Обстеження, випробування,
моніторинг споруд
+3 8 (044) 599-34-45
Наши услуги

Будівельний моніторинг будівель

Будівельний моніторинг будівель

Термін "МОНІТОРИНГ", під яким розуміється регулярний (постійний) контроль змін в стані будівель, застосовується досить широко, але суть його трактується і реалізується по-різному.

Часті випадки катастроф і руйнувань житлових будинків і складних споруд змушують звернути особливу увагу на контроль стану існуючих будівель, будівництво нових об'єктів і організацію їх моніторингу.

Інструментальний моніторинг будівельних конструкцій та основ будинків може проводитися в 4-х взаємно незалежних напрямках:

1) Геодезичні вимірювання. Виконуються як за допомогою традиційної нівелювання, так і з використанням сучасних цифрових датчиків, супутникових GPS-технологій, можливо лазерне сканування об'єкту. Дані методики дозволяють визначати переміщення об'єкта (будівлі або окремих його частин) у просторі, в тому числі, вимірювати опади і крен. Отримувані дані відповідають стану на момент вимірювань, тобто для отримання достовірної інформації про динаміки поведінки об'єкта потрібні постійні вимірювання;

2) Інженерно-геологічні спостереження стану ґрунтового масиву в основі і в околиці будівлі. Існує набір схем як різної трудомісткості і вартості, так і різної роздільної здатності та інформативності - від вимірів в окремих свердловинах до між свердловинного просвічування (аж до отримання 3-х мірного томографічного зображення). В залежності від вибору датчиків, можна вести моніторинг диференціальних (пошарових) або сумарних осад ґрунтів основи, рівня води, парового тиску в породах (параметра, використовуваного в розрахунках за кордоном). Крім свердловин, важливу інформацію отримують при розміщенні під фундаментної плитою мережі датчиків тиску на ґрунт, в палях - вертикальних навантажень.

3) Вимірювання навантажень і деформацій у конструкціях фундаменту і надземної частини.

Комплекс параметрів, що підлягають вимірюванню (для:

· Зусилля на опорних конструкціях підстави та інженерного захисту;

· Навантаження на елементах жорсткості (стяжки, стійки);

· Загальний і диференціальний осад фундаменту;

· Зусилля і деформації в бетоні і в арматурі фундаменту;

· Поверхневі і глибинні зсуву ґрунту.

· Зусилля і деформації в бетоні і в арматурі несучих елементів;

· Зміщення несучих елементів, відхилення від вертикалі;

· Ротаційні руху стінок будівлі.

Спостереження можуть вестися в автоматичному режимі і, в тому числі, безперервно;

4) сейсмометричні вимірювання. Схеми спостережень різноманітні, включають варіанти збудження коливань будівлі як штучними (удари, вібратори), так і природними (вітер, мікросейсми) джерелами. Сейсмометричні вимірювання дають «миттєву» картину стану об'єкта, спостерігаючи яку в часі можна отримати різноманітну інформацію про особливості динаміки споруди.

Контроль експлуатаційної безпеки об'єкта будівництва ефективний, а система моніторингу найбільш оптимальна, якщо вона створюється спільно з архітекторами і проектувальниками і максимально враховує параметри стану основних елементів конструкції. Слід врахувати, що частина датчиків технологічно може бути встановлена ​​тільки при будівництві об'єкту. Для проектування системи моніторингу мало визначити перелік контрольованих елементів і конструкцій, необхідно мати достовірну інформацію про реально існуючих технічних засобах, застосування яких дозволить проблему вирішити.

Що і чим вимірюється?          

Загальний і диференціальний осад фундаменту.    

Вимірювання осідання ґрунту в основі будівлі має основне значення в геотехніки і може здійснюватися різними інструментальними системами.   

Мультибазові (багато точкові) екстенсометри складаються з одного або декількох стрижнів зі сталі, сплаву інвар або скловолокна, вільно ковзають всередині захисного кожуха і прив'язаних до заглибному анкера. Стрижні передають на вимірювальну головку відносне зміщення між анкерами і поверхнею.    

Оптичний контроль опади головки дозволяє визначити абсолютну осадку у всіх точках установки, знаючи свідчення на стержнях відносного зміщення.    

Екстенсометри зазвичай встановлюються в технологічні отвори, передбачені за проектом фундаменту, або ззовні у безпосередній близькості від нього.

За тим же принципом анкерування та вертикального переміщення стрижня може використовуватися точковий вимірювач опади, призначений також для оптичного нівелювання.        

 Можливе використання лінійних електричних датчиків зсуву при вимірах дозволяє застосовувати ці інструменти для автоматичного збору даних.       

 Інші категорії інструментів горизонтального розташування вимірюють диференціальні просадки в цікавлять нас точках по лінії фундаменту. Осадка в точках замірів співвідноситься із зовнішньою точкою, яка, теж, повинна бути фіксованою і в будь-якому випадку доступною оптичному контролю, щоб мати можливість виводити абсолютну величину осідання з відносних вимірів.           

Зусилля і деформації в бетоні і арматурі фундаментів    

Для контролю рівня напруг і деформацій в бетоні і в арматурі фундаментів передбачені тензодатчики з вібруючої струною (струнного типу) і тензометричні штанги. Ці прилади вимірюють питому деформацію в точці установки, виражену електричним сигналом; тиск обчислюється за законами поведінки матеріалів при відомих модулях деформації. Тензодатчики можуть бути безпосередньо занурені (втоплені) в бетон або приварені до арматури.     

Так само як і для елементів конструкції фундаментів, для стоячих над землею конструкцій використовуються тензодатчики з вібруючої струною (струнного типу) і тензометричні штанги, сенсибілізовані з резистивними тензометрами.

Балки,опорні колони, перекриття, стіни, кожен несучий елемент може бути оснащений при необхідності тензодатчиками в точках програми найбільшого зусилля.

При наявності згинальних моментів будь-якого знака слід встановлювати прилади (тензодатчики) попарно на внутрішній і зовнішній утворює даного елемента, що дозволяє визначити позицію нейтральної осі.

Слід передбачити спеціальні канали для проходу кабелів і підготовку відповідного приміщення для їх централізації та ведення вимірювань.

У режимі експлуатації надземної конструкції вимірювання краще вести в автоматичному режимі багатоканальної системою при дистанційному контролі.          

 Поверхневі і глибинні зсуву ґрунту    

 Якщо з зовнішнього боку захисної стінки котловану очікуються помітні горизонтальні зміщення ґрунту, необхідно використати традиційні інклінометричні трубки.    

Для доповнення інклінометричних вимірювань - визначення профілю зміщення по вертикальній осі трубки - створені інклінометричним інстенсометром і стаціонарні тензоінклінометри з датчиками магнітного поля.   

 Для роботи цих приладів потрібно попередньо оснастити нахилометричну трубку магнітними кільцями на заздалегідь певній глибині (висоті), з кроком дискретизації вимірювань. З комбінації тензометричних інкленометричних вимірювань (за деформаціями інклінометричної трубки) обчислюється амплітуда зсуву грунту в трьох просторових вимірах.      

   Зміщення несучих елементів     

У випадку двох роздільних елементів, які здатні рухатися незалежно один від одного, можуть використовуватися вимірювачі з'єднань з електричним потенціонометричним лінійним датчиком на рухомий штанзі, в одноосьовому і трьох осевому варіантах.

Переміщення потенціометричне штанги, рівні відносного зміщення елементів, перетворюються датчиком в електричний сигнал.

У цьому випадку теж слід подбати про те, де будуть проходити кабелі та про місце для централізації та ведення вимірювань.

Важливим показником вважається також відносне зміщення по горизонталі між вершиною надземної конструкції та її основою.

Відповідним інструментом контролю тут є прямою маятник, розміщений у спеціальній або ліфтовій шахті, що складається зі сталевого троса, закріпленого вгорі (у верхній частині будівлі) і натягуємо знизу гирею, коливання якого демпфуються в ємності з мінеральним маслом.

Вимірювання як в ручному, так і в автоматичному режимі, що проводяться поблизу від ємності, дають координати троса в локальному плані (по X-Y).         

  

Ротаційні руху (нахили) стін конструкції

Вимірювання ротаційного руху стінок ведуться з застосуванням поверхневих нахиломірів, що випускаються в різних моделях, що розрізняються між собою типом і характеристиками датчиків нахилу. Нахиломіри встановлюються в настінному положенні стаціонарно, на нерухомих консолях.     

 Поверхневі і глибинні зсуву ґрунту

Для моніторингу зсуву ґрунту поблизу від вже існуючих будівель, які зачіпаються земляними роботами, застосовується декілька інструментальних систем. Моніторинг відносних зсувів між двома нерухомими точками на поверхні виконується стрічковим дистанційним метром з ручним зняттям показань.

Дистанційний метр складається з градуйованою сталевої стрічки, пов'язаної з електронним шаблоном в сотих частках міліметра, який натягається між двома контрольними (що сходяться) анкерними болтами з функцією нерухомих точок (по суті це ефективний електронно-механічний аналог топографічної мірної сталевої стрічки). Надалі вимірюється зміна відстані між болтами, відповідне відносного зсуву.

Глибинні зміщення вимірюються ще й багато точковими екстенсометрами. В цьому випадку прилади повинні встановлюватися на субгоризонтально рівні і бути направлені в бік будинків, за якими ведеться спостереження.

У ґрунті по фризу (контуру) спостережуваних будинків можуть ще встановлюватися вертикальні інклінометричні трубки, можливо з доповнюючими вимірами вертикальних деформацій за допомогою тензометричного магнітного зонда.      

  Зсув конструкцій

Один або декілька оптичних відбивачів дозволять провести топографічне нівелювання в потрібних контрольних точках з однієї бази.

Локальні зміщення між незалежними елементами конструкції досліджуються звичайними вимірниками стиків (одно базовий вимірювач тріщин) в одноосьовому і трьохосьовому варіантах. При наявності тріщин у виробах, зміна відстані між краями пошкодженого місця контролюються вимірником тріщин. Постачені двома елементами для стаціонарного кріплення в перекидання над розломом, вимірювачі тріщин можуть бути механічного або електричного типу.    

Комутація і зняття показань

Визначивши параметри вимірювань і прилади, для завершення розробки системи та робочого плану моніторингу необхідно встановити:

Ø місця прокладки кабелів (електроприлади);

Ø вигляд і конструкцію вимірювальних систем.

Місця прокладання кабелів повинні визначатися так, щоб забезпечити для них належну ступінь захисту від різних видів діяльності на будівельному майданчику.

У загальних випадках приладова установка повинна передбачати режим фізичної комутації (кросування), наявність декількох розподільних коробок, де з'єднуються на вході кілька кабелів, в той час як звідти виходить один або кілька багатожильних кабелів. Коробки можуть бути обладнані всередині протигрозовими запобіжниками. Багатожильні кабелі направляються потім у спеціальні централізовані пункти, де термінали пов'язані з однією або кількома вимірювальними панелями. До панелям за допомогою невеликого кабелю з перемикачами підключаються універсальні вимірювальні прилади та електронні станції для вимірювань вручну. Якщо кількість встановлених приладів значно, з продовженням будівельних робіт необхідний поступовий перехід до автоматичних вимірів, підключаючи раніше встановлені прилади до однієї або кількох систем збору даних. Такі системи дозволяють обробляти дані сотень приладів, зберігати в пам'яті великий обсяг ліченого матеріалу і виконувати такі функції, як аналіз отриманих величин, установка порогів тривоги, передача на віддалені центри, керуючі мережею приладів.