RU2460981C2 - Method to monitor and forecast technical condition of building facilities - Google Patents
Method to monitor and forecast technical condition of building facilities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460981C2 RU2460981C2 RU2010120433/28A RU2010120433A RU2460981C2 RU 2460981 C2 RU2460981 C2 RU 2460981C2 RU 2010120433/28 A RU2010120433/28 A RU 2010120433/28A RU 2010120433 A RU2010120433 A RU 2010120433A RU 2460981 C2 RU2460981 C2 RU 2460981C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parameters
- values
- controlled
- technical condition
- elements
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 241000932075 Priacanthus hamrur Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области автоматизированных систем мониторинга технического состояния строительных объектов (зданий и сооружений) и может быть использовано при их проектировании, строительстве и эксплуатации, в том числе в соответствии с программами проектирования и строительства высотных зданий, уникальных сооружений и объектов повышенного риска, в частности в соответствии с городской комплексной инвестиционной программой «Новое кольцо Москвы».The invention relates to the field of automated systems for monitoring the technical condition of construction objects (buildings and structures) and can be used in their design, construction and operation, including in accordance with programs for the design and construction of high-rise buildings, unique structures and high-risk objects, in particular in accordance with the city complex investment program “New Ring of Moscow”.
Уровень техникиState of the art
Известен способ мониторинга и прогнозирования технического состояния зданий и сооружений (Патент РФ на изобретение №2381470 с приоритетом от 26.02.2008, зарегистрированный 10.02.2010), включающий возбуждение колебаний объекта на собственных частотах, регистрацию вибраций и/или ускорений колебаний и/или скоростей колебаний и/или амплитуд колебаний и/или наклонов и/или прогибов и/или напряжений и/или нагрузок и/или измерения абсолютной и неравномерной осадки и/или геодезических параметров и/или контроль трещин, стыков, швов, осуществление фильтрации параметров технического состояния зданий и сооружений на две группы параметров: группу параметров технического состояния нижней части объекта и группу параметров технического состояния верхней части объекта, определение с использованием параметров технического состояния нижней части объекта путем математического (компьютерного) моделирования объекта, расчетные параметры строительных конструкций верхней части объекта, сравнение расчетных параметров строительных конструкций верхней части объекта с аналогичными параметрами строительных конструкций верхней части объекта, определенных по результатам натурных измерений от датчиков для мониторинга технического состояния верхней части объекта, корректировку параметров математической модели объекта при условии, что расчетные параметры строительных конструкций верхней части объекта, определенные по результатам математического моделирования, отличаются от аналогичных параметров строительных конструкций верхней части объекта, определенных по результатам натурных измерений на величину больше заданного порога, определение по измеренным параметрам технического состояния нижней части объекта трендов параметров технического состояния нижней части объекта, экстраполяцию трендовых значений параметров технического состояния нижней части объекта на заданный временной интервал, определение на основе данных экстраполяции параметров технического состояния нижней части объекта прогнозных расчетных параметров технического состояния строительных конструкций верхней части объекта, фиксацию для потребителя прогнозной оценки будущего технического состояния объекта на основе сравнительного анализа прогнозных расчетных параметров технического состояния строительных конструкций верхней части объекта с предельно допустимыми значениями.There is a method of monitoring and predicting the technical condition of buildings and structures (RF Patent for the invention No. 2381470 with priority dated February 26, 2008, registered February 10, 2010), including excitation of object vibrations at natural frequencies, registration of vibrations and / or accelerations of vibrations and / or vibration speeds and / or amplitudes of vibrations and / or slopes and / or deflections and / or stresses and / or loads and / or measurements of absolute and uneven settlement and / or geodetic parameters and / or control of cracks, joints, joints, filtering parameters of the technical condition of buildings and structures into two groups of parameters: a group of parameters of the technical condition of the lower part of the object and a group of parameters of the technical condition of the upper part of the object, determination using the parameters of the technical condition of the lower part of the object by mathematical (computer) modeling of the object, design parameters of building structures of the upper part object, a comparison of the design parameters of building structures of the upper part of the object with similar parameters of the system structural structures of the upper part of the object, determined by the results of field measurements from sensors to monitor the technical condition of the upper part of the object, adjusting the parameters of the mathematical model of the object, provided that the design parameters of the building structures of the upper part of the object, determined by the results of mathematical modeling, differ from similar parameters of building structures the upper part of the object, determined by the results of field measurements by an amount greater than a predetermined threshold, distribution according to the measured parameters of the technical condition of the lower part of the object of the trends of the parameters of the technical state of the lower part of the object, extrapolation of the trend values of the parameters of the technical condition of the lower part of the object for a given time interval, determination based on the data of extrapolation of the parameters of the technical condition of the lower part of the object of the predicted design parameters of the technical state of the building structures of the upper parts of the object, fixing for the consumer a predictive assessment of the future technical the state of the object on the basis of a comparative analysis of the predicted design parameters of the technical condition of building structures of the upper part of the object with maximum permissible values.
Известна система мониторинга и прогнозирования технического состояния зданий и сооружений (Патент РФ на изобретение №2381470 с приоритетом от 26.02.2008, зарегистрированный 10.02.2009), содержащая устройство ударного устройства, блок обработки и выходной информации, блок градации выходной информации и/или датчики измерения вибраций объекта и/или датчики измерения ускорений колебаний объекта и/или датчики измерения скоростей колебаний объекта и/или датчики измерения амплитуд колебаний объекта и/или датчики измерения наклонов и/или датчики измерения прогибов и/или датчики измерения напряжений и/или датчики измерения нагрузок и/или датчики измерения абсолютной и неравномерной осадки и/или датчики контроля трещин, стыков и швов и/или датчики измерения геодезических параметров, датчики давления (в том числе для контроля давление объекта на грунт и/или давление грунта на объект) и/или датчики измерения деформаций и/или датчики измерения температуры и/или датчики измерения влажности (при этом все перечисленные выше датчики объединены в одном блоке - блок датчиков и оборудования автоматизированной системы мониторинга), блок расчета параметров технического состояния объекта, блок фильтрации параметров технического состояния объекта, блок определения трендов и экстраполяции параметров технического состояния нижней части объекта, блок сравнения, пороговое устройство, блок математического моделирования и расчета параметров технического состояния верхней части объекта, блок корректировки параметров математической модели объекта, электронный ключ, блок отображения прогнозной и мониторинговой информации, причем выход блока датчиков и оборудования автоматизированной системы мониторинга соединен с входом блока расчета параметров технического состояния объекта, первый выход которого соединен с входом блока фильтрации параметров технического состояния объекта, а второй выход соединен с входом блока обработки и выходной информации, выход которого соединен с входом блока градации выходной информации, первый выход блока фильтрации параметров технического состояния объекта соединен с первым входом блока математического моделирования и расчета параметров технического состояния верхней части объекта, второй выход блока фильтрации параметров технического состояния объекта соединен с входом блока сравнения, выход блока сравнения соединен с входом порогового устройства, первый выход которого соединен с входом блока корректировки параметров математической модели объекта и первым управляющим входом электронного ключа, а второй выход соединен со вторым управляющим входом электронного ключа, выход блока корректировки параметров математической модели объекта соединен со вторым входом блока математического моделирования объекта и расчета параметров технического состояния верхней части объекта, первый выход которого соединен с входом блока сравнения, а второй выход соединен с первым входом блока отображения прогнозной и мониторинговой информации, третий вход блока математического моделирования объекта и расчета параметров технического состояния верхней части объекта соединен с выходом блока определения трендов и экстраполяции параметров технического состояния нижней части объекта, вход которого соединен с выходом электронного ключа.A known system for monitoring and forecasting the technical condition of buildings and structures (RF Patent for the invention No. 2381470 with priority dated February 26, 2008, registered February 10, 2009), comprising a percussion device, processing and output information unit, output information gradation unit and / or measurement sensors object vibrations and / or object vibration acceleration measurement sensors and / or object vibration velocity measurement sensors and / or object vibration amplitude measurement sensors and / or inclination measurement sensors and / or measurement sensors deflections and / or stress sensors and / or load sensors and / or sensors for measuring absolute and uneven settlement and / or sensors for monitoring cracks, joints and welds and / or sensors for measuring geodetic parameters, pressure sensors (including pressure monitoring object on the ground and / or soil pressure on the object) and / or strain gauges and / or temperature sensors and / or humidity sensors (in this case, all of the above sensors are combined in one block - a block of sensors and equipment of the machine tified monitoring system), unit for calculating the parameters of the technical state of the object, block for filtering the parameters of the technical state of the object, block for determining trends and extrapolating parameters for the technical condition of the lower part of the object, comparison unit, threshold device, block for mathematical modeling and calculation of parameters for the technical state of the upper part of the object, block adjusting the parameters of the mathematical model of the object, an electronic key, a unit for displaying forecast and monitoring information, and output d block of sensors and equipment of the automated monitoring system is connected to the input of the unit for calculating the parameters of the technical condition of the object, the first output of which is connected to the input of the filtering unit for the parameters of the technical state of the object, and the second output is connected to the input of the processing unit and output information, the output of which is connected to the input of the gradation block output information, the first output of the block filtering the parameters of the technical state of the object is connected to the first input of the block of mathematical modeling and calculation of steam meters of the technical condition of the upper part of the object, the second output of the filtering block of the parameters of the technical state of the object is connected to the input of the comparison unit, the output of the comparison unit is connected to the input of the threshold device, the first output of which is connected to the input of the parameter adjustment block of the mathematical model of the object and the first control input of the electronic key, and the second output is connected to the second control input of the electronic key, the output of the block adjusting the parameters of the mathematical model of the object is connected to the second input m block of mathematical modeling of the object and calculation of parameters of the technical condition of the upper part of the object, the first output of which is connected to the input of the comparison unit, and the second output is connected to the first input of the display unit of forecast and monitoring information, the third input of the block of mathematical modeling of the object and calculation of parameters of the technical state of the upper part of the object is connected to the output of the block for determining trends and extrapolating the parameters of the technical state of the lower part of the object, the input of which is connected to Odom electronic key.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническое решение по патенту №2381470 обладает недостаточным быстродействием диагностирования технического состояния здания или сооружения (далее объекта).The technical solution according to patent No. 2381470 has insufficient speed in diagnosing the technical condition of a building or structure (hereinafter referred to as the object).
Устранить этот недостаток можно следующим путем. Практически любое здание или сооружение (далее - объект) содержит в своем составе симметричные конструктивные элементы, по дополнительной информации о которых может проводиться ранняя диагностика изменения технического состояния объекта на основании. Такой дополнительной информацией служит само наличие разницы между значениями одного и того же параметра для двух симметричных элементов конструкции. В качестве таких параметров могут выступать: деформация, наклоны, напряжение, давление, частоты колебаний, перемещения, прочностные характеристики конструкций.This shortcoming can be eliminated in the following way. Almost any building or structure (hereinafter referred to as the object) contains symmetrical structural elements, according to additional information about which early diagnostics of changes in the technical condition of the object on the basis can be carried out. Such additional information is the very existence of a difference between the values of the same parameter for two symmetrical structural elements. Such parameters may include: deformation, slopes, stress, pressure, vibration frequencies, displacements, strength characteristics of structures.
Особенно важно быстродействие диагностики и прогноз оценки состояния объектов, располагаемых на территориях со сложными сейсмическими и/или гидрогеологическими условиями (наличие карстовых и оползневых явлений, близкий к земной поверхности уровень грунтовых вод и др.). Неблагоприятное изменение сейсмических и/или гидрогеологических условий под объектом (рост карстовых образований, медленные оползневые подвижки, повышение уровня грунтовых вод и др.) в начальной стадии этих процессов практически не сказывается на техническом состоянии строительных конструкций объекта и, как следствие этого, не представляется возможным осуществить на ранней стадии диагностику и прогноз будущего технического состояния объекта на длительный временной интервал. За счет сравнения одних и тех же параметров симметричных конструктивных элементов такие изменения можно выявить на самой ранней стадии. Одновременно наличие дополнительной информации позволяет повысить точность мониторинга и прогноза технического состояния строительного объекта.Of particular importance is the speed of diagnosis and the prediction of assessing the condition of objects located in areas with complex seismic and / or hydrogeological conditions (the presence of karst and landslide phenomena, the level of groundwater close to the earth's surface, etc.). Adverse changes in seismic and / or hydrogeological conditions under the object (growth of karst formations, slow landslide shifts, increase in groundwater level, etc.) in the initial stage of these processes practically do not affect the technical condition of the building structures of the object and, as a result, it is not possible to carry out at an early stage the diagnosis and forecast of the future technical condition of the object for a long time interval. By comparing the same parameters of symmetrical structural elements, such changes can be detected at an early stage. At the same time, the availability of additional information allows to increase the accuracy of monitoring and forecasting the technical condition of the construction site.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по устранению вышеуказанных недостатков и созданию такого способа мониторинга и прогноза технического состояния объекта, который позволяет получить параметры, отображающие состояние объекта в целом, состояние отдельных конструктивных элементов, прогноз состояния объекта в целом и/или отдельных конструктивных элементов при повышении (по сравнению с ближайшим аналогом) быстродействия и точности.The present invention is aimed at solving the technical problem of eliminating the above disadvantages and creating such a method for monitoring and predicting the technical condition of the object, which allows you to get parameters that display the state of the object as a whole, the state of individual structural elements, the forecast of the state of the object as a whole and / or individual structural elements when increase (in comparison with the closest analogue) of speed and accuracy.
Указанный технический результат достигается тем, что:The specified technical result is achieved by the fact that:
- определяют контролируемые элементы строительного объекта на основе модели угроз, конструктивных особенностей объекта, местоположения и внешних воздействий (осадки, ветер, землетрясения, суффозионно-карстовые процессы, перепад температур и др.), анализа напряженно-деформированного состояния с использованием технологий математического моделирования. Математическое моделирование проводится с использованием метода конечных элементов (Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984). Для определения контролируемых элементов объекта создается компьютерная модель, на которой моделируется работа строительных конструкций под воздействием внешних и внутренних нагрузок, определяются наиболее нагруженные и/или ответственные элементы (например, технически сложные узлы или нетиповые конструктивные элементы), рассматриваются различные сценарии отказа таких элементов и анализируются возможные последствия. На основе данного анализа определяют критические элементы, которые подлежат контролю системой мониторинга, из которых формируются пары конструктивно симметричных контролируемых элементов строительного объектов. Также для критических элементов могут быть сформированы пары их симметричных частей, мониторинг которых позволит оценить состояние отдельного конструктивно элемента, в том числе и не имеющего симметричной пары;- determine the controlled elements of a building object on the basis of a model of threats, structural features of the object, location and external influences (precipitation, wind, earthquakes, suffusion-karst processes, temperature difference, etc.), analysis of the stress-strain state using mathematical modeling technologies. Mathematical modeling is carried out using the finite element method (Gallager R. The finite element method. Basics: Transl. From English. - M .: Mir, 1984). To determine the controlled elements of the object, a computer model is created on which the operation of building structures under the influence of external and internal loads is simulated, the most loaded and / or critical elements are determined (for example, technically complex units or atypical structural elements), various failure scenarios of such elements are considered, and analyzed possible consequences. Based on this analysis, critical elements are determined that are subject to control by the monitoring system, from which pairs of structurally symmetric controlled elements of the building objects are formed. Also, pairs of their symmetrical parts can be formed for critical elements, monitoring of which will allow us to assess the state of an individual structural element, including one that does not have a symmetric pair;
- определяют контролируемые параметры, отображающие состояние отдельных контролируемых элементов строительного объекта и/или их взаимодействие (совместную работу). При этом контролируемые параметры могут характеризовать как абсолютные физические величины, в том числе деформации, наклоны, напряжение, давление, частоты колебаний, перемещения, прочностные характеристики конструкций, так и относительные величины, в том числе разность наклонов (параметр, характеризующий, в частности, неравномерную осадку, крен) и/или разность собственных частот колебаний (параметр, характеризующий, в частности, перераспределение нагрузки и изменение состояния конструктивной части объекта, включая образование таких дефектов, как трещины, деформации, коррозия арматуры и т.д.) и/или разность деформаций и/или разность давлений (параметр, характеризующий перераспределение нагрузок между конструктивными элементами объекта) и/или разность перемещений (параметр, характеризующий неравномерную осадку или перераспределение усилий между различными конструктивными элементами) и/или частоты взаимных колебаний и/или корреляционные параметры (параметр, характеризующий коррелированность колебаний одних конструктивных частей объекта относительно других).- determine the controlled parameters that display the state of the individual controlled elements of the building object and / or their interaction (joint work). Moreover, the controlled parameters can characterize both absolute physical quantities, including deformations, slopes, stress, pressure, vibration frequencies, displacements, strength characteristics of structures, and relative values, including the slope difference (a parameter characterizing, in particular, non-uniform draft, roll) and / or the difference in natural frequencies of vibration (a parameter characterizing, in particular, the redistribution of the load and the change in the state of the structural part of the object, including the formation of such effects, such as cracks, deformations, corrosion of reinforcing bars, etc.) and / or the difference in deformations and / or the pressure difference (parameter characterizing the redistribution of loads between structural elements of the object) and / or the difference in displacements (parameter characterizing uneven settlement or redistribution of forces between different structural elements) and / or frequencies of mutual vibrations and / or correlation parameters (a parameter characterizing the correlation of the vibrations of some structural parts of the object relative to others).
Так, например, противоположные покрытия в одинаковом конструктивном исполнении стадиона должны иметь одинаковые характеристики: частоты, амплитуды колебаний, что свидетельствует об их одинаковом напряженно-деформированном состоянии. Наличие разности и ее величина позволяют судить о перераспределении нагрузки и об изменении состояния одного из противоположных покрытий объекта:So, for example, opposite coatings in the same structural design of the stadium should have the same characteristics: frequencies, vibration amplitudes, which indicates their identical stress-strain state. The presence of the difference and its value allow us to judge the redistribution of the load and the change in state of one of the opposite coatings of the object:
- определяют набор измеряемых параметров, на основании которых возможно определение контролируемых параметров. Так, неравномерную осадку можно определить на основе измерений углов наклона или вертикальных перемещений в различных точках. Собственные частоты можно получить на основе измерения колебаний (ускорения, скорости, перемещения), перемещения можно получить на основе измерения пространственных координат, деформации и давления - на основе измерения соответственно деформаций и давления, прочностные характеристики конструкции и/или ее элементов - на основе измерения их акустической эмиссии и/или на основе характеристик распространения ультразвуковых колебаний и/или на основе характеристик распространения электромагнитных колебаний и т.д. Выбор конкретных параметров, подлежащих измерению, осуществляют исходя из соображений простоты монтажа измерительного оборудования, экономической эффективности и точностных показателей измерительного оборудования;- determine the set of measured parameters, on the basis of which it is possible to determine the controlled parameters. Thus, non-uniform draft can be determined on the basis of measurements of inclination angles or vertical displacements at various points. Natural frequencies can be obtained on the basis of measuring vibrations (acceleration, speed, displacement), displacements can be obtained on the basis of measuring spatial coordinates, deformation and pressure - on the basis of measuring strain and pressure, respectively, strength characteristics of a structure and / or its elements - on the basis of measuring them acoustic emission and / or based on the propagation characteristics of ultrasonic vibrations and / or based on the propagation characteristics of electromagnetic vibrations, etc. The selection of specific parameters to be measured is carried out on the basis of considerations of ease of installation of measuring equipment, economic efficiency and accuracy indicators of measuring equipment;
- определяют допустимые значения (интервалы допустимых значений) контролируемых параметров, в соответствии с которыми определяют техническое состояние объекта. Допустимые значения или их интервалы определяются для каждого контролируемого параметра на основе нормативно-методических документов (при наличии) или математического моделирования работы строительных конструкций, в том числе при наличии различных конструктивных дефектов и/или при различных напряженно-деформированных состояниях для определения зависимости значения контролируемого параметра от состояния несущих конструкций. Так, допустимая величина контролируемого параметра крена высотного здания может быть установлена на основании Московских городских строительных норм МГСН 4.19-05 «Многофункциональные высотные здания и комплексы», в которых указаны предельные значения данного параметра: если высота здания до 150 м (включительно), то крен не должен превышать 1/500, при высоте здания 400 м крен не должен превышать 1/1000. Контролируемые параметры, допустимые значения которых не определены в нормативно-методических документах, определяются на основании математического моделирования работы строительных конструкций: например, расчетное (проектное) значение контролируемого параметра «собственная частота колебаний» определяется на основании построенной математической (компьютерной) модели, а допустимые интервалы значений данного параметра определяются также путем математического моделирования на основании моделирования различных процессов, связанных с появлением в конструкциях дефектов различной степени (от незначительных до критических). В частности, допустимые значения контролируемых параметров могут определять исходя из заданного набора состояний строительного объекта и/или его элементов. Таким набором состояний может выступать нормативно-техническое, работоспособное, ограниченно-работоспособное и аварийное состояния в соответствии с ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и сооружения мониторинга технического состояния»;- determine the permissible values (intervals of permissible values) of the controlled parameters, in accordance with which determine the technical condition of the object. Permissible values or their intervals are determined for each controlled parameter on the basis of normative and methodological documents (if any) or mathematical modeling of the operation of building structures, including in the presence of various structural defects and / or various stress-strain states to determine the dependence of the value of the controlled parameter from the state of the supporting structures. So, the admissible value of the controlled roll parameter of a high-rise building can be established on the basis of the Moscow city construction standards MGSN 4.19-05 "Multifunctional high-rise buildings and complexes", which indicate the limit values of this parameter: if the height of the building is up to 150 m (inclusive), then the roll must not exceed 1/500, with a building height of 400 m, the roll must not exceed 1/1000. Controlled parameters, the permissible values of which are not defined in the regulatory and methodological documents, are determined on the basis of mathematical modeling of the operation of building structures: for example, the calculated (design) value of the controlled parameter "natural vibration frequency" is determined on the basis of the constructed mathematical (computer) model, and the acceptable intervals the values of this parameter are also determined by mathematical modeling based on the modeling of various processes related x with the appearance of defects in structures of varying degrees (from minor to critical). In particular, the permissible values of the monitored parameters can be determined on the basis of a given set of states of a building object and / or its elements. Such a set of conditions can be regulatory, technical, operational, limited-operational and emergency conditions in accordance with GOST R 53778-2010 “Buildings and structures. Rules for the inspection and construction of monitoring the technical condition ”;
- измеряют для симметричных контролируемых элементов конструкции и/или их частей, параметры, на основании которых определяют абсолютные значения контролируемых параметров и относительные значения контролируемых параметров;- measure for symmetric controlled structural elements and / or their parts, the parameters on the basis of which determine the absolute values of the controlled parameters and the relative values of the controlled parameters;
- сравнивают абсолютные значения контролируемых параметров с их допустимыми значениями или интервалами допустимых значений, а относительные контролируемые параметры с допустимой погрешностью измерений;- compare the absolute values of the monitored parameters with their permissible values or intervals of permissible values, and the relative monitored parameters with an acceptable measurement error;
- судят об адекватности математической модели объекта и/или о дефектах элементов конструкции объекта по результатам сравнения на начальном интервале времени;- judge the adequacy of the mathematical model of the object and / or defects in the structural elements of the object according to the results of comparison at the initial time interval;
- корректируют при необходимости математическую модель объекта- adjust if necessary the mathematical model of the object
- прогнозируют значения контролируемых параметров на основе построения трендовых зависимостей их изменения во времени и их экстраполяции на заданный промежуток времени;- predict the values of controlled parameters based on the construction of trend dependencies of their changes in time and their extrapolation for a given period of time;
- сравнивают прогнозируемые значения контролируемых параметров с допустимыми значениями этих параметров, заданными в виде конкретных величин или интервалов. Так, например, непрерывная регистрация и расчет контролируемого параметра крена (неравномерной осадки) может позволить построить трендовую зависимость изменения данного параметра от времени и на основе данной зависимости спрогнозировать значение данного контролируемого параметра на произвольный момент времени и/или определить временной период, через который данный параметр выйдет за пределы допустимых интервалов. Аналогичным образом осуществляется прогноз по другим параметрам, например по деформации, давлению, частоте, разности давлений, деформации, взаимным частотам, корреляционным характеристикам и т.д.;- compare the predicted values of the monitored parameters with the permissible values of these parameters specified in the form of specific values or intervals. So, for example, the continuous recording and calculation of a controlled roll parameter (uneven draft) can allow us to build a trend dependence of the change in this parameter on time and, based on this dependence, to predict the value of this controlled parameter at an arbitrary point in time and / or determine the time period through which this parameter will go beyond acceptable intervals. Similarly, a forecast is made for other parameters, for example, deformation, pressure, frequency, pressure difference, deformation, mutual frequencies, correlation characteristics, etc .;
формируют выводы о текущем техническом состоянии объекта на основе сравнения абсолютных значений контролируемых параметров с их допустимыми значениями или интервалами допустимых значений и/или изменения относительных контролируемых параметров и о прогнозируемом техническом состоянии объекта на основе сравнения прогнозируемых значения контролируемых параметров с допустимыми значениями этих параметров, заданными в виде конкретных величин или интервалов. При этом выводы о текущем техническом состоянии объекта представляются в виде сообщений о выходе контролируемых параметров за пределы допустимых значений или интервалов таких значений. Аналогично формируются выводы о прогнозируемом техническом состоянии объекта. Сформированные сообщения передаются соответствующим службам, в частности эксплуатационной или диспетчерской службам объекта и/или города для принятия соответствующих мер по предотвращению ухудшения технического состояния объекта.form conclusions about the current technical condition of the facility based on a comparison of the absolute values of the monitored parameters with their allowable values or intervals of allowable values and / or changes in relative controlled parameters and the predicted technical condition of the facility based on a comparison of the predicted values of the monitored parameters with allowable values of these parameters specified in as specific quantities or intervals. In this case, conclusions about the current technical condition of the facility are presented in the form of messages about the output of controlled parameters beyond the permissible values or intervals of such values. Similarly, conclusions are drawn about the predicted technical condition of the facility. The generated messages are transmitted to the relevant services, in particular the operational or dispatching services of the facility and / or city to take appropriate measures to prevent the deterioration of the technical condition of the facility.
Пример осуществления способаAn example of the method
Осуществление способа применительно к конкретному строительному объекту (объекту мониторинга) начинается с анализа конструктивных особенностей объекта, угроз потери устойчивости и разрушения объекта.The implementation of the method in relation to a specific building object (monitoring object) begins with an analysis of the structural features of the object, threats to stability and destruction of the object.
При анализе угроз потери устойчивости и разрушения объекта формируется модель угроз на основе имеющейся информации по климатическим условиям месторасположения объекта (снеговые, ветровые, температурно-влажностные нагрузки), геологическим условиям (наличие карстово-суффозионных процессов, сейсмичность площадки и т.д.). В модель угроз могут также включаться угрозы наличия первоначальных дефектов в конструкциях объекта. Модель угроз представляет собой перечень вероятных угроз (например, снеговая нагрузка, обледенение, ветровая нагрузка, землетрясения и т.д.) и их описание (например, максимальный объем выпавшего снега или максимальная скорость ветра для месторасположения объекта).When analyzing threats to the loss of stability and destruction of an object, a threat model is formed on the basis of available information on the climatic conditions of the location of the object (snow, wind, temperature and humidity loads), geological conditions (the presence of karst-suffusion processes, seismicity of the site, etc.). The threat model may also include threats of the presence of initial defects in the structures of the object. The threat model is a list of probable threats (e.g. snow load, icing, wind load, earthquakes, etc.) and their description (e.g. maximum amount of snowfall or maximum wind speed for the location of the object).
При анализе конструктивных особенностей объекта определяются наиболее ответственные узлы и элементы конструкций, ослабление которых может повлечь потерю устойчивости или разрушение объекта. Данные узлы и элементы выбираются с учетом возможных угроз на основании математического моделирования объекта и конструктивных расчетов (например, с использованием программных комплексов ANSYS, Nastran, MicroFe, SCAD, Лира).When analyzing the structural features of an object, the most responsible nodes and structural elements are determined, the weakening of which can lead to loss of stability or destruction of the object. These nodes and elements are selected taking into account possible threats on the basis of mathematical modeling of the object and structural calculations (for example, using the ANSYS, Nastran, MicroFe, SCAD, Lira software systems).
Например, для уникальных зданий (как правило, это спортивные сооружения: стадионы, ледовые дворцы) в большинстве случаев характерно наличие металлического фермового покрытия, опирающегося на железобетонные или металлические колонны. В этом случае одним из результатов анализа конструктивных особенностей объекта может быть выделение несущих опорных колонн, как ответственных элементов, т.к. их неравномерная осадка или крен может повлечь к перераспределению усилий в покрытии и его разрушению. В случае наличия на объекте технически-сложных конструктивных узлов (например, шарнирных соединительных узлов колонн и покрытия), наличие дефектов в которых может также повлечь к потере устойчивости или разрушению объекта, данные узлы могут быть также определены как ответственные. По результатам анализа конструктивных особенностей объекта формируется перечень строительных конструкций (контролируемые элементы), которые необходимо контролировать. При этом из множества элементов строительного объекта, выделенных в категорию контролируемых элементов, формируется подмножество симметричных контролируемых элементов, по контролируемым параметрам (по абсолютным и относительным значениям этих параметров) которых будет осуществляться мониторинг и прогноз техническго состояния строительного объекта. В составе элементов строительного объекта могут присутствовать ответственные элементы, технически сложные конструктивные узлы в единственном числе, не имеющие соответствующего парного элемента, узла. В этом случае в качестве симметричных контролируемых элементов можно использовать симметричные части такого элемента, узла.For example, for unique buildings (as a rule, these are sports facilities: stadiums, ice palaces) in most cases, the presence of a metal truss coating based on reinforced concrete or metal columns is typical. In this case, one of the results of the analysis of the structural features of the object can be the allocation of supporting support columns as critical elements, because their uneven draft or roll can lead to a redistribution of efforts in the coating and its destruction. In the case of the presence of technically complex structural units (for example, articulated connecting nodes of columns and cover), the presence of defects in which can also lead to loss of stability or destruction of the object, these nodes can also be defined as responsible. Based on the results of the analysis of the structural features of the object, a list of building structures (controlled elements) is formed, which must be controlled. At the same time, from the set of elements of the construction object allocated to the category of controlled elements, a subset of symmetric controlled elements is formed, according to the controlled parameters (by the absolute and relative values of these parameters) which will be monitored and forecasted the technical condition of the construction object. Responsible elements, technically complex structural units in the singular, which do not have the corresponding paired element, node, may be present in the elements of a building object. In this case, as the symmetric controlled elements, you can use the symmetric parts of such an element, node.
Следующим шагом осуществления способа является подбор параметров, с помощью которых можно будет контролировать выбранные строительные конструкции. Выбор контролируемых параметров осуществляется исходя из следующих соображений:The next step in the implementation of the method is the selection of parameters by which it will be possible to control the selected building structures. The selection of controlled parameters is based on the following considerations:
- измеряемые параметры, на основе которых должны определяться контролируемые параметры, должны наиболее явно отражать напряженно-деформированное состояние конструкций;- the measured parameters, on the basis of which the controlled parameters should be determined, should most clearly reflect the stress-strain state of structures;
- измерительное оборудование на элементах конструкции может быть размещено оптимальным образом с точки зрения его монтажа и обслуживания при эксплуатации, стоимости измерительного оборудования.- measuring equipment on the structural elements can be placed optimally in terms of its installation and maintenance during operation, the cost of measuring equipment.
Контролируемые параметры определяются для каждого контролируемого элемента и могут быть выражены в виде абсолютных и/или относительных параметров. Абсолютные параметры показывают абсолютные значения, характеризующие состояние контролируемого элемента, относительные параметры показывают относительные значения, характеризующие состояние взаимосвязи. В качестве абсолютных параметров могут быть, например, такие параметры, как: абсолютная осадка, амплитуда колебаний, пространственные перемещения, крен, деформации, напряжения, степень однородности (трещиностойкости). В качестве относительных параметров могут быть, например, такие параметры, как: неравномерная осадка (разность осадок у разных контролируемых элементов) и/или разность амплитуд и/или частот колебаний и/или разность деформаций и/или напряжений и/или разность давлений и/или частоты взаимных колебаний и/или корреляционные характеристики.Controlled parameters are determined for each controlled element and can be expressed as absolute and / or relative parameters. Absolute parameters show the absolute values characterizing the state of the element being monitored, relative parameters show the relative values characterizing the state of the relationship. As absolute parameters can be, for example, such parameters as: absolute draft, vibration amplitude, spatial displacements, roll, deformation, stress, degree of homogeneity (crack resistance). As relative parameters, there can be, for example, such parameters as: non-uniform settlement (difference in precipitation between different controlled elements) and / or difference in amplitudes and / or vibration frequencies and / or difference in deformations and / or stresses and / or pressure difference and / or mutual frequencies and / or correlation characteristics.
Деформации могут измеряться датчиками деформации. Давления могут измеряться датчиками давления. Перемещения, осадка, пространственные координаты могут измеряться геодезическим оборудованием (нивелиром, тахеометром, GPS/Глонасс приемником). Степень неоднородности и трещиностойкости может измеряться датчиками акустической эмиссии, электромагнитным и рентгеновским оборудованием. Наклон или крен могут измеряться датчиками наклона. Колебания (частоты, взаимные частоты, форма, амплитуда) могут измеряться акселерометрами или велосиметрами.Deformations can be measured by strain gauges. Pressure can be measured by pressure sensors. Displacements, draft, spatial coordinates can be measured with geodetic equipment (level, total station, GPS / Glonass receiver). The degree of heterogeneity and crack resistance can be measured by acoustic emission sensors, electromagnetic and X-ray equipment. Tilt or roll can be measured by tilt sensors. Oscillations (frequencies, mutual frequencies, shape, amplitude) can be measured by accelerometers or cycle meters.
Дополнение процесса контроля абсолютных параметров контролем относительных параметров позволяет повысить достоверность и эффективность мониторинга состояния несущих конструкций, т.к. построенные здания, как правило, имеют отклонения от проектных значений, и контроль абсолютных параметров с проектными значениями необходим, но не достаточен. Контроль относительных параметров позволяет на ранней стадии выявить негативные изменения, происходящие в здании, например спортивные объекты (например, стадион) имеют симметричную форму - прямоугольник или эллипс в плане. Две противоположные стороны стадиона, как правило, симметричны и конструктивно одинаково исполнены. В этом случае контроль относительных параметров между одинаково симметричными элементами позволит контролировать негативные изменения, происходящие в одном из элементов (вероятность того, что негативные процессы возникнут и будут протекать одинаково на всех конструкциях, ничтожно мала). Например, таким образом можно контролировать состояние покрытий (у двух противоположных одинаковых покрытий, см. Фиг.1, должны быть одинаковые частоты, формы и амплитуды колебания), состояние опорных колонн (у двух одинаковых с точки зрения расчетной схемы колонн должны быть одинаковые напряжения) и т.д.Supplementing the process of monitoring absolute parameters with monitoring of relative parameters allows to increase the reliability and efficiency of monitoring the state of load-bearing structures, because constructed buildings, as a rule, have deviations from the design values, and control of the absolute parameters with design values is necessary, but not sufficient. Monitoring relative parameters allows you to identify negative changes in the building at an early stage, for example, sports facilities (for example, a stadium) have a symmetrical shape - a rectangle or an ellipse in plan. The two opposite sides of the stadium, as a rule, are symmetrical and structurally equally executed. In this case, the control of relative parameters between equally symmetrical elements will allow you to control the negative changes that occur in one of the elements (the probability that negative processes occur and will occur the same on all structures is negligible). For example, in this way it is possible to control the state of the coatings (two opposite identical coatings, see Figure 1, must have the same frequency, shape and amplitude of oscillation), the state of the supporting columns (two identical from the point of view of the design of the columns must have the same voltage) etc.
На фиг.1 приняты следующие обозначения:In figure 1, the following notation:
1 - навес 1;1 - canopy 1;
2 - навес 2;2 - canopy 2;
3 - навес 3;3 - canopy 3;
4 - навес 4.4 - canopy 4.
В таблице 1 на примере показанного на фиг.1 стадиона приведены возможные варианты относительных параметров, отражающих состояние навесов (позиции 1-4 на фиг.1) (аналогично для других контролируемых элементов (колонн, перекрытий) и контролируемых параметров (деформации, напряжения, перемещения и т.д.)).Table 1 shows the possible variants of relative parameters reflecting the condition of the canopies (positions 1-4 in figure 1) using the example of the stadium shown in FIG. 1 (similarly for other controlled elements (columns, ceilings) and controlled parameters (deformation, stress, displacement etc.)).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010120433/28A RU2460981C2 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method to monitor and forecast technical condition of building facilities |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010120433/28A RU2460981C2 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method to monitor and forecast technical condition of building facilities |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010120433A RU2010120433A (en) | 2011-11-27 |
| RU2460981C2 true RU2460981C2 (en) | 2012-09-10 |
Family
ID=45317641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010120433/28A RU2460981C2 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method to monitor and forecast technical condition of building facilities |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2460981C2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025118307A1 (en) * | 2023-12-05 | 2025-06-12 | 智城六新数字科技研究院(南京)有限公司 | Prefabricated building component stability monitoring and early warning method and system |
| CN118937482B (en) * | 2024-08-06 | 2025-08-12 | 中铁北京工程局集团有限公司 | Karst adverse geological assessment method and treatment method based on ultrasonic detection |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2008106992A (en) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Андрей Михайлович Шахраманьян (RU) | METHOD FOR MONITORING AND FORECASTING OF TECHNICAL CONDITION OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS AND SYSTEM FOR MONITORING AND FORECASTING OF CONDITION OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS |
-
2010
- 2010-05-21 RU RU2010120433/28A patent/RU2460981C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2008106992A (en) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Андрей Михайлович Шахраманьян (RU) | METHOD FOR MONITORING AND FORECASTING OF TECHNICAL CONDITION OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS AND SYSTEM FOR MONITORING AND FORECASTING OF CONDITION OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Разработка системы мониторинга строительных конструкций. Р.Г.Губайдулин, М.Р.Губайдулин, В.А. Рыбин. Предотвращение аварий зданий и сооружений: сб. науч. трудов. Под ред. К.И.Еремина. Рос. акад. архитектуры и строит. наук. Моск. гос. строит. ун-т. Рос. о-во по неразрушающему контролю и техн. диагностике [и др.]. - М., 2009, вып.8, с.79-84. ТР 182-08. Технические рекомендации по научно-техническому сопровождению и мониторингу строительства большепролетных, высотных и других уникальных зданий и сооружений, утверждены директором ГУП «НИИМосстрой» 14 августа 2008 г. - М., 2008. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010120433A (en) | 2011-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Masciotta et al. | The importance of structural monitoring as a diagnosis and control tool in the restoration process of heritage structures: A case study in Portugal | |
| RU2381470C2 (en) | Method of monitoring and predicting technical state of buildings and structures and system for monitoring and predicing technical state of buildings and structures (versions) | |
| Annamdas et al. | Applications of structural health monitoring technology in Asia | |
| KR101935558B1 (en) | System and method for earthquake damage prediction and analysis of structures, and a recording medium having computer readable program for executing the method | |
| Liu et al. | Health monitoring system developed for Tianjin 117 high-rise building | |
| Trombetta et al. | Nonlinear soil–foundation–structure and structure–soil–structure interaction: engineering demands | |
| KR102591731B1 (en) | Building maintenance method using BIM and IoT | |
| JP5838561B2 (en) | Earthquake damage judgment system, structure equipped with earthquake damage judgment system, and earthquake damage judgment program | |
| JP7373616B2 (en) | Diagnostic evaluation method for structures based on constant microtremors of structures | |
| Blanco et al. | An integrated structural health monitoring system for determining local/global responses of historic masonry buildings | |
| RU2460980C2 (en) | Method of monitoring technical state of construction facilities | |
| Belostotsky et al. | Adaptive finite-element models in structural health monitoring systems | |
| JP2007333635A (en) | Bridge soundness evaluation system, bridge soundness evaluation method, and bridge soundness evaluation program | |
| Furinghetti et al. | Strategies of structural health monitoring for bridges based on cloud computing | |
| Wang et al. | Study on the early warning mechanism for real-time monitored structural responses of a historical timber building | |
| JP6768369B2 (en) | Building soundness evaluation system and building soundness evaluation method | |
| CN115828393A (en) | Bridge informatization management method and system, electronic equipment and medium | |
| KR20200069552A (en) | Integrated safety evaluation system for temporary earth retaining structure and adjacent structure | |
| JP6295118B2 (en) | Structural material damage detection system, structural material damage detection method, and program | |
| RU2460981C2 (en) | Method to monitor and forecast technical condition of building facilities | |
| RU2557343C1 (en) | Method of determining signs and location of place of change of stressed-deformed state of buildings, structures | |
| RU2515130C1 (en) | Seismometric method to monitor technical condition of buildings and / or structures | |
| Plotnikov et al. | Changes in the stiffness of load-bearing elements of a high-rise building and inclinometer data based on finite element analysis | |
| JP2017194309A (en) | Earthquake damage estimation system, structure having earthquake damage estimation system, and earthquake damage estimation program | |
| RU2672532C2 (en) | Method of monitoring technical condition of building sites and building site engineering status monitoring system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120721 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130327 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140117 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20140117 Effective date: 20161003 |