Геодезический контроль инженерных объектов промышленных предприятий и гражданских комплексов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Геодезический контроль инженерных объектов промышленных предприятий и гражданских комплексов

Содержание

Введение

1. Основные положения организации технического контроля эксплуатации объектов промышленных предприятий и гражданских комплексов

1.1 Техническая эксплуатация зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий и гражданских комплексов

1.2 Категории технических состояний зданий и сооружений

1.3 Диагностика технических состояний конструкций

1.4 Технический контроль параметров конструкций

2. Основные положения, принципы, структура и элементы системы геодезического контроля технических состояний сооружений

2.1 Основные положения и принципы

2.2 Разработка структуры и элементов системы геодезического контроля

2.3 Общая схема понятий геодезического контроля и описание элементов системы

3. Мониторинг состояния технических объектов на основе спутниковых измерений

3.1 Общая характеристика спутникового метода координирования

3.2 Возможности GPS и ГЛОНАСС в программах мониторинга

3.3 Мониторинг с применением GPS

3.4 Применение GPS в службах, основанных на определении положения

4. Программа дисциплины "прикладная геодезия"

5. Указания по изучению раздела курса "контроль деформации сооружений"

6. Курсовая работа

7. Методические указания по выполнению курсово работы

7.1 Общая технологическая схема контроля осадок сооружений и их оснований

7.2 Сбор и анализ исходных данных для проектирования геодезического контроля осадок сооружения, выбор объектов и видов геометрических параметров

7.3 Методы и категории контроля параметров, точность и периодичность измерений параметров

7.4 Разработка схемы размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). Типы реперов и марок

7.5 Проектирование схемы нивелирования

7.6 Расчет точности нивелирования

7.7 Проектирование методов и средств измерений превышений

7.8 Проектирование методов обработки результатов измерений и документация контроля

7.9 Оформление работы

Список литературы

Приложение

Введение

Каждое здание, сооружение или оборудование промышленного предприятия или гражданского комплекса представляет собой сложную техническую систему с заранее заданными эксплуатационными качествами, которые контролируются в процессе изготовления конструкций, деталей и узлов, строительства и монтажа, при приемке и в ходе эксплуатации, а также перед постановкой объекта на капитальный ремонт, реконструкцию или списание. Только на основе такого полного технического контроля процесс строительства и эксплуатации объекта становится управляемым.

Геодезический контроль является составной частью системы технического контроля за эксплуатацией конструкций зданий, сооружений и крупногабаритного технологического оборудования промышленных предприятий и гражданских комплексов.

Содержание настоящего пособия посвящено организации, проектированию и проведению геодезического контроля технического состояния конструкций сооружений и технологического оборудования промышленных предприятий и гражданских комплексов в процессе строительства и эксплуатации.

Анализ современного состояния исследований и особенно нормативно-технической базы, определяющей, по сути дела, техническую политику в области геодезического контроля технического состояния инженерных объектов, показывает на значительное отставание исследований и разработок как в области построения самой системы геодезического контроля, так и в области разработки технологий и методов геодезического контроля.

Исследования и разработки не содержат общей теории построения системы геодезического контроля технического состояния объектов: её структуры, описаний элементов и их взаимосвязей, что не способствует комплексному решению проблемы. Отсутствует общая методика проектирования технологических процессов геодезического контроля, не создан категорийный аппарат, позволяющий оптимизировать процесс проектирования. Этот факт не способствует решению таких основополагающих задач проектирования, как выбор объектов и параметров геодезического контроля, назначение методов и режимов контроля, назначение точности, планирование сроков проведения контроля и др. Большинство разработок по названным разделам опубликовано в специальной литературе.

Появление новых технологий, методов и средств измерений для контроля геометрических параметров сооружений и, в частности, спутниковых методов измерений описано также только в специальной литературе. Все названное затрудняет обучение студентов по существующим программам. геодезический контроль конструкция мониторинг gps

Данное учебное пособие призвано восполнить имеющиеся пробелы в образовательной сфере студентов по названным разделам знаний.

В этой связи в пособии приводятся программа дисциплины «Прикладная геодезия», в которой этим вопросам уделено значительное внимание, а также краткие сконцентрированные сведения теоретического и практического характера, позволяющие освоить материал раздела программы с наименьшими затратами времени. Для этого даются рекомендации по изучению материалов раздела.

На основе изучения представленного материала в пособии представлены методические указания по выполнению курсовой работы, посвященной одному из важнейших видов геодезического контроля, - контролю осадок фундаментов промышленного здания.

1. Основные положения организации технического контроля эксплуатации объектов промышленных предприятий и гражданских комплексов

1.1 Техническая эксплуатация зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий и гражданских комплексов

Техническое диагностирование конструкций зданий, сооружений и оборудования является процессом определения их технического состояния и включает в себя поиск дефектов, измерения и технический контроль диагностических признаков [2]. Вместе с диагностическими признаками, характеризующими физический, химический и моральный износ конструкций, большое место занимают признаки, характеризующие деформации конструкций, а также их пространственное и взаимное положение (геометрические параметры).

Геодезический контроль (ГК) геометрических параметров, характеризующих, наряду с другими признаками, техническое состояние конструкций зданий, сооружений и оборудования (в дальнейшем для краткости - ГК технического состояния объектов), является важной частью системы технического контроля и управления качеством эксплуатации промышленных предприятий и гражданских комплексов.

Система ГК (объекты контроля и геометрические параметры, методы и средства контроля, процессы и операции, их последовательность и др.) является неотъемлемой частью технической эксплуатации зданий, сооружений и оборудования, а отдельные элементы системы зачастую разрабатываются одновременно с проектами строительства и в обязательном порядке фиксируются в проектной, конструкторской и технологической документации.

Анализ аварий зданий и сооружений промышленных предприятий и гражданских комплексов свидетельствует о том, что основными причинами их являются:

1) некачественное проектирование (ошибки расчетных схем; ошибки выбора материала; слабая достоверность инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий; неверный учет природно-климатических, силовых и других воздействий; ошибки в обеспечении жесткости и устойчивости системы при принятии проектных решений);

2) ошибки строительства (низкое качество строительно-монтажных работ: ослабление сечений элементов конструкций, узлов, сварных швов; замена стали с более низкими прочностными характеристиками; утяжеление конструкций при устройстве покрытий; низкое качество бетона; уменьшение количества арматуры; нарушение технологии бетонирования и др.);

3) нарушения конструкций при эксплуатации (повреждения от силовых воздействий, приводящие к трещинам, разрывам, потере устойчивости, расшатыванию соединений; повреждения от механических воздействий, приводящие к прогибам, вмятинам, искривлениям, истираниям; повреждения от физических воздействий, приводящие к короблению и трещинам при низких и высоких температурах; повреждения от химических воздействий, приводящие к коррозии металла и разрушению бетона).

Многократное увеличение числа аварий в настоящее время связано не только с техническими причинами, показанными выше, но и с социально-экономическими условиями, присущими нашему обществу: экономия, небрежность, невежество, нанесение вреда путем взрывов и пожаров, и особенно, снижение уровня контроля на всех стадиях строительства и эксплуатации, а также разрушение системы планово-предупредительных ремонтов.

В последнее время в качестве основных причин выдвигаются неучтенные в проектах природные факторы - наводнения и подтопления территорий, силовые воздействия ураганов, селей и оползней и т. п.

Проблема увеличения надежности и продления срока службы конструкций является актуальной хозяйственной задачей, так как эффективность вытекающих из ее решения мероприятий по предотвращению отказов и аварий не подлежит сомнению.

Решение этой проблемы на промышленных и гражданских объектах достигается правильно поставленной технической эксплуатацией его зданий, сооружений и оборудования.

Каждое промышленное предприятие или гражданский комплекс должны обеспечивать:

- эффективную работу путем повышения производительности труда, снижения себестоимости продукции, повышения эффективности использования мощности установленного оборудования;

- повышение надежности, безопасности и безаварийности работы оборудования, сооружений, устройств, систем управления;

- обновление основных производственных фондов путем технического перевооружения и реконструкции предприятий, модернизации оборудования;

- внедрение и освоение новой техники, технологии эксплуатации и ремонта, эффективных и безопасных методов организации производства и труда;

- технический надзор за эксплуатацией оборудования, зданий и сооружений, а также сетей коммуникаций предприятия.

Надежная эксплуатация зависит от многих факторов. Основными из них являются:

- качество проектирования комплекса и конструирования оборудования;

- качество изготовления и приемки в эксплуатацию оборудования и сооружений;

- подготовка персонала по эксплуатации;

- организация технического контроля за эксплуатацией;

- качество технического обслуживания, ремонта, модернизации и реконструкции.

Требования по обеспечению внедрения названных факторов в процессе изготовления, монтажа и эксплуатации заложены в соответствующих нормативных документах (НД).

Требования к качеству проектирования, изготовления, монтажа и приемки в эксплуатацию сооружений и оборудования заложены в соответствующих государственных и отраслевых стандартах - ГОСТах, ТУ, ОСТах, СНиПах, СП, РДС, ПТЭ, и других НД, большинство из которых составлены с учетом основных требований и положений международных (ИСО) и европейских (EN) стандартов.

Качество изготовления и монтажа строительных конструкций и оборудования определяется при его приемке в эксплуатацию государственными и рабочими комиссиями. Перед приемкой в эксплуатацию должны быть проведены:

- индивидуальные испытания оборудования и функциональные испытания отдельных систем;

- комплексное опробование оборудования.

Перед индивидуальным и функциональным испытаниями должно быть проверено выполнение: правил технической эксплуатации; строительных норм и правил; стандартов, включающих стандарты безопасности труда, норм технологического проектирования, правил Госгортехнадзора и других органов государственного надзора; правил устройства электроустановок, правил техники безопасности и промышленной санитарии, правил взрыво- и пожаробезопасности, указаний заводов-изготовителей, инструкций по монтажу строительных конструкций и оборудования.

Дефекты и недоделки, допущенные в ходе строительства и монтажа, должны быть устранены монтажными организациями и заводами-изготовителями до сдачи объекта в эксплуатацию.

Перед пробным пуском объекта в эксплуатацию должны быть подготовлены условия для надежной и безопасной эксплуатации объекта:

- укомплектован, обучен эксплуатационный и ремонтный персоналы, разработаны эксплуатационные инструкции и оперативные схемы, техническая документация по учету и отчетности;

- подготовлены запасы материалов, топлива, инструмента и запасных частей;

- введены в действие средства диспетчерского и технологического управления с линиями связи, системы пожарной сигнализации и пожаротушения, аварийного освещения, вентиляции;

- смонтированы и налажены системы контроля и управления; получены разрешения на эксплуатацию объекта от органов Госгортехнадзора и других органов государственного надзора и инспекций.

После комплексного опробования и устранения выявленных дефектов и недоделок Государственная приемочная комиссия оформляет акт приемки в эксплуатацию комплекса с относящимися к нему зданиями, сооружениями и оборудованием. Заказчик должен представить Государственной приемочной комиссии документацию, подготовленную рабочей комиссией в объемах, предусмотренных действующими СНиП и отраслевыми правилами приемки. Все документы заносятся в общий каталог, а в отдельных папках с документами должны быть заверенные описи содержимого. Документы хранятся в техническом архиве заказчика вместе с документами, составленными Государственной приемочной комиссией.

На промышленном предприятии должен быть организован анализ технико-экономических показателей для оценки технического состояния зданий, сооружений и оборудования, условий и режимов их работы, соответствия нормируемых и фактических показателей, эффективности проводимых организационно-технических мероприятий. Эти задачи решаются на основе материалов диагностирования и технического контроля состояния объектов.

На каждом предприятии приказом назначаются лица, ответственные за состояние и безопасную эксплуатацию всех элементов установок, а также определены должностные обязанности всего персонала по следующим направлениям:

- управлению технологическими процессами;

- организации надзора за техническим состоянием оборудования, зданий и сооружений;

- разработке, организации и учету выполнения мероприятий, обеспечивающих безопасную и экономичную эксплуатацию объекта;

- расследованию и учету всех нарушений в эксплуатации;

- контролю за соблюдением требований нормативно-технических документов по эксплуатации, ремонту и наладке.

Периодическое техническое освидетельствование объектов проводит персонал подразделений объединения предприятий. В объем периодического технического освидетельствования на основании действующих нормативно-технических документов включают: наружный и внутренний осмотр, проверку технической документации, испытания в целях обеспечения безопасности работы оборудования и сооружений (настройка предохранительных клапанов, испытания автоматов безопасности, грузоподъемных механизмов и др.).

Работники, ответственные за состояние и безопасную эксплуатацию, должны обеспечить эксплуатацию объектов в соответствии с требованиями инструкций и другой научно-технической документацией (НТД), осуществлять контроль состояния конструкций зданий и сооружений, вести эксплуатационно-ремонтную документацию.

Инженеры-инспекторы предприятий должны обеспечивать:

- контроль состояния технической документации;

- периодический контроль за состоянием объекта;

- расследование и учет аварий и отказов в работе объекта;

- учет выполнения профилактических и противоаварийных мероприятий, контроль за организацией претензионной работы;

- контроль за подготовкой персонала;

- доведение информации об авариях и отказах до органов ведомственного и государственного надзора.

Большая роль в системе организации эксплуатации промышленных предприятий отводится органам управления и контроля. Они осуществляют:

- контроль за организацией эксплуатации предприятия;

- контроль за соблюдением правил технической эксплуатации (ПТЭ), правил техники безопасности (ПТБ), правил пожарной безопасности (ППБ) и инструкций по эксплуатации;

- периодический контроль за состоянием оборудования, зданий и сооружений;

- организацию периодических освидетельствований;

- контроль за соблюдением установленных сроков средних и капитальных ремонтов;

- контроль за расследованием нарушений ПТЭ и инструкций по эксплуатации;

- учет нарушений ПТЭ, инструкций по эксплуатации и других НТД, в том числе, на объектах, подконтрольных органам государственного надзора;

- контроль за разработкой нормативно-технической документации по обеспечению безопасной эксплуатации объектов.

На каждом предприятии должны быть организованы техническое обслуживание и планово-предупредительные ремонты строительных конструкций. Объём технического обслуживания и планово-предупредительных ремонтов определяется необходимостью поддержания работоспособного состояния объекта, периодического его восстановления и приведения в соответствие с меняющимися условиями работы. Периодичность и продолжительность всех видов ремонта должны устанавливаться нормативно-техническими документами.

Организация ремонтного производства, технология ремонтных работ, порядок подготовки и вывода в ремонт, а также приемки и оценки состояния отремонтированного объекта определяются «Положением о проведении планово-предупредительного ремонта производственных зданий и сооружений».

Чтобы качественно вести техническую эксплуатацию, на каждом предприятии должны быть следующие документы:

- акты и свидетельства отвода земельных участков;

- геологические, гидрогеологические и другие данные о территории с результатами испытаний грунтов и анализа грунтовых вод;

- акт заложения фундаментов с разрезами шурфов;

- акты приемки скрытых работ;

- акты (или журналы наблюдений) об осадках зданий, сооружений и фундаментов под оборудование;

- акты индивидуального опробования и испытаний оборудования и технологических трубопроводов;

- акты государственной и рабочих приемочных комиссий;

- утвержденная проектная документация со всеми последующими изменениями;

- технические паспорта зданий, сооружений, технологических узлов и оборудования;

- исполнительные рабочие чертежи оборудования и сооружений, чертежи всего подземного хозяйства;

- исполнительные рабочие технологические схемы;

- инструкции по обслуживанию строительных конструкций.

Комплект указанной выше документации должен храниться в техническом архиве предприятия.

При наличии такой документации возможно правильно поставить диагностику и осуществить технический контроль состояния сооружения и его основания, в том числе и геодезический контроль геометрических параметров.

На каждом предприятии должны проводиться систематические поверки, испытания и наладка технических средств измерений, обеспечивающих контроль процессов производства. Метрологическое обеспечение должно быть организовано на основе правил и норм, предусматривающих единство и требуемую точность измерений.

Системы контроля технологических параметров должны быть оснащены средствами измерений, вошедшими в Госреестр, а информационно-измерительные системы - техническими средствами, прошедшими государственные приемочные испытания и метрологически обеспеченными. Допускается применение нестандартизированных средств измерений, прошедших метрологическую аттестацию в установленном порядке.

Сроки проверки встроенных в сооружение и оборудование средств измерений (датчики линейных и угловых перемещений и др.) должны соответствовать межремонтным интервалам работы оборудования, на котором они установлены. В объемы ремонтов оборудования должны быть включены демонтаж, поверка и установка этих средств измерений.

Особое значение в последнее время придается обеспечению эксплуатации особо опасного производства (Российская Федерация. Законы. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» // Еженед. бюл. законодат. и ведомств. актов. - 1997. - № 3 (288). - С. 3 - 21).

Организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана:

- соблюдать положения настоящего Федерального закона, других федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации, а также нормативных технических документов в области промышленной безопасности;

- иметь лицензию на эксплуатацию опасного производственного объекта;

- обеспечивать укомплектованность штата работников опасного производственного объекта в соответствии с установленными требованиями;

- допускать к работе на опасном производственном объекте лиц, удовлетворяющих соответствующим квалификационным требованиям и не имеющих медицинских противопоказаний к указанной работе;

- обеспечивать проведение подготовки и аттестации работников в области промышленной безопасности;

- иметь на опасном производственном объекте нормативные правовые акты и нормативные технические документы, устанавливающие правила ведения работ на опасном производственном объекте;

- организовывать и осуществлять производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности;

- обеспечивать наличие и функционирование необходимых приборов и систем контроля за производственными процессами в соответствии с установленными требованиями;

- обеспечивать проведение экспертизы промышленной безопасности зданий, а также проводить диагностику, испытания, освидетельствование сооружений и технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, в установленные сроки и по предъявляемому в установленном порядке предписанию федерального органа исполнительной власти, специально уполномоченного в области промышленной безопасности, или его территориального органа;

- предотвращать проникновение на опасный производственный объект посторонних лиц;

- обеспечивать выполнение требований промышленной безопасности к хранению опасных веществ;

- разрабатывать декларацию промышленной безопасности;

- заключать договор страхования риска ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасного производственного объекта;

- выполнять распоряжения и предписания федерального органа исполнительной власти, специально уполномоченного в области промышленной безопасности, его территориальных органов и должностных лиц, отдаваемые ими в соответствии с полномочиями;

- приостанавливать эксплуатацию опасного производственного объекта самостоятельно или по предписанию федерального органа исполнительной власти, специально уполномоченного в области промышленной безопасности, его территориальных органов и должностных лиц в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте, а также в случае обнаружения вновь открывшихся обстоятельств, влияющих на промышленную безопасность;

- осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий на опасном производственном объекте, оказывать содействие государственным органам в расследовании причин аварии;

- принимать участие в техническом расследовании причин аварии на опасном производственном объекте, принимать меры по устранению указанных причин и профилактике подобных аварий;

- анализировать причины возникновения инцидента на опасном производственном объекте, принимать меры по устранению указанных причин и профилактике подобных инцидентов;

- своевременно информировать в установленном порядке федеральный орган исполнительной власти, специально уполномоченный в области промышленной безопасности, его территориальные органы, а также иные органы государственной власти, органы местного самоуправления и население об аварии на опасном производственном объекте;

- принимать меры по защите жизни и здоровья работников в случае аварии на опасном производственном объекте;

- вести учет аварий и инцидентов на опасном производственном объекте;

- предоставлять в федеральный орган исполнительной власти, специально уполномоченный в области промышленной безопасности, или в его территориальный орган информацию о количестве аварий и инцидентов, причинах их возникновения и принятых мерах.

Особое место в эксплуатации предприятий отводится расследованию аварий на всех зданиях и сооружениях 1-го и 2-го классов по степени ответственности (СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» утвержден постановлением Госстроя СССР от 29 августа 1985 г. № 135), за исключением объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России и Госатомнадзору России, а также объектов военного и специального назначения Министерства обороны Российской Федерации, Федеральной службы контрразведки Российской Федерации, Министерства внутренних дел Российской Федерации, Федерального агентства правительственной связи и информации.

Целью расследования причин аварии зданий является установление факторов, вызвавших аварии, их обобщение, учет и анализ с разработкой предложений и принятием мер по предупреждению аварии путем корректировки нормативной и проектной документации, подготовки методических документов по проектированию, строительству и эксплуатации зданий и сооружений, учитывающих характер и частоту повторений выявленных причин аварий, широкого информирования участников строительства и эксплуатационных организаций о причинах произошедших аварий и мерах по их предупреждению.

В зависимости от масштабов и степени последствий, аварии зданий подразделяются на аварии первой и второй категорий.

К авариям первой категории относятся обрушение зданий и сооружений или их частей (разрушение наземных строительных конструкций, подземных, транспортных и гидротехнических сооружений, прорыв плотин, дамб, резервуаров и т. д.), вызвавшие нарушение функционирования других отраслей народного хозяйства, повлекшие гибель двух и более человек, а также обрушения с количеством пострадавших более пятнадцати человек. Авария первой категории классифицируется как чрезвычайная ситуация.

К авариям второй категории относятся обрушения или повреждения зданий, сооружений, их частей или отдельных конструктивных элементов, угрожающие безопасному ведению работ и не попавшие в разряд аварий первой категории.

Таким образом, только основываясь на вышеперечисленных особенностях организации системы эксплуатации промышленных предприятий, можно технически верно поставить диагностику и геодезический контроль технического состояния сооружений и оборудования.

1.2 Категории технических состояний зданий и сооружений

Как видно из предыдущего, одним из важнейших факторов безотказной эксплуатации промышленных предприятий является правильная организация и выполнение мероприятий по технической эксплуатации его зданий, сооружений и оборудования.

Согласно Методическим указаниям по диагностике строительных конструкций производственных зданий и сооружений энергопредприятий (МУ 34-70-116-85), техническая эксплуатация здания или сооружения - использование здания или сооружения по функциональному назначению с проведением необходимых мероприятий по сохранению конструкций, при котором они способны выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации.

Каждое здание и сооружение характеризуются вполне определенными параметрами, определяющими их эксплуатационную пригодность. Эти параметры делят на две группы.

К первой группе относят параметры, характеризующие физическую долговечность или величину физического износа: прочность, деформативность, герметичность, звукоизоляция, теплозащита и морозостойкость конструкций и др.

Ко второй группе относят параметры, характеризующие моральную долговечность или степень морального износа: степень соответствия современному технологическому назначению; степень соответствия современному инженерному оборудованию; степень соответствия современным архитектурным требованиям и др.

Конкретные перечни параметров эксплуатационных качеств и их числовые значения устанавливаются в проектах при объемно-планировочном и конструктивном решениях, при выборе строительных конструкций с учетом назначения каждого здания или сооружения, климатических и грунтовых условий и т. п. Основой качества будущей функциональной работы конструкций является их расчет. Согласно ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87), строительные конструкции зданий, сооружений и их оснований рассчитывают на нагрузки и воздействия по методу предельных состояний.

Предельные состояния - состояния, при которых конструкция, основание, (здание или сооружение в целом) перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ.

Предельные состояния подразделяются на две группы. Первая группа включает предельные состояния, которые ведут к потере несущей способности и (или) к полной непригодности к эксплуатации конструкций и оснований. Вторая группа включает предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций и оснований или уменьшающие долговечность зданий (сооружений) по сравнению с предусматриваемым сроком службы.

К предельным состояниям первой группы относятся:

- общая потеря устойчивости формы, приводящая к полной непригодности к эксплуатации;

- потеря устойчивости положения;

- разрушение любого характера;

- переход в изменяемую систему;

- качественное изменение конфигурации;

- состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвига в соединениях, ползучести или чрезмерного раскрытия трещин.

К предельным состояниям второй группы относятся недопустимые:

- деформации конструкций в результате прогиба, поворота или осадок;

- колебания конструкций;

- изменение положения;

- образование или раскрытие трещин;

- потеря устойчивости формы, приводящая к затруднению нормальной эксплуатации.

Предельные состояния, по которым требуется выполнять расчеты, определяются стандартами на проектирование.

Расчет конструкций по предельным состояниям производится с целью не допускать с заданной обеспеченностью наступления предельных состояний при эксплуатации в течение всего срока службы конструкций, а также при производстве строительно-монтажных работ. Требования норм расчета заключаются в том, чтобы величины нагрузок, усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытия трещин т. п. не превышали предельных значений, установленных нормами проектирования конструкций и оснований зданий и сооружений соответствующего назначения.

Расчетные ситуации характеризуются расчетной схемой конструкций, видами нагрузок, значениями коэффициентов условий работы и коэффициентов надежности, перечнем предельных состояний, которые должны рассматриваться в данной ситуации. Современными требованиями расчета конструкций предусматривается учет требований по степени ответственности и народнохозяйственной значимости зданий и сооружений.

Согласно ГОСТ 27751-88 (Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. - Введ. 01.07.88. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 9 с.), для учета ответственности зданий и сооружений, характеризуемой экономическими, социальными и экологическими последствиями их отказов, устанавливаются три уровня: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный. Уровень ответственности и коэффициент надежности по ответственности для конкретных зданий и сооружений предприятия устанавливается генеральным проектировщиком по согласованию с заказчиком. Следует заметить, что и уровень (категория) контроля должен назначаться с учетом уровня ответственности зданий, сооружений и оборудования.

В процессе строительства зданий и сооружений установленные проектом параметры эксплуатационных качеств должны быть достигнуты за счет строгого выполнения решений, заложенных в проекте, и соблюдения требований строительных норм и правил.

Однако, под действием природных и функциональных факторов, построенные здания и сооружения теряют свои эксплуатационные качества и разрушаются. Происходит физический износ, т. е. потеря прочностных качеств и моральное старение объектов. В зависимости от вида материалов, назначения конструкций и воздействующих факторов, физический износ происходит неравномерно. Большое разнообразие климатических условий эксплуатации в сочетании с отрицательным воздействием внутренних факторов усложняют определение физического износа конструкций и периодичности их ремонта. Ускоренный износ и несвоевременный ремонт зданий и сооружений приводят к снижению прочности и устойчивости конструкций, а иногда к их разрушению и остановке всего производства, что, в конечном итоге, наносит большие убытки. В связи с этим для надежной эксплуатации зданий и сооружений большое значение имеют оценки их технического состояния.

Согласно ГОСТ 20911-89 (Техническая диагностика. Термины и определения. - Взамен ГОСТ 20911-75; Введ. 01.01.91. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 12 с.), техническим состоянием называется совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент времени признаками, установленными технической документацией на этот объект. Признаками технического состояния объекта могут быть качественные и количественные характеристики его свойств.

Для оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений в некоторых отраслях промышленности, на основе опыта работ, разработаны категории состояний конструкций зданий и сооружений (см. МУ 34-70-105-85, МУ 34-70-116-85 и др.). Для технологического оборудования промышленных предприятий аналогичные оценки производят по критериям отказов и предельных состояний, устанавливаемых на основе стандартов системы «Надежность в технике» (ГОСТ 16468-79, ГОСТ 16504-81, ГОСТ 19919-74 и др.).

Так, согласно МУ 34-70-105-85 и МУ 34-70-116-85, установлены 4 категории технического состояния строительных конструкций (рис. 1.1): исправное, работоспособное, неработоспособное, предельное. Для каждой категории состояний разработаны уровни основных дефектов и повреждений, пользуясь которыми, специалист, по совокупности измеряемых параметров технического контроля (а геодезист - по геометрическим параметрам), сможет сделать предварительное заключение о состоянии контролируемого объекта.



Рис. 1.1 Общая схема технических состояний и событий: 1 - повреждение; 2 - отказ; 3 - переход объекта в предельное состояние из-за нарушения требований техники безопасности, снижения эффективности эксплуатации, морального старения и других факторов; 4 - ремонт

Однако следует заметить, что для некоторых уникальных объектов, строящихся по индивидуальным проектам (высотные плотины, головные образцы нового сложного оборудования и др.), такие уровни не всегда определены и их работу и техническое состояние определяют, исходя из специальных исследований и испытаний.

1.3 Диагностика технических состояний конструкций

Техническое диагностирование - процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью (по ГОСТ 20911-89).

Результатом диагностирования (технического диагноза) является заключение о техническом состоянии объекта с указанием места, вида и причины дефектов.

Техническая диагностика - отрасль научно-технических знаний, сущность которой составляют теория, методы и средства обнаружения и поиска дефектов технической природы. Под дефектом понимают любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам. Обнаружение дефекта есть установление его наличия или отсутствия в объекте. Поиск дефекта заключается в указании с определенной точностью его местоположения в объекте. Основное назначение технической диагностики состоит в повышении надежности объектов на этапе их эксплуатации, а также в предотвращении производственного брака на этапе изготовления объектов и их составных частей.

В диагностике (см. Технические средства диагностирования: Справ. / В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.С. Абрамчук и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.) различают две системы диагностирования - тестового и функционального. В системах тестового диагностирования на объект подаются специально организуемые тестовые воздействия. В системах функционального диагностирования, которые работают в процессе эксплуатации объекта, подача тестовых воздействий, как правило, исключается; на объект поступают только рабочие воздействия, предусмотренные его алгоритмом функционирования. В системах обоих видов средства диагностирования воспринимают и анализируют ответы объекта на входные (тестовые или рабочие) воздействия и выдают результат диагностирования, т. е. ставят диагноз: объект исправен или неисправен, работоспособен или неработоспособен, функционирует правильно или неправильно, имеет такой-то дефект или в объекте повреждена такая-то его составная часть и т. п. Системы тестового диагностирования необходимы для проверки исправности и работоспособности, а также поиска дефектов, нарушающих исправность или работоспособность объекта. Системы функционального диагностирования необходимы для проверки правильности функционирования и для поиска дефектов, нарушающих правильное функционирование объекта. В процессе эксплуатации зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий геодезистам приходится участвовать, в большинстве случаев, в решении последних задач.

Система диагностирования реализует некоторый алгоритм. Этот алгоритм состоит из определенной совокупности элементарных проверок объекта, а также правил, устанавливающих последовательность реализации элементарных проверок, и правил анализа результатов последних. Результатом элементарной проверки являются конкретные значения ответных сигналов объекта в соответствующих контрольных точках. Диагноз ставится по совокупности полученных результатов элементарных проверок.

Любая система диагностирования является специфической системой управления или контроля. Специфика заключается в цели управления (контроля), состоящей в определении технического состояния объекта диагностирования. В соответствии с этим при разработке системы диагностирования должны решаться те задачи, которые решаются при разработке других систем управления и контроля. Сюда относят - изучение объекта, его возможных дефектов и признаков проявления последних, выбор или построение математического описания поведения исправного объекта и его неисправных модификаций, анализ математической модели с целью получения реализуемого системой алгоритма диагностирования, выбор или разработка средств диагностирования или контроля, рассмотрение и расчет характеристик системы в целом.

Важным моментом в системах диагностирования, управления и контроля является смысловое содержание понятий. В [11] под управлением понимают процесс выработки и осуществления целенаправленных (управляющих) воздействий на объект; под контролем - процесс сбора и обработки информации с целью определения событий. Если событием является факт достижения некоторым параметром объекта определенного заданного значения, то говорят о контроле параметров. (Примечание: геодезист, как правило, привлекается к контролю параметров.) Если фиксируемым событием является установление факта пребывания объекта в исправном или в неисправном состоянии, или состоянии правильного или неправильного функционирования, то можно говорить о контроле технического состояния объекта. Понятие контроля технического состояния можно распространить также на задачи поиска дефектов, если событие определить как факт указания местоположения в объекте того или иного дефекта. (Примечание. В силу специфики деятельности, геодезисту на действующих предприятиях, и особенно в критических ситуациях, приходится давать предварительную оценку и по техническому состоянию объектов диагностирования.)

Оценивая область, охватываемую технической диагностикой, целесообразно рассмотреть три типа задач определения технического состояния объекта.

К первому типу задач относят задачи определения технического состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени. Это будут задачи диагностирования. Задачи второго типа - предсказание технического состояния, в котором окажется объект в будущем времени. Это задачи прогнозирования. К задачам третьего типа относят задачи определения технического состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом. Это задачи генеза. Задачи первого типа относят к технической диагностике, второго типа - к технической прогностике, третьего типа - к технической генетике. Задачи технической генетики возникают при расследовании аварий и их причин. Эти задачи решаются путем определения возможных или вероятных предисторий, ведущих в настоящее состояние объекта. Для этого разрабатываются возможные реальные версии, и производится их отработка. Задачи технической прогностики связаны с определением срока службы объекта или с назначением периодичности его профилактических проверок и ремонтов. Эти задачи решаются путем определения вероятных эволюций состояния объекта, начиная с настоящего момента времени. Решение задач прогнозирования важно для организации технического обслуживания объекта по состоянию вместо обслуживания его по срокам или по ресурсу.

Однако, непосредственное перенесение методов решения задач диагностирования на задачи прогнозирования невозможно из-за различия моделей, с которыми приходится работать: при диагностировании моделью обычно является описание объекта, а при прогнозировании - модель процесса эволюции технических характеристик его во времени. Вместе с тем, диагностическое обеспечение объекта с хранением всех предшествующих результатов диагностирования может дать объективную информацию, представляющую собой динамику развития процесса изменения технических характеристик объекта в прошлом. Эти результаты могут быть использованы для коррекции прогноза и повышения его достоверности.

В период эксплуатации зданий, сооружений и оборудования весьма важным является индивидуальное прогнозирование технического состояния каждого конкретного экземпляра. Это позволяет обслуживать объекты по их состоянию. При индивидуальном прогнозировании априорная информация должна быть индивидуальной для каждого экземпляра. Информация, полученная в процессе эксплуатации, позволяет учитывать не только условия эксплуатации конкретного экземпляра, но и условия его обслуживания, специфические особенности экземпляра, зависящие от конкретных условий изготовления и эксплуатации.

Техническая диагностика напрямую связана с надежностью и качеством. Наличие или появление дефектов, что возможно на любой стадии жизненного цикла объекта, отрицательно сказывается на его качестве и надежности. Действительно, качество продукции есть совокупность ее свойств, обусловливающих пригодность продукции удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением; и среди показателей качества продукции, в том числе для зданий, сооружений и технологического оборудования промышленных предприятий, является их надежность (безотказность, долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность).

Среди различных аспектов обеспечения и поддержания надежности диагностика занимает большую роль, так как позволяет осуществлять поиск и обнаружение дефектов. Таким образом, совокупность принципов, методов и средств обнаружения и поиска дефектов или, иными словами, организация диагностического обеспечения объекта при его изготовлении и эксплуатации, составляет основу диагностического аспекта надежности. В рамках диагностического аспекта должны решаться задачи определения технического состояния объекта, т. е. организации проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования и поиска дефектов объекта в процессе его изготовления, монтажа, наладки и эксплуатации.

Диагностическое обеспечение должно закладываться на стадии проектирования объекта, обеспечиваться на стадии его изготовления и монтажа и поддерживаться на стадии эксплуатации.

Уровень ухода за зданиями, сооружениями и оборудованием промышленных предприятий в целях нормального использования их по назначению в течение установленного срока службы зависит не только от качества их проектирования и строительства, но и, в значительной мере, от постановки технической диагностики на самом предприятии, своевременного и объективного выявления степени износа конструкций конкретного объекта и выработки мер по его возмещению.

Совершенно очевидно, что ремонтным работам должно предшествовать комплексное обследование сооружения; выявлены причины и характер износа, повреждений, определены величины деформаций и перемещений, установлены границы и объемы работ и способы их выполнения. Такие данные может дать только техническая диагностика.

Таким образом, техническое диагностирование строительных конструкций производственных зданий и сооружений является процессом определения их технического состояния и включает в себя поиск дефектов, измерения и контроль диагностических признаков, анализ и обработку результатов измерений и контроля. В качестве единичных диагностических признаков в общем случае должны проверяться [2, 3]:

- соответствие (несоответствие) исполнительной схемы объекта диагностирования или конструкций, изделий, материалов и прочего проектным данным и требованиям нормативно-технической документации;

- отклонения конструкций или их составных частей от проектного положения по горизонтали, в плане и по вертикали;

- деформация конструкций;

- ослабление сечений конструкций, изделий и деталей, крепления болтовых или сварных соединений;

- снижение прочности стали;

- снижение прочности бетона;

- влажность материалов ограждающих конструкций;

- ослабление (разрушение) противокоррозийного и пароводоизоляционного покрытий.

В соответствии с [2, 3], количественные и качественные значения диагностических признаков подразделяются на номинальные, допускаемые и предельные.

Номинальные значения диагностических признаков устанавливаются в соответствии с правилами производства и приемки работ, определяющими требования к смонтированным (законченных строительством) конструкциям, выполнение которых позволяет возводить и вводить в эксплуатацию исправные производственные здания и сооружения с заданным запасом прочности.

Допускаемые значения диагностических признаков установлены на основании полного использования прочностных свойств материалов за счет снижения в процессе эксплуатации запаса их прочности, предусмотренного нормами проектирования, и указывают на такие значения, при которых экономически целесообразно и из условия безопасности необходимо производить ремонт объекта, не доводя его до предельного состояния.

Предельные значения диагностических признаков установлены на основании норм проектирования, определяющих запас прочности материалов в виде коэффициентов надежности по материалу, которые указывают на переход конструкций в предельное состояние.

Номинальные и предельные значения диагностических признаков указывают соответственно на исправное и предельное состояние объекта диагностирования (см. рис. 1.1). Значения признаков от номинальных до допускаемых соответствуют работоспособному состоянию, а от допускаемых до предельных - неработоспособному состоянию объекта диагностирования.

Для правильной постановки диагноза технического состояния конструкций зданий, сооружений и оборудования необходимо, кроме фактически измеренных величин параметров положений, перемещений и деформаций, иметь целый ряд других количественных и качественных параметров и характеристик, полученных в процессе изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации зданий, сооружений и оборудования предприятий.

Важнейшие из них следующие:

1) техническая характеристика конструкций;

2) расчетные значения осадок и деформаций;

3) сведения об отступлениях от проекта строительства и нарушениях СНиП в процессе строительно-монтажных работ;

4) данные о величинах, местах приложения и направления действия статических и динамических нагрузок;

5) сведения о предельно-допустимых отклонениях, перемещениях и деформациях конструкций;

6) характеристики инженерно-геологических условий участка строительства и физико-механических свойств грунтов основания;

7) сведения о внутренних и внешних сетях коммуникаций и их техническом состоянии;

8) информация о режимах работы оборудования, аварийных ситуациях, проведенных ремонтах и т. п.;

9) характеристики специальных мероприятий по защите конструкций от внутренних и внешних воздействий (грунтовых вод, газов, пыли, высоких и низких температур, вибраций и т. п.);

10) акты приемки скрытых работ.

Комплексная диагностика технического состояния конструкций зданий, сооружений и оборудования может быть проведена опытными специалистами строительного профиля, а технологического оборудования - специалистами машиностроительного профиля. При достаточно ясных причинах и небольших затратах на восстановительные работы диагностику повреждений проводят, как правило, проектные организации и технические службы эксплуатации предприятий, которые и разрабатывают мероприятия по устранению дефектов; при возникновении сложных аварийных ситуаций, сопряженных с большими материальными и трудовыми потерями, а также выбросами вредных веществ, эти вопросы решаются специальными ведомственными или государственными комиссиями, в состав которых могут входить и геодезисты.

1.4 Технический контроль параметров конструкций

Как было показано выше, диагностирование состояния конструкций производственных зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий, по своей сути, является процессом определения их технического состояния и включает в себя поиск дефектов, технический контроль диагностических признаков; анализ и обработку результатов контроля. При этом каждое здание, сооружение или оборудование рассматривается как сложная техническая система с заранее заданными эксплуатационными качествами, которые контролируются в процессе изготовления конструкций, деталей и узлов; строительства и монтажа; при приемке и в ходе эксплуатации; а также перед постановкой объекта на капитальный ремонт, реконструкцию или списание. Только на основе такого полного технического контроля процесс эксплуатации объекта становится управляемым.

В отечественной интерпретации терминов и определений (ГОСТ 16504-81), техническим контролем называется проверка соответствия продукции или процесса, от которого зависит качество продукции установленным техническим требованиям.

Согласно интерпретации ИСО 8402-94, контроль - деятельность, включающая проведение измерений, экспертизы, испытаний или оценки одной или нескольких характеристик (с целью калибровки) объекта и сравнение полученных результатов с установленными требованиями для определения, достигнуто ли соответствие по каждой их этих характеристик.

Технический контроль - это важнейшая часть системы управления качеством продукции на предприятии. Техническому контролю на промышленных предприятиях присущи:

- разнообразие объектов контроля и, соответственно, контролируемых параметров как по номенклатуре, так и по значению и допускам;

- большое число методов и средств контроля;