Мониторинг технического состояния уникальных зданий и сооружений

Мониторинг технического состояния оснований и строительных конструкций уникальных зданий (сооружений) проводят в целях обеспечения их безопасного функционирования, его результаты являются основой эксплуатационных работ на этих объектах. При мониторинге проводят контроль за процессами, протекающими в конструкциях объектов и грунте, для своевременного обнаружения на ранней стадии тенденции негативного изменения напряженно-деформированного состояния конструкций и оснований, которое может повлечь переход объекта в ограниченно работоспособное или аварийное состояние, а также получения необходимых данных для разработки мероприятий по устранению возникших негативных процессов.

Состав работ по мониторингу технического состояния оснований и строительных конструкций уникальных зданий (сооружений) регламентируется индивидуальными программами проведения измерений и анализа состояния несущих конструкций в зависимости от технического решения здания (сооружения) и его деформационного состояния.

В эксплуатируемом уникальном здании (сооружении), как правило, доступ к большей части несущих конструкций существенно ограничен, а работы по традиционному обследованию технического состояния конструкций трудоемки и дороги. Для таких объектов применяют специальные методы и технические средства раннего выявления и локализации мест изменения напряженно-деформированного состояния конструкций с последующим обследованием технического состояния выявленных опасных участков конструкций.

Для проведения контроля и ранней диагностики технического состояния оснований и строительных конструкций уникального здания (сооружения) устанавливают автоматизированную стационарную систему (станцию) мониторинга технического состояния (в соответствии с заранее разработанным проектом), которая должна обеспечивать в автоматизированном режиме выявление изменения напряженно-деформированного состояния конструкций с локализацией их опасных участков, определение уровня крена здания или сооружения, а в случае необходимости - и других параметров (деформации, давление и др.). Настройку автоматизированной стационарной системы (станции) мониторинга проводят, как правило, с использованием заранее разработанной математической модели для проведения комплексных инженерных расчетов по оценке возникновения и развития дефектов в строительных конструкциях, в том числе и в кризисных ситуациях.

Автоматизированная стационарная система (станция) мониторинга технического состояния оснований и строительных конструкций должна:

- проводить комплексную обработку результатов проводимых измерений;

- проводить анализ различных измеренных параметров строительных конструкций (динамических, деформационных, геодезических и др.) и сравнение с их предельными допустимыми значениями;

- предоставлять достаточную информацию для выявления на ранней стадии тенденции негативного изменения напряженно-деформированного состояния конструкций, которое может привести к переходу объекта в ограниченно работоспособное или аварийное состояние.

При выявлении мест изменения напряженно-деформированного состояния конструкций проводят обследование этих частей с помощью методов, изложенных в разделе 5, и по их результатам делают выводы о техническом состоянии конструкций, причинах изменения их напряженно-деформированного состояния и необходимости принятия мер по восстановлению или усилению конструкций.

По результатам мониторинга технического состояния оснований и строительных конструкций уникальных зданий (сооружений) выдают заключение, форма которого должна быть разработана по результатам проектирования автоматизированной стационарной системы (станции) мониторинга технического состояния оснований и строительных конструкций.

Мониторинг системы инженерно-технического обеспечения уникальных зданий (сооружений) проводят в целях обеспечения ее безопасного функционирования. Результаты мониторинга являются основой работ по обеспечению безопасной эксплуатации этих объектов. При мониторинге осуществляется контроль работоспособности и результатов работы системы инженерно-технического обеспечения для своевременного обнаружения на ранней стадии негативных факторов, угрожающих безопасности уникальных зданий (сооружений).

Для проведения контроля и ранней диагностики технического состояния системы инженерно-технического обеспечения конкретного уникального здания (сооружения) устанавливают систему мониторинга инженерно-технического обеспечения (в соответствии с заранее разработанным проектом).

При мониторинге технического состояния уникальных зданий (сооружений) по решению местных органов исполнительной власти, органов, уполномоченных на ведение государственного строительного надзора, или собственника объекта проводят мониторинг общей безопасности этих объектов (с комплексной оценкой риска) на случай возникновения аварийных воздействий природного и техногенного характера.

Требования к мониторингу общей безопасности объектов (с комплексной оценкой риска) на случай возникновения аварийных воздействий природного и техногенного характера представлены ниже.

3.5. Общие требования к проектированию и разработке автоматизированных стационарных систем мониторинга технического состояния зданий (сооружений).

Разработка автоматизированных стационарных систем (станций) мониторинга технического состояния оснований и строительных конструкций включает в себя следующие этапы:

1) на основе анализа возможных природно-техногенных воздействий, возможных неквалифицированных действий или отсутствия необходимых действий обслуживающего персонала, конструктивных особенностей объекта разрабатываются модели опасности для объекта;

2) на основе моделей опасности, знаний в области строительной механики (в том числе математического и физического моделирования) и работы строительных конструкций проводят анализ поведения конструкций объекта при реализации таких опасностей и составляют методику проведения мониторинга, а также перечень частей и элементов конструкций объекта, которые необходимо контролировать. Для каждой части и каждого элемента конструкций составляют перечень контролируемых параметров;

3) на основе известных или специально разрабатываемых способов и методов контроля параметров конструкций, аппаратуры и оборудования для контроля составляют технологию проведения мониторинга технического состояния упомянутых выше частей и элементов конструкций объекта;

4) на основе опыта обследования и анализа поведения строительных конструкций, учета скоростей развития негативных процессов в конструкциях и степени возможного допущения изменения их напряженно-деформированного состояния разрабатывают регламент проведения мониторинга.

На основе вышеописанных этапов разрабатывают проект автоматизированной стационарной системы (станции) мониторинга технического состояния оснований и строительных конструкций, в котором отражают следующие разделы:

- общие данные;

- основные сведения о конструктивных особенностях объекта;

- методика проведения мониторинга;

- технология проведения мониторинга;

- регламент проведения мониторинга;

- состав и технические характеристики комплекса (станции) мониторинга;

- формы заключений по этапу мониторинга;

- схемы размещения аппаратуры, оборудования, каналов связи системы мониторинга объекта;

- перечень автоматизированных или выполняемых автоматически процедур мониторинга;

- спецификация приборов и оборудования системы мониторинга.

В рамках проектирования системы мониторинга системы инженерно-технического обеспечения должны быть определены:

- перечень контролируемых параметров работы системы инженерно-технического обеспечения объекта;

- расчетные (проектные) значения контролируемых параметров работы системы инженерно-технического обеспечения объекта;

- состав и технические характеристики аппаратного и программного обеспечения системы мониторинга;

- месторасположение программно-аппаратного обеспечения системы мониторинга;

- алгоритм и критерии принятия управленческих решений по оценке работоспособности системы инженерно-технического обеспечения объекта, угрозы нарушения нормальной эксплуатации и передаче сообщений в единую систему оперативно-диспетчерского управления конкретного города;

- технические решения по взаимодействию системы мониторинга с системой инженерно-технического обеспечения объекта.

3.6. Требования к мониторингу общей безопасности объектов (с комплексной оценкой риска от аварийных воздействий природного и техногенного характера)

Мониторинг общей безопасности зданий (сооружений) заключается в периодическом (на основе наблюдений и обследований) определении риска и скорости его роста до допустимого значения, устанавливаемого для конкретного объекта.

Под риском понимается вероятностная мера опасности или совокупности опасностей, устанавливаемая для объекта в виде возможных потерь за заданное время.

Оценка риска - это определение его значения количественным и качественным способами. Процесс последовательно выполняемых действий по идентификации и прогнозированию опасностей, оценке уязвимости объекта для этих опасностей и установлению возможных потерь объекта и его составляющих для всех случаев реализации опасностей с определенной интенсивностью, повторяемостью и длительностью воздействия за заданное время.

Для оценки риска анализируют следующие исходные данные:

- основные опасности, характерные для данного объекта, и их различные сочетания;

- характер и условия эксплуатации объекта;

- характеристики используемых на объекте веществ, материалов и продуктов;

- генеральный план, тип конструкции объекта, расположение прочих построек и объектов, способных повлиять на возникновение и развитие аварии;

- сведения об авариях и опасных инцидентах, происходивших ранее на объекте;

- зоны, представляющие повышенную опасность для возникновения взрывов при аварийных ситуациях;

- последствия аварий в виде степени повреждения объекта и ожидаемого числа пострадавших;

- частоту, последствия аварий и приемлемый уровень риска;

- зоны индивидуального риска;

- возможности снижения риска и тяжести последствия аварий.

Уровень риска здания (сооружения) проверяют по формуле

((1)

где Р - риск нанесения зданию (сооружению) ущерба определенного уровня при опасном воздействии данной интенсивности за срок службы объекта;

[Р] - допустимый уровень риска (фоновый уровень для Российской Федерации), который принимается равным 5*10^-6.

Значение риска Р определяют по формуле

0192A10B05006530

((2)

где Р(Н) - вероятность возникновения опасности;

Р(А/Н) и Р(Т/Н) - вероятности встречи опасности с рассматриваемым объектом в пространстве и времени соответственно;

P(D/H) - вероятность нанесения ущерба данного уровня;

С - относительный ущерб (отношение стоимости ущерба к стоимости объекта).

Риск ниже фонового уровня, равного 5*10^-6, является приемлемым (не требует мероприятий по его снижению); свыше 5*10^-5 - является недопустимым (требует срочной системы мер для его снижения); риск в интервале от 5*10^-6 до 5*10^-5 - для снижения уровня риска требуется система мер, полнота и сроки реализации которой устанавливаются с учетом экономических и социальных аспектов.

3.7. Геотехнический мониторинг зданий и сооружений (включая геодезический мониторинг).

Общие положения

Геотехнический мониторинг – комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за поведением конструкций вновь возводимого или реконструируемого сооружения, его основания, в том числе грунтового массива, окружающего (вмещающего) сооружение, и конструкций сооружений окружающей застройки.

Целью геотехнического мониторинга является обеспечение безопасности строительства и эксплуатационной надежности объектов нового строительства или реконструкции и сооружений окружающей застройки за счет своевременного выявления изменения контролируемых параметров конструкций и грунтов оснований, которые могут привести к переход у объектов в ограниченно работоспособное или аварийное состояние

Задачи, решаемые при проведении геотехнического мониторинга, определяются СП22.13330.2011 (пункт 12.2).

Объекты нового строительства и реконструкции, подлежащие геотехническому мониторингу, устанавливаются СП 22.13330.2011 (пункт 12.4) в зависимости от уникальности объекта, уровня ответственности сооружений, категории сложности инженерно-геологических условий и глубины котлована. Уникальность объекта и уровень ответственности сооружения устанавливаютсяв соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», Градостроительным кодексом РФ от 29.12.2004 N190-ФЗ и указаниями ГОСТ 27751.

Сооружения окружающей застройки уровней ответственности КС-3 (повышенный) и КС-2 (нормальный), в т.ч. подземные инженерные коммуникации, подлежат геотехническому мониторингу при их расположении в зоне влияния нового строительства или реконструкции, размеры которой определяются по результатам геотехнического прогноза. При отсутствии результатов геотехнического прогноза влияния возводимого сооружения объекты геотехнического мониторинга окружающей застройки назначаются по предварительной зоне влияния, определяемой в соответствии с указаниями СП22.13330.2011 (пункт 9.36).

Геотехнический мониторинг объектов нового строительства и реконструкции, а также сооружения окружающей застройки, в т.ч. подземных инженерных коммуникаций, осуществляют в соответствии с программой, которая разрабатывается и утверждается в составе проектной документации.

Для сооружений уровня ответственности КС-3 (повышенный) при III категории инженерно-геологических условий или по специальному заданию в других случаях на основании программы разрабатывается проект геотехнического мониторинга (наблюдательной станции).

Наблюдательная станция геотехнического мониторинга в период строительства должна обеспечивать возможность ее последующего включения в структурированную систему мониторинга и управления инженерными системами сооружений (СМИС)в случае, если предусмотрена система мониторинга объекта в период эксплуатации. При этом используемые приборы и оборудование рекомендуется подбирать исходя из условий обеспечения проектного срока действия системы мониторинга в период эксплуатации, требуемой точности и устойчивости к внешним воздействиям, возможности дистанционного снятия показаний

Разработка программы и проекта геотехнического мониторинга, а также его проведение выполняется специализированными организациями, основным направлением деятельности которых является выполнение комплексных инженерных изысканий и проектирование оснований, фундаментов и подземных частей сооружений, располагающими квалифицированным и опытным персоналом, соответствующим сертифицированным оборудованием и программным обеспечением.