Статьи

« Назад

Мониторинг конструкций  24.02.2017 11:36

Мониторинг конструкций зданий

 

Система мониторинга конструкций предназначена для:

- контроля состояния несущих конструкций здания с целью оперативного определения негативных изменений напряженно-деформированного состояния в ходе его эксплуатации;

– поддержки принятия решения о необходимости обследования состояния элементов и конструкций здания, в которых произошли изменения напряженно-деформированного состояния;

– повышения безопасности эксплуатации здания за счет оперативного обнаружения негативного изменения напряженно-деформированного состояния конструкций, которое может повлечь за собой переход здания в ограниченно работоспособное или аварийное состояние;

– отслеживания изменения напряженно-деформированного состояния конструкций и принятия экстренных мер по предотвращению его обрушения.

 

Правила обследования и мониторинга технического состояния здания содержатся в ГОСТ 31937—2011.

 

Наиболее опасные сценарии развития аварийных процессов в здании – это, прежде всего, неравномерная осадка основания и деформация каркаса (сопутствующая осадке или независимая).

Деформации несущих конструкций могут возникать из-за следующих основных причин:

1. возможного наличия дефектов в материалах или конструктивных элементах,

2. возможных нарушений в технологии монтажных процессов и допустимых условий эксплуатации,

3. действиями нагрузки, вызванной явлениями техногенного или природного характера, деградации опорных конструкций или любой другой совокупности случайных факторов.

 

Большинство параметров напряженно-деформированного состояния строительных конструкций зависит от параметров окружающей среды: температуры воздуха, влажности, атмосферного давления, направления и скорости ветра, количества осадков.

Данные по параметрам окружающей среды обеспечивают возможность производить корреляционный анализ параметров напряженно-деформированного состояния конструкций и делать выборку параметров, связанных с сезонными и климатическими изменениями.

 

Перечень контролируемых параметров здания может включать в себя:

1. Угловые деформации (крены);

2. Параметры колебаний конструкций;

3. Продольные и изгибные деформации;

4. Планово-высотные перемещения (например, шпиля высотного здания).

 

Параметры зданий контролируются следующими типами датчиков:

 

Контролируемый параметр

Типы датчиков

       1.          

Угловые деформации (крены)

Инклинометры, наклономеры

         2. 

Параметры колебаний конструкций

Трехкомпонентные датчики ускорения – акселерометры для мониторинга амплитуды и частоты колебаний

 3. 

Продольные и изгибные деформации

Струнные тензометры (наварные и закладные)

 4.       

Планово-высотные перемещения (например, шпиля высотного здания

GNSS-приёмники

 

Определение необходимых параметров мониторинга, мест установки датчиков и граничные (аварийные) уставки должны быть определены с учетом расчета здания методом конечных элементов.

Данный расчет должен проводиться в сертифицированном программном комплексе, например, Лира, SCAD, MIDAS или FEM-models.

Отсутствие расчета на этапе выбора и расстановки датчиков мониторинга конструкций приводит к необоснованному увеличению числа датчиков и бесполезности их показаний.

Такой подход является стандартным для компаний, выполняющих типовые проекты без учета особенностей здания.

Типовой проект в данном случае включает огромное количество импортных дорогостоящих датчиков, например, компаний Geokon Inc. (США), DGSI Slope Indicator (США), Leica Geosystems (Швейцария). Большинство датчиков имеют отечественные аналоги, не уступающие им по качеству и точности измерений.

Разберем типовые проектные ошибки по СМИК:

1. В проектах предусмотрено большое количество закладных и наварных струнных тензометров

Технология использования струнных датчиков, залитых в бетоне, приводит часто к невозможности замены вышедших из строя датчиков. Дело в том, что при заливке температура бетонной смеси может достигать 80 и более градусов и выходит за температурный диапазон работы датчиков.

Также при заливке бетона проводится вибро-уплотнение бетонной смеси, что также влияет на работоспособность датчиков.

Точность датчиков с учетом условий заливки бетона, вибраций и температурных воздействий примерно на порядок ниже паспортной.

Тензометры измеряют не абсолютные деформации, а их приращения после установки и начальной калибровки. Поэтому, для получения текущих абсолютных значений измеряемых величин необходимо физически вводить поправки на начальные значения. В залитых в бетоне датчиках никакие калибровки, начальные установки и замены невозможны.

2. В проектах предусмотрены акселерометры без привязки к объекту

Прежде чем выбрать акселерометр, необходимо рассчитать частоты и амплитуды собственных колебаний конструкций. Только исходя из этих параметров может быть грамотно подобран акселерометр.

3. Использование MEMS-инклинометров

Диапазон измерений MEMS-инклинометра составляет ±1°, что в 10-100 раз превышает измеряемую величину. Это может привести к недопустимой погрешности измерения, которая зависит от диапазона измерений. 

 

Часто при проектировании закладывает в спецификации программно-аппаратный комплекс, основанный на BIM-модели здания, что не применимо в данной области.

 

От того, насколько качественно выполнены работы по проектированию системы мониторинга конструкций, зависит эксплуатация объекта.

Работы по проектированию и строительству должны быть выполнены качественно с использованием соответствующих расчетов методом конечных элементов и опыта.



Комментарии


Комментариев пока нет

Добавить комментарий *Имя:


E-mail:


*Комментарий: