Комплексна система управління технічним станом будівель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одеська державна академія будівництва та архітектури, м. Одеса

Комплексна система управління технічним станом будівель

Клименко Є.В.

Дорофєєв В.С.

В процесі експлуатації будівельних конструкцій має місце деградація матеріалів та, внаслідок цього, погіршення показників експлуатаційної придатності (ПЕП). Для управління процесом експлуатації необхідно описати його математично та розробити методи впливу.

В результаті останніх досліджень [1 та ін.] розроблено методологію опису процесу експлуатації. Ця методологія базується на апостеріорній інформації, тобто на інформації, отриманій в процесі моніторингових робіт.

Чинні нормативні документи [2] не дають обґрунтованих пропозицій як щодо опису процесу експлуатації, так і до процесу керування технічним станом будівельних конструкцій. Розроблені методи оцінювання технічного стану окремих конструкцій та будівель і споруд вцілому [3] дають базу для створення математичної моделі опису процесу експлуатації будівель та споруд.

Ця модель повинна враховувати основні фізичні залежності, що протікають в системі будівлі під час її експлуатації, базуватися на достовірних передумовах та давати можливість керувати технічним станом в процесі експлуатації.

Виходячи з вищезазначеного метою даного дослідження є створення такої комплексної системи управління технічним станом окремих конструкцій та будівель вцілому, яка б на підставі отриманих в ході обстеження (в тому числі і під час регулярних оглядів службою спостереження за будівлями та спорудами) окремих конструкцій та будівель вцілому давала можливість визначати керувати технічним станом.

В роботі використаний значний фактичний матеріалах про роботу будівельних конструкцій, отриманий авторами під час проведення технічних обстежень ряду будівель та споруд, а також застосований математичний апарат.

Технічний стан будівельних конструкцій розглядається як стан, який характеризується в певний момент часу, за певних умов зовнішнього середовища, значенням параметрів (показників експлуатаційної придатності), встановлених на даний об'єкт. Віднесення до одного з трьох технічних станів виконується на підставі співставлення значень окремих показників експлуатаційної придатності з їх граничними значеннями [3].

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розроблена модель процесу експлуатації залізобетонних конструкцій та будівель і споруд вцілому базується на інформації, отриманій в ході обстежень. Виходячи з уявлення щодо зміни у часі характеристик залізобетонних конструкцій, як такої, що рівномірно прискорює (з інтенсивністю „а“) або рівномірно сповільнює процеси, що відбуваються природно (без втручання регулятивного характеру, яким є профілактичний (поточний) чи капітальний ремонт), приймаємо робочою гіпотезу, якої будемо дотримуватися:

(1)

де - початкове значення показника експлуатаційної придатності будівельної конструкції, - початковий момент часу, - поточний час, - значення характеристики на момент часу , a - параметр, що характеризує швидкоплинність зміни характеристики .

Для виявлення характеру протікання корозії арматури в реальному виробничому середовищі протягом 1988...2004 років на Білицькому (Полтавська область) молочно-консервному комбінаті був поставлений натурний експеримент, в ході якого оцінювався ступінь корозії робочої арматури монолітного перекриття головного виробничого корпусу, яке експлуатується в агресивному середовищі (рис. 1). Протягом часу спостереження зменшення площі робочої арматури відбувалося за законом, що добре описується поліномом другого ступеню (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

В результаті проведених досліджень, а також аналізу результатів, отриманих іншими авторами, користуючись методом найменших квадратів, здійснена апроксимація наявних статистичних даних, використовуючи для цього три види залежностей - лінійну, квадратичну та кубічну (апеляція до степеневих рядів вищих степенів, як і до інших варіантів математичних моделей, позбавлена аргументованих підстав на їх користь у зв'язку з обмеженістю статистики).

В результаті зроблено висновок про спадний характер дрейфу параметрів, що є характеристиками для будівельних конструкцій - з часом значення параметрів будівельних конструкцій погіршуються, що провокує їх наближення до критичних значень, отже, вимагає прийняття рішень щодо впливу на характер процесу з метою запобігання явищам, характерним для таких значень. Характер дрейфу найбільш прийнятно описується квадратичною моделлю, областю визначення якої є часовий проміжок від початку відліку й до нескінченності, областю значень - числові значення від початкового, визначеного початком відліку, до критичного значення. Сформований висновок цілком узгоджується з гіпотезою, прийнятою як робоча, що є підтвердженням можливості її застосування щодо аналізу стану будівельних конструкцій та прийняття рішень відносно впливових заходів, необхідних для збереження їх стану й збільшення терміну експлуатації.

Розроблена методика опису процесу експлуатації дає можливість прогнозувати зміну окремих показників експлуатаційної придатності та технічного стану конструкцій.

Якщо крива експлуатації описується поліномом другого ступеня, то прогнозування може описуватися іншою кривою. Підтвердженням справедливості такого підходу є дослідження в економетриці, де указується, що найбільш достовірними описами часових рядів є описи з використанням сплайн-функцій. Така сплайн-функція для випадку опису процесу експлуатації представляє собою поліном другого ступеня для ділянки до часу останнього обстеження (достовірні дані) та поліном іншого ступеня для ділянки за межами часу останнього обстеження (прогнозовані дані).

Виходячи з виконаного нами аналізу, для прогнозування зміни показника експлуатаційної придатності пропонується комбінована залежність, яка є середнє зважене значення прогнозованого ПЕП, отриманого поліномами різного ступеню. Чисельне моделювання показало, що достатньо розглянути поліноми до 4...5 ступенів. Подальше збільшення ступеню поліному не призводить до суттєвої зміни показника та в практичних розрахунках є недоцільним. В запропонованій методології і прийнятий такий підхід до прогнозування технічного стану конструкцій.

Оскільки запропонована методика базується на апостеріорній інформації, то важливим моментом є моніторингові роботи. Вони повинні виконуватися таким чином, щоб їх результати відповідали наступним вимогам:

достовірність та обґрунтованість;

можливість співставлення;

мати характер накопичення інформації в часі.

Для досягнення поставленої мети рекомендується створити чотирирівневу систему моніторингу стану будівельних конструкцій (рис. 3).

Базові спеціалізовані організації повинні виконувати роль зв'язуючої ланки між головною організацією з координації дій, підготовки нормативних документів і з питань обстеження та паспортизації будівель і споруд (ГКНО) та спеціалізованими організаціями на місцях. Базова спеціалізована організація (БСО), створюється на базі спеціалізованої, яка має висококваліфікований персонал, достатню матеріальну базу для проведення усього комплексу робіт з обстеження технічного стану конструкцій із різних будівельних матеріалів та добре володіє ситуацією в регіоні як щодо умов експлуатації та технічного стану будівель та споруд, так і щодо можливостей окремих спеціалізованих організацій.

Служба спостереження за безпечною експлуатацією будівель та споруд (СС) створюється для виконання організаційно-технічних заходів, спрямованих на забезпечення надійності та безпечної експлуатації будівель та споруд. Вона входить до структури підприємства (організації) як одна з одна з основних виробничо-технічних служб та підпорядковується безпосередньо керівнику.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В розрізі спостереження за технічним станом будівель та споруд служба спостереження, крім інших обов'язків, веде, відповідно до розробленої СО методики, визначення значення окремих показників експлуатаційної придатності та порівнює їх з граничними значеннями.

Запропонована модель дає можливість описувати процес експлуатації конструкцій за окремими показниками експлуатаційної придатності. Прогнозування роботи системи виконується шляхом екстраполяції результатів отриманих в процесі обстеження. Запропонована методика прогнозування математично аргументована та статистично підтверджена.

Запропонована система проведення моніторингових робіт дає можливість отримувати достовірну інформацію та накопичувати її в процесі експлуатації, тобто враховувати зміни в цьому процесі та описувати його більш точно.

В результаті отримана комплексна система керування технічним станом окремих конструкцій та будівель (споруд) вцілому.

Література

будівля експлуатація конструкція

1. Клименко Є.В., Дорофєєв В.С. Технічний стан залізобетонних конструкцій / Науковий вісник будівництва. -ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2007. -Вип. 43. -с. 33-36.

2. Нормативні документи з питань обстежень, паспортизації, безпечної та надійної експлуатації виробничих будівель і споруд / Держ. комітет буд-ва, архіт. та житлової політики України, Держнаглядохоронпраці України. -- К., 1997. -- 145 с.

3. Klimenko E. Problems of use building structures / Sixth International Scientific Forum „Aims for future of engineering science“ (March 23-30, Hong Kong), 2005. -p. 104-107.

Размещено на Allbest.ru