Мониторинг железобетонных колонн в здании цеха «БПШиФМ» в Ленинградской области во время производства демонтажных работ.

О. В. Гарамов — генеральный директор ООО «Севзапмостпроект», 

кандидат технических наук 

К. С. Луговцов — главный инженер проекта ООО «Севзапмостпроект» 

С. В. Зорин — технический директор ООО «Севзапмостпроект»

В рамках 1-ой очереди демонтажных работ в здании «БПШиФМ» производилась расчистка внутренних помещений здания, а именно демонтаж и вынос всего технологического и вентиляционного оборудования (коробов, труб, кабелей, спускных желобов, опор под оборудование и т.д.), а также других вспомогательных сооружений, не указанных в исходной рабочей документации. К факторам риска, обуславливающим влияние на несущие конструкции демонтажных работ 1-ой очереди, следует относить все технологии, оказывающие ударное, вибрационное или статическое воздействие на основание и окружающую застройку, а именно: технологии в целом, отдельные технологические операции, ситуации, связанные со статическим и динамическим нагружением или разгрузкой основания в ходе строительных работ.

В соответствии с ВСН 490-87, по степени влияния на окружающую застройку, вышеуказанные работы соответствуют 2-ой категории риска. Реконструкция здания или сооружения предполагает изменение нагрузок на существующие фундаменты и (или) изменение статических условий работы основания без его перегрузки; соблюдается критерий по допустимым дополнительным деформациям реконструируемого здания и окружающей застройки. Таким образом, основная задача инженерного мониторинга – это непрерывный контроль напряженно-деформированного состояния несущих железобетонных колонн здания «БПШиФМ» (№148) во время производства 1-ой очереди демонтажных работ, в ходе которого необходимо: производить количественную оценку степени влияния демонтажных работ на напряженно деформированное состояние (далее НДС) контролируемых колонн, своевременно выявлять недопустимые изменения НДС, определять локализацию мест этих изменений, и, в случае обнаружения недопустимых критических значений НДС, делающих невозможным дальнейшую эксплуатацию контролируемых конструкций, разработать предложения и рекомендации о необходимых действиях.

Объектом контроля при осуществлении инженерного мониторинга в здании «БПШиФМ» являются сборные железобетонные двухветвевые колонны, выполненные по серии КЭ-01-52, вып. 2. Шаг колонн во всех пролетах– 12 м. Колонны каркаса здания сборные железобетонные двухветвевые по серии КЭ-01-52, вып.2. Колонны средних рядов приняты типа КДII-46, а крайних рядов и у температурного шва КДII-41. В подкрановой части колонн по осям А, Ж, И, Р (между осями 3-4, 10-11 и 16-17) имеются стальные крестообразные связи жесткости, а по осям В, Д, Л, Н (между осями 3-4, 10-11 и 16-17) – стальные портальные связи составного сечения. Крепление связей к закладным деталям колонн на сварке (рис. 1).

Рис. 1 Схема несущих железобетонных колонн здания «БПШиФМ» 

а – колонны крайних рядов; б – колонны средних рядов; 

Марка бетона колонн по проекту 400 — для средних рядов и 300 — для крайних. Проектная продольная арматура колонн из стали А III, поперечная — из стали А-1.

Контролируемые параметры были выбраны из условия получения характеристик НДС для оценки действительного состояния конструкций. В качестве наблюдаемых при мониторинге параметров приняты следующие:

  •  горизонтальные и вертикальные перемещения или деформации (отклонения колонн от проектного положения, измеренного перед началом демонтажных работ);
  •  величины механических напряжений;
  •  появление новых трещин и характер развития имеющихся перед началом демонтажных работ (ширины и глубины раскрытия трещин);

Для определения величин механических напряжений осуществлялась достройка “тензометрических мостов 1/4” (мостов Уинсона) путем соединения между собой тензорезисторов по специальной методике апликации с последующей установкой созданных “мостовых схем” на контролируемые колонны.

На (рис. 2) показан общий вид мостовой схемы, собранной по образцу “Моста Уинсона”.Любое изменение напряжений в колонне будет вызывать пропорциональное изменение сопротивления тензорезистора, и, преобразуясь в электрический сигнал, будет регистрироваться с высочайшей точностью. Тензометрические схемы были собраны и установлены на каждую колонну здания «БПШиФМ». Каждой схеме присвоен свой уникальный номер.

  

Рис. 2 Мост Уинсона

Измерения выполняли методом последовательного обхода мест установки датчиков и измерительных устройств. Данные работы осуществлялись отдельными циклами на протяжении всего периода производства 1-ой очереди демонтажных работ в здании «БПШиФМ». В общем виде схема контроля напряженного состояния представлена на рис. 3:

Рис. 3 Схема контроля НДС 

В конце этой “цепочки” необходимая нам информация, характеризующее НДС контролируемых элементов в настоящий момент времени ,отображается в виде графиков на мониторе ПК. Данные по всем измерениям автоматически каталогизируются и сохраняются отдельным файлом на ПК. Обработка результатов измерений напряжений в колоннах производилась непрерывно в течение всего периода производства 1-ой очереди демонтажных работ в здании «БПШиФМ», параллельно с самим процессом измерений. При осуществлении геодезического контроля определялись величины изменений в положении наблюдаемых точек на колоннах не только относительно опорной сети, но также и во взаимном расположении наблюдаемых точек и колонн.В ходе данных работ на всех контролируемых железобетонных колоннах были установлены деформационные марки (светоотражатели), с которых в последствии производился съем первичной информации о контролируемом параметре. Марки устанавливались на каждой колонне, примерно на одной и той же высоте, с фронтальной (передней) стороны, для создания благоприятных условий проведения тахеометрической съемки в будущем. Для создания опорной геодезической сети был устроен замкнутый тахеометрический ход, где к каждой станции привязано ограниченное количество колонн, в пределах видимого участка. Станции тахеометрического хода представляют собой опорные неподвижные знаки, закладываемые на территории строительной площадки. (рис. 4).

 

Рис. 4 Схема геодезического контроля 

Создание местной опорной сети осуществлялось методом створных наблюдений при помощи сверхточного электронного тахеометра. При перестановке тахеометра на каждую последующую станцию — она же и выбиралась за «нулевую» (отметка 0,0,0). Далее визирная ось прибора направлялась от одного опорного знака (станции), на котором стоит инструмент, на другой опорный знак и т.д. Таким образом завязывались все “предыдущие” и “последующие” станции хода и опорные точки, видимые с граничных станций.

Таким образом, на основе наблюдений, осуществляемых в процессе мониторинга, можно сделать следующие выводы о работе выбранной системы измерений:

  •  все измерительные элементы системы функционируют устойчиво, редкие и непродолжительные сбои в работе измерительной аппаратуры связаны с нарушением электроснабжения или кабельной системы;
  •  использованная при построении измерительных трактов система шумоподавления и высокое качество выполнения работ при прокладке кабелей измерительной аппаратуры обеспечило отсутствие шумов в измеряемых аналоговых сигналах;
  • выбранная система измерений, а также методика обработки данных являются достаточными для оценки контролируемых параметров напряженного состояния колонн и могут быть рекомендованы к дальнейшему использованию на объектах капитального строительства.

Список использованной литературы 

  1. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;
  2. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»;
  3. Рекомендации по оценке надёжности строительных конструкций по внешним признакам. «ЦНИИпромзданий», 1995.
  4. Руководство по обеспечению долговечности железобетонных конструкций предприятий черной металлургии при их реконструкции и восстановлении. М. НИИЖБ, 1982.
  5. О. В. Гарамов «Элементы системы профилактического мониторинга железобетонных мостов региональной сети автомобильных дорог». Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Спб. 2005г.