Система мониторинга инженерных (несущих) конструкций (СМИК) – подсистема СМИС, осуществляющая контроль показателей надежности здания, сооружения, с целью своевременного предупреждения ситуаций, при которых значения регистрируемых параметров превысят их предельно допустимые величины.
Основанием для разработки подсистемы СМИК является ГОСТ Р 22.1.12-2005
Объектом мониторинга СМИК являются несущие конструкции зданий и сооружений.
Назначение СМИК: c течением времени несущие конструкции зданий и сооружений накапливают дефекты, которые возникают по разным причинам: из-за несоблюдения правил эксплуатации зданий и сооружений, из-за низкого качества строительных материалов, в результате ошибок при проектировании или нарушении технологии изготовления и монтажа строительных конструкций, а также в результате воздействий природного характера.
Накопленные дефекты могут приводить к авариям, которые не только наносят значительный экономический ущерб, но и зачастую сопровождаются гибелью и ранением людей.
СМИК осуществляет мониторинг и регистрацию в течение всего срока эксплуатации изменений состояния фундамента, стен, несущих стеновых панелей, балок перекрытий и других конструктивных элементов объекта, которые воспринимают основные нагрузки: вес конструкций, напор ветра, вес снега, находящихся в здании людей, оборудования, давление грунта на подземные части здания и т. п.
Информацию об изменении состояния конструкций СМИК в режиме реального времени передает в дежурно-диспетчерскую службу объекта и СМИС.
Своевременное обнаружение дефекта на ранней стадии его возникновения дает возможность принять меры по предотвращению аварии, и, соответственно, снижает риск утраты несущей конструкцией свойств, которые определяют ее надежность.
Основная цель мониторинга инженерных конструкций– повышение безопасности и эксплуатационной надёжности объектов строительства и одним из способов решения этой задачи является установка на объекте автоматической системы мониторинга (СМИК).
Для реализации вышеперечисленных требований с точки зрения безопасности на этапе эксплуатации необходимо создание на объектах именно систем непрерывного (в режиме реального времени) мониторинга несущих конструкций, аппаратно-программные средства которых позволят осуществлять периодическое обследование несущих конструкций объекта.
В первую очередь, от такой системы требуется высокий уровень долговечности при высоком уровне надёжности и достоверности собираемой информации о состоянии строительных конструкций. Такие требования следуют из того обстоятельства, что строительные объекты, особенно уникальные, рассчитаны на длительный срок эксплуатации, измеряемый десятками и даже сотнями лет, а события, приводящие к авариям, имеют весьма малую вероятность, измеряемую десятыми и даже тысячными долями процента. Именно на гарантированную идентификацию этих долей процента должна быть нацелена система непрерывного мониторинга. В противном случае она теряет смысл.
Цели создания системы мониторинга инженерных конструкций
- на стадии строительства:
- своевременное обнаружение на ранней стадии осадок, деформаций и перемещений конструкций основания и несущего каркаса здания, которые могут привести к их разрушению, нарушению устойчивости возводимых конструкций, повлечь людские и материальные потери;
- своевременное информирование заказчика о критическом изменении контролируемых параметров;
- на стадии эксплуатации:
- обеспечение безопасности персонала, посетителей путём автоматического, в режиме реального времени, информирования персонала дежурно-диспетчерской службы объекта и единой дежурно-диспетчерской службы (ЕДДС) города, района о критическом изменении состояния (деформированного состояния) конструкций объекта;
- обеспечение автоматического, в режиме реального времени, мониторинга интегральных характеристик напряженно-деформированного состояния несущих конструкций объекта;
- снижение риска утраты несущей конструкцией свойств, определяющих ее надежность посредством своевременного обнаружения на ранней стадии негативного изменения состояния (напряженно-деформированного состояния) несущих конструкций, которое может привести к их разрушению и повлечь людские потери, переход здания, сооружения в ограниченно работоспособное, аварийное состояние, к полной или частичной потере несущей способности;
- обеспечение проведения работ периодического мониторинга (обследования).
Структура системы. Функции подсистем
Структура СМИК реализует распределенную систему сбора и обработки данных от различных датчиков (рис.2).
Система состоит из датчиков, локальных контроллеров (АЦП) серверов локальных контроллеров, сервера СМИК и АРМ СМИК.
Это не только система аппаратно-программных средств, но и система взаимодействия с дежурно-диспетчерской службой (ДДС) объекта и единой дежурно-диспетчерской службой (ЕДДС) города, района посредством СМИС объекта.
Рис.2 Структурная схема СМИК
Для достижения поставленных целей система мониторинга состояния несущих конструкций разделяется на две функциональные подсистемы:
- сигнальная подсистема мониторинга функционирует непрерывно и реализует следующие функции:
автоматический, в режиме реального времени, мониторинг интегральных характеристик технического состояния несущих конструкций объекта;
обеспечение автоматического, в режиме реального времени, информирования персонала ДДС объекта и ЕДДС города, района о критическом изменения состояния (деформированного состояния) конструкций объекта; - подсистема периодического мониторинга начинает функционировать по сообщениям (инцидент, авария) от сигнальной подсистемы мониторинга или в соответствии с заранее определённым регламентом. При этом в автоматизированном режиме реализуются следующие функции:
обеспечение оценки состояния несущих конструкций объекта и выдачи рекомендаций по их усилению (восстановлению);
обеспечение контроля и корректировки (при необходимости) функционирования сигнальной подсистемы.
Мониторинг инженерных конструкций - этапы создания СМИК
Перечислим все стадии жизненного цикла СМИК объекта:
- создание системы мониторинга:
проектирование системы мониторинга:
формирование требований к системе мониторинга;
разработка концепции системы мониторинга;
разработка разделов проектной документации системы мониторинга (стадии "Проект", "Рабочая документация");
строительно-монтажные работы;
ввод в действие системы мониторинга; - эксплуатация системы мониторинга.
Выводы
СМИК разрабатывается для обеспечения безопасности зданий и сооружений, проектируется и реализуется в соответствии с требованиями:
ГОСТ Р 22.1.12-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования»;
«Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Методика мониторинга состояния несущих конструкций зданий и сооружений. Общие положения и требования».
В отличие ряда других систем СМИК функционирует:Аппаратно-программные средства СМИК используются при проведении обследования несущих конструкций объекта в соответствии с СП 13-102 2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений» при проведении периодического мониторинга.
автоматически, непрерывно, в режиме реального времени и обеспечивает мониторинг и решение задач оповещения, в том числе на эвакуацию людей;
в автоматизированном режиме по обеспечению периодического мониторинга (обследования).
База данных измерений, накопленных сигнальной подсистемой, – это аналог «черного ящика» самолета, позволяющий более точно определить изменение технического состояния несущих конструкций объекта, сформировать адекватные заключения.
Внедрение СМИК позволит снизить риски чрезвычайных ситуаций, связанных с обрушением конструкций и гибелью людей (Аквапарк, Бауманский рынок в г.Москве и т.п.)