Методика оценки надежности конструкций

В настоящее время в Российской Федерации эксплуатируется большое число инженерных сооружений различного назначения: промышленных зданий, гидротехнических сооружений, инфраструктурных объектов, башен и дымовых труб, галерей, мостов, эстакад и тоннелей, подпорных стен, трубопроводов, стальных и железобетонных резервуаров и емкостей и др.

В процессе эксплуатации конструкций промышленных зданий и сооружений постепенно изменяется степень их надежности. Категория «надежности» представляет собой, согласно определению, данному в рекомендациях АО «ЦНИИПромзданий», «сохранение во времени необходимой несущей способности, долговечности», которые установлены нормами качества для данного вида конструкций.  

Методика предварительного оперативного обследования и оценки надежности стальных, железобетонных, каменных и деревянных конструкций зданий и сооружений, устанавливающая по внешним признакам технического состояния в зависимости от имеющихся повреждений и дефектов, предлагается в рекомендациях АО «ЦНИИПромзданий», которые содержат подробные таблицы для различных видов конструкций. 

Оценка степени надежности эксплуатируемых строительных конструкций производится на основе визуального выявления и анализа обнаруженных в них различных повреждений и дефектов (пластические деформации, потеря устойчивости напряженных элементов, коррозии, трещины), которые возникают вследствие:

- чрезвычайных ситуаций (землетрясения, наводнения, взрывы и др.);

- агрессивных воздействий внешней среды;

- силовых воздействий (значительно превышающих проектные нагрузки);

- температурных воздействий (пожара).

По результатам этих оценок определяется эксплуатационная пригодность и безопасность конструкций зданий и инженерных сооружений, оптимальные сроки для их ремонта, усиления и восстановления, а также необходимость применения более точных, в том числе автоматизированных методов мониторинга и контроля качества конструкций.

В зависимости от установленной категории технического состояния конструкций их надежность подразделяется на пять степеней:

• нормальное,
• удовлетворительное,
• не вполне удовлетворительное,
• неудовлетворительное (предаварийное),
• аварийное.

Необратимые повреждения, критические для несущей способности конструкций, могут приводить к динамическому снижению степени надежности и безопасности зданий и сооружений, а в случае отсутствия мер по ремонту и восстановлению конструкций - к их аварийному состоянию и обрушению.

В этой связи ключевой задачей оценки надежности и безопасности является непрерывный сбор и анализ данных по техническому состоянию конструкций промышленных зданий и сооружений, позволяющие с высокой точностью прогнозировать вероятность аварий и чрезвычайных ситуаций.  

Мониторинг конструкций как фактор обеспечения безопасной эксплуатации

Методика ЦНИИПромзданий предназначена для оперативной приблизительной экспертной оценки надежности зданий и сооружений по внешним признакам.  Относительная оценка производится по выявленному максимальному повреждению на длине конструкции и рассчитывается по готовым формулам, включающим коэффициенты значимости отдельных видов строительных конструкций (несущие стены и фундаменты, балки и перекрытия, плиты и панели, фермы и колонны и проч.).

Однако достоверное прогнозирование ресурса надежной и безопасной эксплуатации конструкций промышленных зданий и инженерных сооружений может быть обеспечено лишь путем проведения своевременного оперативного контроля за состоянием объектов как в процессе строительства, так и в период их последующей эксплуатации.

Одним из наиболее эффективных решений данной проблемы является применение систем строительного мониторинга, которые включают в себя высокоточные измерительные средства (цифровые датчики), обеспечивающие раннее выявление угрозы аварийного обрушения зданий и сооружений под влиянием технологических, эксплуатационных и природно-техногенных воздействий.

Внедрение таких систем на промышленных объектах РФ отражает мировой тренд от периодического контроля к непрерывному мониторингу конструкций на всех стадиях жизненного цикла объектов с использованием комплексных автоматизированных систем. Актуальность подобных решений в настоящее время связана с высокой динамикой роста эксплуатационных дефектов и, как следствие, относительно небольшим временным промежутком от появления повреждений до полного разрушения объекта.

Поэтому внедряемые компанией «СМИС Эксперт» системы мониторинга промышленных зданий и сооружений обеспечивают непрерывный динамический контроль технического состояния несущих конструкций и основных узлов производственных объектов, позволяют на ранних сроках обнаружить:

• изменения напряженно-деформированного состояния оснований и фундаментов (осадки, крены, горизонтальные смещения и проч.) и оценить степени этого изменения;
• приближение усилий в распорных и анкерных конструкциях к предельным значениям в условиях высоких статических и динамических нагрузок;
• развитие скрытых дефектов и повреждений фасада, крыши;
• величину и динамику раскрытия трещин конструкций.

Комплексные системы мониторинга включают в себя программно-аппаратный комплекс сбора, обработки, отображения и архивирования данных и диспетчерского контроля (автоматизированные рабочие места - АРМ).

В состав системы мониторинга входят цифровые датчики, осуществляющие первичные преобразования физических параметров, характеризующих напряженно-деформированное состояние конструкции (механические напряжения, деформации), аналого-цифровые преобразователи, модуль сбора данных и управляющий компьютер, который предназначен для сбора в реальном времени, обработки и анализа данных об объектах мониторинга с целью выработки управленческих решений.

Ключевыми задачами систем автоматизированного инструментального мониторинга в целях обеспечения надежной и безопасной эксплуатации промышленных зданий и сооружений являются:

• непрерывный контроль напряженно-деформационного состояния несущих конструкций объектов;
• контроль соответствия величин нагрузок и воздействий на контролируемые конструкции нормативным значениям, определенных при проектировании или содержащихся в нормативных документах;
• формирование заключения с оценкой технического состояния и пригодности к эксплуатации конструкций зданий и сооружений;
• составление прогноза динамики технического состояния на ближайший период;
• организация и контроль своевременных мер по усилению, восстановлению и ремонту несущих конструкций.

В рекомендациях АО «ЦНИИПромзданий» представлены различные общие методы и примеры усиления и ремонта, особенности расчета при усилении и восстановлении конструкций зданий и сооружений. В основе рекомендаций - примеры конструктивных решений, заимствованных из практики отечественного и зарубежного строительства.

Мониторинг несущих конструкций эксплуатируемых промышленных объектов осуществляется в соответствии с программой, которая должна включать в себя:

- перечень состава работ;

- реестр особо ответственных конструкций и узлов;

- параметры и их расчетные значения, подлежащие контролю;

- выбор системы наблюдений;

методику проведения измерений и анализа напряженно-деформационного состояния несущих конструкций методы и объёмы контрольных операций;

- необходимое оснащение.

К особо ответственным узлам и конструкциям относятся:

• конструкции, которые обеспечивают пространственную жесткость и устойчивость зданий и сооружений;
• несущие конструкции, перекрывающие главные пролеты и опорные конструкции в большепролётных зданиях;
• узлы и конструкции, а также их элементы, разрушение или появление дефектов в которых приводит к снижению уровня безопасности здания, а также к быстрому разрушению конструкций или объекта в целом.

В целях ранней диагностики технического состояния особо ответственных узлов и конструкций проводится геодезический мониторинг, который позволяет с помощью датчиков выявить внешне не проявляющие себя деформации оснований и фундаментов, инструментально фиксирует невозможные для визуального наблюдения крены здания, прогибы перекрытий, локализует места изменения напряженно-деформационного состояния конструкций.

Таким образом, комплексные автоматизированные системы непрерывного контроля технического состояния промышленных зданий и сооружений - в отличии от традиционной визуальной методики оценки надежности конструкций по внешним признакам -  обеспечивают: 

• раннее выявление возможности обрушения, перехода в предаварийное состояние промышленных зданий и сооружений путем получения необходимого объема измеряемых данных обо всех ответственных конструктивных элементах эксплуатируемых объектов, независимо от степени их доступности для наблюдения;   
• полную автоматизацию контроля надежности и безопасности конструкций;
• высокую точность и достоверность результатов вследствие регулярности измерений контролируемых параметров конструкций и исключения субъективного фактора из процесса измерений;
• применение современных методов сбора и передачи информации, цифровых средств измерений, оптимизированных математических алгоритмов обработки информации;
• возможность прогнозирования вероятности аварий и ЧС за счет сформированной матрицы оценки угроз и рисков конкретных объектов.

Автоматизированный мониторинг конструкций зданий и сооружений

Компания «СМИС Эксперт» разрабатывает оптимальные решения для качественного автоматизированного мониторинга конструкций промышленных зданий и сооружений, обладая значительной экспертизой в проектировании и внедрении систем мониторинга с использованием широкого спектра цифровых датчиков, а также опыт разработки специального программного обеспечения.

Наши системы, в зависимости от бизнес-потребностей конкретных управляющих компаний-заказчиков, как дополнение к автоматизированному сбора данных автоматизированному мониторингу могут осуществлять также и другие важные функции, такие как:

• планирование и автоматизированный контроль выполнения подрядными организациями или внутренними службами работ по осмотрам и обследованиям конструкций;
• ведение реестра эксплуатационной документации по промышленным зданиям и сооружениям;
• контроль метрологического обеспечения средств измерений, применяемых в процессе автоматизированного мониторинга (в рамках планирования и контроля проведения периодических поверок).

Мы предлагаем владельцам и организациям, эксплуатирующим производственные здания и сооружения, экспертное частичное обследование с применением инструментальных средств измерений. Если в результате обследования будет установлена необходимость в применении средств автоматизированного мониторинга конструкций, специалисты компании «СМИС Эксперт» готовы разработать соответствующую программу мониторинга, рабочий проект и выполнить комплекс работ по вводу в действие системы с ее эксплуатационным сопровождением.

Сделать заявку, задать вопрос и получить дополнительную информацию

 Для получения бесплатной консультации, уточнения условий предоставления услуги, пожалуйста, обратитесь по телефону +7 (495) 532-52-62, по e-mail: info@smis-expert.com, закажите звонок или оставьте заявку на одной из контактных форм обратной связи на странице сайта.

Мы предоставим вам всю необходимую информацию, подберем оптимальное решение для Вашего объекта, сделаем предварительную оценку бюджета

.