Файл: Основы мониторинга технического состояния зданий и сооружений.pdf

путем ввода данных визуальных наблюдений;

2. обеспечение разработки и выдачи заключений о деформационном состоянии инженерно-технических конструкций (конструктивных элементов, несущих конструкций) здания и рекомендаций по обеспечению безопасности здания в соответствии с утвержденными в установленном порядке методиками.

На сигнальную подсистему мониторинга возлагается решение в автоматическом режиме реального времени следующих задач:

1. получение данных о динамических характеристиках и кренах от датчиков (акселерометров и наклономеров), установленных в критически важных точках конструкций здания;

2. обработка и анализ полученных данных с целью определения текущих интегральных характеристик состояния конструкций здания и сравнения их с соответствующими количественными критериями оценки состояния конструкций (динамическим паспортом) здания для установления допустимости и надежности нормальной эксплуатации здания;

3. информирование персонала ДДС здания и ЕСОДУ г. Ноябрьска (через структурированную систему мониторинга и управления инженерными системами здания) о критически важном ухудшении текущих интегральных характеристик состояния конструкций объекта в сравнении с представленными в динамическом паспорте объекта.

На подсистему внепланового, периодического мониторинга возлагается в автоматизированном режиме решение следующих задач:

1. сбор требуемых для оценки состояния конструкций здания данных от акселерометров, наклономеров и геотехнического мониторинга, включая дополнительные инструментальные средства наблюдений за деформациями и перемещением конструкций здания и грунта, а также ввод данных визуальных наблюдений;

2. обработка полученных данных и обеспечение выдачи заключений о состоянии инженерно-технических конструкций (конструктивных элементов, несущих конструкций) здания и рекомендаций по обеспечению его безопасности, разработанных в соответствии с утвержденными установленным порядком методиками. (Указанные методики разрабатываются в ходе научно-исследовательских работ, проводимых на стадиях проектирования, ввода в действие и эксплуатации здания.)

В результате решения задач автоматической сигнальной подсистемы предусматривается подача дежурным службам сообщений по принципу семафора: «желтый», «красный», что позволяет им оперативно действовать в соответствии с разработанным регламентом по эвакуации, вызову специализированных организаций для проведения внепланового, периодического мониторинга.

Задачи автоматизированной подсистемы внепланового, периодического мониторинга решаются путем сбора, обработки и анализа данных о напряженно-деформированном состоянии несущих конструкций и последующего категорирования состояния инженернотехнических конструкций здания на основе полученной информации в соответствии со следующей градацией:

1. первая категория – проектное (нормальное) состояние;

2. вторая категория – ограниченно работоспособное (удовлетворительное) состояние;

3. третья категория – аварийное (неудовлетворительное) состояние.

Количественные критерии оценки технического состояния (категорий) определяются при разработке конструктивного раздела проекта здания и уточняются в процессе строительства и сдачи здания в эксплуатацию путем обследования динамического состояния строительных конструкций здания и/или на основании результатов других исследований, проводимых в рамках НИОКР по согласованию с Заказчиком.

Динамические характеристики здания, определяемые экспериментально при мониторинге изменения состояния инженерно-технических конструкций здания гостиничного комплекса, включают:

1. фактические амплитуды ускорения вынужденных колебаний;

2. основные частоты собственных колебаний;

3. собственные формы колебаний;

4. логарифмические декременты колебаний. При вводе здания в эксплуатацию производят обследование динамического состояния его строительных конструкций для получения количественных критериев оценки состояния конструкций (динамического паспорта здания), устанавливающих допустимость и надежность нормальной эксплуатации здания.

Динамический паспорт здания служит эталоном, необходимым для обеспечения работы сигнальной подсистемы и подсистемы внепланового, периодического мониторинга.

В результате обследования динамического состояния строительных конструкций уточняются матрицы параметров здания для настройки сигнальной подсистемы на корректное определение опасных изменений значений динамических характеристик здания и для настройки подсистемы внепланового, периодического мониторинга на корректное определение категорий состояния.

Оценка напряжённо-деформированного состояния здания производится экспериментально-расчётным методом. Метод базируется на фундаментальных свойствах конструкции, заключающихся в связи ее жесткости и массы с параметрами собственных и вынужденных колебаний. Расчёты выполняются на конечно-элементной компьютерной модели, откалиброванной по экспериментально определяемым матрице передаточных функций, спектру собственных частот и формам колебаний. При возникновении повреждений отдельных элементов конструкции в них происходит перераспределение внутренних усилий вследствие снижения жёсткости, в результате чего меняется матрица передаточных функций и формы колебаний здания, снижаются собственные частоты и увеличиваются амплитуды колебаний.

Анализ этих явлений проводится путем установления взаимосвязи между вынуждающей силой и возникающими колебаниями. Определение и исследование динамических характеристик здания осуществляются в три этапа:

1. создание динамической компьютерной модели здания с учётом исходных проектных данных;

2. экспериментальное определение динамических характеристик здания в естественных условиях (натурные динамические исследования). При этом осуществляется измерение колебаний конструкций, обусловленных непосредственным действием на здание пульсационной составляющей ветровой нагрузки, выполняется спектральный анализ колебаний, вычисляются передаточные функции между информационно-значимыми точками конструкции;

3. калибровка компьютерной модели по результатам натурных динамических исследований на базе совпадения расчётных и экспериментальных передаточных функций. Откалиброванная динамическая компьютерная модель должна отражать фактическое состояние здания.

Эта модель может использоваться для проведения расчётов в соответствии с действующей нормативной базой:

на несущую способность;

сейсмостойкость; ветровую; снеговую нагрузку; сочетания нагрузок;

прогрессирующее обрушение.

В качестве расчетного метода анализа реакций здания на динамическое воздействие применяется математическое моделирование сооружения на основе метода конечных элементов (МКЭ). Для этих целей применяется какой-либо программный комплекс, например «SCAD», основанный на методе МКЭ и способный производить исследование статических и динамических реакций МКЭ-модели на различные сочетания внешних воздействий.

По результатам анализа динамических характеристик здания определяется категория состояния сооружения. Если динамические характеристики начинают выходить за установленные пределы, назначается внеплановый мониторинг с обязательным выявлением причины возникших отклонений и (при необходимости) корректировкой настроек системы.

3.2 Оценка технического состояния здания г. Ноябрьска и расчёты его износа

Здания состоят из отдельных конструктивных элементов (конструкций) – фундаментов, несущие стен, перекрытий, крыши, которые выполняют различные функции. Несущие конструкции здания - строительные конструкции, образующие заданную проектом схему здания, обеспечивающие его пространственную устойчивость при расчетных внешних воздействиях.

Фундамент - подземная или подводная часть здания, которая передает его грунтовому основанию статическую нагрузку, создаваемую весом здания, и дополнительные динамические нагрузки, создаваемые ветром либо движением воды, людей, оборудования или транспорта.

Несущими называются стены, которые образуют каркас здания, придают ему жесткость и прочность. Несущие стены несут нагрузку, как от своего веса, так и от перекрытий, перегородок, расположенных на этих перекрытиях, также сюда включена нагрузка и от крыши здания.

Перекрытиями называются конструктивные элементы, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи и служащие для восприятия нагрузки от собственной массы, массы людей, тяжелых предметов, оборудования и передачи ее на стены или отдельные опоры. Кроме того, перекрытия, связывая между собой отдельные стены, повышают их устойчивость и пространственную жесткость всего здания.

Крышей называется вся система обустройства, включающая в себя и стропильную ферму, и обрешетку, и непосредственно сам кровельный материал - кровлю. Несущие элементы крыши выполняют из брусьев, бревен и досок. здание износ ремонтный

Общий износ здания определяют путем нахождения среднеарифметического числа всех несущих конструкций.

Таблица 2 Расчет общего износа здания

Интервалы величины физического износа в таблицах приняты в зависимости от ценности конструктивного элемента.

Для менее ценных конструктивных элементов принят интервал в 20%, причем, признаки указаны для средних значений. Износ более ценных конструктивных элементов указан с интервалом в 10%, а признаки даны для крайних - больших - значений.

Таблица 3 Оценка степени физического износа по материалам визуального обследования

На основе таблицы 3 можно определить, что конкретное здание находится в удовлетворительном техническом состоянии. Конструктивные элементы пригодны для эксплуатации, но требуют ремонта.

Для того чтобы привести объект оценки в полное работоспособное состояние, необходимо устранить дефекты его несущих конструкций. В этих целях необходимо провести следующие мероприятия по ремонту и восстановлению элементов здания:

- Выполнить затирку угла верхнего этажа;

- Выполнить затирку трещин в кирпичной кладке;

- Выполнить затирку трещины в стене;

- Произвести ремонт вымывания цементного раствора;

- Произвести ремонт кирпичной кладки, подмазка швов;

- Произвести ремонт выпадения отдельных кирпичей.

3.3 Разработка рекомендаций по дальнейшей надёжной эксплуатации

На основании результатов обследования и оценки физического износа разрабатываются рекомендации по дальнейшей надежной эксплуатации строительных конструкций. Например, в ходе обследования фактического технического состояния строительных конструкций было установлено следующее:

1. Техническое состояние фундаментов и прилегающей территории в связи с наличием участков поверхностного «морозного» разрушения бетона и увлажнения грунтов основания оценивается не вполне удовлетворительно – по III категории.

2. Стены (включая перегородки 1-го этажа), полы, система вентиляции и инсоляции здания находятся в неудовлетворительном состоянии (IV категория) по показателям как физического, так и морального износа.

3. Состояние материалов гидроизоляционного ковра, стяжки, теплоизоляции и пароизоляции кровли оценивается как предельное, соответствующее V категории.

4. Фактическое качественное состояние элементов покрытия и перекрытий признано удовлетворительным (II категория).

5. На основании обобщения совокупности дефектов и повреждений, с учетом степени ответственности отдельных элементов возможно признать, что общая оценка технического состояния здания соответствует IV категории и физическому износу 51 – 70% или в среднем 60%.

Для восстановления надлежащих эксплуатационных качеств элементов здания рекомендуется:

− обеспечить организацию стоков воды атмосферных осадков по уклонам от наружных стен и фундаментов устройством вертикальной планировки прилегающей территории и отмостки;