Разработка разнообразных систем мониторинга конструкций зданий и сооружения

Содержание

 

 

 

 

 

Введение. 3

 

1. Натуральные наблюдения (мониторинг). Мониторинг технического состояния здания и сооружения.

 

2. Цели и задачи мониторинга технического состояния здания.

 

3. Проведение мониторинга.

 

4. Разработка разнообразных систем мониторинга конструкций зданий и сооружения

 

 

Заключение.

 

Список используемой литературы.

 

Приложение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

При возведении зданий и сооружений вблизи или вплотную к уже существующим возникают дополнительные деформации ранее построенных зданий и сооружений.

Опыт показывает, пренебрежение особыми условиями такого строительства может приводить к появлению в стенах ран ее построенных зданий трещин, перекосов проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий, разрушению строительных конструкций, т.е. к нарушению нормальной эксплуатации зданий, а иногда даже к авариям.

При намечаемом новом строительстве на застроенной территории заказчиком и генеральным проектировщиком, с привлечением заинтересованных организаций, эксплуатирующих окружающие здания, должен быть решен вопрос об обследовании этих зданий в зоне влияния нового строительства.

Рядом расположенным зданием считается существующее здание, находящееся в зоне влияния осадок фундаментов нового здания или в зоне влияния производства работ по строительству нового здания на деформации основания и конструкций существующего. Зона влияния определяется в процессе проектирования.

Применяют для уникальных, высотных и технически сложных зданий.

Финансирование работ по проектированию и выполнению мероприятий в существующих зданиях решается по согласованию между заказчиком и генеральным проектировщиком нового строительства и заинтересованными организациями, эксплуатирующими здания.

Наряду с от меченными выше проблемами обеспечения сохранности и эксплуатационной надежности: как существующее, так и новой застройки, актуальной является проблема экологического и геологического риска, что делает обязательным при проектировании и строительстве проведение мероприятий по снижению интенсивности опасных процессов и повышению стабильности окружающей, и в том числе геологической среды.

Разработка таких мероприятий должна производиться в составе проекта нового строительства и основываться на результатах комплексного мониторинга состояния окружающей среды на стадиях инженерно-геологических и экологических изысканий, строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Мониторинг, осуществленный на стадии изысканий, должен дополняться мониторингом на стадии строительства. Последний, обеспечивает получение данных о ходе выполнения проекта и изменениях в окружающей среде, а для ответственных сооружений является источником информации для принятия решений в ходе научного сопровождения строительства.

 

1. Натурные наблюдения (мониторинг). Мониторинг технического состояния зданий и сооружений

 

 

В соответствии с рекомендациями нормативно-технических документов в области обследования технического состояния зданий и сооружений составление технического заключения об их состоянии должно предшествовать разработке проектно-сметной документации на их реконструкцию, переоборудование, капитальный ремонт и т.п. или же осуществляться с какой-то периодичностью.

Вместе с тем, в последние десятилетия на территории России осуществляется строительство уникальных зданий и сооружений, отличающихся нестандартными конструктивными решениями, новыми конструкционными материалами, новыми технологиями возведения и, нередко, недостаточно высокой квалификацией как проектировщиков, так и исполнителей строительно-монтажных работ и т.д. К числу этих сооружений относятся высотные жилые дома и административные здания, памятники архитектуры, мосты, туннели и т.д. Опыт эксплуатации этих сложных и дорогостоящих объектов показывает, что уже после первых нескольких лет после сдачи в эксплуатацию имеют место серьезные недостатки, влияющие и на длительность и даже вообще на возможность их безопасной эксплуатации (например, здания исторического архитектурного комплекса в Царицино, несущие фермы Манежа, отдельные конструкции моста Живописного, высотные жилые здания в Москве, «пляшущий» мост в Волгограде и т.д.). Эти примеры обусловливают необходимость проведения не периодического после длительной эксплуатации, а практически непрерывного наблюдения за техническим состоянием конструкций таких объектов, т.е. мониторинга их технического состояния.

В отличие от оценки технического состояния конструкций после аварий, пожара, взрыва, диагностики эксплуатационных повреждений, оценки физического износа и качества капитального ремонта, которые применяются в конкретных условиях одного отдельного здания, мониторинг технического состояния охватывает весь массив жилищного фонда, строящихся или реконструируемых сооружений и их оснований от проектных данных, разработка мероприятий по предупреждению и устранению возможных негативных последствий, обеспечение сохранности.

Мониторинг технического состояния зданий и сооружений проводят для:

- контроля технического  состояния зданий и сооружений  и своевременного принятия мер  по устранению возникающих негативных  факторов, ведущих к ухудшению  этого состояния;

- выявления объектов, на  которых произошли изменения  напряженно-деформированного состояния  несущих конструкций и для  которых необходимо обследование  их технического состояния;

- обеспечения безопасного  функционирования зданий и сооружений  за счет своевременного обнаружения  на ранней стадии негативного  изменения напряженно-деформированного  состояния конструкций и грунтов  оснований, которые могут повлечь  переход объектов в ограниченно  работоспособное или в аварийное  состояние;

- отслеживания степени  и скорости изменения технического  состояния объекта и принятия  в случае необходимости экстренных  мер по предотвращению его  обрушения.

Одним из основных элементов предлагаемого подхода по повышению безопасности объектов является контроль и мониторинг.

Мониторинг (в широком смысле, от лат. Monitor – предостерегающий) – специально организованное, систематическое наблюдение за состоянием объектов, явлений, процессов с целью их оценки, контроля или прогноза. По ГОСТ Р 22.1.02-95 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Термины и определения» (рис. 1):

• мониторинг окружающей среды – система наблюдений и контроля, производимых регулярно, по определенной программе для оценки состояния окружающей среды, анализа происходящих в ней процессов и своевременного выявления тенденций ее изменения;

• наблюдение за окружающей средой – система мероприятий, обеспечивающих определение параметров, характеризующих состояние окружающей среды, отдельных ее элементов, видов техногенного воздействия, а также за происходящими в окружающей среде природными, физическими, химическими, биологическими процессами;

• контроль за окружающей средой – сопоставление полученных данных о состоянии окружающей среды с установленными критериями и нормами техногенного воздействия или фоновыми параметрами с целью оценки их соответствия.

Рис. 1 Система мониторинга

Недостатки сложившейся системы по обеспечению безопасной эксплуатации зданий и сооружений заключаются в следующем:

• выборочная экспертиза отдельных объектов при отсутствии постоянного контроля и мониторинга;

• отсутствие критериев и методик позволяющих оценить безопасность объектов в любой заданный момент времени;

• Полное непонимание необходимости создания новой альтернативной системы или отсутствие финансирования на создание современных методов контроля безопасности.

Одним из перспективных направлений повышения защиты зданий и сооружений от аварий является обеспечения постоянного мониторинга технического состояния и внедрение перспективных методов оценки технического состояния объектов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Цели и задачи мониторинга технического состояния зданий

 

 

Цель. При выборе системы наблюдений необходимо учитывать цель проведения мониторинга, а так- же скорости протекания процессов и их изменение во времени, продолжительность измерений, ошибки измерений, в том числе за счет изменения состояния окружающей среды, а также влияния помех и аномалий природно-техногенного характера. Программу проведения мониторинга согласовывают с заказчиком. В ней, наряду с перечислением видов работ, устанавливают периодичность наблюдений с учетом технического состояния объекта и общую продолжительность мониторинга. ( Основной целью мониторинга является формирование плана капитального ремонта по стратегии "ремонт по отказу".[4,358]

Цель мониторинга - проведение наблюдений и своевременное выявление недопустимых отклонений в поведении вновь существующих объектов, находящихся в зоне влияния нового строительства, а также сохранение окружающей природной среды. [10]

Мониторинг технического состояния включает в себя сплошное обследование жилищного фонда один раз в пять лет для планирования капитального ремонта.

Рассмотрим принципиальную схему мониторинга здания

Рис. 2. Блок схема инструментального мониторинга высотного комплекса «Континенталь» в Москве.

На рис. 3 показаны примеры инструментального оснащения схем мониторинга для плитного фундамента (Москва), а также и для плитно-свайного (Казань). Инструментальное оснащение мониторинга может варьироваться, но основными элементами являются:

- скважинные измерения  осадок в грунтах, при малом  числе скважин - дополняются измерениями  наклонов,

- измерения порового давления  и вариации уровня грунтовых  вод,

- определения нагрузок  на грунт и напряжений в  фундаментной плите и сваях,

- измерение напряжений  в конструкциях: стенах, пилонах  и колонах,

- наблюдение колебаний  здания. [9]

Рис.3. Примеры инструментального оснащения схем мониторинга для плитного фундамента А(Москва), а также и для плитно-свайного В(Казань).

 

Задачи. Обеспечение безопасной эксплуатации зданий и сооружений промышленных предприятий является актуальной задачей, которая решается комплексом мер на стадиях от проектирования до ликвидации объекта. Обеспечение промышленной безопасности зданий и сооружений осуществляется на основе действующих нормативно-правовых документов, которые устанавливают требования непосредственно к конструкциям зданий и сооружений, по надзору за их техническим состоянием, к технологическим процессам, размещаемым в зданиях и сооружениях, к работающему и обслуживающему персоналу предприятий.

В зависимости от поставленныз задач натурные обследования зданий и сооружений охватывают следующие этапы:

- предварительное обследование,

- детальное инструментальное  обследование,

- определение физико-технических  характеристик материалов обследуемых  конструкций в лабораторных условиях,

- обобщение результатов  обследований.

Предварительное обследование зданий и сооружений: определение общего состояния строительных конструкций, определение состава исследований, сбор первичной информации по объекту.

Детальное инструментальное обследование направлено на выявление: факторов, формирующих производственную среду и сравнение с нормативными требованиями; технического состояния несущих и ограждающих конструкций.

На практике постоянный мониторинг по экономическим соображениям предпринимается достаточно редко и только по отношению к отдельным сооружениям, причем по большей части с конкретными задачами. С общеметодической точки зрения такой мониторинг правильнее было бы назвать «длительным специальным обследованием» или «подконтрольной эксплуатацией» инженерного сооружения.

Для подобной практики имеются, как минимум, три основания:

- дороговизна оборудования;

- сложность обработки  больших массивов постоянно поступающей информации и неотработанность механизмов оперативного принятия решения на ее основе;

- ограниченность номенклатуры  доступных к универсальному использованию  приборных систем, предназначенных  для этой цели.

Управление риском в настоящее время является наиболее перспективным направлением, которое может включать в себя компоненты ранее разработанных методов оценки безопасности объектов. При этом, реализация методов управления рисками необходимо осуществлять с внедрением систем мониторинга объекта. На рис. 4 представлен подход по реализации методов оценки и управления рисками, контроля и мониторинга объектов с применением существующей системы по проведению экспертизы зданий и сооружений.

Рис.4. Повышение безопасности зданий и сооружений с применением методов управления рисками и мониторинга.

 

Повторное обследование зданий и их элементов, находящихся в аварийном состоянии, – раз в шесть месяцев, находящихся в ветхом состоянии – раз в год, в неудовлетворительном состоянии – раз в два года, а также выборочное обследование отдельных конструкций и систем по запросам владельцев при выходе их из строя, повреждениях, нарушениях режимов с ежегодным анализом всех заявок, поступивших в объединенные диспетчерские системы (ОДС), для планирования текущего ремонта и технического обслуживания (ТО).