.07-01) и СНиП 2.02.01-83* “Основания зданий и сооружений”, где указана необходимость проведения натурных измерений деформаций оснований в случае строительства ответственных сооружений. МГСН 4.19-05 — документ, регламентирующий, в основном, параметры, которые необходимо регистрировать и, отчасти, методы, при помощи которых это надо делать. Но проблема мониторинга строительных сооружений — проблема не только строителей, но и приборостроителей, которые производят “увязку” приборных ресурсов и строительных потребностей [45]. Современные многофункциональные комплексы, в том числе высотные здания, практически все, без исключения оснащаются системами “умный дом”. Это естественно, поскольку технологическое оборудование таких сооружений требует отдельных нестандартных системных решений. В связи с этим без специалистов по “интеллектуальной архитектуре” при создании систем строительного мониторинга обойтись невозможно. Как раз этому посвящен ГОСТ Р 22.1.12-2005, где описываются стандарты по созданию структурированной системы мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Стандарт описывает создание автоматизированной системы сбора информации от системы датчиков, следящих за “техническим здоровьем” здания, и создание сети передачи информации. Согласно нормам, такие системы мониторинга подлежат обязательной установке на технически уникальных объектах. Эти требования весьма своевременны, при этом они оставляют широкий простор для реализации эффективных систем мониторинга в каждом конкретном случае. Однако они добавляют ряд проблем проектировщикам и строителям, поскольку эти требования сегодня в значительной мере декларативны, не наполнены практическим содержанием, не подкреплены техникой и аппаратурной базой. Строительный комплекс России пока не имеет в своем распоряжении серийного оборудования для реализации этих требований. Нормативы США и Европы предусматривают наблюдение за состоянием конструкций и грунтов основания, но также не содержат конкретных указания по методам проведения инструментального мониторинга. |
Похожие:
 |
Область применения Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Техническое задание установка и обслуживание системы мониторинга... Оснащение средствами мониторинга технологии глонасс (далее – Оборудование) транспортных средств (далее – тс) Заказчика, а также комплексное... |
 |
Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Методические указания для студентов по выполнению практических работ... «Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Применение методов активного обучения в образовательном процессе вуза В данной статье рассматривается применение активных методов обучения, опыт использования которого дает возможность решать ряд труднодостижимых... |
|
Применение акустико-эмиссионного метода для выявления дефектов сварного шва в процессе сварки При этом реализуется возможность определения с высокой точностью координат дефектов и их оперативного исправления в процессе сварки... |
|
Синева О. В., методист гбпоу «Поволжский государственный колледж».... ПМ. 02 Применение программно-аппаратных, инженерно-технических методов и средств обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных... |
|
Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения и социального... Данные о результатах выборочного контроля качества лекарственных средств, проведенного в 2011году 13 |
|
Химические пьезосенсоры для оценки качества пищевых белковых систем Применение инструментальных методов для анализа запаха пищевых продуктов |
|
План-конспект для проведения занятия с личным составом нештатных... Тема «Применение приборов радиационной и химической разведки, контроля радиоактивного заражения и облучения, а также средств индивидуальной... |
|
Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «Информационные системы нефтегазовой геологии» Гис-систем регионов и России в целом; компьютерных систем бассейнового моделирования; информационных систем моделирования залежей... |
|
Комплексное средство диагностики рельсового пути на основе инерциальных... Рассматривается концепция построения комплексного средства контроля состояния высокоскоростных железнодорожных магистралей для оценки... |
|
В учреждениях здравоохранения российской федерации В этой связи возрастает роль и значение функциональных методов исследования, которые широко применяются с целью раннего выявления... |
|
Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения и социального развития Итоги государственного контроля качества лекарственных средств, мониторинга безопасности лекарственных препаратов, контроля проведения... |
|
Лабораторная работа №1 «Применение средств операционных систем и... |