Современные мегаполисы активно застраиваются высотными зданиями и сооружениями. Как обеспечить их надежность и безопасность на долгие годы? Ответ - в постоянном мониторинге состояния конструкций.
Мониторинг зданий и сооружений - определение и цели
Мониторинг зданий и сооружений - это комплекс работ по наблюдению за техническим состоянием конструкций на всех этапах жизненного цикла объекта. Целями мониторинга являются:
- Контроль технического состояния и выявление дефектов на ранних стадиях;
- Предупреждение аварийных ситуаций;
- Поддержание работоспособности конструкций;
- Повышение срока службы зданий и сооружений.
Регулярный мониторинг позволяет своевременно обнаружить проблемы и принять необходимые меры по устранению дефектов, не допуская серьезных повреждений конструкций.
Объекты мониторинга
К объектам, подлежащим обязательному мониторингу, относятся:
- Здания и сооружения повышенного уровня ответственности (школы, больницы, крупные торговые центры);
- Потенциально опасные производственные объекты;
- Уникальные и исторически ценные здания и сооружения.
Для потенциально опасных объектов установлена обязательная периодичность мониторинга от 1 раза в год до 1 раза в квартал в зависимости от класса опасности.
Виды мониторинга зданий и сооружений
Различают следующие основные виды мониторинга:
- Предпроектный (первичный) мониторинг. Проводится на стадии выбора площадки строительства для оценки пригодности грунтов и возможных рисков.
- Мониторинг в период строительства. Включает геодезический контроль конструкций и инженерно-геологические наблюдения.
- Эксплуатационный мониторинг готовых зданий и сооружений. Проводится регулярно в течение всего жизненного цикла объекта.
Также различают локальный мониторинг отдельных конструкций и комплексный мониторинг всего здания или сооружения.
Методы мониторинга зданий и сооружений
Для мониторинга используются различные методы в зависимости от решаемых задач:
- Визуальное обследование - осмотр конструкций, выявление видимых дефектов и повреждений.
- Геодезический мониторинг - наблюдение за вертикальными и горизонтальными перемещениями зданий методами геодезических измерений.
- Гидрогеологический мониторинг - контроль уровня грунтовых вод, влажности грунтов.
- Сейсмологический мониторинг - регистрация колебаний при землетрясениях и других динамических воздействиях.
- Тензометрический мониторинг - измерение механических напряжений и деформаций конструкций с помощью тензодатчиков.
- Инклинометрия - определение отклонений конструкций от вертикали.
Комбинация разных методов позволяет получить наиболее полную картину состояния здания и выявить проблемы на ранней стадии.
Периодичность мониторинга зданий и сооружений
Периодичность проведения мониторинга устанавливается в зависимости от:
- Класса опасности объекта;
- Конструктивных особенностей;
- Природно-климатических условий района застройки.
Для особо ответственных объектов мониторинг может проводиться непрерывно в автоматизированном режиме. Для типовых зданий периодичность составляет от 1 раза в несколько лет до 1 раза в год.
При выявлении превышения допустимых отклонений параметров периодичность мониторинга корректируется в сторону увеличения.
Нормативная база для мониторинга зданий и сооружений
Ключевыми документами, регулирующими мониторинг зданий и сооружений, являются:
- ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»;
- СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»;
- ГОСТ Р 22.1.12-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование инженерно-технического состояния зданий и сооружений».
К работам допускаются организации, имеющие лицензию на обследование зданий и сооружений.
Оформление результатов мониторинга зданий и сооружений
По результатам мониторинга составляется комплект отчетной документации, включающий:
- Технический отчет о проведенных обследованиях и наблюдениях;
- Ведомости с результатами измерений и наблюдений;
- Инженерно-геодезические чертежи;
- Техническое заключение о состоянии несущих конструкций и инженерных систем объекта.
Техническое заключение является основным документом, характеризующим состояние объекта. В нем указывается категория технического состояния, выявленные дефекты и повреждения, а также рекомендации по их устранению.
Автоматизированные системы мониторинга зданий и сооружений
Для непрерывного контроля критически важных конструкций применяются автоматизированные системы мониторинга на базе:
- Датчиков силы, давления, перемещения, температуры;
- Видеокамер для визуального наблюдения;
- Контроллеров сбора информации от датчиков;
- Программного обеспечения для обработки и анализа данных.
Автоматизированные системы позволяют оперативно обнаруживать проблемы и предотвращать развитие аварийных ситуаций. Они используются, например, при мониторинге мостов, плотин, высотных зданий.
Стоимость проведения мониторинга зданий и сооружений
Стоимость мониторинга зависит от многих факторов:
- Тип, конструкция, площадь, этажность объекта;
- Необходимый объем обследований;
- Требуемая периодичность мониторинга;
- Применение автоматизированных систем.
Ориентировочная стоимость мониторинга для типового здания составляет от 50 до 150 рублей за квадратный метр общей площади.
Риски при отсутствии или некачественном мониторинге зданий и сооружений
Отказ от проведения мониторинга или выбор некомпетентной организации для его выполнения чреваты серьезными рисками:
- Пропуск зарождающихся дефектов, которые со временем могут привести к аварии;
- Недостоверная оценка состояния конструкций;
- Обрушения и аварии из-за резкого ухудшения технического состояния объектов.
По данным МЧС, основной причиной аварий зданий в России является износ конструкций вследствие отсутствия своевременного мониторинга и ремонтов.
Рекомендации по организации эффективного мониторинга зданий и сооружений
Для получения достоверных данных о состоянии зданий и сооружений рекомендуется:
- Привлекать для мониторинга компетентные, аттестованные организации;
- Использовать комплексные программы обследования с применением различных взаимодополняющих методов;
- Внедрять автоматические системы мониторинга для критически важных конструкций;
- Соблюдать установленную проектом периодичность проведения мониторинга.
Регулярный мониторинг зданий и сооружений позволяет своевременно выявлять проблемы и принимать необходимые меры для обеспечения безопасности и надежности объектов.
Мониторинг фундаментов зданий и сооружений
Одним из важнейших объектов мониторинга являются фундаменты зданий и сооружений. Цель мониторинга фундаментов - контроль за осадками, кренами, напряженно-деформированным состоянием.
Для мониторинга фундаментов применяют:
- Геодезические методы измерения осадок и кренов;
- Датчики давления, наклона, трещинообразования;
- Контрольные геотехнические скважины для отбора проб грунта и замеров уровня грунтовых вод.
Результаты мониторинга позволяют оценить устойчивость и несущую способность фундаментов, выявить опасные деформации на ранней стадии.
Мониторинг бетонных и железобетонных конструкций
В процессе эксплуатации бетонные и железобетонные конструкции подвержены воздействию агрессивных факторов, которые могут вызывать коррозию арматуры, разрушение защитного слоя бетона, растрескивание.
При мониторинге бетонных и железобетонных конструкций осуществляют:
- Визуальный осмотр для выявления трещин и сколов;
- Измерение защитного слоя бетона;
- Оценку прочности бетона неразрушающими методами.
Своевременное выявление дефектов бетона позволяет предотвратить разрушение конструкций.
Мониторинг металлических конструкций
Металлические конструкции подвержены коррозии, усталостному разрушению, потере прочности в узлах сопряжения.
При мониторинге металлоконструкций выполняют:
- Оценку степени коррозионного поражения;
- Контроль сварных, болтовых и заклепочных соединений;
- Определение остаточных напряжений и прогибов.
Своевременное обнаружение дефектов металлоконструкций имеет важное значение для обеспечения безопасности объектов.
Мониторинг деревянных конструкций
Деревянные конструкции со временем теряют прочность из-за гниения, деформаций, расслоения, повреждений насекомыми.
При мониторинге деревянных конструкций определяют:
- Наличие биологических повреждений;
- Влажность и температуру древесины;
- Прогибы и трещины элементов.
Своевременное выявление дефектов деревянных конструкций позволяет назначить необходимые меры по усилению и восстановлению несущей способности.
Особенности мониторинга высотных зданий и сооружений
Высотные здания и сооружения требуют особого подхода к организации мониторинга из-за больших ветровых и сейсмических нагрузок, а также увеличенных деформаций.
При мониторинге высотных объектов уделяют внимание:
- Контролю колебаний и амплитуд раскачивания;
- Мониторингу фундаментов на глубоком заложении;
- Оценке ветровой нагрузки и аэродинамических характеристик.
Рекомендуется использовать автоматизированные системы мониторинга с датчиками перемещений, ускорений, деформаций.
Особенности мониторинга подземных сооружений
Подземные сооружения имеют свои особенности при проведении мониторинга:
- Ограничен доступ к конструкциям для визуального осмотра;
- Повышенное гидростатическое давление грунтовых вод;
- Необходимость оценки устойчивости грунта вокруг сооружений.
Рекомендуется применение геодезических, гидрогеологических и геофизических методов дистанционного мониторинга подземных объектов.
Мониторинг большепролетных сооружений
К большепролетным сооружениям относятся мосты, эстакады, транспортные развязки. Их особенность - значительные расчетные пролеты.
При мониторинге большепролетных сооружений контролируют:
- Напряженно-деформированное состояние;
- Смещения опор и пролетных строений;
- Трещины в конструкциях из железобетона.
Используются геодезические, тензометрические и акустические методы неразрушающего контроля.
Мониторинг гидротехнических сооружений
К гидротехническим сооружениям относятся плотины, дамбы, шлюзы. Они испытывают постоянное гидростатическое давление.
При их мониторинге осуществляют:
- Контроль фильтрации воды через тело сооружения;
- Оценку прочности и устойчивости откосов;
- Наблюдение за деформациями и смещениями.
Широко используются автоматизированные системы с датчиками уровня, давления, расхода.
Мониторинг при реконструкции и усилении зданий
При реконструкции или усилении зданий и сооружений мониторинг позволяет контролировать:
- Влияние работ на несущие конструкции;
- Отсутствие недопустимых деформаций;
- Эффективность выполненных мероприятий по усилению.
Мониторинг при реконструкции ведется как до, так и после завершения работ.
