Целью мониторинга является изучение, наблюдение и анализ технических и эксплуатационных параметров зданий, сооружений и строительных конструкций, а также своевременное обнаружение степени и скорости изменений напряженно-деформированного состояния контролируемого объекта и принятия, в случае необходимости, экстренных мер.
Мониторинг строительных конструкций проводится в следующих направлениях:
Геодезические измерения. Выполняются с использованием цифровых датчиков, спутниковых GPS-технологий. Данные методики позволяют определять перемещение здания или отдельных его частей в пространстве.
Инженерно-геологические наблюдения за состоянием грунтового массива в основании и в окрестности здания. Ведут при помощи размещенных под фундаментной плитой датчиков давления на грунт.
Измерения нагрузок и деформаций в конструкциях.
Параметры, подлежащие измерению:
усилие на опорных конструкциях;
нагрузки на элементах жесткости (стяжки, стойки);
усилия и деформации в бетоне и в арматуре фундамента и несущих элементов;
смещение несущих элементов, отклонение от вертикали.
Сейсмометрические измерения. Схемы наблюдений разнообразны, включают варианты возбуждения колебаний здания как искусственными (удары, вибраторы), так и естественными (ветер, микросейсмы) источниками. Сейсмометрические измерения дают «мгновенную» картину состояния объекта, наблюдая которую во времени можно получить разнообразную информацию об особенностях динамики сооружения.
Мониторинг технического состояния конструкций зданий (сооружений) и грунта состоит из следующих стадий:
определение текущих параметров объекта (измерение деформаций, кренов, прогибов и т. п.) и сравнение их с ранее измеренными параметрами
фиксация степени изменения ранее выявленных дефектов и повреждений конструкций объекта и выявление новых дефектов и повреждений
анализ полученной информации и заключение о текущем техническом состоянии объекта
Своевременный мониторинг состояния конструкции зданий – это реальный шанс предупредить необратимые разрушающие воздействия различных факторов.
Автоматизированная система мониторинга позволяет в режиме реального времени осуществлять сбор и обработку информации о различных параметрах строительных конструкций.
Датчики, применяемые для мониторинга
Основными измерительными средствами контроля параметров являются тензометрические датчики напряжения в конструктивных элементах здания; датчики контроля наклонов; датчики контроля перемещений сочленений, стыков и швов. Тензометрические датчики позволяют контролировать развитие напряжений в конструкции с момента ее возведения и на протяжении всего срока эксплуатации объекта.
Датчики наклона (инклинометры), используются для долговременных измерений изменений положения различных сооружений, определение величины прогибов и деформаций опор и балок. Они устанавливаются стационарно для длительного автоматического мониторинга, обеспечивая измерения как в горизонтальной плоскости (наклон, осадка или подъём), так и в вертикальной (наклон, боковые смещения). Располагая серию датчиков вдоль вертикальной оси здания на разных уровнях, можно контролировать не только изменения угла наклона, но и равномерность изменения этого параметра по высоте.
Тензометрические датчики перемещения позволяют измерять величину относительной деформации в точке установки для мониторинга поверхностных трещин и стыков в бетонных конструкциях (туннели, сваи, мосты, фундаменты, плотины), а также перемещения элементов конструкции относительно друг друга. Если необходимо производить контроль перемещений в двух (вертикально, горизонтально) или более направлениях, то устанавливается система датчиков, расположенных в разных плоскостях. Наблюдения проводятся непрерывно, в автоматическом режиме, что позволяет отслеживать динамику изменения этой величины. Датчики перемещения оснащенны различными типами сенсоров: механическим, электрическим, струнным и др.
Датчики давления (с электрическим, струнным, оптоволоконным или гидравлическим сенсором), применяются для измерения фактического давления здания на грунт в основании сооружения (под фундаментной плитой). Мониторинг показаний датчиков, установленных под сооружением, позволяет получить реальную схему распределения давлений и контролировать динамику их изменения.
Программу мониторинга разрабатывают индивидуально для каждого конкретного случая (здания, сооружения).
При невозможности установить датчики во все интересующие элементы конструкции, их размещают в наиболее нагруженных конструктивных элементах. Следует учесть, что часть датчиков технологически может быть установлена только при строительстве объекта.
Выводы
Только комплексный подход дает возможность получать достоверную и разностороннюю информацию о состоянии сооружения.
Выбор конкретных типов оборудования должен определяться исходя из архитектурного и конструктивного решения объекта.
Важно, чтобы система мониторинга объекта работала непрерывно и в автоматическом режиме.