CC BY
16Радоуцкий В.Ю., канд.техн.наук, проф., Шульженко В.Н., канд.техн.наук, проф., ВетроваЮ.В., канд.техн.наук, ст.преп., Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
zchs@intbel.ru
Рассмотрены основные работы по обеспечению требований к системе мониторинга состояния несущих конструкций зданий и сооружений, в ходе которых определяются потенциальные опасности и угрозы для безопасности здания, сооружения, разрабатываются их физические исследовательские модели, позволяющие создавать систему мониторинга несущих конструкций наиболее полно соответствующую потенциальным угрозам.
На основании анализа результатов работ по обеспечению требований к системе мониторинга состояния несущих конструкций зданий и сооружений определяется назначение системы мониторинга, формулируются ее цели и функции.
Ключевые слова: система мониторинга, анализ потенциальных опасностей и угроз, существующие здания и сооружения, состояние несущих конструкций.
С целью обеспечения безопасности зданий и сооружений в соответствии с ГОСТ Р 22.1.12-2005 объекты социально-бытового, жилого и иного назначения оборудуются структурированными системами мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС) [2].
СМИС обеспечивают снижение риска возникновения чрезвычайных ситуаций, представляющих угрозу для безопасности людей, в том числе при опасном изменении состояния несущих конструкций зданий и сооружений.
Для решения задачи контроля изменения состояния несущих конструкций зданий и сооружений в состав СМИС включают подсистему мониторинга состояния несущих конструкций зданий, сооружений (СМИК).
Система мониторинга состояния несущих конструкций осуществляет контроль показателей, характеризующих надежность здания, сооружения, с целью предупреждения ситуаций, при которых значения регистрируемых параметров превысят их предельно допустимые величины. Объектом мониторинга СМИК являются несущие конструкции зданий и сооружений.
Системы мониторинга состояния несущих конструкций зданий, сооружений (СМИК) в составе структурированных систем мониторинга и управления зданиями и сооружениями (СМИС) входят в объектовое звено Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС).
Роль СМИК заключается в информационном обеспечении предупреждения чрезвычай-
ных ситуаций при представляющих угрозу для безопасности людей изменениях состояния несущих конструкций зданий и сооружений.
Общие требования к системе мониторинга формируются на основе проектной архитектурно-строительной документации с учетом характера и назначения, конструктивной формы, размеров, технической и социальной значимости, категории опасности объекта
(по п. 4.9 [2]), уровня ответственности (по п.5 [1]), а также целей и задач, которые ставятся перед мониторингом на различных стадиях жизненного цикла здания, сооружения ВУЗа.
Основные работы по обеспечению формирования требований к системе мониторинга должны включать [1]:
- получение исходных данных необходимых для создания системы мониторинга состояния несущих конструкций здания, сооружения;
- обследование для получения отсутствующих и/или дополнительных исходных данных (для существующих зданий, сооружений);
- формирование требований к системе мониторинга.
Основной перечень исходных данных для создания системы мониторинга состояния несущих конструкций должен включать:
- специальные технические условия;
- материалы по объемно-планировочным и конструктивным решениям;
- общая характеристика здания, сооружения: назначение, общая площадь зданий, их высота, глубина подземной части, решения по конструкции и др.;
- расположение строящегося здания, сооружения с указанием данных о природно-климатических условиях;
- сведения о возможных и наблюдаемых в районе расположения ВУЗа опасных природных процессах (землетрясениях, оползнях, селях, лавинах, абразии, переработке берегов, карсте, суффозии, просадочности пород, наводнениях, подтоплении, эрозии, ураганах, смерчах, цунами и др.), требующих превентивных защитных мер.
- статические и динамические расчёты на проектные нагрузки и воздействия, а так же динамические характеристики конструкции;
- другие необходимые данные.
Основные работы по обследованию существующих зданий, сооружений для создания системы мониторинга состояния несущих конструкций должны включать [3]:
- получение материалов:
- исполнительной документации по архитектурно-планировочным решениям;
- общей характеристики здания, сооружения;
- данных о расположении;
- данных о природно-климатических условиях;
- данных о возможных и наблюдаемых в районе расположения опасных природных процессах, требующих превентивных защитных мер;
- результатов статических расчётов на проектные, расчётные нагрузки и воздействия, а так же динамических характеристик конструкции;
- данных проведенных периодических (внеочередных) мониторингов состояния несущих конструкций;
- проведение работ по обследованию (выборочному, сплошному) несущих конструкций.
Работы по обследованию существующих зданий, сооружений для создания системы мониторинга состояния несущих конструкций должны проводиться в соответствии с действующими нормативно-техническими, методическими документами (СП-13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений; Методика оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений, МЧС России; другие документы.), прошедшими экспертизу и аттестованными установленным порядком.
Работы по формированию требований к системе мониторинга состояния несущих конструкций здания, сооружения должны включать [4]:
- анализ исходных данных (данных обследования), в том числе анализ конструктивного решения;
- определение назначения системы мониторинга;
- формулирование целей мониторинга;
- определение функций системы мониторинга.
В ходе анализа исходных данных осуществляется детальное изучение здания, сооружения, определяются основные потенциальные опасности и угрозы для безопасности.
При принятии решения о разработке физической исследовательской модели здания, сооружения необходимо учитывать, что на ней возможно моделирование сочетаний любых нагрузок и воздействий на несущие конструкции, включая выходящие за расчетные, а также террористические воздействия. Использование физической модели для обеспечения принятия проектных решений позволяет создавать систему мониторинга несущих конструкций наиболее полно соответствующую потенциальным угрозам.
На основании анализа потенциальных опасностей и угроз должны быть определены назначение системы мониторинга и сформулированы цели мониторинга [2].
Назначением системы мониторинга является:
- своевременное оповещение о критическом изменении состояния несущих конструкций комплекса и обеспечение принятия обоснованных решений: по обеспечению безопасности сотрудников и студентов, безопасной эксплуатации; прекращения эксплуатации;
- мониторинг и регистрация в течение всего срока эксплуатации изменений состояния несущих конструкций вследствие накопления в них эксплуатационных дефектов, которые с течением времени могут привести здание, сооружение в предельное состояние, требующее соответствующего ремонта или прекращения эксплуатации.
Целями системы мониторинга является:
- обеспечение безопасности преподавателей, сотрудников и студентов путём автоматического, в режиме реального времени мониторинга интегральных характеристик напряженно-деформированного состояния несущих конструкций, своевременного информирования де-журно-диспетчерской службы здания, сооружения и ЕДДС города, района об их критическом изменении;
- снижение риска утраты несущей конструкцией свойств, определяющих ее надеж-
Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова ность посредством своевременного обнаружения на ранней стадии негативного изменения состояния (напряженно-деформированного состояния) несущих конструкций, которое может привести к их разрушению и повлечь людские потери, переход здания, сооружения в ограниченно работоспособное, аварийное состояние, к полной или частичной потере несущей способности.
В соответствии с определенным назначением и сформулированными целями должны быть определены функции системы мониторинга.
Основными функциями являются:
- автоматический, в режиме реального времени мониторинг интегральных характеристик напряженно-деформированного состояния несущих конструкций здания, сооружения и информирование персонала дежурно-диспетчерской службы здания, сооружения и ЕДДС города, района о критическом изменении состояния (напряженно-деформированного состояния) несущих конструкций здания, сооружения;
- периодический автоматизированный контроль состояния несущих конструкций здания, сооружения, включающий определение их состояния, выдачу рекомендаций по обеспечению их безопасности, контроль функционирования автоматического мониторинга.
_2010, №3
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ГОСТ 27751-88 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету (с учетом изменения № 1)».
2. ГОСТ Р 22.1.12-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования».
3. Методика МЧС России. «Методика оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений» (аттестована Правительственной комиссией по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций и обеспечению пожарной безопасности протокол от 25 февраля 2003г. № 1).
4. СП-13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».
