CC BY
36
PROBLEMS OF MONITORING OF LOAD-CARRYING STRUCTURES
ЗАДАЧИ МОНИТОРИНГА НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
В.О.Алмазов, А.Н.Климов
Рассматривается необходимость комплексного решения задачи приборного и визуального мониторинга объекта, включая несущие конструкции и основание. Показано, что в настоящее время этот принцип уже частично реализуется.
V.O.Almazov, A.N.Klimov
МГСУ
Necessity of the complex decision of a problem of instrument and visual monitoring of object, including load-carrying structures and the base is considered. The resulted example shows, that now already there is a partial realization of this principle.
Мониторинг НДС продукта строительной деятельности имеет цель автоматически регистрировать изменения состояния несущей системы. Выход какого-либо параметра системы за допустимые пределы фиксируется визуально на приборах вторичной регистрации и служит сигналом для принятия аварийных мер. В зависимости от тяжести ожидаемых последствий (преодоление 2-й или 1-й групп предельных состояний) в дальнейшем принимаются соответствующие меры. В принципе, аварийное значение параметра должно служить сигналом для автоматического отклика, восстанавливающего свойства системы, или для построения решения (метода и уровня восстановительных работ), обеспечивающего нормальное функционирование объекта.
В отличие от множества систем, где отклик используется для автоматического воздействия на управляющие органы объекта, строительные конструкции такой возможности, как правило, лишены. За редким исключением (противосейсмические мероприятия: апериодические маятники, демпфирующие цилиндры в связях и т. д.), и при приближении частот вынужденных колебаний к резонансным частотам сегодня невозможно организовать автоматический отклик, восстанавливающий свойства системы. Технически это возможно, но экономически - оказывается крайне затратным решением. Варианты мер по слежению за состоянием несущей системы представлены на рис.1.
Из рис.2 следует, что только автоматизированная фиксация НДС каркаса сооружения не достаточна для принятия решений о его состоянии. Она должна сопровождаться, как минимум, периодическими визуальными обследованиями. И только комплексная информация дает возможность для дальнейших действий. Сигнал подается на компьютерную модель. Модель адекватно меняет свои свойства и выдает информацию о приближении элемента или сечения к порогу безопасности по несущей способ-
2/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
ности или по пригодности к нормальной эксплуатации. Одновременно с этим производится вычисление накопления повреждений в контрольных сечениях, и вместе с этим - определение остаточной надежности. Кроме того, по результатам мониторинга производится динамический расчет на ветровую (сейсмическую) нагрузку. Это дает возможность определить степень приближения частот свободных и вынужденных колебаний, а также приближение к допустимым нормами частотам колебаний по пригодности к нормальной эксплуатации. Отдельная задача решается датчиками, регистрирующими осадку и перекос фундаментов. Они должны показать накопление соответствующих деформаций и близость осадок к предельным значениям, а так же близость перекоса к его предельному значению.
Прйектнруемыь
Аварийные
и-я-гч-: 11.< бестэтосш 1 ли. 2 * .1'уппи ПС ч л« гш ¿ййсмиин и агапчкн! ищиоаш II 1г|т_„ци игжлч 11 илсф-нч^- £ '" ■ "сота лрогреолглхт;^ РЧЛПВ**«*
ПрО**!ов|№ШШМ ЛфШГЯ НЛС РИЧ
- грзч» прМ1Н|«Ч(1 ■. "Щ V*.!. |р И **
сцнаантм РД
р*ти±г-ь,|Ц1 наитии Св«* I»
Ощипан« иштищ щ.иия1Ц>«»НРС1цдци^гтргщин
1-ч Эксплуатируемые
нг НДС яр4 *4чС ярячй ДМ'ввечнОсТИ ре»1"да«п1 опшкГны^ йожкетанавгтлн^йооемхвн нксоиосШ
сам«»*» но»<и *»тии'1нкти
Гч1 —1~1 > л I' ПО НХГТВиОВТТ&м»С УРОВмЧ ■й^г'влиСПч
Рис.1. Классификация объектов и задач
Рис.2. Реализация мониторинга
Практическое осуществление мониторинга зданий непосредственно связано с вопросами нормирования. Базовым документом в этой сфере деятельности на сегодняшний день является №384-Ф3 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [1]. В настоящее время системы мониторинга действуют на ряде жилых высотных зданий и комплексов Москвы, в частности ЦНИИЭП жилища проводит работы по мониторингу на следующих объектах: Эдельвейс (ул. Давыдковская, 3), Континен-таль (пр. Маршала Жукова, вл. 72-74), жилой комплекс на ул. Дыбенко, вл. 38.
В ЦНИИЭП жилища принята схема мониторинга, изображенная на Рис.3. Она включает в себя геотехнический мониторинг (традиционные топогеодезические наблюдения за осадками с установкой реперов на высотном здании и окружающей застройке; скважинные измерения суммарных и послойных осадок, порового давления; показания датчиков давления на грунт под фундаментной плитой) и мониторинг состояния и динамики конструкций (измерения трехкомпонентными (X, У, 2) тензодат-чиками, размещенными в фундаментной плите, стенах и пилонах нижнего этажа подземной части, стенах и колонах 1 этажа надземной части; измеренияя колебаний акселерометрами в высотной части и велосиметрами в подземных конструкциях).
Пятчщн Мктнтапокэнне Пцдараыщ*
Рис.3. Схема мониторинга
В практике ЦНИИЭП жилища система мониторинга разрабатывается на стадии проекта в тесной увязке с расчетными предпосылками и монтируется в здании в процессе строительства. Это позволяет фиксировать начальное состояние конструкций и те изменения, которые происходят в конструкциях во время возведения и при временной приостановке строительства.
На первом этапе разработки проекта мониторинга путем компьютерного моделирования определяются наиболее ответственные места конструкций. При этом датчики различных типов и различного положения по высоте, по возможности, устанавливаются друг под другом, в одних точках в плане (Рис.4). Это позволяет сопоставлять дан-
2/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
ные, отражающие одно и то же явление с разных сторон и дифференцировать влияние тех или иных факторов на НДС конструкций.
'/1/1 "
Л - 20. тенэодатчикц * 5 сттпс и йилуде
X 39 тящо^ячмяш 4 ™ гтгите
£ датчики
но щш
Фундаысшнае коттр^им
Гррн/лойм «СнОфоде
Рис. 4. Мониторинг НДС несущих конструкций и грунтового основания
Комплексная система мониторинга позволяет выявить постоянное изменение свойств не только геологической среды, но и искусственных сооружений [2]. Информация о динамике вариаций НДС конструкций во время строительства и эксплуатации здания может быть выражена в виде графика надежности (Рис.5).
в
Л Т, Г,
Рис 5. График надежности и восстановительных ремонтов
На графике: Н0 - начальный уровень надежности,
Н1 - надежность на уровне ремонтопригодности, Н2 - надежность аварийного состояния.
Сочетание визуального обследования с фиксацией местных повреждений позволяет корректировать расчетную схему несущей конструкции и принимать решение о необходимости ремонтных работ (Рис.2).
В наиболее законченном виде такая схема мониторинга реализована в «Методике расчетного прогнозирования срока службы железобетонных пролетных строений автодорожных мостов» [3]. Именно она позволяет сделать мониторинг эффективной мерой по обеспечению долговечной безопасной эксплуатации зданий и сооружений.
Литература
1 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». №384-ФЗ. с. 29.
2. Алмазов В. О., Климов А. Н. Актуальные вопросы мониторинга зданий и сооружений.// Сборник докладов научно-технической конференции Института строительства и архитектуры МГСУ, М. 2010 г. с. 169-175.
3. «Методика расчетного прогнозирования срока службы железобетонных пролетных строений автодорожных мостов»//Минтранс РФ, Государственная служба дорожного хозяйства «Росавтодор». М. 2001 г. с. 76.
References
1 «Technical regulations about safety of buildings and constructions». №384-FZ. p. 29.
2. Almazov V.O. Klimov A. N. Actually problems of monitoring of buildings and structures.// The collection of reports of scientific and technical conference of Institute of building and architecture MGSU, M. 2010, p. 169-175.
3. «A technique of settlement forecasting of life cycle of reinforced-concrete superstructures of highway bridges»//Ministry of Transport of the Russian Federation, Public service of a road economy «Rosavtodor». M. 2001 p. 76.
Ключевые слова: приборный мониторинг, визуальное обследование, надежность конструкции, основание, проект, строительство, эксплуатация
Keywords: Instrumental monitoring, visual inspection, reliability of a design, the base, the project, building, operation
mgsu.klimov@gmail.com
Рецензент: Дронов Ю.П., к.т.н., руководитель отдела согласования проектов ОАО «ЦНИИЭП
жилых и общественных зданий»
