Система мониторинга инженерных (несущих) конструкций, опасных природных процессов и явлений (СМИК)

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 – 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

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. 

SMIC

Рис.2 Структурная схема СМИК

Для достижения поставленных целей система мониторинга состояния несущих конструкций разделяется на две функциональные подсистемы:

1) 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;

2) 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.

Этапы создания СМИК

Перечислим все стадии жизненного цикла СМИК объекта:

1) 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;

2) эксплуатация системы мониторинга.

Выводы

  1. 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».
  2. 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).
  3. 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.)