Современные возможности строительного мониторинга
Качество технических заключений, выполняемых при обследовании зданий, в решающей степени зависит от квалификации экспертов, а также от системы нормативного обеспечения и технического инструментария, которыми они пользуются. Система нормативных документов в строительстве в последнее время дополнена новым сводом правил по проектированию и строительству — «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений» СП 13-102-2003, М., 2004 г., которые рекомендованы к применению Постановлением от 21 августа 2003 г. № 153 Госстроя России.
В этом своде правил приведены основные положения, регламентирующие общий порядок подготовки, проведения и оформления результатов обследований несущих строительных конструкций зданий и сооружений и оценки их технического состояния. В разделе «Термины и определения» излагаются следующие термины: диагностика, обследование, дефект, повреждение, поверочный расчет, нормативный уровень технического состояния, исправное и работоспособное состояние конструкций, ограниченно работоспособное, недопустимое и аварийное состояние. Даются понятия: текущий и капитальный ремонт здания, реконструкция и модернизация здания, моральный и физический износ, восстановление, усиление строительных конструкций.
В своде также сформулированы требования и критерии оценки технического состояния несущих конструкций, излагаются этапы проведения обследований и состав работ, в т. ч. предварительное (визуальное), детальное (инструментальное) обследование, которое проводится в обязательном порядке, если обнаружены дефекты и повреждения, снижающие прочность, устойчивость и жесткость несущих конструкций. При обмерных работах особое внимание обращается на определение характеристик материалов бетонных, железобетонных, металлических, каменных и деревянных конструкций. При обследовании зданий и сооружений, эксплуатирующихся в сейсмических районах, рекомендуется проводить микродинамические испытания по определению периода собственных колебаний. При этом используется вибродинамический метод с применением сейсмовибратора с заданными параметрами нагружения, устанавливаемого на конструкции здания или на грунт. Импульсный ударный метод по несущим конструкциям осуществляется пластичным грузом массой 30–50 кг.
Поверочные расчеты конструкций и их элементов рекомендуется осуществлять инженерными методами на ПЭВМ с использованием сертифицированных программ.
В приложениях СП 13-102-2003 дается перечень действующих СНиПов, методика статистической оценки прочности бетона, нормативные и расчетные значения металлов и изделий из них, показатели снижения прочности бетона и арматуры при пожарах.
В целом настоящий свод правил, выполненный на высоком профессиональном уровне, является важным и необходимым нормативным документом, в котором изложены вопросы обследования, оценки технического состояния и несущей способности строительных конструкций. В настоящем документе особо оговаривается, что вопросы проведения инженерно-геологических исследований грунтов оснований здесь не рассматриваются.
Нельзя не отметить, однако, одного довольно существенного недостатка, скорее, даже изъяна концепции документа, который, к сожалению, является весьма показательным с точки зрения современного состояния стройиндустрии вообще и системы нормативных документов в частности — имеется в виду строительный мониторинг. Слово «мониторинг» вообще не встречается в тексте правил. Единственный раздел документа (4.5), где говорится о периодических обследованиях работоспособных конструкций и повторных обследованиях ограниченно работоспособных, может быть с большей долей условности истолкован как упоминание о строительном мониторинге.
Более детальная информация по инструментальному контролю технического состояния зданий при капитальном ремонте и реконструкции зданий, а также по методам и средствам измерений специальной аппаратурой имеется в «Положении по техническому обследованию жилых зданий» ВСН 57-88 (р) Госкомархитектуры (Госстрой России, М., 2001), где излагаются методы и средства измерений конструкций и систем зданий, перечень необходимой аппаратуры и приспособлений, приводятся формы технических заключений по результатам приемочного контроля жилого дома, инженерного оборудования, технического заключения по обследованию здания.
Что такое строительный мониторинг, каковы его возможности и круг решаемых задач? Мониторинг — это система наблюдений, чаще всего с использованием специальных электромеханических устройств — датчиков и сенсоров, регистрирующих изменения соответствующих параметров окружающей среды и элементов строительных конструкций. Мониторинг предназначен для раннего предупреждения возможности возникновения аварийных ситуаций и для немедленного оповещения о предельном снижении уровня безопасности, а также для управления исполнительными устройствами инженерного оборудования в рамках концепции «интеллектуальное здание».
К сожалению, в концепции «интеллектуальное здание» строительный мониторинг практически не присутствует. И это наряду с широким набором всяческих других постоянных и периодических наблюдений за безопасностью, пожароопасностью, климатом, различными исполнительными устройствами и системами. Отсутствие строительного мониторинга в этом довольно обширном списке выглядит более чем странно, поскольку строительные конструкции, как показывают события последних лет, вплотную приблизились к области повышенного техногенного риска, куда традиционно входят транспорт, угледобыча, химическая промышленность и другие опасные производства.
Наиболее последовательно и эффективно строительный мониторинг использовался в области энергетики — гидротехнике, наряду с экологическим и ядерным мониторингами. А такая сложнейшая область человеческой деятельности, как метеорология, вообще немыслима без глобального метеомониторинга.
Так как же убедиться в том, что несущие элементы строительных конструкций могут использоваться по назначению, т. е. они достаточно надежны, обладают необходимой жесткостью и в них отсутствуют скрытые дефекты? Решение этой задачи возможно двумя путями: путем обследования в соответствии с СП 13-102 и ВСН 57-88 (р) или путем организации строительного мониторинга. Оба эти варианта не исключают, а дополняют друг друга. В первом приближении можно рекомендовать тот или иной путь в зависимости от наличия у заказчика двух важнейших ресурсов: финансов и времени. При дефиците времени и наличии финансов более приемлемым будет проведение обследований. При ограниченных финансах и наличии запаса времени оптимальным будет проведение мониторинга. Организация мониторинга и обследований имеет свою специфику, свои преимущества и ограничения. Кроме того, особенности и преимущества каждого из вариантов сильно зависят от состояния строительной конструкции, времени ее жизни и стоящих перед заказчиком задач: новое ли это строительство или реконструкция уже существующего объекта, традиционно ли это новое строительство или осуществляется уплотнительная застройка — вот круг вопросов, определяющих выбор того или иного варианта.
В чем же состоят наиболее существенные отличия расчетного обоснования проекта новой строительной конструкции от оценки текущего состояния уже существующей?
Как свидетельствует недавний трагический случай с Аквапарком в Москве, строительный мониторинг вновь возведенного здания (сооружения) мог бы заблаговременно предупредить службу эксплуатации о значимых отклонениях от расчетных проектных параметров. Фактическое текущее состояние уже существующей старой или новой строительной конструкции, в отличие от проекта, аккумулирует в себе все явные и скрытые отклонения, упрощающие допущения, дефекты и ошибки, возникающие на всех этапах ее жизненного цикла: в период инженерных изысканий, при проектировании, строительстве и эксплуатации.
Строительный мониторинг, начатый на этапе подготовки к строительству, позволяет в значительной степени проследить и зафиксировать наиболее значимые отклонения от проекта и заблаговременно принять необходимые корректирующие решения. Совершенно очевидно, что строительный мониторинг, прослеживая относительно медленно текущие процессы, позволяет повысить до приемлемого уровня безопасность эксплуатации весьма сложных строительных конструкций в любых, даже экстремальных, условиях.
Основное отличие вновь построенного здания (сооружения) от исторического состоит в том, что процессы старения строительных материалов и дефекты длительной эксплуатации наряду с проведенными удачными или не очень удачными ремонтными мероприятиями приводят к таким отклонениям от изначального проекта, что последний сам по себе представляет лишь исторический интерес. В этом случае объект должен быть подвергнут обследованию по всем правилам и в полном объеме в соответствии с СП 13-102-2003. Однако часто ли это происходит в современной практике, когда заказчик стремится экономить на всем? Легче всего экономить на вещах, малопонятных широкому кругу специалистов, таких как обследование и мониторинг.
Разумеется, при обследовании следует придерживаться принципа разумной достаточности. Однако обосновать пределы такой достаточности весьма непросто. И здесь тоже неоценимую помощь может оказать строительный мониторинг, который не явно, но тем не менее включает в себя наиболее мощный резерв — время. Совершенно очевидно, что строительная конструкция с течением времени не может становиться прочнее. Поэтому простейшая задача мониторинга — выявить за период наблюдений значимые отклонения от первоначального состояния по какому-либо интегральному параметру, т. е. выявить тенденцию к ухудшению состояния конструкции или доказать обратное — весьма важный факт, свидетельствующий, что за время наблюдений значимых ухудшений не было выявлено.
Наиболее подходящим интегральным параметром по многим причинам является жесткость строительной конструкции. Это становится более понятным, если вспомнить наш повседневный опыт, когда мы пытаемся оценить прочность или пригодность какого-либо бытового предмета, подвергая его деформациям и оценивая фактически его жесткость или податливость. Еще более наглядный пример — проверка целостности посуды, когда в результате постукивания мы оцениваем чистоту издаваемого звука и делаем вывод о наличии или отсутствии трещин или других дефектов.
Мониторинг может быть организован по разным схемам. Но для получения надежного результата требуется как минимум год или четыре климатических сезона, что для условий нашей страны является совершенно естественным.
Основным сдерживающим фактором для строительного мониторинга до последнего времени было отсутствие удобных в эксплуатации датчиков/сенсоров, в частности, точных датчиков перемещений. Сейчас эти трудности в значительной степени преодолены на основе бурного развития микроэлектроники и компьютерной техники. В последнее время на базе оптико-волоконного кабеля-световода за рубежом разработан весьма качественный датчик перемещений с большой или малой базой и с микронной точностью. Разумеется, этот датчик легко фиксирует и динамические процессы. На рынке сейчас имеются датчики, которые объединяют в одном блоке сам датчик, усилитель и коротковолновый передатчик с автономным питанием. Иногда передатчик заменяется довольно емкой памятью, которая позволяет вполне комфортно эксплуатировать систему мониторинга.
Развитие расчетных методов и соответствующих компьютерных программ позволяет организовать строительный мониторинг на основе наблюдений за микросейсмическими воздействиями на строительные конструкции. Микросейсм от движущегося транспорта или от ближайшей строительной площадки в условиях уплотнительной застройки является бесплатным и постоянным зондирующим импульсом, компьютерная обработка которого позволяет оценить жесткость конструкции и изменение этой жесткости в зависимости от сезонных изменений климата, а также от проведенных ремонтно-строительных работ.
Внедрение в России международной системы сертификации по стандарту ИСО 17024 ставит перед строительными экспертами новые задачи в части повышения качества, полноты и оперативности технического обследования зданий. Выполнить квалифицированно эту работу можно при использовании современных технических средств, в т. ч. контрольно-измерительной аппаратуры, программно-технических систем диагностики неразрушающими методами контроля, акустической дефектоскопии (импульсным методом), радиометрическим, магнитометрическим (магнитного резонанса), низкочастотными акустическими, а также СВЧ, УВЧ, УКВ, тепловизионным и другими методами.
| Автор: Ф. М. Адам, Г. М. Бадьин, Н. И. Шевченко Дата: 11.08.2004 Журнал Стройпрофиль 5-04 Рубрика: стройплощадка Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |