Коргина Мария Андреевна

Оценка напряженно-деформированного состояния

несущих конструкций зданий и сооружений

в ходе мониторинга их технического состояния

Специальность:

05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Кунин Юрий Саулович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Алмазов Владлен Ованесович

кандидат технических наук, с.н.с. Бандин Олег Леонидович

Ведущая организация:

Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций (ЦНИИСК) г. Москва.

Защита диссертации состоится « » 2008 г. в час. мин. на заседании диссертационного совета Д.212.138.04 при ГОУВПО Московском государственном строительном университете по адресу: г. Москва, Ярославское шоссе, д.26, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан « » 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Каган П.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Для современного этапа экономического и общественного развития в России характерно расширение строительного производства и проведение масштабного строительства в крупных городах – мегаполисах, в первую очередь, в Москве и Санкт-Петербурге, сопровождающееся постоянным ростом сложности возводимых объектов и условий, в которых осуществляется их строительство. Это неизбежно порождает новые задачи, связанные с обеспечением безопасной жизнедеятельности в условиях мегаполиса, определяющейся, во-первых, надежностью самих строящихся сооружений, и, во-вторых, влиянием проводимого строительства на уже существующую инфраструктуру.

Современные тенденции в строительстве, а именно – увеличение этажности зданий, уплотнение городской застройки, стесненность строительных площадок, освоение подземного пространства, насыщение инженерными коммуникациями, неизменно приводят к возникновению и последующему увеличению негативного техногенного воздействия проводимого строительства на уже построенные объекты, расположенные в прилегающих зонах. Как показывает опыт, одной из основных проблем эксплуатации зданий и сооружений в крупных городах является возможность их повреждения в результате неравномерных деформаций грунтового основания, спровоцированных различными природно-техногенными причинами. В связи с этим особое значение приобретает проблема контроля технического состояния несущих конструкций с целью предупреждения возникновения аварийных ситуаций и обоснованность выбора комплекса инженерных мероприятий по их недопущению. При этом очевидно, что контроль технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений должен носить систематический характер и позволять осуществлять оценку происходящих изменений на основе количественных критериев, т.е. базироваться на процедурах выявления соответствия фактической прочности, жесткости и устойчивости конструктивных элементов нормативным требованиям.

Для зданий и сооружений, подверженных риску повреждений от внешних воздействий, контроль технического состояния несущих конструкций необходим в течение всего периода возможного проявления деформационного воздействия, что нашло отражение в ряде документов, нормирующих проведение строительства в крупных городах. Тем не менее, на сегодняшний день единой рекомендованной нормами методики, позволяющей эффективно предотвращать возникновение аварийных ситуаций, не существует.

В целом актуальность темы диссертации определяется практической необходимостью создания обоснованной методики объективной оценки технического состояния несущих конструкций строительных объектов, испытывающих внешние деформационные воздействия, которая позволила бы с высокой достоверностью прогнозировать и предупреждать появление и развитие аварийных ситуаций.

Целью диссертации является разработка эффективной методики оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) несущих конструкций зданий и сооружений, подверженных влиянию неравномерных деформаций основания, в ходе мониторинга их технического состояния с использованием современных информационных технологий получения и обработки данных.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

Разработана методика оценки технического состояния несущих конструкций сооружений по результатам периодического мониторинга, в состав которого входят выборочное обследование технического состояния конструкций, геодезические измерения пространственных деформаций сооружения, численный анализ методом конечных элементов (МКЭ) изменения НДС несущих конструкций.

Разработана методика построения пространственно-координатных (ПК) моделей контроля деформаций сооружений по результатам геодезической съемки в условиях стесненного доступа к объекту мониторинга.

Разработана методика использования МКЭ-моделей сооружений, актуализируемых данными выборочного обследования и геодезических измерений для оценки изменения НДС несущих конструкций в ходе мониторинга.

Проведена экспериментальная апробация результатов исследования в научно-практической деятельности.

Объектом исследования является процесс влияния неравномерных деформаций оснований зданий и сооружений, расположенных в зоне со сложными инженерно-геологическими условиями, на техническое состояние их несущих конструкций.

Предметом исследования являются методы и средства периодического мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений, испытывающих деформационные воздействия, на основе автоматизированного МКЭ-анализа изменения НДС конструктивных элементов.

Научная новизна диссертационной работы:

разработана эффективная методика оценки влияния неравномерных деформаций оснований на техническое состояние несущих конструкций сооружений по результатам периодического мониторинга, в состав которого входят выборочное обследование технического состояния конструкций сооружения, дистанционные пространственно-координатные (ПК) измерения перемещений массива характерных точек сооружения, МКЭ-анализ изменения НДС несущих конструкций по данным выборочного обследования и геодезических измерений на этапах мониторинга;

введено понятие и разработана методика создания ПК-модели контроля деформаций сооружения, определены основные требования к ее построению;

впервые создана специализированная технология ПК-съемки в условиях стесненного доступа к объекту мониторинга;

введено понятие и разработана методика построения текущей МКЭ-модели сооружения, актуализируемой в ходе мониторинга с помощью ПК-модели контроля деформаций для оценки изменения НДС несущих конструкций.