Применение мобильного диагностического комплекса для любых объектов в различных природно-климатических условиях

Научно-технические разработки

УДК 614.8

Г.М. Нигметов к.т.н., М.Ю. Прошляков, Д.И. Папелков

ПРИМЕНЕНИЕ МОБИЛЬНОГО ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ЛЮБЫХ ОБЪЕКТОВ В РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Используя аппаратуру мобильной диагностической лаборатории, с помощью «Методики оценки и сертификации инженерной безопасности» имеется возможность проводить диагностику любых типов зданий, сооружений и технологических систем

Технология обследования зданий и сооружений с использованием мобильной диагностической лаборатории дает возможность группе специалистов, в составе 4—5 человек за один — два рабочих дня получить необходимые для расчетов исходные данные по геометрии системы грунт — здание, ее динамическим и физико-механическим параметрам.

С помощью разработанной «Методики оценки и сертификации инженерной безопасности», используя аппаратуру лаборатории, можно проводить диагностику любых типов зданий и сооружений наземного и подземного исполнения, таких как: жилые здания, памятники культуры, промышленные объекты, газо- и нефтепроводы, линии электропередач, телевизионные башни, тоннельные сооружения, плотины и другие объекты.

Мобильная диагностическая лаборатория разработана с тем условием чтобы иметь возможность использовать ее при любых условиях окружающей среды, в том числе и в условиях различных климатических поясов. География использования лаборатории (рис. 1) доказывает, что это условие надежно выполняется. Лаборатория применялась и в условиях вечной мерзлоты — в Новом Уренгое, и в условиях субтропического климата — в Турции и Греции.

Г.М. Нигметов

М.Ю. Прошляков

Д.И. Папелков

Рис. 1. География использования мобильной диагностической лаборатории

Технология обследования, с помощью мобильной диагностической лаборатории, разработана по принципу многозадачности. С ее помощью можно не только быстро получать необходимые исходные данные по уязвимости зданий и сооружений от разных природных и техногенных нагрузок. Используя данные об уязвимости и опасностях по различным технологиям строятся карты сейсмического риска, лесопожарного риска, риска от наводнений и комплексных рисков (рис. 2, 3).

Моделируя возможные воздействия нагрузок на объекты можно получить территориальные карты комплексных рисков, которые применяются для планирования эффективных мероприятий по снижению рисков.

«шіхяидіс*

Рис. 2. Использование мобильной диагностической лаборатории для создания карт рисков при диагностике зданий, расположенных в зонах воздействия различных видов опасностей

Рис. 3. Расчет сейсмического риска

Научно технические разработки

Научно технические разработки

Рис. 4. Использование мобильной диагностической лаборатории для обследования зданий (сооружений), подвергшихся различным чрезвычайным ситуациям

Мобильная диагностическая лаборатория также используется для обследования зданий (сооружений) и оценки их уязвимости после воздействия на них различных чрезвычайных ситуаций, таких как землетрясения, наводнения, пожары, техногенное влияние (рис. 4), сход селя (рис. 5).

Многочисленные натурные испытания показали, что с помощью мобильного комплекса можно моделировать подобные землетрясениям динамические нагрузки на систему грунт-здание в одной пространственно-временной системе координат.

В отличие от других, традиционных методов обследования, технология обследования здания по методике, разработанной в ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), дает не локальную, а полную, интегральную оценку жесткости здания (сооружения).

За время эксплуатации мобильного диагностического комплекса было обследовано более 1 000 зданий и сооружений. Большинство испытаний проводилось для оценки сейсмостойкости и устойчивости зданий (сооружений) после воздействия катастрофических нагрузок, когда население опасалось находиться в поврежденных зданиях. В Москве (рис. 6) и Санкт-Петербурге (рис. 7) диагностические испытания часто проводились с целью определения возможности изменения конструктивных схем: надстройки, пристройки, перепланировки и определения состояния объектов после катастрофических повреждений. В условиях городской застройки возникали задачи, связанные с необходимостью оценки влияния отрываемого котлована вновь строящегося дома на ближайшие дома.

Рис. 5. Обследование зданий и сооружений в городе Тырныауз (Кабардино-Балкария), оказавшихся на пути схода селя

Рис. 6. Здания и сооружения, обследованные в г. Москве и Московской области

Рис. 7. Здания и сооружения, обследованные в г. Санкт-Петербурге

Научно технические разработки

Научно технические разработки

После разрушительных землетрясений в Турции В Республике Германия после воздействия катас-(рис. 8) и Греции (рис. 9) в 1999 г. эксперты ФЦ ВНИИ трофического наводнения проводилась оценка не-ГОЧС проводили обследования зданий и сооружений сущей способности зданий и определялась возмож-в пострадавших районах.

V

Рис. 8. Здания и сооружения, обследованные в г. Стамбул

Рис. 9. Здания и сооружения, обследованные в г. Афины

Рис. 10. Здания и сооружения, обследованные в Германии

ность их дальнейшей эксплуатации (рис. 10).

дами томографии с применением георадаров. На

Динамические испытания здания и грунтов рис.11, показаны примеры применения георадаров позволяют выявить в них наиболее слабые места, для оценки степени армирования и толщин железо-которые можно более внимательно изучить мето- бетонных конструкций.

Рис. 11. Пример применения георадара

Научно технические разработки

Научно-технические разработки

Обследования тоннельных сооружений

На одной из линий метро в тоннеле были обнаружены протечки воды, которые могли вызвать аварию. По заказу руководства метрополитена был организован ночной выезд. После проведенных обследований, были выявлены нарушения и пустоты в затюбинговом пространстве и коррозия самих тюбингов, которые и пропускали воду.

Результаты диагностики видны на материалах, полученных после обработки радарограмм, с использованием специально разработанного программного обеспечения (рис. 12).

Рис. 12. Обследование туннелей московского метрополитена

Обследования «проблемных» зданий

В городе Санкт-Петербург одно из высотных зданий (рис. 13), в процессе эксплуатации начало наклоняться и получило крен более одного метра. Здание имеет фундамент в виде монолитной железобетонной плиты. Возникли споры между проектировщиками, строителями и эксплуатирующей организацией о причине возникшего крена. Высказывались соображения, что произошел подмыв фундамента здания. Проведенные комплексные испытания системы грунт-здание показали, что причиной крена здания стало опирание фундаментной плиты на грунты с различными значениями несущей способности, отличающимися друг от друга в два раза. При проектировании фундамента использовались точечные данные о несущей способности грунта в средней части площадки. Наши трехмерные исследования свойств грунтов геофизическими методами позволили сделать вывод, что грунт неоднородный и обладает разной несущей способностью в зоне опи-рания фундаментной плиты. Это и привело к крену.

Рис. 13. «Падающий» дом в г. Санкт-Петербурге

Рис. 14. Применение МДК для обследования грунтовых плотин

Обследования гидротехнических сооружений

Мобильный диагностический комплекс применялся для обследования грунтовых и железобетонных плотин. Группа экспертов проводила долгосрочные мониторинговые наблюдения за техническим состоянием грунтовой плотины на реке Истра (рис. 14). Обследования проводились три раза в год — весной, летом и осенью. За это время был накоплен статистический материал об изменении состояния плотины в зависимости от времени года. Полученные результаты показали хорошую чувствительность технологии и возможность ее применения для диагностики плотин.

Рис. 15. Применение МДК для обследования зданий и сооружений в зоне «вечной мерзлоты». Республика Алтай

Обследования зданий и сооружений в условиях вечной мерзлоты

Группа экспертов уже не раз выезжала на обследования зданий и сооружений в районы вечной мерзлоты.

Работы проводилсь в условиях крайне низких температур (около — 38,5 °С в г. Новый Уренгой), но даже в этих условиях приборы вели себя надежно. Проводился полный комплекс работ оценки системы грунт-здание. Результаты работ дали возможность разработать мероприятия по повышению устойчивости зданий.

Осенью 2003 года на Алтае произошло сильное землетрясение. Мощность землетрясения составляла М = 7,2, при этом, в эпицен-тральной зоне, здания из местных материалов не получили катастрофических повреждений, тогда как на удалении 600 км от эпицентра железобетонные каркасные здания получили повреждения до 20 %.

Группа экспертов работала более месяца в районах попавших в зону землетрясения. Было обследовано более 20 зданий и сооружений не только в Республике Алтай (рис. 15), но и в Кемеровской области.

Научно-технические разработки

Научно-технические разработки

Обследования зданий и сооружений повышенной сложности

К объектам повышенной сложности, следует отнести здания парламента Греции (рис. 16) с наземной и подземными частями. Наземная часть здания составляла три этажа, тогда как подземная, построенная значительно позднее, чем основное здание, составляла пять этажей. По результатам обследования была оценена реальная сейсмостойкость здания и даны конкретные мероприятия по усилению конструктивных элементов здания.

Рис. 16. Здание Парламента Греции

Рис. 17. Дымовая труба ОАО «Лакокраска»

Обследования высотных объектов

Специалисты ФЦ ВНИИ ГОЧС получили опыт обследования высотных объектов на примере испытания технического состояния дымовой трубы ОАО «Лакокраска» (рис. 17) в г. Ярославль. В процессе работы было проведено обследования грунтов основания трубы, динамическое обследование, сейсмическое зондирование тела трубы с помощью сейсмодатчиков и сейсморазведочного комплекса «Лакколит-24М» для определения прочности соединения между цагами трубы. В результате работ были даны заключение по результатам обследования и рекомендации по восстановлению устойчивости трубы.

26 августа 2001 г. случился пожар на Останкинской телевизионной башне. Очаг возгорания находился выше помещения ресторана. В результате пожара были нарушены тросы, обеспечивающие дополнительную устойчивость башни. Обследование (рис. 18), проведенное с использованием мобильного диагностического комплекса, показало что остаточная устойчивость башни обеспечивает нормальное проведение восстановительных работ.

Рис. 18. Останкинская телевизионная башня