Инновационные разработки по мониторингу конструкций зданий и сооружений. Технология мониторинга аварийных зданий и сооружений
Автор: Начальник отдела проектирования СМИК ЗАО «ИЦ ГОЧС «БАЗИС»,
к.т.н. Герасимов А.В.
В последнее время из-за всевозрастающего износа зданий и сооружений остро стоит проблема обеспечения безопасных условий их эксплуатации.
На основе результатов проводимых обследований состояния зданий и сооружений многие объекты подпадают под категорию аварийного или предаварийного состояния. В тоже время решение на отселение из таких зданий во многом определяется экономическими факторами и финансовыми возможностями их собственников.
Известно, что при высокой степени износа зданий и сооружений требуются либо крупные инвестиции в обновление основных фондов, либо квалифицированное обслуживание и профилактика для своевременного выявления аварийно-опасных конструкций. Отказы строительных конструкций происходят в зависимости от большого количества факторов: качества материалов, конструктивных решений, сроков и условий эксплуатации, воздействия не проектных нагрузок, агрессивных сред и других. Профилактика этих отказов возможна только путем выявления аварийно-опасных конструкций и узлов на ранней стадии их развития.
В связи с этим востребованными становятся технические средства и системы обеспечения непрерывного контроля и мониторинга состояния аварийных зданий и сооружений с целью своевременного определения критических изменений параметров, характеризующих их состояние и обоснованного принятия решений о возможности их дальнейшей эксплуатации, отселения, необходимости и целесообразности их укрепления и модернизации.
Для зданий и сооружений особо опасных, технически сложных и уникальных объектов во исполнении технического регламента «О безопасности зданий и сооружений» и в соответствии с ГОСТ 22.1.12-2005 с Изменением 1 в составе Систем мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС) разрабатываются и успешно функционируют системы мониторинга инженерных (несущих) конструкций, опасных природных процессов и явлений (СМИК).
Казалось бы, что имеются готовые технические решения, которые механически можно было бы использовать для мониторинга аварийных зданий и сооружений. Однако по ряду объективных причин такое решение было бы нецелесообразным, не рациональным и экономически не эффективным.
Решение данной проблемы необходимо искать в использовании новых инновационных технологий, которые позволили бы обеспечить эффективное решение при ограниченных или, точнее сказать, допустимых финансовых затратах.
Все хорошо понимают, что при высокой стоимости технических средств мониторинга аварийных зданий и сооружений они не будут востребованы.
При выборе системы наблюдений необходимо учитывать цель проведения мониторинга, а также скорости протекания процессов и их изменение во времени, продолжительность измерений, ошибки измерений, в том числе за счет изменения состояния окружающей среды, а также влияния помех, аномалий природно-техногенного характера и ряд других факторов.
В этом плане важна роль научно-методической проработки таких технологий, особенно в определении и обосновании критических уровней изменения параметров, характеризующих состояние аварийных конструкций.
В данном направлении в настоящее время совместно с ФГБУ ВНИИ ГОЧС проводятся такие работы.
Решение проблемы мониторинга аварийных зданий и сооружений предлагается осуществлять двумя путями:
– с использованием стационарного комплекта средств мониторинга КСМ АЗ;
- с использованием носимого комплекта средств мониторинга.
Стационарный комплект предлагается использовать в инженерно-технических службах, управляющих компаниях, осуществляющих эксплуатацию аварийных зданий и сооружений.
Носимый комплект предлагается использовать в аварийно-спасательных службах, осуществляющих комплекс мероприятий по ликвидации аварий и разрушений в зданиях и сооружениях.
В основу работы обоих комплектов заложены аналогичные технические решения, обеспечивающие непрерывный мониторинг и контроль изменения параметров, характеризующих состояние строительных конструкций в наиболее критических точках – в местах расположения трещин, на несущих конструкциях, подвергшихся наиболее опасным деформациям и имеющих выраженные отклонения пространственно-угловых координат.
Реализации технических решений по сбору, передаче и оповещению соответствующих служб о критическом изменении состояния конструкций в данных комплектах различаются.
Стационарный комплекс средств мониторинга аварийных зданий для инженерно-технических служб (КСМ АЗ) обеспечивает:
- непрерывный автоматический, в режиме реального времени мониторинг зданий и сооружений, находящихся в аварийном состоянии с регистрацией изменений состояния строительных конструкций (углов наклона и развития трещин);
- своевременное оповещение дежурного персонала диспетчерской дирекции эксплуатации зданий (ДЭЗ) или управляющей компании о критических изменениях состояния строительных конструкций аварийного здания для обеспечения принятия решений по эвакуации людей из аварийного здания;
- накапливание и хранение истории изменения контролируемых параметров для использования при дальнейшем анализе причин изменения состояния зданий и сооружений соответствующими специализированными организациями.
В состав комплекса входят:
- блок обработки и передачи сообщений;
- блок сигнализации;
- комплект измерительных средств.
Основной комплект находится на аварийном здании. В диспетчерской – только приемный комплект и средства оповещения.
Для передачи сигнальной информации с аварийного здания в диспетчерскую могут использоваться как проводные, так и радиоканалы связи, в том числе интернет-технологии. Связь между блоком обработки и передачи сообщений может осуществляться путем отправки SMS-сообщений через GSM-модемы, устанавливаемые в обоих блоках.
Для удешевления конструкции комплекта средств мониторинга для оповещения о критическом изменении состояния аварийных зданий и сооружений используется технология звукового и светового оповещения по принципу трехцветного светофора.
Для контроля состояния работы всей системы мониторинга предусмотрены световые индикаторы, сигнализирующие о:
- штатном режиме работы – «зеленый индикатор»;
- отсутствии внешнего питания и переходе на работу от аккумуляторных батарей – «желтый индикатор»;
- отсутствии внешнего питания и переходе на работу от аккумуляторных батарей шкафа блока обработки и передачи – «желтый индикатор 1»;
- отсутствии внешнего питания и переходе на работу от аккумуляторных батарей шкафа блока сигнализации – «желтый индикатор 2»;
- несанкционированном доступе в шкаф блока обработки и передачи – «красный индикатор 1»;
- неисправность шкафа блока обработки и передачи – «красный индикатор 2».
В тоже время предусмотрена возможность подключения к стационарному комплекту внешнего персонального компьютера при наличии его в диспетчерской и выводе информации на экран ПК с регистрацией всей необходимой информации.
Носимый комплект средств мониторинга для спасательных подразделений предназначен для:
- своевременного оповещения спасательных подразделений об изменениях состояния строительных конструкций аварийного здания;
- автоматического, в режиме реального времени мониторинга зданий, находящихся в аварийном состоянии с регистрацией изменений состояния строительных конструкций (углов наклона и развития трещин).
Носимый комплект располагается в двух контейнерах для транспортировки, изготовленных из ударопрочного пластика.
В одном контейнере содержится набор датчиков и необходимого оборудования для установки на объекте, в другом – находится смонтированный и полностью готовый к работе блок обработки и оповещения со светодиодным сигнальным индикатором и звуковым оповещателем - сереной.
Работу системы обеспечивают аккумуляторные батареи. В случае их разряда в блоке обработки и оповещения появляется сигнализация, осуществляется их замена без потери информации. Второй комплект батарей постоянно находится на подзарядке.
Каким образом предусматривается технология применения данного комплекта на объекте?
По результатам предварительного обследования здания выбираются места установки датчиков. Производится установка датчиком и настройка блока обработки и оповещения, который должен располагаться в месте развертывания штаба (руководства) спасательной операцией.
При появлении информации о критическом изменении конструкций аварийного здания или сооружения подается звуковой сигнал или команда руководителя о прекращении спасательной операции и выводе спасателей из зоны возможного обрушения.