Введение
Глава 1. Анализ методов мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений при неравномерных деформациях основания 13
1.1. Анализ причин возникновения деформаций сооружений в ходе проведения строительства и эксплуатации объектов в сложных инженерно-геологических условиях 13
1.1.1. Система «основание-сооружение» 13
1.1.2. Неравномерные деформации основания и их влияние на систему «основание-сооружение » 16
1.2. Анализ содержания мониторинга технического состояния конструкций сооружений при неравномерных деформациях основания.. 22
1.2.1 Перечень и содержание работ в составе мониторинга при контроле изменений технического состояния конструкций сооружений 22
1.2.2. Анализ основных проблем мониторинга технического состояния конструкций сооружений 25
1.2.3. Анализ методов и средств мониторинга технического состояния конструкций сооружений при неравномерных деформациях основания 26
1.2.3.1. Автоматизированный мониторинг технического состояния конструкций сооружений в непрерывном режиме 27
1.2.3.2. Периодический мониторинг технического состояния конструкций сооружений 28
1.2.3.3. Технические средства мониторинга нагрузок, напряжений и деформаций в конструкциях сооружений 31
1.2.3.4. Динамические методы мониторинга технического состояния конструкций сооружений 36
1.2.3.5. Геодезические методы контроля технического состояния конструкций сооружений 37
1.3. Анализ методов оценки влияния неравномерных деформаций основания на техническое состояние конструкций сооружений 42
1.3.1. Визуально-нормативная оценка влияния неравномерных деформаций основания на техническое состояние конструкций сооружений 42
1.3.2. Численная оценка влияния неравномерных деформаций основания на техническое состояние конструкций сооружений по результатам проверочных расчетов 48
1.4. Оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкций сооружений на основе численного анализа 50
1.4.1. Ручной и автоматизированный численный анализ НДС конструкций сооружений 50
1.4.2. Обзор современных программных комплексов расчета строительных конструкций 52
1.4.3. Роль МКЭ-моделирования в системе мониторинга технического состояния конструкции сооружений 55
Выводы по главе 1 57
Глава 2. Геодезический мониторинг пространственных деформаций зданий и сооружений 59
2.1. Обзор традиционных геодезических методов измерения деформаций сооружений 59
2.2. Пространственно-координатная (ПК) съемка деформаций объектов мониторинга 62
2.3. Общие принципы построения ПК-моделей контроля деформаций объектов мониторинга 65
2.3.1. Выбор контролируемых узлов ПК-модели 65
2.3.2. Требования к построению опорной геодезической сети 68
2.3.3. Технология изготовления и установки деформационных и осадочных марок 70
2.4. Использование усовершенствованных методов измерений про
странственных координат в условиях стесненного доступа 72
2.4.1. ПК-съемка в условиях стесненного доступа 72
2.4.2. Сферические отражатели для измерения пространственных координат 74
2.5. Мониторинг пространственных деформаций контролируемых узлов ПК-модели 76
2.6. Обоснование требований к точности измерений для определения деформаций ПК-моделей 82
2.6.1. Требования к точности измерений деформаций при проведении ПК-съемки 82
2.6.2. Расчеты точности измерений при проведении ПК-съемки ... 84
2.7. Анализ точности измерений деформаций ПК-моделей 89
2.7.1. Определение возможности применения различных типов электронных тахеометров для измерения деформаций ПК-моделей 89
2.7.2. Характеристики точности нивелиров 91
2.8. Математическая обработка результатов измерений при ПК-
съемке 93
2.8.1. Уравнивание результатов измерений 93
2.8.2. Нестрогое уравнивание планово-высотных сетей 93
2.8.3. Строгое уравнивание планово-высотных сетей 94
2.9. Технология автоматизированного построения ПК-моделей 97
Выводы по главе 2 100
Глава 3. МКЭ-оценка напряженно-деформированного состояния несущих конструкций объектов мониторинга 103
3.1. Применение МКЭ для оценки НДС конструкций сооружений 103
3.1.1. Формулировка МКЭ и основные особенности его реализации 103
3.1.2. Общие принципы построения и расчета МКЭ-моделей сооружений 112
3.2. Особенности МКЭ-анализа НДС конструкций эксплуатируемых сооружений 120
3.2.1. Основные отличия построения МКЭ-моделей проектируемых и эксплуатируемых сооружений 120
3.2.2. Требования к построению МКЭ-модели объекта мониторинга 121
3.3. Особенности МКЭ-анализа НДС конструкций объекта мониторинга 124
3.3.1. Соответствие ПК и МКЭ-моделей 124
3.3.2. Проблема ввода данных геодезических измерений в МКЭ-модель 126
3.3.2.1. Интерполяция значений узловых перемещений 126
3.3.2.2. Выбор интерполяционных функций 129
3.3.2.3. Расчет МКЭ-модели на действие наложенных перемещений 137
3.3.3. Формирование системы контролируемых блоков МКЭ-
модели 139
3.4. Математический аппарат оценки влияния зарегистрированных перемещений на НДС конструкций 140
3.4.1. Общая методология решения задачи 140
3.4.2. Использование полуитерационного многосеточного метода.. 141
3.5. Подготовка данных мониторинга к использованию в МКЭ-системе 144
3.6. Анализ результатов МКЭ-расчета 148
3.6.1. Визуализация результатов МКЭ-расчета 148
3.6.2. Общие принципы оценки НДС конструкций 149
3.6.3. Обработка числовой информации и оценка НДС конструкций по контролируемым блокам 150
3.6.4. Дополнительные возможности использования текущей МКЭ-модели сооружения 155
3.7. Используемое программное обеспечение 156
3.7.1. Общие требования к расчетным комплексам 156
3.7.2. Расчетный комплекс Stark ES и его возможности в решении поставленной задачи 158
Выводы по главе 3 160
Глава 4. Практическое использование результатов исследований 162
4.1. Здание многофункционального центра «Альфа Арбат Центр» 162
4.1.1. Цель работы 162
4.1.2. Состав работ по мониторингу технического состояния конструкций здания 162
4.1.3. Обследование технического состояния конструкций здания 163
4.1.3.1. Основные архитектурные и конструктивные особенности здания 163
4.1.3.2. Результаты визуального и инструментального об
следования технического состояния несущих конст рукций 165
4.1.4. Геодезический мониторинг пространственных деформаций здания 167
4.1.4.1. Мониторинг перемещений внешних контролируемых узлов ПК-модели 167
4.1.4.2. Мониторинг осадок внутренних контролируемых узлов ПК-модели 171
4.1.4.3. Анализ результатов геодезического мониторинга 172
4.1.5. Оценка НДС состояния конструкций здания 174
4.1.5.1. Исходные данные для МКЭ-расчета 174
4.1.5.2. Построения МКЭ-модели здания в StarkJES 176
4.1.5.3. Анализ результатов расчета базовой МКЭ-модели здания 177
4.1.5.4. МКЭ-моделирование влияния осадочных процессов на НДС конструкций здания 181
4.1.5.5. Анализ результатов расчета текущей деформацион ной МКЭ-модели здания на действие наложенных перемещений 184
4.2. Возможности применения ПК-моделей для объектов других типов 187
Выводы по главе 4 189
Основные выводы и рекомендации 190
Список литературы
