Современные методы мониторинга технического состояния здания Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 624.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЯ

Любовь Александровна Максименко

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры геоматики и инфраструктуры недвижимости, e-mail: maksimenko_la@mail.ru

Рассматриваются вопросы организации наблюдений за техническим состоянием зданий в эксплуатационный период. Показано, что геодезическое обеспечение является составной частью работ при техническом обследовании зданий и сооружений.

Ключевые слова: здания, техническое состояние, обследование, осадка здания, инструментальный мониторинг, геодезическое обеспечение работ.

CURRENT TECHNIQUES FOR BUILDING TECHNICAL STATE MONITORING

Lyubov A. Maksimenko

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc. Prof., Department of Geomatics and Property Infrastructure, e-mail: maksimenko_la@mail.ru

Problems of building technical state monitoring in operating period are considered. Geodetic support is presented as a component of works on maintenance control of buildings and structures.

Key words: buildings, technical state, examination, building settlement, instrumental monitoring, geodetic support of works.

Современное строительство и техническая эксплуатация зданий должны обеспечивать и решать вопросы безопасности жизнедеятельности человека. Появление новых задач в связи с инновационными процессами в технологии строительства, внедрение малоизученных материалов, строительство зданий в условиях плотной городской застройки в короткие сроки, ветровые нагрузки, растущие с каждым годом, вес и скорость движения транспорта, вибрации от транспортных потоков, изменения в грунтах оказывают отрицательное воздействие на состояние строительных конструкций и всего здания в целом. В достаточной степени негативную реакцию на эти факторы можно уменьшить, предупредив последствия их воздействия. Существенным моментом в повышении эффективности технического обслуживания и ремонта зданий является перевод их на проектную основу. Проектирование, возведение и эксплуатацию каждого здания объединяет применение единых параметров эксплуатационных качеств. При проектировании здания эксплуатационные качества определяются выбором материалов, расчетом конструкций, объемно-планировочным решением, инженерным оборудованием в соответствии с назначением здания.

Одним из инструментов, направленных на поддержание требуемых уровней надежности и функциональности сооружения, является инструментальный

мониторинг. Мониторинг - это процесс непрерывного контроля текущего состояния объекта с накоплением информации и оценкой полученной информации с целью идентификации текущего состояния объекта, контроль изменения этого состояния во времени и взаимодействия объектов с природными и техногенными воздействиями на них. Система мониторинга инженерных конструкций - это система датчиков, распределенных по сооружению, информация от которых постоянно сводится в центр приема. После чего эта информация выводится в удобном для восприятия виде и сохраняется. Техническая база систем мониторинга - это оборудование, выпускаемое ведущими компаниями - общепризнанными мировыми лидерами в производстве средств контроля и измерений, а также средств вычислительной техники и электроники. Система инструментального мониторинга инженерных конструкций состоит из датчиков и автономных блоков сбора данных, которые устанавливаются на объекте или контрольной станции. Датчики соединяются с блоками сбора данных при помощи проводной или беспроводной системы передачи [3], [4]. Контрольная станция применяется для сбора информации, поступающей от блоков сбора информации, записи результатов на стационарный и съемный носители. Применяемая номенклатура и количество датчиков определяется проектом и может меняться. Номенклатура современных применяемых датчиков:

- климатические датчики: силы и направления ветра, температуры и влажности.

- тензометрические датчики деформации (напряжения).

- акселерометры - датчики ускорений и вибрации.

- инклинометры - датчики наклона.

- датчики перемещения - механические, лазерные или GPS.

Построение системы инструментального мониторинга должно предваряться проектированием.

Наблюдения за осадками жилых зданий в эксплуатационный период необходимы для своевременного выявления и прекращения развития вертикальных деформаций здания, вызванных различными причинами. Визуальные наблюдения заключаются в периодическом осмотре здания, проводятся минимум два раза в год в начале и завершении отопительного сезона. Геодезические наблюдения проводят специализированные организации и состоят в периодическом измерении высотных положений нивелировочных марок по отношению реперов и в сопоставлении результатов измерений, проводимых в различные периоды времени.

Обоснованием для проведения геодезического мониторинга, т.е. наблюдения за осадками зданий высокоточным нивелированием, являются нормативные документы. Тем не менее, решение задач на каждом этапе взаимосвязано - как запроектировано и построено здание, таковы условия и проблемы его эксплуатации.

Так, например, согласно действующим нормативным документам [2] в состав геодезических работ, выполняемых на строительной площадке, входят

геодезические измерения деформаций оснований, конструкций зданий и их частей, если это предусмотрено проектной документацией, установлено авторским надзором или органами государственного надзора. Методы и требования к точности геодезических измерений деформаций оснований зданий принимаются по ГОСТ 24846-84. Создание геодезической разбивочной основы для строительства и геодезические измерения деформаций оснований, конструкций зданий и их частей в процессе строительства являются обязанностью заказчика. Производство геодезических работ, в процессе строительства, геодезический контроль точности геометрических параметров зданий и исполнительные съемки входят в обязанности подрядчика. Такие исследования выполняются по специальному техническому заданию, которое составляется проектной организацией исходя из особенностей конструкций здания. Измерения деформаций оснований фундаментов строящихся зданий и сооружений проводят в течение всего периода строительства и в период эксплуатации до достижения условной стабилизации деформаций, устанавливаемой проектной или эксплуатирующей организацией. Измерения деформаций оснований фундаментов зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации проводят в случае появления недопустимых трещин, раскрытия швов, а также резкого изменения условий работы здания или сооружения. По ГОСТ 24846-84 погрешность измерений не должна превышать 2 мм, что соответствует второму классу точности измерений.

В качестве геодезических знаков, применяемых для измерения осадок и деформаций сооружений методом нивелирования, служат марки и репера. Для обеспечения точности измерений вертикальных деформация в эксплуатационный период здания должны быть установлены три глубинных репера, которые размещают вне зоны распространения давления от здания или сооружения. Репер - геодезический знак, высотное положение которого является практически неизменным на протяжении всего времени измерения осадок.

Деформационные марки, для определения вертикальных перемещений, устанавливаются в нижней части несущих конструкций. Марки располагают по всему периметру здания, внутри его, в том числе на углах, на стыках строительных блоков, по обе стороны осадочного или температурного шва, в местах примыкания продольных и поперечных стен, на поперечных стенах в местах пересечения их с продольной осью, на несущих колоннах, вокруг зон с большими динамическими нагрузками. Марка — геодезический знак, неподвижно закрепленный на конструкции здания, который меняет свое высотное положение вследствие осадки фундамента. Точки наблюдения (осадочные марки) закладываются в процессе строительства. Способы установки осадочных марок различны. В кирпичной кладке выбивается гнездо на глубину до 150 мм, которое заполняется цементным раствором, в раствор втапливается стальной уголок ребром вверх. На стальных колоннах уголок приваривается к стволу колонны. На железобетонных колоннах вскрывается рабочая арматура и к ней приваривается уголок. На сваи устанавливается стальной анкер с приваренной к нему реперной головкой, для постановки на нее пяты нивелирной рейки. В

качестве осадочных марок, устанавливаемых в эксплуатационный период (как один из вариантов) могут быть использованы стальные дюбели.

В производственных фирмах [1] накоплен достаточно большой опыт измерения осадок строящихся и существующих зданий, разработаны методики размещения марок, производства геодезических работ и обработки полученных результатов измерений.

Характерные примеры графиков наблюдения за осадками зданий приведены на рис. 1.

Рис. 1. Графики изменения осадки здания за наблюдаемый период

По результатам наблюдений определяется средняя осадка и скорость ее развития, находятся деформации фундаментов в виде их прогибов и кренов по значениям осадки конкретных марок. Оценивают совместную пространственную жесткость о снования и фундамента по параметру в виде отношения максимальной неравномерности осадки к ее среднему значению. В качестве оценочных параметров можно использовать коэффициент вариации, отражающий соотношение между неравномерностью осадки и ее средним значением. Значения этих коэффициентов возрастают по мере увеличения трещин и других параметров оцениваемых эксплуатационных факторов. Значения коэффициентов вариации, вычисленные по осадкам характерных марок, более четко отражают уровень аварийного состояния здания.

Данные о результатах инструментальных наблюдений за осадками необходимы не только в период строительства, эксплуатации или переустройства зданий. Такие сведения нужны при оценке их технического состояния. Кроме существенного повышения безопасности объектов создание комплексной системы мониторинга позволяет принести реальный экономический эффект.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Максименко Л.А., Лубягин А.В. Геодезический мониторинг строительных объектов г. Новосибирска // ГЕО-Сибирь-2007. III Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 25-27 апреля 2007 г.). - Новосибирск: СГГА, 2007.

2. СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве.

3. ГОСТ Р53778-2010 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

4. Требования к техническим средствам и системам комплексного обеспечения безопасности, автоматизации и связи многофункциональных высотных зданий и комплексов. Пособие для специалистов проектных и монтажных организаций, заказчиков, страховых компаний, инвесторов и контролирующих органов. - М. 2005 г.

5. Максименко Л. А. Наблюдения за осадками зданий в эксплуатационный период // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью» : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 4.

© Л. А. Максименко, 2015