Долговечность и износ производственных зданий

     Учет  влияния температуры и относительной  влажности наружного воздуха  на ПЗ и С производится по данным местных метеостанций.

     Выявление закономерностей распределения  температур и влажности воздуха  по объему помещения производится с  помощью средств измерений. Поперечные сечения зданий, в которых производятся измерения, выбираются с учетом возможного влияния работающего технологического оборудования, систем вентиляции и аэрации зданий.

     Результаты  измерений сопоставляются с нормативными значениями температуры и относительной влажности воздуха в помещении. При этом следует учитывать результаты измерений, проведенных ранее эксплуатационным персоналом.

     Специализированная  организация в ходе обследования определяет объемы и глубину повреждения  строительных конструкций ПЗ и С с учетом вида агрессивности среды, намечает участки и контролирует отбор проб материалов из конструкций, выполняет анализ представленных заказчиком сведений по среде и материалам, определяет достоверность и достаточность этих сведений, при необходимости выполняет вместе с заказчиком дополнительные контрольные измерения и на основании сопоставления результатов намечает мероприятия по повышению надежности ПЗ и С и оздоровлению эксплуатационной среды.

     Измерения загазованности и запыленности воздуха в необходимых случаях следует производить по возможности одновременно с измерениями его температуры и влажности.

     Отбор проб материалов, золы и пыли из дымовых  труб, газоходов, бункеров и других спецсооружений следует производить  при вскрытии их внутренней поверхности в характерных точках (с разным температурно-влажностным режимом среды, ее давлением и т.п.). Количество этих точек должно быть сведено к минимуму, но не менее трех, и перед началом работ согласовано с заказчиком. 
 
 

     5. Способ определения технического состояния строительных конструкций

     Технический результат заключается в получении  величин, отображающих реальное техническое  состояние строительных конструкций  и/или их частей и их элементов, а  также изменение этого состояния  во времени в процессе эксплуатации посредством автоматического контроля за строительными конструкциями и/или их частями и их элементами. Способ включает выбор точек измерения, установку вибродатчиков в выбранных точках, регистрацию колебаний и определение частот и амплитуд собственных колебаний объекта. Выбор точек измерения производят в зависимости от объемной конфигурации объекта. Регистрацию колебаний осуществляют по координатам X, Y, Z микродинамического фона естественного и техногенного происхождения объекта, в условиях которого он постоянно находится. Для анализа изменения динамических характеристик объекта предварительно с помощью математического моделирования вычисляют частоты и амплитуды собственных колебаний объекта. Частоты и амплитуды вычисляют в минимально нагруженном состоянии и в максимально нормативно нагруженном состоянии, характеризующем его предельную несущую способность. При вычислении динамических характеристик объекта определяют количество обертонов, измеряемые величины которых наиболее существенно подвержены изменению при увеличении нагрузки на объект. Место установки вибродатчика на объекте выбирают из условия максимального смещения по используемым для анализа тонам собственных колебаний объекта. После этого производят определение этих параметров на реальном объекте. Сравнивая результаты измерений с величинами аналогичных параметров, полученными с помощью математического моделирования, судят о степени приближения несущей способности объекта к его предельной несущей способности.

     Наиболее  близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ определения физического состояния зданий и сооружений, заключающийся в измерении колебаний трехкомпонентными вибродатчиками в частотном диапазоне 0,5-100 Гц, обеспечивающими регистрацию величин колебаний по координатам X, Y, Z одновременно. Колебания измеряют под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения, в условиях которого постоянно находится объект, определяют частоты и формы собственных колебаний объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции, спектры величин смещений, скоростей и ускорений точек объекта с координатами X, Y, Z, декременты затухания (поглощения), передаточные функции грунт-фундамент объекта. На основании этих диагностических признаков устанавливают наличие изменений свойств подстилающего грунта и дефектов в конструкции объекта, возникающих в процессе эксплуатации, а также определяют физическое состояние объекта и оценивают безопасность дальнейшей его эксплуатации, возможность ремонта, реконструкции или необходимость сноса здания или сооружения.

     В известном решении для установления наличия изменений свойств подстилающего  грунта и дефектов в здании или  сооружении, возникающих в процессе эксплуатации, в основу способа положены два физических явления: каждому объекту присущ индивидуальный комплекс параметров динамических характеристик пространственных колебаний и микросейсмический фон естественного и техногенного происхождения вызывает собственные колебания объектов. Однако при этом не учитывается, что здания и сооружения представляют собой сложные динамические системы, индивидуальный комплекс параметров динамических характеристик пространственных колебаний которых зависит от уровня и места приложения динамической нагрузки, вызывающей их колебания, и измерения, полученные при разных уровнях микросейсм (в том числе приложенных в различных местах), не должны давать одинаковые результаты, даже если состояние объекта не изменилось. Кроме того, регистрация колебаний в разных точках здания или сооружения существенно искажается при повторных неточностях размещения вибродатчиков относительно осей здания или сооружения.

     Следует отметить также, что в известном  способе под физическим состоянием объекта понимается техническое  состояние здания или сооружения, в противном случае оно не интересно ни при эксплуатации, ни при строительстве объекта. Техническое же состояние объекта определяется на основании других способов, не использующих приемы известного способа.

     Кроме того, оценка безопасности дальнейшей эксплуатации объекта основана на определении его технического состояния, а оценка возможности ремонта, реконструкции или необходимости сноса объекта определяется на основании его технического состояния и других экономических факторов.

     Недостатками  этого известного способа являются также невозможность его применения для отдельных строительных конструкций и их элементов, а также отсутствие связи полученных в результате измерений величин с возможными выводами по техническому состоянию зданий и тем более их строительных конструкций или элементов.

     Техническим результатом является получение  величин, отображающих реальное техническое  состояние строительных конструкций, а также изменение этого состояния  во времени в процессе эксплуатации посредством автоматического контроля за строительными конструкциями.

     Достигается это тем, что в способе определения  технического состояния строительных конструкций, включающем выбор точек  измерения в зависимости от объемной конфигурации объекта, установку вибродатчиков  в выбранных точках, регистрацию колебаний по координатам X, Y, Z микродинамического фона естественного и техногенного происхождения объекта, в условиях которого он постоянно находится, и определение частот и амплитуд собственных колебаний объекта, для анализа измерения динамических характеристик объекта предварительно с помощью математического моделирования вычисляют частоты и амплитуды собственных колебаний объекта в минимально нагруженном состоянии и в максимально нормативно нагруженном состоянии, характеризующем его предельную несущую способность, при этом при вычислении динамических характеристик объекта определяют количество обертонов, измеряемые величины которых наиболее существенно подвержены изменению при увеличении нагрузки на объект, и выбирают место установки вибродатчика на объекте из условия максимального смещения по используемым для анализа тонам собственных колебаний объекта, после чего производят определение этих параметров на реальном объекте и, сравнивая результаты измерений с величинами аналогичных параметров, полученными с помощью математического моделирования, судят о степени приближения несущей способности объекта к его предельной несущей способности.

     Контроль  технического состояния объекта  может быть осуществлен также  по формам тонов собственных колебаний объекта, при этом выбор места установки вибродатчиков определяют не только количеством анализируемых тонов, но и возможностью контроля их формы.

     С помощью математического моделирования  могут быть вычислены частоты  и амплитуды собственных колебаний  строительной конструкции или ее частей для случаев максимального нормативного нагружения и либо потери, либо снижение несущей способности составляющих их элементов для обеспечения возможности на основе сравнения измеренных и вычисленных величин установления, для какого из составляющих их элементов снижена или потеряна несущая способность.

     Признаки, отличающие предлагаемый способ определения  технического состояния строительных конструкций, заключаются в том, что для анализа изменения  динамических характеристик объекта предварительно с помощью математического моделирования вычисляют частоты и амплитуды собственных колебаний объекта в минимально нагруженном состоянии и в максимально нормативно нагруженном состоянии, характеризующем его предельную несущую способность, при этом при вычислении динамических характеристик объекта определяют количество обертонов, измеряемые величины которых наиболее существенно подвержены изменению при увеличении нагрузки на объект, и выбирают место установки вибродатчика на объекте из условия максимального смещения по используемым для анализа тонам собственных колебаний объекта, после чего производят определение этих параметров на реальном объекте и, сравнивая результаты измерений с величинами аналогичных параметров, полученными с помощью математического моделирования, судят о степени приближения несущей способности объекта к его предельной несущей способности.

     Контроль  технического состояния объекта  может быть осуществлен также  по формам тонов собственных колебаний  объекта, при этом выбор места установки вибродатчиков определяют не только количеством анализируемых тонов, но и возможностью контроля их формы.

     С помощью математического моделирования  могут быть вычислены частоты  и амплитуды собственных колебаний  строительной конструкции или ее частей для случаев максимального нормативного нагружения и либо потери, либо снижение несущей способности составляющих их элементов для обеспечения возможности на основе сравнения измеренных и вычисленных величин установления, для какого из составляющих их элементов снижена или потеряна несущая способность.

     Способ  осуществляют следующим образом.

     Для строительной конструкции или ее элемента, например фермы, на которую  опирается покрытие сооружения, с  помощью математического моделирования  вычисляют частоты и амплитуды нескольких тонов ее собственных колебании для случая отсутствия дополнительных нагрузок, например летний период с отсутствием дождя и сильного ветра, а также для случая максимального нормативного нагружения, например зимний период с максимальной снеговой и ветровой нагрузкой. После этого выбирают необходимое для анализа количество обертонов собственных колебаний конструкции, изменения частот и амплитуд, для которых имели наибольшие отклонения для рассмотренных случаев. Затем, если контролируются только частоты этих тонов, выбирают место на объекте, в котором будет установлен вибродатчик и для которого все выбранные тона имеют достаточные для регистрации амплитуды. Если же контролируются и формы собственных колебаний конструкции, то выбираются места установки вибродатчиков так, чтобы можно было бы контролировать не только частоту тона, но и его форму.

     После проведения измерений колебаний  по координатам X, Y, Z микродинамического фона естественного и техногенного происхождения на конструкции или  ее элементе определяют частоты и амплитуды, а при необходимости и формы для выбранных тонов и сравнивают их с аналогичными величинами, полученными ранее с помощью математического моделирования. Такое сравнение позволяет судить о степени приближения несущей способности конструкции или ее элемента к их предельной несущей способности.

     Предварительно  с помощью математического моделирования  вычислялись также частоты и  амплитуды собственных колебаний  строительной конструкции или ее частей для случаев максимального  нормативного нагружения и либо потери, либо снижение несущей способности различных составляющих их элементов, после чего на основе сравнения измеренных и вычисленных величин устанавливают, для какого из составляющих элементов строительной конструкции снижена или потеряна несущая способность.

     Натурные  измерения проводились на фермах покрытия с регистрацией динамических параметров в одной точке на каждой ферме. Компонента Х принята направленной параллельно продольной оси фермы, Y компонента - перпендикулярно X, компонента Z - вертикально снизу вверх. Направления координатных осей при натурных измерениях совпадают с направлениями координатных осей при моделировании.

     Регистрация сейсмических сигналов велась в диапазоне  частот 1-50 Гц трехкомпонентными цифровыми  вибродатчиками ПРДП-СМ-1 с частотой дискретизации сигнала 200 Гц на канал и диапазоном измеряемых смещений 1·10^-6-2,5·10^-2 м.

     Для регистрации динамических параметров ферм не осуществлялось дополнительных динамических воздействий, измерения  производились на основе присутствующей фоновой микродинамики города, в том числе и ветровых воздействий. В процессе регистрации были измерены значения частот первых пяти тонов собственных колебаний фермы.

     Таким образом, полученные с помощью математического  моделирования значения частот собственных колебаний фермы и измеренные значения частот собственных колебаний фермы позволяют надежно оценить техническое состояние строительных конструкций и/или их частей и их элементов и принять, при необходимости, меры для их реконструкции.

      
Формула изобретения

     1. Способ определения технического  состояния строительных конструкций,  включающий выбор точек измерения  в зависимости от объемной  конфигурации объекта, установку  вибродатчиков в выбранных точках, регистрацию колебаний по координатам X, Y, Z микродинамического фона естественного и техногенного происхождения объекта, в условиях которого он постоянно находится, и определение частот и амплитуд собственных колебаний объекта, отличающийся тем, что для анализа изменения динамических характеристик объекта предварительно с помощью математического моделирования вычисляют частоты и амплитуды собственных колебаний объекта в минимально нагруженном состоянии и в максимально нормативно нагруженном состоянии, характеризующем его предельную несущую способность, при этом при вычислении динамических характеристик объекта определяют количество обертонов, измеряемые величины которых наиболее существенно подвержены изменению при увеличении нагрузки на объект, и выбирают место установки вибродатчика на объекте из условия максимального смещения по используемым для анализа тонам собственных колебаний объекта, после чего производят определение этих параметров на реальном объекте и, сравнивая результаты измерений с величинами аналогичных параметров, полученными с помощью математического моделирования, судят о степени приближения несущей способности объекта к его предельной несущей способности.