Основные принципы построения системы мониторинга строительных объектов теплоэнергетики
Авторы: Зинатуллин А.В., 3 курс, ф-т ФОК; Верминская Т.А., асп. каф. Инженерной геодезии; Кухта А.В., старший научный сотрудник;
Научный руководитель: Рубцов И.В., зав. каф. Инженерной геодезии, проф.
В настоящее время рост промышленного производства в России приводит к росту потребления электроэнергии и тепла. Энергетика же пребывает в состоянии глубокого кризиса; физический износ конструкций зданий и сооружений электростанций приводит к потере эксплуатационной надежности зданий и сооружений и нарушению Устойчивости работы энергооборудования. В работах В.В. Болотина, А.Р. Ржаницина и М.Н.Степанова показано, что теоретическая вероятность разрушения никогда не становится равной нулю, что связано со случайностью внешних условий эксплуатации конструкции, её поведения в процессе эксплуатации и свойств материалов, используемых к конструкции.
Напряжения в элементах конструкций сильно зависят от технологии возведения сооружения и качества производства работ. Неполное заполнение швов раствором и некачественное замоноличивание стыков не обеспечивает равномерную передачу нагрузок на здание. Некачественное выполнение сварных соединений, несплошность антикоррозионного покрытия, приводящая к преждевременному коррозионному износу, применение сборных железобетонных изделий со сквозными трещинами, сколами, оголением арматуры снижают несущую способность отдельных элементов конструкций до 20%, иногда даже до 40%, что приводит к существенному увеличению вероятности отказа.
Перечисленные факты говорят об одном: мы не знаем истинного соотношения величины воздействия и способности конструкций сопротивляться ему. Каковы же пути выхода из создавшейся ситуации? Первый - опора на результаты модельных расчетов. При этом реальные характеристики объекта могут существенно отличаться от предсказаний модели. Второй путь - слежение за величинами воздействия и сопротивления воздействию. Сопоставление этих величин позволяет говорить о надежности конструкции на данный момент времени, а прогноз изменения нагрузки и свойств материала, полученный в ходе долговременных наблюдений, дает возможность судить о надежности конструкции в некоторой перспективе.
В сложных инженерных сооружениях необходим мониторинг состояния элементов конструкций. Наблюдения могут осуществляться за параметрами напряженно-сформированного состояния (НДС) и за геометрическими параметрами конструкций сооружения и сооружения в целом; за частотными и амплитудными характеристиками собственных колебаний сооружения; за целостностью конструкций или иными интегральными показателями состояния конструкций; за температурно-влажностными характеристиками конструкций и т.д.
Одноразовые наблюдения дают представление о состоянии сооружения только в данный момент времени. Для формирования прогноза наблюдения должны проводиться на протяжении некоторого времени. Проведение непрерывных наблюдений не всегда возможно, и на практике часто приходится ограничиваться периодическими наблюдениями. Возникает вопрос о максимально допустимом периоде между наблюдениями. Представляется справедливым следующее утверждение: вероятность заметного с точки зрения работы сооружения события или его проявления период между наблюдениями не должна превышать заданного значения. Поэтому при проектировании систем мониторинга следует тщательно выбирать контролируемые параметры, определять необходимую периодичность контроля и выбирать зоны контроля на основании математической модели сооружения, дополненной экспертными оценками.
Еще один важный аспект мониторинга - выбор времени его проведения. Практика строительства подразумевает наличие трёх основных стадий:
- предпроектная и проектная подготовка строительства;
- строительство;
- эксплуатация сооружения.
Стадия эксплуатации наиболее продолжительна, и служба эксплуатации, обеспечивающая безаварийную работу всех систем объекта, в качестве эффективного средства контроля его состояния должна использовать систему мониторинга, предоставляющую данные о параметрах объекта в режиме реального времени.
Не менее важны и первые две стадии. На стадии проектирования должны определяться методы и средства мониторинга, а также места установки соответствующих систем. На этапе строительства необходимо развертывать систему мониторинга и вести контроль за соответствием проектных параметров сооружения реальным параметрам строящегося объекта. Прогресс в области современных технологий строительного производства, а также объективная необходимость, обусловленная техногенными и социальными причинами, определяют актуальность решения комплекса научно-методологических и инженерно-технических задач, ориентированных на обеспечение эксплуатационной надежности предприятий энергетики Российской Федерации.
Подробнее: