Автоматизированный мониторинг уникальных объектов

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОСИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ» АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ МОНИТОРИНГ УНИКАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ Новосибирск – 2019 г. Цель освоения дисциплины: формирование у обучающихся профессиональных компетенций в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 21.04.03 Геодезия и дистанционное зондирование, профиль «Геодезическое обеспечение устойчивого развития территорий», определяющих готовность и способность будущих выпускников, эффективно применять полученные знания для решения комплекса научных и практических задач, возникающих в процессе системной организации контроля технического состояния уникальных сооружений на основе автоматизированного мониторинга. Задачи изучения дисциплины - изучение основных понятий, структуры и задач мониторинга уникальных объектов; - разработка и анализ методологии системной организации контроля технического состояния уникальных объектов на основе автоматизированного мониторинга - получение навыков составления программы мониторинга уникального объекта на основе отечественного и мирового опыта; - получение теоретических и практических навыков использования информационно-измерительных систем, измерительновычислительных комплексов, автоматизированных систем сбора и хранения данных, систем телекоммуникации и глобального спутникового позиционирования при мониторинге уникальных объектов; - формирование готовности к разработке технических условий и исследований при изготовлении геодезических приборов и систем для геотехнического мониторинга уникальных объектов. Практические задания Проект: разработать программу мониторинга уникального объекта на основе отечественного и мирового опыта – (в соответствии с вариантом). Предложить автоматизацию процесса сбора, обработки и анализа информации о различных параметрах строительных конструкций (геодезические, динамические, деформационные и др.) с целью оценки технического состояния зданий и сооружений. Результаты освоения Освоена методология системной организации контроля технического состояния уникальных объекта на основе автоматизированного мониторинга. Разработана программа мониторинга уникального объекта на основе системной организации контроля технического состояния, предложена автоматизация процесса сбора, обработки и анализа информации о различных параметрах строительных конструкций. Основы Автоматизированный мониторинг состояния уникальных объектов — основа безопасности За последние годы произошел ряд обрушений зданий, привлекший повышенное внимание, как общественности, так и компетентных органов к проблеме обеспечения конструктивной (механической - в определении Технического регламента о безопасности зданий и сооружений) безопасности эксплуатируемых строительных объектов. Примеры: 2004г. - разрушение покрытия купола здания «Трансвааль парка» в г. Москве; 2005г. - обрушение покрытия терминала в парижском аэропорту Руасси Шарль де Голль; 2005г. - обрушение кровли в бассейне "Дельфин" в городе Чусовой Пермского края; 2006г. - обрушение покрытия закрытого катка в г. Бад-Райхенхаль в Германии; 2006г. - обрушение покрытия Басманного рынка парка» в г. Москве; 2009г.-обрушение покрытия спорткомплекса в городе Благовещенске; 2010г. - обрушение покрытия стадиона «Метродом» в Миннеаполисе США; 2011г. - обрушение кровли спорткомплекса в Выборгском районе Петербурга. Термины, определения ГОСТ 31937-2011 Общий мониторинг технического состояния зданий (сооружений) – система наблюдения и контроля, проводимая по определенной программе, утверждаемой заказчиком, для выявления объектов, на которых произошли значительные изменения напряженно-деформированного состояния несущих конструкций или крена и для которых необходимо обследование их технического состояния (изменения напряженнодеформированного состояния характеризуются изменением имеющихся и возникновением новых деформаций или определяются путем инструментальных измерений). Мониторинг технического состояния уникальных зданий (сооружений) – система наблюдения и контроля, проводимая по определенной программе для обеспечения безопасного функционирования уникальных зданий или сооружений за счет своевременного обнаружения на ранней стадии негативного изменения напряженно-деформированного состояния конструкций и грунтов оснований или крена, которые могут повлечь за собой переход объектов в ограниченно-работоспособное или в аварийное состояние. Система мониторинга технического состояния несущих конструкций – совокупность технических и программных средств, позволяющая осуществлять сбор и обработку информации о различных параметрах строительных конструкций (геодезические, динамические, деформационные и др.) с целью оценки технического состояния зданий и сооружений. Система мониторинга инженерно-технического обеспечения – совокупность технических и программных средств, позволяющая осуществлять сбор и обработку информации о различных параметрах работы системы инженерно-технического обеспечения здания (сооружения) с целью контроля возникновения в ней дестабилизирующих факторов и передачи сообщений о возникновении или прогнозе аварийных ситуаций в единую систему оперативно-диспетчерского управления города. Термин «мониторинг» (от лат. monitor – наблюдение, контроль, предостережение). Нормативно-правовая и техническая документация - Градостроительный кодекс Российской Федерации; - ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»; - ГОСТы (ГОСТ 31937-2011; - СНиПы; - Свод правил (СП 22.13330.2011 ; - временные нормы и правила; - технические рекомендации. Статья 48.1 Градостроительного кодекса Российской Федерации (введена Федеральным законом от 18.12.2006 N 232-ФЗ) ОСОБО ОПАСНЫЕ, ТЕХНИЧЕСКИ СЛОЖНЫЕ И УНИКАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ 1. К особо опасным и технически сложным объектам относятся: 2. К уникальным объектам относятся объекты капитального строительства, в проектной документации которых предусмотрена хотя бы одна из следующих характеристик: К особо опасным и технически сложным объектам относятся: 1) объекты использования атомной энергии (в том числе ядерные установки, пункты хранения ядерных материалов и радиоактивных веществ); 2) гидротехнические сооружения первого и второго классов, устанавливаемые в соответствии с законодательством о безопасности гидротехнических сооружений; 3) сооружения связи, являющиеся особо опасными, технически сложными в соответствии с законодательством Российской Федерации в области связи; 4) линии электропередачи и иные объекты электросетевого хозяйства напряжением 330 киловольт и более; 5) объекты космической инфраструктуры; 6) объекты авиационной инфраструктуры; 7) объекты инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования; 8) метрополитены; 9) морские порты, за исключением объектов инфраструктуры морского порта, предназначенных для стоянок и обслуживания маломерных, спортивных парусных и прогулочных судов; К особо опасным и технически сложным объектам относятся: 10) 10.1) тепловые электростанции мощностью 150 мегаватт и выше; 10.2) подвесные канатные дороги; 11) опасные производственные объекты, подлежащие регистрации в государственном реестре в соответствии с законодательством Российской Федерации о промышленной безопасности опасных производственных объектов: а) опасные производственные объекты I и II классов опасности, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещества; б) опасные производственные объекты, на которых получаются, транспортируются, используются расплавы черных и цветных металлов, сплавы на основе этих расплавов с применением оборудования, рассчитанного на максимальное количество расплава 500 килограммов и более; в) опасные производственные объекты, на которых ведутся горные работы (за исключением добычи общераспространенных полезных ископаемых и разработки россыпных месторождений полезных ископаемых, осуществляемых открытым способом без применения взрывных работ), работы по обогащению полезных ископаемых. Статья 48.1 Градостроительного кодекса Российской Федерации (введена Федеральным законом от 18.12.2006 N 232-ФЗ) ОСОБО ОПАСНЫЕ, ТЕХНИЧЕСКИ СЛОЖНЫЕ И УНИКАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ 2. К уникальным объектам относятся объекты капитального строительства, в проектной документации которых предусмотрена хотя бы одна из следующих характеристик: 1) высота более чем 100 метров; 2) пролеты более чем 100 метров; 3) наличие консоли более чем 20 метров; 4) заглубление подземной части (полностью или частично) ниже планировочной отметки земли более чем на 15 метров; (в ред. Федерального закона от 28.11.2011 N 337-ФЗ) Уникальные объекты. Самые высокие здания России Лахта центр (462 м) г. Санкт-Петербург Уникальные объекты. Самые высокие здания России Башня Исеть (212 м) г. Екатеринбург Уникальные объекты. Самые высокие здания России Строящиеся здания В северной столице также ведется строительство 32-этажной башни со звучным названием Петр Первый и 28-этажного здания с именем Екатерины Великой. Миракс Плаза представляет собой строящийся с 2006 года многофункциональный комплекс из двух высотных башен, предназначенных для офисных и жилых помещений. Высотное строительство в России медленно, но верно распространяется и за столичные пределы: Екатеринбург стал обладателем самого высокого долгостроя под названием «Свердловск». Активно ведется в Рязани строительство 30-этажного жилого комплекса Паруса. Воронежский 36-этажный жилой небоскреб уже построен до половины высоты. В Уфе строятся 2 жилых комплекса Планета и Идель, превышающих отметку в 30 этажей. Заканчивается строительство 32-этажного жилого комплекса Белый Ангел в Ростове-на-Дону. Во Владивостоке ведется строительство 45-этажного небоскреба Аквамарин. В Грозном начато, но приостановлено строительство 400-метровой башни Ахмат-Тауэр. Одобренные и предложенные к строительству здания В ближайшее время планируется начать строительство следующих высотных зданий: В Ханты-Мансийске утверждено возведение 286-метрового многофункционального 56-этажного комплекса Кристалл. Хабаровский бизнес центр Новый квартал имеет запланированную высоту в 220 м. Такой же высоты планируется 50-этажный небоскреб «Де Геннин» в Екатеринбурге. Запланировано строительство в Грозном многофункционального 54-этажного комплекса Шахматная академия 189-метровой высоты. Казанский 45-этажный небоскреб будет одобрен с названием «Gorky Park». Новосибирский МФК Крокус Сити планируется возвести в 41 этаж. Уникальные объекты. Самые высокие сооружения мира Уникальные объекты. Самые высокие сооружения мира Бурдж Халифа (829,8 м), г. Дубай, ОАЭ Шанхайская башня (632 м), Шанхай, Китай Абрадж аль-Бейт (601 м) Meккa, Саудовская Аравия Единый Всемирный Торговый Центр (541,3 м), г. Нью-Йорк, США Финансовый центр CTF (530 м) Тяньцзинь, Китай Уникальные объекты. Самые глубокие станции метро в мире Станция метро Пухын (100м) г. Пхеньян, Китай Уникальные объекты. Самые глубокие станции метро в мире - станция метро Парк Победы (74 м) г. Москва, Россия; - станция метро Адмиралтейская (86 м) г. СанктПетербург, Россия; - станция метро Вашингтон парк г. Портланд ш. Оригон (79 м); - станция метро Пухын (100м) г. Пхеньян, Китай; - станция метро Арсенальная (105,5 м) г.Киев, Украина; - станция метро Сибирская (16 м) г. Новосибирск; - станция метро Абай (57 м) г. Алматы, Казахстан; - станция метро Toledo (50 м), г. Неаполь; - станция метро Kungsträdgården (29,5 м), г. Стокгольм, Швеция; Уникальные объекты. Самые глубокие тоннели в мире Готардский базисный тоннель, Швейцария Готардский базисный тоннель Глубочайший железнодорожный тоннель в мире, его максимальная глубина достигает 2300 метров, что соответствует самым глубоким шахтам мира (например, шахта Риф Меренского, Южная Африка). Учитывая тоннели, шахты и проходы, швейцарское инженерное чудо достигает длины в 151,84 километра: западная линия 57,02 километра, восточная линия - 57,104 километра. Диаметр тоннелей варьирует в пределах 8,83-9,58 метров, что позволят поместить в проход здание с тремя этажами. Источник: https://etotam.com/?p=5494 Уникальные объекты. Самые глубокие тоннели в мире Уникальные объекты Уникальные объекты Уникальные объекты Методология системной организации контроля технического состояния уникальных сооружений на основе автоматизированного мониторинга Методология построения систем мониторинга Методология построения систем мониторинга технического состояния несущих конструкций для высотных и большепролетных зданий и сооружений, несмотря на различия их конструктивных решений, основывается на следующих принципах: 1.На основе анализа возможных природно-техногенных воздействий, возможных неквалифицированных действий или отсутствия необходимых действий обслуживающего персонала, конструктивных особенностей объекта разрабатываются модели опасности для объекта. 2. На основе моделей опасности, знаний в области строительной механики (в том числе математического и физического моделирования) и работы строительных конструкций производится анализ поведения конструкций объекта при реализации таких опасностей и составляется методика проведения мониторинга, а так же перечень частей и элементов конструкций объекта, которые необходимо контролировать. Для каждой части и каждого элемента конструкций составляется перечень контролируемых параметров. 3. На основе известных или специально разрабатываемых способов и методов контроля параметров конструкций, аппаратуры и оборудования для контроля составляется технология проведения мониторинга технического состояния упомянутых частей и элементов конструкций объекта. 4. На основе опыта обследования и анализа поведения строительных конструкций, учета скоростей развития негативных процессов в конструкциях и степени возможного допущения изменения их напряженно-деформированного состояния разрабатывается регламент проведения мониторинга. Геотехнический мониторинг СП 22.13330.2011 Геотехнический мониторинг - комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за поведением конструкций вновь возводимого или реконструируемого сооружения, его основания, в том числе грунтового массива, окружающего (вмещающего) сооружение, и конструкций сооружений окружающей застройки. Геотехнический мониторинг осуществляется в период строительства и на начальном этапе эксплуатации вновь возводимых или реконструируемых объектов. Цель геотехнического мониторинга — обеспечение безопасности строительства и эксплуатационной надежности вновь возводимых (реконструируемых) объектов и сооружений окружающей застройки и сохранности экологической обстановки. При проведении геотехнического мониторинга решаются следующие задачи: - систематическая фиксация изменений контролируемых параметров конструкций сооружений и геологической среды; - своевременное выявление отклонений контролируемых параметров (в т.ч. их изменений, нарушающих ожидаемые тенденции) конструкций строящегося (реконструируемого) объекта и его основания от заданных проектных значений, параметров грунтового массива и окружающей застройки - от значений, полученных в результате геотехнического прогноза в соответствии с указаниями разделом 9 СП 22.13330.2011; - анализ степени опасности выявленных отклонений контролируемых параметров и установление причин их возникновения; - разработка мероприятий, предупреждающих и устраняющих выявленные негативные процессы или причины, которыми они обусловлены Методы геотехнического мониторинга - визуально-инструментальные (наблюдения за уровнем подземных вод, состоянием конструкций, в том числе поврежденных, с фиксацией дефектов маяками или аналогичными устройствами, фотофиксация и др.); - геодезические (фиксация перемещений марок и др.) с применением нивелиров, теодолитов, тахеометров, сканеров (в том числе оптических, электронных, лазерных и др.) и навигационных спутниковых систем; - тензометрические (фиксация напряжений в основании под подошвой фундамента, под пятой сваи, в несущих конструкциях и др.) с применением комплекса датчиков напряжений и деформации; - виброметрические (измерение кинематических параметров колебаний: виброперемещений, виброскоростей, виброускорений); - геофизические (электромагнитные, сейсмические и др.). П р и м е ч а н и е. Допускается для фиксации изменений контролируемых параметров использовать другие методы, в том числе косвенные, которые должны обеспечивать достоверность результатов наблюдений и их согласованность с результатами, полученными по указанным методам. Состав геотехнического мониторинга Геотехнический мониторинг не стоит путать с геодезическим, так как это более общее понятие. Комплекс геодезических работ, входящий в состав геотехнического мониторинга, называют геодезическим мониторингом. Состав геотехнического мониторинга. Экспертное обследование или Визуально-инструментальное наблюдение. Наблюдение за конструкциями зданий и сооружений, фиксация дефектов, установка маяков на трещины, фото-фиксация, наблюдение за уровнем подземных вод. Геодезические работы (геодезический мониторинг). Производятся с помощью высокоточных нивелиров (таких как Leica DNA 03), тахеометров (таких как Leica TCR 1202+ ), лазерных сканеров, фотограмметрических методов измерений, GPS – ГЛОНАСС систем. Вибродинамические измерения – это измерения динамических ускорений от воздействия строительства, а также воздействий естественных городских условий (метро, машины, строительная техника). Комплекс оборудования включает в себя компьютер, виброметр (такой как ОКТАВА -110В), чувствительные датчики. Тензометрические измерения – это фиксация возникающих напряжений в несущих конструкциях, в основании под подошвой фундамента, под сваями. Измерения выполняются комплексом, состоящего из компьютера и датчиков. Геофизические измерения. Установка комплектов оборудования для электромагнитных и сейсмических датчиков. Эти исследования и измерения могут проводиться как все вместе, так и выборочно только некоторые, в зависимости от поставленной задачи. При этом то и другое будет называться геотехнический мониторинг. Периодичность мониторинга . При строительстве зданий и сооружений периодичность наблюдений (циклы мониторинга) определяется скоростью, длительностью строительно-монтажных работ (СМР), этапами строительства, конфигурацией ответственных конструкций и особенностями их возведения. Существуют также требования нормативной документации к периодичности проводимого мониторинга, так в Своде Правил СП22.13330.2011, в таблице 12 указано. Периодичность мониторинга При строительстве зданий и сооружений периодичность наблюдений (циклы мониторинга) определяется скоростью, длительностью строительно-монтажных работ (СМР), этапами строительства, конфигурацией ответственных конструкций и особенностями их возведения. Существуют требования нормативной документации к периодичности проводимого мониторинга (Свод Правил СП22.13330.2011 (таблица 12 )). Фрагмент таблицы Мониторинг деформационных процессов проводится в целях: -определения деформаций; абсолютных и относительных величин -выявления причин возникновения и степени опасности деформаций; -определения характеристик надёжности фундаментов; устойчивости оснований и -установления предельно допустимых величин деформаций; -прогнозирования развития деформационных процессов; -предупреждения возможных рисков; - принятия своевременных мер по борьбе с возникающими деформациями и устранения их последствий. Контролируемые параметры - Нагрузки на опорные конструкции здания или сооружения со стороны перекрытий, снеговая нагрузка; -Отклонение несущих конструкций от вертикали; -Осадка (подъём) одних частей здания или сооружения относительно других; -Раскрытие трещин и стыков на поверхности несущих конструкций, расхождение несущих конструкций; -Поперечные и продольные напряжения в стальных, железобетонных и монолитно-бетонных конструкциях; -Отклонение зданий или сооружений от вертикали и перемещение несущих конструкций; -Давление фундамента на грунт и грунта на фундамент; -Осадка и подъём здания или сооружения относительно грунта; - Сжатие опорных колонн Геодезический мониторинг позволяет -получить оценку напряжённо-деформированного состояния несущих конструкций объектов; - их грунтовых оснований; - проанализировать происходящие деформационные процессы с целью своевременного установления критичных величин деформаций; - выявить причины их возникновения; - прогнозировать развитие деформаций; - выработать необходимые меры по предупреждению неблагоприятных последствий. Показания к проведению геодезического мониторинга В целом мониторинг деформационных процессов зданий и сооружений предполагает выполнение следующих видов работ: сбор и обобщение данных по проводимому ранее мониторингу исследуемых объектов (если таковой имел место) и использование этих данных при общем анализе состояния объектов; создание исходного высотного обоснования (не менее чем из трёх реперов); нахождение исходных реперов в районе производства работ, обследование их состояния на возможность использования в качестве исходной основы; изготовление и закладка осадочных (деформационных) марок; плановая привязка осадочных марок; привязка исходных реперов к знакам существующей геодезической основы и приведение высотной исходной основы в единую систему высот с точностью, необходимой для обеспечения наблюдений за осадками фундаментов сооружения (нивелированием I класса); рекогносцировка мест установки инструмента для обеспечения измерений между реперами и осадочными марками с целью создания стандартной схемы измерений, повторяющейся в каждом цикле с минимальными изменениями; непосредственное выполнение измерений по реперам нивелированием I класса и осадочным маркам нивелированием II класса; контроль устойчивости исходных реперов; камеральная обработка выполненных измерений; подготовка и выпуск отчётной документации. Компоненты автоматизированной мониторинга деформаций. системы 1. Сенсоры (датчики). 2. Вычислительный центр. 3. Оповестительный центр. Автоматизированный мониторинг является непрерывным процессом, происходит непрерывное взаимодействие трех составляющих. Особенности мониторинга уникальных сооружений При строительстве и эксплуатации уникальных объектов наблюдения проводятся не только за самим объектом, которое строится, но также за всеми зданиями и сооружениями окружающей застройки, попадающими в зону строительства. Это связано с решением одного из важных вопросов сохранность окружающей застройки в процессе нового строительства и его влияния на нормальное функционирование зданий, попадающих в зону его действия. При строительстве небоскреба основной задачей геодезической службы становится контроль возведения ядра жесткости. Во время проектирования небоскреба предпринимаются действия по изучению локальных ветровых нагрузок на здание, моделируются все возможные отклонения во время строительства. Системы автоматизированного деформационного мониторинга – система обеспечения безопасности Наиболее распространенные системы мониторинга Сенсоры Активные Электронные тахеометры Цифровые нивелиры Вычислительный центр DC3 (Defor mational Control) Leica Geo MoS центр Пассивные GNSS датчики Инклин ометры Метеорол огические датчики База д анных SQL Trimble 4D Control 3.0 Оповестительный Поддер жка он лайн п риложе ний Модульн ость сис темы SMSсообщения Intern et + - + + + + + - + + + + + + + - + + + + + + + + + + + + + + GNSS-приемник TPS-система Фирма Точность Дискретность Точность Дискретность Trimble 3 мм±0,1 мм/км 3,5 мм±0,4 мм/км 10 секунд 3 мм+3 мм/км 3 секунды Topcon 3 мм±0,5 мм/км 5 мм±0,5 мм/км 1 секунда 2 мм+2 мм/км 1 секунда 5 мм±0,5 мм/км 10 мм±0,5 мм/км 5 секунд 5 мм+2 мм/км 2,5 секунды Leica GeoSystem Основные преимущества использования систем автоматизированного мониторинга • контроль данных в реальном времени с удаленного места; • непрерывный мониторинг объектов с высокой скоростью, с промежутками между циклами измерений от нескольких минут или часов до месяцев и лет; • доступное расположение сенсоров измерительной системы, не зависящее от ручного управления оператором; • сбор данных, предварительный анализ информации и ее отправка в любое место через Интернет; • автоматическое уведомление лиц о любом смещении за пределы установленного диапазона; • экономия денежных средств, поскольку автоматические наблюдения позволяют отказаться от участия человека; • исключение ошибок оператора, так как автоматические наблюдения более достоверны. Список задач, решаемых человеком: • качественный анализ собранных результатов; • выбор необходимых средств наблюдений, их расположения и соединения в общую сеть; • прогноз состояния наблюдаемого объекта Специфика разработки систем мониторинга проектируемых и эксплуатируемых объектов Этапы разработки и реализации системы мониторинга Мониторинг состоит из двух этапов – подготовительного (установочного цикла) и рабочего этапа (циклов). Состав работ установочного цикла: - анализ исходной информации по результатам обследования зданий (сооружений); - определяются фоновые параметры колебания конструкций зданий от имеющихся воздействий (вибродиагностика); - устанавливаются маяки и датчики раскрытия трещин (для мониторинга трещин рекомендуем устанавливать дублирующие друг друга маяки – гипсовые и трехосные щелемеры); - определяются крены стен зданий, неравномерность осадок; - устанавливаются геодезические марки на цоколе с привязкой к городской реперной сети; - устанавливаются пьезометры (режимные скважины) для контроля за уровнем подземных вод; - уточняются проектные критерии по допустимым воздействиям. Состав работ рабочего этапа (циклов): - контроль состояния маяков и датчиков на трещинах (фиксация ширины раскрытия/закрытия трещины); - геодезические измерения деформаций сооружений, в том числе измерения осадок в абсолютных отметках; - наблюдения за параметрами колебаний (вибродиагностика); - фиксация уровня подземных вод по пьезометрам; Виды мониторинга: 1. Визуальный контроль технического состояния конструкций соседней застройки. Контроль состояния маяков и датчиков на трещинах. 2. Геодезические измерения деформаций сохраняемых конструкций и соседней застройки (осадок, кренов, горизонтальных смещений). 3. Контроль параметров колебаний грунта и окружающей застройки (геотехнический мониторинг и вибродиагностика). Комплекс работ по скважинной инклинометрии. 4. Фиксация уровня грунтовых вод по пьезометрам. 5. Контроль за соблюдением технологического регламента работ нулевого цикла. 6. Геологический контроль забоя скважин при устройстве буровых свай. 7. Технический контроль за состоянием возведенных конструкций нулевого цикла. На каждой стадии мониторинга технического состояния конструкций зданий (сооружений) и грунта проводят следующие работы: - определяют текущие динамические параметры объекта и сравнивают их с параметрами, измеренными на предыдущем этапе (вибродиагностика); - фиксируют степень изменения ранее выявленных дефектов и повреждений конструкций объекта и выявляют вновь появившиеся дефекты и повреждения; - проводят повторные измерения деформаций, кренов, прогибов и т. п. и сравнивают их со значениями аналогичных величин, полученными на предыдущем цикле; - анализируют полученную на данном этапе мониторинга информацию и делают заключение о текущем техническом состоянии объекта; - анализ деформаций объекта может выполняться в рамках напряженнодеформированной модели здания и грунтов основания. Мониторинг за трещинами, кренами и осадками светоотражающая марка для наблюдения за кренами; марка для наблюдения за осадками здания дублирующий гипсовый и трехосный маяк; Применение системы глобального спутникового позиционирования при мониторинге уникальных объектов Разработка технических условий и исследований геодезических приборов и систем Современные методы и средства геодезического мониторинга уникальных объектов LeicaGeoMoS (Швейцария). Современная программная система мониторинга LeicaGeoMoS, конфигурируемая под конкретное применение, используется на существующих и строящихся объектах любой величины, обеспечивает функционирование очень гибкой автоматической системы контроля деформаций, которая позволяет комбинировать сведения от различных датчиков (GNSS-приемников, тахеометров, геотехнических и метеорологических сенсоров). LeicaGeoMoS применяется для контроля за структурными деформациями (дамб, плотин, насыпей, тоннелей, мостов, высотных зданий), за оползнями и осадками (оседанием породы или просадкой грунта), автоматизированной съемки (например, непрерывных, автоматизированных измерений). Программное обеспечение LeicaGeoMoS состоит из нескольких приложений: • GeoMoSMonitor работает в режиме реального времени, собирает, обрабатывает и накапливает данные, отображает их на экране, проверяет данные на вхождение в установленные допуски и оповещает определенных лиц; • GeoMoSAnalyzer работает в автономном режиме, предназначено для просмотра и анализа накопленных данных; • GeoMoSHiSpeed собирает и обрабатывает данные от GNSS-приёмников в высоком темпе (до 20 Гц), предназначено для профессионального принятия решения, основанного на анализе больших потоков данных; • GeoMoSAdjustment отвечает за вычисление сетевых поправок (уравнивание), анализ деформаций и сетевое моделирование. LeicaGeoMoS хранит все измерения и результаты обработки в открытой базе данных MySQL, к которым можно обратиться локально или удаленно, используя приложения LeicaGeoMoSAnalyzer, LeicaGeoMoSAdjustment или иное программное обеспечение [9]. Для точного установления причин обнаруженного движения и прогнозирования развития событий LeicaGeoMoS соединяет в систему геодезические (электронные тахеометры и датчики GNSS) и геотехнические датчики: • тахеометры серий Leica TM50, TS50, TS15, TM30, TS30, TPS1100, TPS1200, TPS1200+, TCA1201M, TPS1800 и TCA2003, TPS LeicaViVa; • мультистанцию Leica MS50; • спутниковые GNSS-датчики GPS SystemLeicaViVa, серию GMX900; • Leica GNSS Spider для расширенного GNSS-мони торинга; • нивелиры Leica DNA и Leica Sprinter; • датчики наклона Leica Nivel210/220; • метеорологические датчики (температура, давление и т. п.); • интерфейс для подключения регистраторов данных CampbellScientifi c: геотехнические датчики для измерения влияния внешних условий, например, экстензометры (для измерения линейных деформаций), пьезометры (для измерения сжимаемости газов), датчики напряжения, инклинометры, термометры, барометры, датчики дождя и другие [8] Система геодезических и геотехнических датчиков Для точного установления причин обнаруженного движения и прогнозирования развития событий LeicaGeoMoS соединяет в систему геодезические (электронные тахеометры и датчики GNSS) и геотехнические датчики: • тахеометры серий Leica TM50, TS50, TS15, TM30, TS30, TPS1100, TPS1200, TPS1200+, TCA1201M, TPS1800 и TCA2003, TPS LeicaViVa; • мультистанцию Leica MS50; • спутниковые GNSS-датчики GPS SystemLeicaViVa, серию GMX900; • Leica GNSS Spider для расширенного GNSS-мони торинга; • нивелиры Leica DNA и Leica Sprinter; • датчики наклона Leica Nivel210/220; • метеорологические датчики (температура, давление и т. п.); • интерфейс для подключения регистраторов данных CampbellScientifi c: - геотехнические датчики для измерения влияния внешних условий, например, экстензометры (для измерения линейных деформаций), - пьезометры (для измерения сжимаемости газов), - датчики напряжения, - инклинометры, - термометры, - барометры, - датчики дождя и другие В дополнение к стандартным средствам связи LeicaGeoMoS также поддерживает сетевой протокол связи TCP/IP, который позволяет использовать технологию Ethernet и мобильные сети. Программное обеспечение для мониторинга TRIMBLE 4D CONTROL ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Возможность создания комплексных систем мониторинга с использованием GNSS приемников, электронных тахеометров и геотехнических датчиков; Возможность расширения и настройки системы мониторинга для решения широкого круга специализированных задач; Измерения, анализ, визуализация и отчеты по вашим проектам мониторинга Управление системой и просмотр результатов методом удаленного доступа Стационарная автоматизированная станция мониторинга напряженно-деформационного состояния несущих конструкций высотных зданий (СМДС-В) Открытое акционерное общество «Московский научно-исследовательский и проектный институт типологии, экспериментального проектирования» (ОАО МНИИТЭП) Применение СМДС-В В настоящее время запроектировано более 35 объектов на основе станции СМДС-В или с ее применением: - высотные объекты ММДЦ «Москва-Сити» - на высотных зданиях районов города Москвы (на Ленинском, Мичуринском и Олимпийском проспектах, в Строгино, Тропарево-Никулино, на ул.Ходынской и др.); -Крытый конькобежный центр в Крылатском; - Общественная зона для обслуживания пассажиров транспортно-пересадочного узла и пешеходно-травалаторной связи ММДЦ «Москва-Сити»; - монумент «Казак-Ели» в г.Астана Республика Казахстан, - Олимпийские спортивные объекты в г. Сочи (Большая ледовая арена для хоккея с шайбой, Ледовый дворец спорта, Центральный олимпийский стадион, Крытый конькобежный центр, Трамплинный комплекс). В настоящее время монтаж станции СМДС-В в ее описанном варианте выполнен на Многофункциональном административно-деловом комплексе ММДЦ «Москва-Сити», участок 10, блок «С». В настоящее время на объекте завершен комплекс монтажных и пусконаладочных работ и начинается период опытной эксплуатации станции. Места установки приборов станции по этажам здания, места установки приборов на фундаментной плите, размещение в измерительных пунктах приборов, реальный вид компьютерно-информационного центра станции представлены на рисунках. Станция СМДС-В Станция СМДС-В состоит из двух основных частей, функциональные характеристики которых определяются их назначением – аппаратно-измерительной части и компьютерно-информационного центра. Аппаратурно- измерительная часть станции распределена по объекту мониторинга, в ее состав входят: -Цифровые трехкомпонентные акселерометры ЦТА-СМ, предназначенные для измерения во времени ускорений несущих конструкций по трем взаимно ортогональным направлениям в стационарных пунктах наблюдений с последующей автоматической обработкой информации. Акселерометры стационарно смонтированы и одинаково ориентированы на несущих конструкциях здания через 3 – 5 этажей (включая подземные) на одной вертикальной оси. -Цифровые трехкомпонентные сейсмометры ПРДП-СМ, предназначенные для измерения во времени смещений несущих конструкций зданий по трем взаимно ортогональным направлениям с последующей компьютерной обработкой информации. -Цифровые наклономеры двухкоординатные ЦНД-СМ, предназначенные для измерения наклонов основания здания. Сеть наклономеров располагается в одной плоскости основания здания, их количество зависит от формы здания в плане. Станция СМДС-В аппаратно-измерительная часть Аппаратурно- измерительная часть станции распределена по объекту мониторинга, в ее состав входят: -Цифровые трехкомпонентные акселерометры ЦТА-СМ, предназначенные для измерения во времени ускорений несущих конструкций по трем взаимно ортогональным направлениям в стационарных пунктах наблюдений с последующей автоматической обработкой информации. Акселерометры стационарно смонтированы и одинаково ориентированы на несущих конструкциях здания через 3 – 5 этажей (включая подземные) на одной вертикальной оси. -Цифровые трехкомпонентные сейсмометры ПРДП-СМ, предназначенные для измерения во времени смещений несущих конструкций зданий по трем взаимно ортогональным направлениям с последующей компьютерной обработкой информации. -Цифровые наклономеры двухкоординатные ЦНД-СМ, предназначенные для измерения наклонов основания здания. Сеть наклономеров располагается в одной плоскости основания здания, их количество зависит от формы здания в плане. Станция СМДС-В компьютерно-информационный центр станции Компьютерно-информационный центр станции устанавливается в помещении, предназначенном для управления работой станции обслуживающим персоналом, к которому подводятся кабели от аппаратурно-измерительной части станции, в его состав входят: - Персональный компьютер настольного или переносного типа с операционной системой Windows 2000 или Windows ХР, предназначенный для установки управляющего станцией программного обеспечения «Высота» и управления работой станции; - Адаптер связи АС-СМ, представляющий собой интерфейсный модуль, обеспечивающий аппаратный обмен данными между модулями ЦТА-СМ, ПРДП-СМ, ЦДН-СМ и компьютером; синхронную привязку аналогоцифрового преобразования информации модулей, частоту дискретизации; контроль и включение в работу заданных компьютером модулей; - Монитор и принтер предназначенные для визуализации информации и представления в визуальном и печатном виде результатов работы станции. -Специализированное программное обеспечение "Высота", состоящее из исполняемого модуля «Высота», драйвера сопряжения LPT-адаптер и набора служебных библиотек. Исполнительный модуль «Высота» включает: управляющую программу, пользовательский графический интерфейс, программу цифровой предобработки сигналов, средства автоматического и интерактивного анализа, программу представления результатов анализа. Станция СМДС-В компьютерно-информационный центр станции Управляющая программа обеспечивает работоспособность и функционирование станции в целом. В задачи управляющей программы входят: инициализация и подготовка технических средств станции к работе; конфигурирование и тестирование системы; управление вводом цифровой информации в персональный компьютер. Пользовательский интерфейс программы обеспечивает удобное графическое представление (визуализацию) многоканальной информации в режиме реального времени и обеспечен комфортной справочной системой и контекстной помощью. Для оператора, проводящего обработку и анализ зарегистрированной информации, предоставляется широкий дополнительный выбор инструментов для документирования, архивирования и конвертации данных. Цифровая обработка включает в себя два основных этапа: этап предварительной обработки зарегистрированных сигналов, с целью улучшения и выделения “полезной” части сигнала, включающий в себя алгоритмы селекции, нормирования, полосовой фильтрации и спектрального анализа; этап расчета основных динамических параметров зарегистрированных сигналов, получение передаточных функций и величин наклона здания. Программа представления результатов анализа реализует визуальное и печатное представление результатов анализа полученной на станции информации. СМДС-В в ММДЦ «Москва-Сити» Компьютерноинформационный центр Размещение прибора в измерительном пункте Места установки приборов станции по этажам здания Места установки приборов на фундаментной плите СМДС-В на здании спортивного комплекса «Крылатское» Спортивный комплекс «Крылатское» в г. Москве представляет собой крупное спортивное сооружение с большепролетными конструкциями. Для несущих строительных конструкций, их элементов, соединений и узлов осуществляется контроль следующих параметров: - уровень усилия Л-образных стоек и крен стоек в сторону вант; - уровень натяжения каждой цепной оттяжки, а также в связи с аварийным состоянием этих конструкций в настоящее время принято решение о непрерывном наблюдении за состоянием этих конструкций на основе акустической эмиссии; - уровень натяжения каждой ванты и их коррозионное состояние; уровень напряжений и усилий в листовых растянутых элементах (щеках) 19 узлов крепления вант (серег); - уровень осадки и уровень неравномерности осадки (крен) главной железобетонной опоры; - напряженно-деформированное состояние полукольцевой балки и ее узлов, пространственные координаты ее 18 сборных элементов и уровень колебаний при акустических воздействиях; - напряженно-деформированное состояние ферм, их температурно-влажностный режим, коррозионное состояние ее металлических конструкций и уровень колебаний при акустических воздействиях; - напряженно-деформированное состояние несущих железобетонных колон, уровень осадки и уровень неравномерности осадки (крен) колон; - для кровли, в том числе ее утеплителя, контролируется наличие или отсутствие повреждений (протечек), устанавливается площадь замачивания утеплителя; - для всесторонне подвижных опор ферм покрытия контролируется смещение подвижных частей опор относительно их неподвижных частей в радиальном и тангенциальном направлениях, а также пространственные координаты вдоль радиальных и тангенциальных осей колон. На станции мониторинга впервые реализована частичная беспроводная передача данных на основе сверхширокополосных приемопередатчиков. По сравнению со стандартными узкополосными сигналами сверхширокополосные сигналы обладают высокой устойчивостью работы в сложных средах с многолучевым распространением, какими являются большепролетные здания и сооружения. Спасибо за внимание!