Введение к работе
Актуальность. Произошедшие за последние годы аварии на
современных объектах, для которых характерны большепролетные
конструкции, повышенная этажность и прочие усложняющие факторы,
привлекли к этой проблеме профильные федеральные и региональные
ведомства. Анализ результатов работы комиссий, расследовавших причины
аварий, как правило, свидетельствует о наложении многих факторов, каждый из
которых в отдельности не мог стать причиной аварии. Эта особенность
повлекла разработку на различных уровнях большого количества нормативных
документов по техническому мониторингу зданий и сооружений. В
нормативную базу были введены новые понятия. Однако выполняемые
немногочисленные практические работы носят скорее внедренческий и
экспериментальный характер. Кроме того, все они ориентированы на
мониторинг объектов повышенного уровня ответственности с
феноменологическим подходом для каждого из них. Задача обеспечения нормальной эксплуатации современных объектов в настоящее время является актуальной, в том числе для формирующегося после войны строительного комплекса Королевства Камбоджи, в котором практически отсутствует систематизированная нормативно-правовая база и утрачен опыт строительства современных объектов.
Цель - создание методики оценки текущего технического состояния системы основание-сооружение для широкого круга объектов.
Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели были выполнены следующие виды работ:
-
Анализ и систематизация существующей нормативной базы и опыта проведения мониторинга.
-
Обзор природно-климатических и грунтовых условий Камбоджи и сравнение применяемого в Камбодже стандарта с Российской классификацией грунтов.
-
Обоснование эффективных методов проведения мониторинга системы "основание-сооружение".
-
Разработана методика оценки текущего технического состояния системы основание-сооружение на основе мониторинга.
-
Обоснована расчетная модель основания с учетом особенностей работы грунтов применительно к условиям Королевства Камбоджи.
-
Разработаны вспомогательные программные средства для реализации методики мониторинга с помощью распространенных МКЭ - комплексов.
-
Реализована методика мониторинга на примере 18-этажного жилого дома в г. Пномпень (Камбоджа).
Объект исследования - техническое состояние зданий и сооружений, в том числе при неравномерных деформациях основания.
Предмет исследования - методы оценки технического состояния системы "основание-сооружение".
Научная новизна:
1. Разработана методика оценки текущего технического состояния
системы "основание-сооружение" на основе мониторинга и сравнения
измеренных и расчетных кренов объекта.
2. Выполнен сравнительный анализ классификаций грунтов по
результатам полевых и лабораторных испытаний по стандартам ASTM-D4318-
95 и ГОСТ 25.100-95.
-
Систематизировано описание природно-климатических и грунтовых условий Королевства Камбоджи.
-
Разработана и реализована вспомогательная программная утилита к программному комплексу ANSYS и MicroFe на основе МКЭ для автоматизации предложенной методики мониторинга. Получено положительное решение РОСПАТЕНТ.
-
Разработана методика оценки НДС основания в процессе эксплуатации здания на основе двух законов Г.К. Клейна и Друкера-Прагера. Описание деформации во времени использует теорию старения Ю.Н. Работнова.
На защиту выносятся:
-
Методика взаимного перехода основных классификаций грунтов на основе применяемого в Камбодже стандарта ASTM-D4318-95 и ГОСТ 25.100-95.
-
Методика оценки текущего технического состояния системы "основание-сооружение" на основе мониторинга осадки и кренов здания.
-
Методика расчета деформации основания при эксплуатации, с использованием законов Г.К. Клейна и Друкера-Прагера.
4. Алгоритм и программная утилита «ПУД», задачей которой является
автоматизация реализации методики мониторинга деформаций системы "основание - сооружение".
5. Результаты экспериментальных исследований деформаций жилого
дома в г. Пномпень (Камбоджа) на основе разработанной автором
методики.
Обоснованность и достоверность. Основу методики составляют апробированные во многих исследованиях принципы МКЭ. При работе программной утилиты «ПУД» используется современный расчетный комплекс ANSYS и MicroFe. Достоверность методики подтверждена в рамках крупномасштабного натурного эксперимента близостью расчетных и фактических деформаций системы "основание-сооружение".
Практическое значение работы заключается в:
-
разработке методики, приближающей мониторинг к повседневной практике эксплуатации зданий и сооружений;
-
разработке программы, позволяющей без специальных знаний оператора осуществлять хранение и обработку данных о техническом состоянии здания или сооружения на весь период его эксплуатации;
с) облегчении Российско-Камбоджийского сотрудничества в области строительства, в частности в фундаментостроении.
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены в докладах на научно-практических конференциях Ростовского государственного строительного университета «Строительство» 2009.. .2011 гг.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 13 публикациях, среди которых 7 статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных перечнем ВАК, а так же 1 патент РФ.
Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 146 наименований и 1 приложения. Работа изложена на 189 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц и 97 рисунков.
Автор выражает благодарность аспиранту кафедры технической механики РГСУ Е.В. Зотовой за помощь при подготовке текста диссертации и автореферата.
