Мониторинг НДС в подземной части здания:
Прямые измерения характеристик напряженно-деформированного состояния на контактах "фундамент-основание", вертикальных контактах со "стеной в грунте" в несущих конструкциях в фундаментной плите, перекрытиях и несущих стенах (колоннах) подземной частях комплекса.
Мониторинг наземной части здания:
Измерение характеристик напряженно-деформированного состояния в перекрытиях и несущих стенах (колоннах) наземной частях комплекса, собственных колебаний, крена здания.
Мониторинг динамических воздействий:
Включает измерение вибраций, ветровых воздействий (направление и силы ветра), сейсмометрические наблюдения.
10. Организация мониторинга зданий и сооружений в городе Москва
Особую роль мониторинг технического состояния зданий и сооружений имеет для таких крупных мегаполисов, как Москва. Масштабное строительство надземных и подземных зданий и сооружений, особенно в стесненных условиях центра города, жизнедеятельность самого мегаполиса оказывают существенное влияние на уже построенные здания и сооружения, приводят к ухудшению строительных свойств грунтов, что в свою очередь создает дополнительные нагрузки в ранее построенных зданиях и увеличивает риск потери их несущей способности.
В настоящее время в г.Москва различные научно-исследовательские и учебные заведения, проектные организации и частные фирмы проводят несогласованные работы по обследованию технического состояния отдельных зданий и сооружений города, в основном, как правило, либо объектов уже находящихся в аварийном состоянии, либо при новом строительстве, реконструкциях, перестройках и др. Однако большое количество зданий и сооружений не охвачено вообще никаким контролем, хотя жизнедеятельность города динамично приводит как к ухудшению свойств грунтов, так и к негативным воздействиям силового и не силового характера на наземные конструкции зданий и сооружений. Все это в условиях исчерпания нормативных сроков эксплуатации большого количества объектов не допустимо и требует системно организованных наблюдений, т.е. необходима служба мониторинга деформационного состояния зданий и сооружений существующей застройки города.
Московская система мониторинга деформационного состояния сооружений (МСМС) должна создаваться как общегородская система, предназначенная для целенаправленного сбора, накопления, обобщения, хранения и многоаспектного использования информации о деформационном состоянии (остаточном ресурсе) сооружений различного назначения, включая жилые и общественные здания, промышленные сооружения, исторические памятники и т.п. Ее информация необходима для многоаспектного информационного обеспечения процесса принятия долгосрочных и оперативных решений административно-управленческого и проектно-строительного характера, связанных с использованием информации об остаточных ресурсах сооружений города и опасности их разрушения.
Создание такой системы определяется необходимостью получения новых и эффективного использования существующих экспертных заключений о техническом состоянии, результатов обследования и испытаний, мониторинга технического состояния сооружений города для информационного обслуживания компетентных органов города, выполняющих решения задачи обеспечения безопасности сооружений существующей застройки г. Москвы при изменении инженерно-геологических свойств грунтов, изменении природно-техногенных и возникновении новых техногенных воздействий, изменении несущей способности сооружений во времени, а также из-за изменения условий эксплуатации, реконструкции, перестроек и т.п.
МСМС города как информационная система о техническом состоянии его сооружений кроме осуществления планового мониторинга должна аккумулировать вновь получаемую различными проектными и научными организациями информацию (в результате экспертиз, обследований, испытаний и научно-исследовательских работ) для повышения надежности прогнозируемого состояния сооружений и обеспечения их безопасности. В своей деятельности МСМС должна использовать данные других организаций и служб города, связанных с проблемами изменения условий силового и не силового воздействия на сооружения.
Функциональными задачами МСМС должны быть:
- Организация планового системного мониторинга технического состояния зданий и сооружений города.
- Организация, методическое руководство и выполнение работ по накоплению, хранению, защите и представлению пользователям информационных ресурсов по мониторингу технического состояния зданий и сооружений города.
- Информационное обслуживание процесса долгосрочного и оперативного решения административно-управленческих и строительных задач общегородского уровня по обеспечению безопасности зданий и сооружений города.
- Координация работ по созданию, эксплуатации и развитию МСМС, интеграция ее информационной базы в общегородскую информационную систему.
- Выполнение научно-исследовательских и проектных работ, связанных с развитием и эксплуатацией МСМС.
- Разработка и внедрение системы стандартизации и сертификации в организациях участвующих в МСМС, а также использующих ее информацию.
- Организация разработки и разработка технологий мониторинга технического состояния зданий и сооружений, прикладных информационных технологий, технических средств наблюдений, согласования систем связи с другими смежными информационными системами.
- Обеспечение сохранности государственной и коммерческой тайны, содержащейся в базах данных МСМС, защита информации МСМС от несанкционированного доступа, разрушения, организация регламентного использования информационных ресурсов МСМС.
- Обучение обслуживающего персонала и пользователей МСМС.
- Посредническая и рекламно-издательская деятельность в области предоставления услуг по использованию информации МСМС при условии соблюдения прав собственника информации.
Особое значение такая система имеет для мониторинга технического состояния уникальных, в том числе высотных, и экспериментальных зданий и сооружений. Важнейшей проблемой безопасной эксплуатации таких зданий является контроль напряженно-деформированного состояния их несущих конструкций.
В последнее время, особенно после трагедии c комплексом «Трансвааль-Парк», появилось много предложений по использованию для контроля технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений автоматических станций, работающих непрерывно (круглосуточно) в режиме реального времени. Однако контроль технического состояния зданий в настоящее время нельзя осуществить автоматически, так как это состояние в соответствии с СП-13-102-2003 и разработанными, находящимися на утверждении МГСН 2.1004, определяется на основе поверочных расчетов с уточненными по результатам обследования расчетной схемой объекта и реальными прочностными характеристиками материала конструкций, что пока не поддается автоматизации. Контроль отдельных параметров ограниченного числа несущих элементов, часто мало говорит о реальном техническом состоянии здания. Режим же круглосуточного мониторинга вообще малоэффективен, а потому и нецелесообразен. Действительно обрушение сооружений может происходить по двум схемам: либо с постепенным накоплением напряжений и деформаций и последующим обрушением несущих конструкций, либо быстротечно (прогрессирующее обрушение) при возможно даже кратковременном, но существенном перегрузе важного несущего элемента конструкций, при разрушении которого и возможно последующее прогрессирующее обрушение.
При первом способе обрушения, как показывает многолетний опыт обследований и мониторинга зданий и сооружений, нет необходимости вести непрерывный контроль деформаций конструкций, достаточно его вести регулярно периодически, например, один раз в год. Защитой от второго способа обрушения в настоящее время может быть только надежный расчет несущих элементов конструкций и соответствующие конструктивные мероприятия, обеспечивающие недопустимость прогрессирующего обрушения, поскольку при такой схеме обрушения не могут помочь какие-либо системы контроля деформаций строительных конструкций, так как если процесс начался, то в силу его быстротечности равносильной взрыву даже предварительное обнаружение не дает возможности предпринять какие-либо действия для его предотвращения или спасения людей и оборудования.
В этой связи возникает необходимость ранней диагностики изменений напряженно-деформированного состояния конструкций и локализации мест такого изменения. Разработана методика диагностики изменения напряженно-деформированного состояния конструкций зданий и сооружений, основанная на их динамическом зондировании, и позволяющая достаточно недорого на ранней стадии выявлять такие изменения, своевременно проводить обследование технического состояния конструкций и предпринимать превентивные меры по не допущению аварийных ситуаций.
11. Примеры проектирования и эксплуатации схем мониторинга конструкций и оснований высотных зданий
Высотные здания (более 75 м) становятся особенностью современного силуэта крупного города. Обеспечение безопасности при их строительстве и эксплуатации требует постоянного контроля состояния (мониторинга) объекта. Вслед за промышленными и специальными сооружениями, такие работы в настоящее время предпринимаются для зданий гражданского назначения. Учитывая, что высотное здание является очень сложным инженерным сооружением, необходимо контролировать техническое состояние и функционирование разнообразных компонентов - инженерных сетей, конструкций в целом и отдельных узлов, поведения грунтового массива и пр. Все эти элементы взаимосвязаны и составляют единую систему мониторинга здания, объединяющую набор отдельных технических решений. Важными вопросами создания системы являются проблемы подбора оборудования и методик, их объединения для мониторинга состояний конструкций надземной и подземной частей высотного здания и грунтов основания.