CC BY
62Проектирование, строительство и реконструкция объектов военного назначения
УДК 355.691:69.003.13
Ваучский М.Н., Бирюков Ю.А., Добрышкин Е.О.
Vauchskii M.N., Biryukov Yu. A., Dobryshkin E.O.
Цифровое обеспечение мониторинга технического состояния зданий и сооружений Военно-строительного комплекса
Digital monitoring of the buildings and structures technical condition of the Military construction complex
Аннотация:
Раскрыты существующие проблемы содержания зданий и сооружений предприятий и организаций Военно-строительного комплекса в нормативном и работоспособном техническом состоянии. Обоснована целесообразность применения систем автоматизированного мониторинга их технического состояния в организациях Военно-строительного комплекса Министерства обороны Российской Федерации. Описана разработанная система дистанционного мониторинга строительных конструкций и предложен алгоритм проведения обследования технического состояния эксплуатируемых зданий с использованием цифровых технологий.
Abstract:
The existing problems of maintenance of buildings and structures of enterprises and organizations of the Military construction complex in the normative and functional technical condition are revealed. The expediency of using automated monitoring systems for their technical condition in organizations of the Military construction complex of the Ministry of defense of the Russian Federation is justified. The developed system for remote monitoring of building structures is described and an algorithm for conducting a survey of the technical condition of buildings in operation using digital technologies is proposed
Ключевые слова: строительство, военно-строительный комплекс, основные фонды, здания, обследование, мониторинг, цифровые технологии.
Keywords: construction, military construction complex, fixed assets, buildings, survey, monitoring, digital technology
Большое значение в функционировании Военно-строительного комплекса Министерства обороны Российской Федерации (ВСК МО РФ) имеет соблюдение эксплуатационных требований, предъявляемых к содержанию основных фондов предприятий и организаций ВСК МО РФ, для
обеспечения надлежащего технического состояния объектов и недопущения преждевременного сверхнормативного износа их несущих и ограждающих конструкций.
Известно, что значительный удельный вес (66,1 % [1]) в структуре основных фондов коммерческих организаций Российской Федерации составляет их пассивная часть (т.е. здания и сооружения). По этой причине, в рамках статьи, авторы рассматривают в качестве основных фондов организаций различных форм собственности с характерным функциональным назначением, находящихся в структуре ВСК МО РФ, совокупность зданий, обеспечивающих производственные и непроизводственные мощности таких организаций. При этом, ввиду отсутствия нормативно принятой классификации зданий как элементов основных фондов предприятий ВСК МО РФ, авторами статьи обоснована и предложена классификация зданий, обеспечивающих:
- технологический процесс,
- непрерывность производственного процесса,
- непрерывность управленческого процесса (рис. 1).
I-■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — ■ — - |
| Здания, обеспечивающие технологический процесс :
Производственные Производственные цехи
Подсобно- Ремонтные, инструментарные,
производственные тарные цехи
Энергетические Компрессорные, газогенераторные,
воздуходувные станции
Здания, обеспечивающие непрерывность производственного процесса
Транспортные Гаражи, депо
Складские Склады
Санитарно-технические Насосные и очистные станции, водонапорные башни
Здания, обеспечивающие непрерывность управленческого процесса
Административные ч, Административно-бытовые здания, здания управления предприятием
Рис. 1. Классификация зданий предприятий ВСК МО РФ по функциональному
назначению
Исследование опыта воспроизводства основных фондов предприятий ВСК МО РФ показывает, что реализация комплексного подхода к процессу воспроизводства зданий как элементов основных фондов предприятий возможна только при совокупности мероприятий по проведению
текущего или капитального ремонтов, модернизации, реконструкции и нового строительства в зависимости от технического состояния здания [2, 3, 4, 5, 6]. При этом наличие значительного физического износа зданий и отсутствие экономической целесообразности проведения ремонтов и реконструкции являются отправными точками на осуществление сноса здания с последующим новым строительством на месте проведения работ по его сносу [7, 8]. Таким образом, в условиях необходимости принятия решений руководством организаций и предприятий в отношении эксплуатируемых зданий и сооружений актуальным вопросом является определение достоверного технического состояния объектов с целью экономически обоснованного совершенствования материальной базы.
Одним из нормативных способов контроля в период возведения и эксплуатации зданий [9, 10] на территории Российской Федерации, является мониторинг их технического состояния. Мониторинг представляет собой систему наблюдения и контроля, проводимую по определенной программе, разрабатываемой исполнителем и утверждаемой заказчиком. В эксплуатационный период такая система предназначается для выявления зданий, на которых произошли значительные изменения напряженно-деформированного состояния несущих конструкций или их пространственных отклонений и для которых необходимо обследование технического состояния [9]. Общая структура мониторинга технического состояния зданий и сооружений представлена в виде схемы на рис. 2. Таким образом, мониторинг следует рассматривать как надежный механизм определения достоверного технического состояния зданий и сооружений для эффективного планирования воспроизводства основных фондов предприятий и организаций ВСК МО РФ. Вместе с тем, постоянный контроль технического состояния зданий и сооружений требует содержания в штате организации специалистов, имеющих соответствующую квалификацию, что не всегда возможно вследствие ограниченности средств, а также различий в организационно-правовых формах организаций. Необходимо учитывать сложности процесса увеличения штатной численности работников в структуре предприятий, учредителем которых является государство. Поэтому авторами предлагается использование систем автоматизированного мониторинга с применением программных комплексов для интерпретации показаний, поступающих с технических устройств. В материальном плане система цифрового мониторинга строительных конструкций представляет собой совокупность датчиков, равномерно распределенных по объекту, информация от которых постоянно передается к автономным блокам сбора данных. Блоки сбора данных устанавливаются на объекте или специальной контрольной станции, соединение между блоком и датчиками осуществляется посредством проводной или беспроводной системы передачи данных. Контрольная станция служит для обобщения информации, поступающей от блоков, а так же для регистрации результатов на стационарных или съемных носителях. От контрольной станции информация передается в центр приема и обработки, сохраняется и представляется в удобном для восприятия виде.
Описанная концепция ведения дистанционного контроля над техническим состоянием конструкций была реализована на основе научных разработок российских ученых [11, 12, 13]. Авторами, в рамках проводимого исследования по мониторингу технического состояния зданий ВСК МО РФ, была разработана система дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений [14]. При анализе технических характеристик ближайшего прототипа было определено, что используемая дуплексная радиосвязь между модемом и пунктом контроля технического состояния конструкции построена таким образом, что все передатчики и приемники работают на одной несущей частоте. Поэтому передатчики оказывают негативное влияние на собственные приемники, снижая их помехоустойчивость и достоверность принимаемой информации о техническом состоянии здания. Предлагаемая система по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена дискретной информацией между пунктом контроля и модемом за счет использования двух частот и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.
Структурная схема устройства, реализующего принцип работы системы дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерно-строительных сооружений, представлена на рис. 3.
Таким образом, применение разработанной системы позволяет повысить эффективность дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций (например, осуществление контроля над осадкой здания, изменением геометрических параметров) и инженерных сооружений в течение всего периода их эксплуатации.
10
19
2 3
11
12
20 21 22
13
4
1 4
5
15
6
16
7
8 9
17
18
Рис. 3. Схема устройства дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций
и инженерно-строительных сооружений: 1 - контролируемый участок конструкции; 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 - блоки измерения (деформации, мех анического напряжения, вибрации,
давления, наклона, температуры воздуха, температуры грунта, электрического тока, электрического потенциала); 11-19 - преобразователи информации; 20 - контроллер; 21 -модем; 22 - линия радиосвязи
В соответствии с требованиями норм [9], наблюдения за осадками зданий в период эксплуатации обусловлены необходимостью своевременного выявления и прекращения развития вертикальных деформаций. Визуальное наблюдение представляет собой периодический осмотр состояния объекта. Осмотр проводится, как правило, 2 раза в год - в начале и завершении отопительного сезона. Зачастую, из-за появления недопустимых трещин, раскрытия швов, а также резкого изменения условий эксплуатации объекта требуется проведение геодезического мониторинга, т.е. наблюдение за осадками объектов высокоточным нивелированием. В рамках проводимого авторами статьи исследования выполнено обследование технического состояния административно-хозяйственного здания предприятия в структуре ВСК МО РФ на территории Западного военного округа (рис. 4), зданию присвоена категория ограниченно-работоспособного технического состояния в соответствии с [9].
После проведения обследования авторами осуществлялось измерение высотных положений нивелировочных марок по отношению к реперам и сопоставление результатов измерений за различные периоды времени. График наблюдения за осадкой рассматриваемого здания представлен на рис. 5.
Рис. 4. Появление недопустимых трещин у исследуемого административно-хозяйственного здания
В рамках исследования и проведения анализа результатов наблюдений были определены деформации фундаментов в виде прогибов по значениям и скорости развития осадки конкретных марок; руководству предприятия была представлена информация, содержащая оценку совместной пространственной жесткости основания и фундамента. Интерпретация полученных результатов осуществлялась на основе определения отношения максимальной неравномерной осадки к ее среднему значению [9, 15].
Рис. 5. График изменения осадки административно-хозяйственного здания
за наблюдаемый период, мм
На основе представленных результатов геодезического мониторинга руководству предприятия было предложено провести повторное обследование технического состояния здания в соответствии с разработанным алгоритмом (рис. 6).
Рис. 6. Алгоритм проведения обследования технического состояния здания
В ходе проведенной работы по оценке технического состояния зданий, как структурных элементов основных фондов предприятия в структуре ВСК МО РФ, авторы пришли к выводу, что стратегия воспроизводства такого узкого сегмента основных фондов предприятия как здания должна основываться на нормативной и научно-методической базе. Указанная база должна регламентировать комплекс работ по проведению обследования и мониторинга технического состояния зданий в период всего процесса их эксплуатации. Целесообразным решением является применение автоматизированных систем мониторинга технического состояния строительных конструкций с использованием цифровых технологий на основе отечественных программных продуктов. Указанный подход позволит обеспечить:
- безусловное выполнение требований статьи 55-24 Градостроительного Кодекса РФ [16] к эксплуатационному контролю над техническим состоянием зданий, сооружений;
- получение корректной информации о текущем состоянии несущих и ограждающих конструкций зданий, сооружений;
- объективное ведение журнала эксплуатации здания, сооружения и оптимальное планирование ремонтно-восстановительных работ;
- оперативное принятие обоснованных инженерных решений на выполнение необходимых мероприятий или работ;
- исключение ситуации доведения состояния несущих и ограждающих конструкций зданий, сооружений до критических значений в период их плановой эксплуатации;
- сокращение материальных и финансовых затрат на обеспечение процесса мониторинга состояния несущих и ограждающих конструкций зданий, сооружений;
- сокращение материальных затрат на выполнение работ по поддержанию несущих и ограждающих конструкций зданий, сооружений в нормативном (работоспособном) состоянии.
Список литературы:
1. Ложникова А.В., Муравьев И.В. О состоянии и обновлении основных фондов предприятий с рентоориентированным поведением / Вестник Томского государственного университета. Экономика. - 2010. - № 3 (11). С. 44-52.
2. Вакуненков В.А., Жуков Л.В. К вопросу разработки новых конструктивно-технологических решений специальных фортификационных сооружений МО РФ // Строительные и дорожные машины. - № 1. - 2017. - С. 54-56.
3. Вакуненков В.А., Плоцкий П.В. Методика расчета снижения стоимости строительства и эксплуатации хранилищ теплоаккумулирующего вещества специальных сооружений // Военный инженер. - № 1 (3). - 2017. - С. 7-12.
4. Biryukov A., Dobryshkin E., Kravchenko I., Glinskiy M. Optimization of management decisions for choosing the strategy of enterprises fixed assets reproduction // Proceedings of the 18th International Scientific Conference ENGINEERING FOR RURAL DEVELOPMENT, vol. 18, May 22-24, 2019. Pp. 1726-1736. ISSN 1691-5976. DOI:10.22616/ERDev2019.18.N505
5. Бирюков А.Н., Добрышкин Е.О., Кравченко И.Н. Планирование восстановления объектов жилищного фонда на основе вариантного проектирования // Системные технологии. — 2019. — № 30. — С. 63-70.
6. Бирюков А.Н., Добрышкин Е.О. Совершенствование логистики процесса поставок материальных ресурсов автомобильным транспортом на объекты Военно-строительного комплекса / Военный инженер. - 2019. - № 1 (11). - С. 13-20.
7. Бирюков А.Н., Маругин В.М., Лазарев А.Н., Мороз А.М., Чмырёв В.А. Экспертные формы контроля (на примерах оценки строительных объектов и самооценки строительных предприятий) (монография). - СПб.: Издательство «Политехника», 2012. - 213 с.
8. Бирюков А.Н., Ивановский В.С., Куделко Н.М., Лапшин О.Е. Основы организации, экономики и управления в строительстве. М.: Спецстрой России, 2012. 432 с.
9. ГОСТ 31937-2011 от 27 декабря 2012 года «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния». http://docs.cntd.ru/document/1200100941, (дата обращения 22.01.2020).
10. СП 13-02-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». http://docs.cntd.ru/document/1200034118, (дата обращения 22.01.2020).
11. Bolotin S., Biryukov A. Time Management in Drafting Probability Schedules for Construction Work//World Applied Sciences Journal. 2013. № 13. Pp. 1-4.
12. Кармазинов Ф.В., Заренков Д.В., Дикарев В.И., Койнаш Б.В. Вода, нефть, газ и трубы в нашей жизни. СПб, 2005, «Техническая книга», C. 179-214.
13. Маругин В.М., Азгальдов Г.Г., Белов О.Е., Бирюков А.Н. Квалиметрическая экспертиза строительных объектов. СПб.: Политехника, 2008. 527 с.
14. Бирюков А.Н., Бирюков Ю.А., Добрышкин Е.О., Бирюков Д.В. и др. Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений и устройство для его осуществления. Патент на изобретение RU №2 685 578 С1 (МПК G01 M 7/00).
15. СП 126.13330.2017 Геодезические работы в строительстве. СНиП 3.01.03-84. http://docs.cntd.ru/document/550965720, (дата обращения 22.01.2020).
16. Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 N 190-ФЗ (ред. от 27.12.2019) //http://www.consultant.ru/document/cons_doc/, (дата обращения 22.01.2020).
