RU2467318C1 - Способ многопараметрового контроля строительных конструкций (транспортных туннелей, зданий, сооружений) - Google Patents
Способ многопараметрового контроля строительных конструкций (транспортных туннелей, зданий, сооружений) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467318C1 RU2467318C1 RU2011117720/28A RU2011117720A RU2467318C1 RU 2467318 C1 RU2467318 C1 RU 2467318C1 RU 2011117720/28 A RU2011117720/28 A RU 2011117720/28A RU 2011117720 A RU2011117720 A RU 2011117720A RU 2467318 C1 RU2467318 C1 RU 2467318C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- building structure
- defects
- elements
- determined
- reliability
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для диагностики технического состояния строительных сооружений. Согласно способу проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции, устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины, проводят инструментальное обследование элементов строительной конструкции, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания. При этом определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции; осуществляют классификацию выявленных дефектов, на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сравнивают их с допустимыми величинами. На основании полученных результатов устанавливают пригодность элементов строительной конструкция в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности. Технический результат, достигаемый от осуществления заявленного изобретения, заключается в повышении достоверности результатов прогнозирования состояния объекта и снижение трудоемкости контроля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, инженерно-техническому аудиту и строительству и может быть использовано для диагностики качества и экспертной оценки технического состояния строительных сооружений.
Известен способ проведения обследований строительных сооружений и оценки технического состояния строительных сооружений путем натурных обследований (Гиндоян А.Г. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. АО "ЦНИИПромзданий", М., 1997, с.7-11).
В зависимости от поставленных задач натурные обследования зданий охватывают следующие этапы:
А. Предварительное обследование;
Б. Детальное инструментальное обследование;
В. Определение физико-технических характеристик материалов обследуемых конструкций в лабораторных условиях;
Г. Обобщение результатов обследований.
Детальное инструментальное обследование включает комплекс работ, связанных с выявлением:
а) факторов, формирующих производственную среду (микроклимат) помещений и их количественные показатели, и сравнение полученных результатов с нормативными требованиями;
б) технического состояния несущих и ограждающих конструкций, включая теплотехнические и прочностные показатели; пригодности их к дальнейшей эксплуатации и их соответствия современным нормативным требованиям.
Характер и объем натурных обследований определяются конкретными задачами, поставленными заказчиком работы перед исполнителями.
Однако данный способ сложен и трудоемок, результаты, полученные по данному способу, не являются достоверными.
Известен также способ оценки технического состояния металлических конструкций строительных сооружений (патент N RU N 2086741), включающий:
- анализ проектной и нормативной документации на металлические конструкции,
- определение параметров сечений для инструментального обследования, установление критериев пригодности и их допустимые величины,
- проведение замеров и другого инструментального обследования,
- сравнение полученных значений с допустимыми величинами
- и установка пригодности конструкции для дальнейшей безопасной эксплуатации.
В данном способе также не обеспечивается достаточная точность и достоверность результатов диагностики и оценки технического состояния строительных сооружений.
Наиболее близким техническим решением является способ диагностики и оценки технического состояния на основе построения многопараметрических цифровых моделей строительных конструкций, анализа и моделирования их состояния (варианты) - патент №2177144, принятый в качестве прототипа.
Он включает два варианта способа.
по первому варианту осуществляются следующие действия:
- предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции,
- устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,
- создают геодезическое обоснование конструкции относительно, по крайней мере, двух базовых точек с одновременным уравниванием погрешностей,
- выбирают сеть связанных базовых точек внутри конструкции,
- выверяют точность определения их координат относительно геодезического обоснования,
- затем создают координатно-пространственное обоснование строительной конструкции,
- после этого определяют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки отдельных конструктивных элементов конструкции и точек, определяющих контур и особенности геометрии составляющих частей конструкции,
- определяют линейные размеры конструктивных элементов и расстояния между точками контуров этих конструктивных элементов относительно координатно-пространственного обоснования с одновременным кодированием описания конструкции и идентификацией конструктивных элементов конструкции,
- вычисляют пространственные координаты точек конструктивных элементов конструкции и точек, определяющих контур и особенности геометрии составляющих его частей,
- проводят детальное инструментальное обследование элементов строительной конструкции,
определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания,
- определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции,
- на основании этих данных проводят построение пространственных многопараметрических цифровых моделей конструкции и схем его нагружения,
- после этого расчетным путем определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами,
- и на основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, недостаточность несущей способности или необходимые виды ремонта.
По второму варианту осуществляются следующие действия:
- предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции (конструкций),
- устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,
- создают геодезическое обоснование конструкции относительно, по крайней мере, двух базовых точек с одновременным уравниванием погрешностей,
- выбирают сеть связанных базовых точек внутри конструкции, выверяют точность определения их координат относительно геодезического обоснования,
- затем создают координатно-пространственное обоснование строительной конструкции,
- после этого определяют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки отдельных конструктивных элементов конструкции и точек, определяющих контур и особенности геометрии составляющих частей,
- определяют линейные размеры конструктивных элементов и расстояния между точками контуров этих конструктивных элементов относительно координатно-пространственного обоснования с одновременным кодированием описания конструкции и идентификацией конструктивных элементов конструкции,
- вычисляют пространственные координаты точек конструктивных элементов конструкции и точек, определяющих контур и особенности геометрии составляющих его частей,
- проводят детальное инструментальное обследование элементов строительной конструкции, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания,
- определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции,
- на основании этих данных проводят построение пространственных многопараметрических цифровых моделей конструкции и схем его нагружения,
- после этого расчетным путем определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции
- и сравнивают их с допустимыми величинами,
- моделируют состояние строительной конструкции путем варьирования значений параметров и характеристик материалов элементов строительной конструкции и параметров состояния и характеристик грунтового основания,
- вносят поправки в указанные значения параметров из предполагаемых восстановительных и ремонтных работ,
- на основании этих данных вводят поправки в многопараметрические цифровые модели строительной конструкции в соответствии с принятым кодированным описанием элементов строительной конструкции,
- после чего проводят анализ состояния и поведения строительной конструкции на основе сравнения результатов расчета при фактических и моделируемых значениях параметров и характеристик,
- и на основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.
Допускается при проведении моделирования состояния строительной конструкции значения параметров и характеристик его состояния принимать в виде функциональных зависимостей.
При проведении обмерных работ производится построение пространственной цифровой модели конструкции, что позволяет получать более точные чертежи конструкции без использования известного метода диагоналей и автоматически получать геометрические параметры конструкций, выявлять их геометрические особенности и отклонения от заданной формы или, например, имеющейся технической документации и соответствующих технических условий; позволяет получать с заданной точностью толщины стен, перегородок, перекрытий, конструктивных элементов неразрушающим методом; предоставляется возможным получать срезы обмеряемой конструкции под любым углом и их построение в качестве чертежной документации, вычислять линейные расстояния между его элементами, не имеющими между собой прямой видимости, и определять площади поверхностей конструкции и его объемов как в целом, так и отдельных его частей. Кодированное описание элементов конструкции и хранение данных натурных обмеров в виде цифровой пространственной модели позволяет автоматизировать процессы измерений и построений.
Данный способ сложен и трудоемок из-за необходимости построения цифровой модели объекта, он не обеспечивает достаточную достоверность результатов прогнозирования состояния объекта, поскольку оно осуществляется только на основе моделирования.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности результатов прогнозирования состояния объекта на основе обработки результатов многократных измерений, снижение трудоемкости контроля из-за не использования цифровой модели объекта (здания, туннеля, моста и др.).
Данный технический результат достигается тем, что в способе многопараметрового контроля строительных конструкций
проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции,
устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,
проводят инструментальное обследование элементов строительной конструкции,
определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания,
определяют фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания на глубину не менее 30 м для оценки надежности грунта,
операции измерения геологической подосновы осуществляют с пространственным шагом Δа по поверхности, определяемым необходимой достоверностью получаемых результатов,
определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции; осуществляют классификацию выявленных дефектов, повреждений и отклонений от проектной и нормативной документации по критериям: проектные, строительные и эксплуатационные;
определяют размеры минимального дефекта (аномалии) контролируемой конструкции (Δxдmin, Δyдmin, Δzдmin), оказывающего влияние на качество и надежность строительной конструкции;
осуществляют построение многопараметровой пространственной дефектной ведомости с оценкой степени влияния текущего состояния элементов, дефектов, повреждений и грунтового основания на эксплуатационную надежность и качество конструкции;
затем на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;
на основании полученных результатов определяют область L (x, y, z) конструкции, в которой имеются дефекты (аномалии) контролируемых параметров путем сравнения размеров дефектов (аномалий) с минимальными размерами, оказывающими влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
на основании анализа формы области L (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на безопасность и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния сооружения в целом на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;
осуществляют повторение операций многопараметрового контроля M раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительной конструкции, и оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения);
оптимальный интервал последовательного измерения (τ) определяют исходя из заданной вероятности пропуска информационного сигнала и временной разрешающей способность измерительных датчиков;
количество повторений операций М многопараметрового контроля определяют из условий получения значимых результатов с заданной погрешностью (δ);
после этого расчетным путем на основе обработки данных М многопараметровых пространственных дефектных ведомостей, полученных через промежутки времени т, определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;
на основании полученных результатов определяют область Lм (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.) путем сравнения размеров аномалий (дефектов) с минимальными размерами, оказывающими существенное влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
на основании анализа формы области Lм (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния сооружения в целом на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;
на основании этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.
Технический результат усиливается за счет того, что необходимую достоверность получаемых результатов определяют исходя из условий минимизации вероятности пропуска аномалий Δxдmin, Δyдmin. При установлении критериев пригодности элементов строительного конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации и их допустимых величин используют метод теории распознавания образов.
Изобретение иллюстрируется приложенными чертежами, где на фиг.1 показана система комплексного многопараметрового неразрушающего контроля и диагностики, на фиг.2 представлены результаты исследования качества туннеля в соответствии с предлагаемыми способами.
Предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции, устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины.
Проводят детальное инструментальное обследование элементов строительной конструкции, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания.
Определяют фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания на глубину не менее 30 м для оценки надежности грунта, операции измерения характеристик грунта (геологической подосновы) осуществляют с пространственным шагом (шагом - Δа) по поверхности, определяемым необходимой достоверностью получаемых результатов (из условий минимизации вероятности пропуска аномалий Δxдmin, Δyдmin):
Определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции, осуществляют классификацию выявленных дефектов, повреждений и отклонений от проектной и нормативной документации по критериям: проектные, строительные и эксплуатационные.
Размеры минимального дефекта (аномалии) контролируемой конструкции (Δxдmin, Δyдmin, Δzдmin), оказывающего влияние на качество и надежность строительной конструкции, определяют, решая систему уравнений:
где δ - вероятность того, что (Δxдi, Δyдi, Δzдi)≥(Δxдmin, Δyдmin, Δzдmin);
p(ΔXi), p(ΔYi), p(ΔZi) - функции распределения величин дефектов Δxдi, Δyдi, Δzдi
Осуществляют построение многопараметровой пространственной (3-мерной) дефектной ведомости с оценкой степени влияния текущего состояния элементов, дефектов, повреждений и грунтового основания на эксплуатационную надежность и качество конструкции.
После этого расчетным путем на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами.
На основании полученных результатов определяют область L(x,y,z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.):
где L (x, y, z) - область в пространстве (x, y, z);
ΔVi - размер аномалии (дефекта) i параметра контроля качества;
ΔVimin - минимальный размер аномалии (дефекта) i параметра контроля качества, оказывающей существенное влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
i - номер параметра контроля качества;
N - количество параметров контроля качества.
На основании анализа формы области L (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния сооружения в целом:
где классы:
Q1 - нормальное;
Q2 - удовлетворительное;
Q3 - неудовлетворительное;
Q4 - предаварийное.
Осуществляют повторение операций многопараметрового контроля М раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительной конструкции, и оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения). В случае, когда значения параметров контролируются через интервал времени τ, появляется опасность пропустить (не обнаружить) дефект.
Оптимальный интервал последовательного измерения (τ) определяют путем решения уравнения:
где τ - временной интервал измерения,
η=τ'+T,
τ' - случайная величина, равномерно распределенная на интервале [-τ/2, τ/2],
f(T) - плотности распределения длительности Т дефекта во времени,
P - вероятность того, что дефект не будет обнаружен,
T0 - временная разрешающая способность измерительных датчиков.
Количество повторений операций М многопараметрового контроля определяют из условий получения значимых результатов с заданной погрешностью (δ), например,
где σ0(V) - среднеквадратичное отклонение (погрешность измерения) параметра V при однократном измерении;
δV - заданная погрешность измерения параметра V.
После этого расчетным путем на основе обработки данных М многопараметровых пространственных дефектных ведомостей, полученных через промежутки времени τ, определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;
На основании полученных результатов определяют область Lм (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.) по результатам повторения М операций контроля:
где Lм (x, y, z) - область в пространстве (x, y, z);
ΔVi - размер аномалии (дефекта) i параметра контроля качества;
ΔVimin - минимальный размер аномалии (дефекта) i параметра контроля качества, оказывающей влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
i - номер параметра контроля качества;
N - количество параметров контроля качества.
На основании анализа формы области Lм (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния сооружения в целом:
где классы:
Q1 -нормальное;
Q2 - удовлетворительное;
Q3 - неудовлетворительное;
Q4 - предаварийное.
На основании этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.
При установлении критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, их допустимых величин и установления пригодности могут использоваться методы теории распознавания образов.
Способ осуществляют следующим образом.
Сначала изучается и анализируется проектная и исполнительная документация обследуемого строительного объекта с целью определения его конструктивных особенностей и определения соответствия имеющейся нормативной базе.
Затем проводится визуально-аналитическое обследование строительного объекта с целью определения общего технического и физического состояния сооружения, определения фактических условий его эксплуатации, дополнительных внешних воздействий и нагрузок, возникших в результате отклонения от проекта или естественного старения и износа конструктивных элементов. В результате таких работ определяются: наличие и характеристики трещин, отколов и разрушений, состояние защитных покрытий, нарушения сцепления арматуры с бетоном, наличие разрыва арматуры, состояние анкеровки арматуры и т.д., т.е. дефекты, характерные для бетонных и железобетонных конструкций; состояние швов (качество, ширину, глубину) и наличие трещин (степень развития, наличие дополнительных деформаций), отклонение или выпучивание стен и т.п. для каменных и армокаменных конструкций; разрывы, потеря устойчивости, трещины, расшатывание соединений, вмятины, прогибы, деформации, истирания, коробления, искривления, изменения геометрических размеров и сечений, состояние антикоррозионного покрытия, состояние сварных, болтовых, заклепочных соединений, степени и характера коррозии элементов и соединений, отклонения элементов от проектного положения и т.д. для стальных конструкций; прогибы, деформации, прочностные показатели, влажностное состояние, биоповреждения (грибками, жуками), коррозия древесины и т.п. для деревянных конструкций.
Полученные таким образом характеристики фактического состояния (вышеперечисленные дефекты, отклонения от проекта, возникшие как в результате строительства, так и в результате естественного старения и эксплуатации) объекта обрабатываются и вносятся в базу данных объекта. Производится также отбор образцов для физико-механических и физико-химических испытаний.
Особое внимание уделяется изучению состояния фундаментов и оснований на наличие вышеперечисленных дефектов. Производится отрывка шурфов для вскрытия фундаментов, обследование технического состояния конструкций фундаментов, гидроизоляции, определение дефектов и повреждений, определение и уточнение нагрузок и воздействий, инструментальное определение прочностных характеристик материала конструкций фундамента, отбор образцов для физико-механических и физико-химических испытаний. В соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83, СНиП 1.02.07-87, СНиП 2.01.14-83, ГОСТ 5180-84, ГОСТ 12248-78, ГОСТ 20276-85 и соответствующих инструктивно-нормативных документов проводятся обследования грунтов, в том числе с использованием георадара («Лоза»).
Проводятся также исследования химической агрессивности среды, производятся в соответствии с ГОСТ Р.21.15.01-92, СНиП 2.04.05-91, СНиП П-3-79. Степени агрессивного воздействия сред на незащищенные строительные материалы и конструкции определяются и классифицируются согласно СНиП 2.03.11-85 и подразделяются на слабо-, средне- и сильноагрессивные. Степень агрессивного воздействия грунта выше уровня грунтовых вод на неметаллические конструкции устанавливается по СНиП 11-3-79. Проводится также физико-химический и биохимический анализ материалов конструктивных элементов объекта, при этом используются компактные химические лаборатории AQUAMERCK, а также производится отбор проб материалов элементов конструкций и грунтов основания для определения их характеристик и свойств в стационарных лабораториях.
Далее в результате проведения детального инструментального обследования объекта устанавливаются фактические характеристики повреждений, дефектов, определяются дополнительные нагрузки, фактические параметры коррозионного износа, прочности, модулей упругости и коэффициентов Пуассона, плотности, твердости, влажности, пористости, водопроницаемости, теплопроводности, морозостойкости, трещиностойкости, адгезионной прочности материалов известными методами контроля и измерений конструктивных элементов строительного объекта с внесением изменений и поправок в цифровую модель в соответствии с принятым кодированным описанием элементов объекта.
Определяются прочностные характеристики элементов конструкций при помощи неразрушающих методов. Так на основании методов упругого отскока, отрыва со скалыванием и отрыва, скалывания ребра и т.д. (ГОСТ 22690-88, ГОСТ 21243-75) определяются прочностные характеристики тяжелого и легкого бетона, раствора, кирпича (приборы SILVER SCHMIDT типа N, L, DYNA, гидравлический переносной пресс ВМ-2.4); на основании метода ультразвукового сканирования (ГОСТ 17624-87) определяются параметры трещин, наличие и положение неметаллических включений, а также прочностные показатели вышеназванных материалов (приборы БЕТОН-32, TICO Proceq, DMV DL); на основании метода электромагнитного зондирования (ГОСТ 22904-93) определяются толщины защитного слоя, состав и диаметры арматуры, взаимное ее расположение, наличие иных металлических деталей в бетоне или кирпичной кладке (приборы PROFOMETER, PROFOSCOPE, BOCH DMO 10); при помощи электромагнитных методов определяется степень коррозионного износа (CANIN, RESI). Использование эхо-импульсного метода позволяет определять толщины стенок конструкций из различных материалов неразрушающим методом (прибор А 1209). На основании метода ультразвукового сканирования проводится геофизическое исследование состояния конструкций для контроля внутренней структуры строительных объектов с целью обнаружения внутренних пустот и свойств внутренних слоев (А 1040 MIRA, А 1220 МОНОЛИТ). В соответствии с ГОСТ 12730.2-79 определяется относительная влажность строительных материалов (приборы ВИМС-1, GANN). В соответствии с ГОСТ 9012-59, ГОСТ 9013-59 определяется твердость металлических элементов конструкций объекта (приборы К5-Д, ТЭМП 2, EQUOTIP 3). Определяется также проницаемость бетона, определяющая его долговечность (прибор TORRENT). Определяются характеристики дефектов (трещин, сколов и т.д.) бетона, кирпичных кладок (деформометры, мерные рейки). С целью уточнения полученных физико-механических и физико-химических характеристик строительных материалов, а также для тарировки приборов неразрушающего контроля проводятся лабораторные испытания образцов, отобранных из обследуемого объекта согласно методикам, утвержденным ГОСТами (ГОСТ 10060-87, ГОСТ 10180-90, ГОСТ 24452-80, ГОСТ 28570-90, ГОСТ 24332-88, ГОСТ 1497-84, ГОСТ 10145-81, ГОСТ 11701-84, ГОСТ 18835-73, ГОСТ 12004-81, ГОСТ 10243-75, ГОСТ 18661-73).
После проведения детального комплексного инструментального обследования объекта и определения физико-технических характеристик материалов обследуемого объекта в лабораторных условиях производится обобщение результатов и их статистическая обработка.
Результаты обследований, данные обмеров, свойства и характеристики материалов, полученные неразрушающими методами испытаний и в лабораторных условиях, обрабатываются и вносятся в базу данных объекта.
По первому варианту способа далее определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительного объекта и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительного объекта. После этого расчетным путем определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительного объекта и объекта в целом и сравнивают их с допустимыми (нормативными) величинами и на основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительного объекта и объекта в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, недостаточность несущей способности или необходимые виды ремонта.
По второму варианту способа осуществляют повторение операций многопараметрового контроля М раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительного объекта, и дополнительно к первому варианту способа оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения).
Разработан опытный образец автоматизированной мобильной системы комплексного неразрушающего контроля и диагностики технического состояния туннелей метрополитена, транспортных тоннелей, зданий и сооружений различными методами (ультразвуковой, тепловой, подпочвенной радиолокации, визуальный), включающей сбор информации и ее обработку по мультизадачной технологии.
Состав системы приведен на фиг.1, где позициями соответственно обозначены: 1 - мобильный носитель программно-аппаратных средств комплексного неразрушающего контроля и диагностики, 2 - Методический комплекс, 3 - Центральный вычислительный многопроцессорный комплекс (оперативный сбор и обработка информации), 4 - Программный комплекс, 5 - Комплекс программно-аппаратных средств теплового контроля, 6 - Комплекс программно-аппаратных средств метода подпочвенной радиолокации (георадарный комплекс), 7 - Комплекс программно-аппаратных средств ультразвукового контроля, 8 - Комплекс программно-аппаратных средств визуального контроля.
Проведены экспериментальные исследования заявляемого способа на примере контроля качеств туннеля метрополитена.
На фиг.2 представлены результаты исследования качества туннеля в соответствии с предлагаемым способом.
Из представленных иллюстративных материалов видно, что ретроспективный контроль в соответствии с предлагаемым способом повышает достоверность результатов контроля туннеля.
Результаты расширенного сравнения эксплуатационных и технических характеристик способов: заявляемого и принятого в качестве аналога (прототипа) приведены в таблице.
| Таблица | |||
| № | Параметр | Численные значения параметра | |
| Способ по предлагаемому изобретению | Способ - ближайший аналог (прототип) | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Определение характеристик конструкции | Ретроспективный, пространственный с оценкой временных измерений | Одномоментный, пространственный |
| 2 | Однозначность получаемых результатов контроля | Метод обеспечивает единственность решения (результата) | Возможна множественность решений |
| 3 | Допустимая погрешность входных данных | До 15% | До 5% |
| 4 | Квалификация оператора | Средняя | Высокая вследствие необходимости построения цифровой модели конструкции |
| 5 | Производительность контроля | Сокращение затрат времени за счет отсутствия необходимости построения цифровой модели конструкции | Построение цифровой модели конструкции требует много времени |
| 6 | Трудоемкость контроля | 2 чел. (съем информации и расчет) | 3 человека: 2 чел. - съем информации, 1 чел. - расчет |
| 7 | Достоверность определения показателя назначения |
Не менее 0,95 (определяется погрешностью входных данных и количеством наблюдений по времени) |
0,8 (определяется погрешностью входных данных) |
| 8 | Вычислительные мощности и сложность математического аппарата | Средние | Высокие из-за необходимости построения цифровой модели конструкции |
Подтверждено, что предлагаемый способ обеспечивает следующие технические преимущества перед его аналогами и прототипами:
- позволяет проводить анализ причин несоответствия фактического состояния конструкции их нормативным значениям, сократить время ремонта, например, за счет сокращения сроков оперативного контроля качества ремонта, повысить качество ремонта за счет повышения ответственности исполнителя работы;
- значительно повышает (до 95%) достоверность результатов контроля технического состояния строительных конструкций (выявления дефектов и энергоэффективность) за счет обработки ретроспективной информации;
- снижает возможность аварий строительных конструкций за чет своевременного выявления дефектов;
- повышает надежность эксплуатации строительных конструкций за счет прогнозирования развития выявленных аномалий и дефектов;
- обеспечивает прогрессивное развитие бесконтактных способов контроля и автоматизации выявления (диагностики) дефектов в строительных конструкциях.
Claims (3)
1. Способ многопараметрового контроля строительных конструкций, согласно которому
проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции,
устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,
проводят инструментальное обследование элементов строительной конструкции,
определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, отличающийся тем, что
определяют фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания на глубину не менее 30 м для оценки надежности грунта,
операции измерения геологической подосновы осуществляют с пространственным шагом Δа по поверхности, определяемым необходимой достоверностью получаемых результатов,
определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции; осуществляют классификацию выявленных дефектов, повреждений и отклонений от проектной и нормативной документации по критериям: проектные, строительные и эксплуатационные;
определяют размеры минимального дефекта (аномалии) контролируемой конструкции (Δхдmin, Δyдmin, zдmin), оказывающего влияние на качество и надежность строительной конструкции;
осуществляют построение многопараметровой пространственной дефектной ведомости с оценкой степени влияния текущего состояния элементов, дефектов, повреждений и грунтового основания на эксплуатационную надежность и качество конструкции;
затем на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сравнивают их с допустимыми величинами;
на основании полученных результатов определяют область L (х, у, z) конструкции, в которой имеются дефекты (аномалии) контролируемых параметров, путем сравнения размеров дефектов (аномалий) с минимальными размерами, оказывающими влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
на основании анализа формы области L (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,...N на безопасность и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния конструкции на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;
осуществляют повторение операций многопараметрового контроля М раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительной конструкции, и оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения);
оптимальный интервал последовательного измерения (τт) определяют исходя из заданной вероятности пропуска информационного сигнала и временной разрешающей способность измерительных датчиков;
количество повторений операций М многопараметрового контроля определяют из условий получения значимых результатов с заданной погрешностью (δ);
после этого расчетным путем на основе обработки данных М многопараметровых пространственных дефектных ведомостей, полученных через промежутки времени τ, определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;
на основании полученных результатов определяют область Lм (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.) путем сравнения размеров аномалий (дефектов) с минимальными размерами, оказывающими существенное влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
на основании анализа формы области Lм (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния конструкции на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;
на основании этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.
проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции,
устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,
проводят инструментальное обследование элементов строительной конструкции,
определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, отличающийся тем, что
определяют фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания на глубину не менее 30 м для оценки надежности грунта,
операции измерения геологической подосновы осуществляют с пространственным шагом Δа по поверхности, определяемым необходимой достоверностью получаемых результатов,
определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции; осуществляют классификацию выявленных дефектов, повреждений и отклонений от проектной и нормативной документации по критериям: проектные, строительные и эксплуатационные;
определяют размеры минимального дефекта (аномалии) контролируемой конструкции (Δхдmin, Δyдmin, zдmin), оказывающего влияние на качество и надежность строительной конструкции;
осуществляют построение многопараметровой пространственной дефектной ведомости с оценкой степени влияния текущего состояния элементов, дефектов, повреждений и грунтового основания на эксплуатационную надежность и качество конструкции;
затем на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сравнивают их с допустимыми величинами;
на основании полученных результатов определяют область L (х, у, z) конструкции, в которой имеются дефекты (аномалии) контролируемых параметров, путем сравнения размеров дефектов (аномалий) с минимальными размерами, оказывающими влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
на основании анализа формы области L (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,...N на безопасность и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния конструкции на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;
осуществляют повторение операций многопараметрового контроля М раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительной конструкции, и оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения);
оптимальный интервал последовательного измерения (τт) определяют исходя из заданной вероятности пропуска информационного сигнала и временной разрешающей способность измерительных датчиков;
количество повторений операций М многопараметрового контроля определяют из условий получения значимых результатов с заданной погрешностью (δ);
после этого расчетным путем на основе обработки данных М многопараметровых пространственных дефектных ведомостей, полученных через промежутки времени τ, определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;
на основании полученных результатов определяют область Lм (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.) путем сравнения размеров аномалий (дефектов) с минимальными размерами, оказывающими существенное влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
на основании анализа формы области Lм (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния конструкции на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;
на основании этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что необходимую достоверность получаемых результатов определяют, исходя из условий минимизации вероятности пропуска аномалий Δхдmin, Δyдmin.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при установлении критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации и их допустимых величин используют метод теории распознавания образов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011117720/28A RU2467318C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Способ многопараметрового контроля строительных конструкций (транспортных туннелей, зданий, сооружений) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011117720/28A RU2467318C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Способ многопараметрового контроля строительных конструкций (транспортных туннелей, зданий, сооружений) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2467318C1 true RU2467318C1 (ru) | 2012-11-20 |
Family
ID=47323328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011117720/28A RU2467318C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Способ многопараметрового контроля строительных конструкций (транспортных туннелей, зданий, сооружений) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2467318C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110427683A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-08 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 筒仓式地下结构力学参数确定方法、装置和设备 |
| CN115545500A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-12-30 | 中宬建设管理有限公司 | 一种用于工程监理的钢筋工程质量检测方法及系统 |
| CN117057679A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 山东领峰保温材料有限公司 | 一种基于数据处理的水泥基保温板安装质量管控系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2086741C1 (ru) * | 1996-08-27 | 1997-08-10 | Петр Борисович Пилипенко | Способ оценки технического состояния металлических конструкций строительных сооружений |
| RU2177144C1 (ru) * | 2001-04-28 | 2001-12-20 | Алмазова Наталия Михайловна | Способ построения многопараметрических цифровых моделей строительных объектов, анализа и моделирования их состояния (варианты) |
-
2011
- 2011-06-16 RU RU2011117720/28A patent/RU2467318C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2086741C1 (ru) * | 1996-08-27 | 1997-08-10 | Петр Борисович Пилипенко | Способ оценки технического состояния металлических конструкций строительных сооружений |
| RU2177144C1 (ru) * | 2001-04-28 | 2001-12-20 | Алмазова Наталия Михайловна | Способ построения многопараметрических цифровых моделей строительных объектов, анализа и моделирования их состояния (варианты) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Гиндоян А.Г. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. АО "ЦНИИПромзданий", М., 1997, с.7-11. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110427683A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-08 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 筒仓式地下结构力学参数确定方法、装置和设备 |
| CN115545500A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-12-30 | 中宬建设管理有限公司 | 一种用于工程监理的钢筋工程质量检测方法及系统 |
| CN117057679A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 山东领峰保温材料有限公司 | 一种基于数据处理的水泥基保温板安装质量管控系统 |
| CN117057679B (zh) * | 2023-10-12 | 2024-01-09 | 山东领峰保温材料有限公司 | 一种基于数据处理的水泥基保温板安装质量管控系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bayar et al. | A novel study for the estimation of crack propagation in concrete using machine learning algorithms | |
| US11187681B2 (en) | Method for evaluating state of member | |
| Verstrynge et al. | Steel corrosion damage monitoring in reinforced concrete structures with the acoustic emission technique: A review | |
| Law et al. | Terrestrial laser scanner assessment of deteriorating concrete structures | |
| Tzortzinis et al. | Using 3D laser scanning for estimating the capacity of corroded steel bridge girders: Experiments, computations and analytical solutions | |
| Pereira et al. | Harmonising the classification of diagnosis methods within a global building inspection system: Proposed methodology and analysis of fieldwork data | |
| JP6213859B2 (ja) | 地際腐食損傷部の平均腐食深さの推定による残存平均板厚推定方法 | |
| Lachowicz et al. | Application of GPR method in diagnostics of reinforced concrete structures | |
| Schoefs et al. | Optimal embedded sensor placement for spatial variability assessment of stationary random fields | |
| RU2467318C1 (ru) | Способ многопараметрового контроля строительных конструкций (транспортных туннелей, зданий, сооружений) | |
| Schoefs et al. | Quantitative evaluation of contactless impact echo for non-destructive assessment of void detection within tendon ducts | |
| CN110987082B (zh) | 钢筋混凝土建筑结构安全性检测方法 | |
| Zielińska et al. | Internal imaging of concrete fracture based on elastic waves and ultrasound computed tomography | |
| Anghileri et al. | Non destructive testing and model validation of corroded PC bridge deck beams | |
| RU2699918C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния зданий и строительных сооружений | |
| Lorenzi et al. | Application of ultrasonic pulse velocity to detect concrete flaws | |
| KR20110005180A (ko) | 건축 구조물의 부재별 건전성 감시 시스템 및 그 방법 | |
| RU2177144C1 (ru) | Способ построения многопараметрических цифровых моделей строительных объектов, анализа и моделирования их состояния (варианты) | |
| CN116147867A (zh) | 一种桥梁安全的检测方法及系统 | |
| Atoyebi et al. | Analysis and Interpretation of Structural Health Monitoring Data on Reinforced Concrete Buildings: A Critical Review. | |
| Croce et al. | Operational methods for the assessment and management of aging infrastructure | |
| RU2490612C1 (ru) | Способ оценки технического состояния конусов и устоев железнодорожных мостов в сложных гидрогеологических условиях (варианты) | |
| Abraldes et al. | Use of polar coordinates for improving the measurement of resistant cross-sections of existing timber elements combining laser scanner and drilling resistance tests | |
| Cavalcante et al. | Non-destructive monitoring based on corrosion potential | |
| Ravi Kumar et al. | Structural health monitoring: detection of concrete flaws using ultrasonic pulse velocity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150617 |