ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ.

проф.В.Д.Оленьков, студ. Л.А. Раменская, студ. А.А. Пронина

ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ)

В настоящее время в Росси, как и во всем мире, набирает популярность технология Информационного моделирования зданий – BIM-технология (Building Information Modeling). Информационное моделирование представляет собой технологию получения информации об объекте на основе трехмерной модели, созданной посредством лазерного сканирования. Технология BIM включает в себя несколько этапов.

На первом этапе создается массив, содержащий информацию о координатах объекта в пространстве. Этот массив или «облако точек» получается путем трехмерного лазерного сканирования. Его можно конвертировать в объемную модель, с помощью которой впоследствии производить прочностные, аэродинамические и другие расчеты.

Следующим этапом работ является обработка данных, полученных в результате изучения поведения трёхмерной модели и разработка проектной документации.

Результаты лазерного сканирования можно использовать также для выполнения исследований по обследованию технического состояния зданий. Модель позволяет получать высокоточные обмерные чертежи, с большой точностью оценивать деформации и крены строительных конструкций. Эта модель может быть также использована в дальнейшем при геодезическом мониторинге объекта как исходная база данных. Измеренные геодезическими способами отклонения (и другие необходимые параметры) здания могут быть сопоставлены с этой трехмерной моделью.

Летом 2012 г. научной группой Южно-Уральского государственного университета было проведено обследование технического состояния главного корпуса Челябинской ГРЭС. Возведение конструкций главного корпуса велось в 1927-1933гг. по плану ГОЭЛРО. В 1934 году станция введена в эксплуатацию. Здание представляет собой прямоугольный в плане промышленный цех. Корпус состоит из трех отделений: турбинного, котельного и бункерного.

Фасады здания решены в модном тогда стиле «конструктивизм».(Рисунок. 1.) Главный фасад здания ориентирован на юг, имеет два входа.

Рисунок. 1. Общий вид Челябинской ГРЭС с юго-запада

Фасад расчленен метрическими рядами прямоугольных оконных проемов, отличающихся размерами на различных участках. Юго-восточный угол здания выделен многоэтажным объемом, в котором расположен главный вход в здания. Выше главного входа выполнено сплошное многоярусное остекление лестничных маршей. В нижней части фасада расположен ряд мемориальных досок. Восточный фасад здания акцентирован четырнадцатью криволинейными эркерами высотой 12,5м. Эркеры в большей степени имеют декоративную функцию – серьезной технологической потребности на момент строительства в них не было. Остекление эркеров выполнено в два яруса. Выше эркеров остекление также двухъярусное. Фасад завершен простым по форме парапетом.

На северном торце здания плоскость фасада турбинного отделения выступает по сравнению с плоскостью фасада бункерного отделения. Поскольку проектом была предусмотрена возможность увеличения длины станции в северном направлении, отделка фасада турбинного цеха и бункерного отделения на этом торце здания отсутствует – световые проемы между несущими конструкциями железобетонного каркаса заполнены временными деревянными щитами. На этом фасаде со стороны турбинного и бункерного отделения расположены ворота. Первоначально ворота предназначались для вывоза из бункерного отделения отработанного твердого топлива. В настоящее время, в связи с переходом станции с твердого топлива на газообразное, бункеры не используются.

Западный фасад имеет менее развитое декоративное оформление по отношению к восточному. На этом фасаде расположено основное количество выводов коммуникаций и технологических труб. Остекление фасада выполнено в три яруса.

Наружные стены здания выполнены из кирпича и шлакоблока на цементно-песчаном растворе. Толщина наружных стен составляет 640мм. Все пролеты здания – каркасного типа. Внутреннее пространство цехов разделено сеткой монолитных железобетонных колонн, выполненных преимущественно с шагом 6,5м. Покрытие турбинного отделения выполнено из монолитного железобетона, котельного отделения – по стропильным металлическим фермам трапецеидального типа. Покрытие бункерного отделения монолитное ребристое. Крыши турбинного и бункерного отделений односкатные, котельного отделения двухскатная. В котельном отделении на всю длину здания выполнен светоаэрационный фонарь.

Работы по инженерному обследованию были выполнены с помощью комплекса лазерного сканирования LeicaScanStation. Прибор позволяет производить измерения с точностью 6 мм (местоположение) и 4 мм (расстояние).

Работы производились в два этапа. На полевом этапе, было выполнено лазерное сканирование объекта с 22 станций (снаружи и внутри). Связь между станциями осуществлялась с помощью специальных маркеров. Второй этап - камеральная обработка данных. Была выполнена “сшивка” облаков точек, отсканированных с разных станций, в единую модель здания, проведена оптимизация объединенного облака точек (удаление ненужных объектов, уменьшение количества точек и т.д.). Результатом стало оцифрованное облако точек. (Рисунок. 2.)

Рисунок. 2. Общий вид отсканированного облака точек объекта с юго-востока

В результате проведенных работ получена высокоточная точечная трехмерная модель здания, состоящая из 51 миллиона точек. По данной модели были произведены необходимые архитектурные измерения (крены, деформации конструкций, размеры элементов и повреждений и т.д.). Результаты оценки деформаций здания были использованы при инженерном обследовании здания. В дальнейшем запланировано создание трехмерной модели с целью разработки проекта реставрации.

Таким образом, применение лазерного сканирования позволяет в короткие сроки получить высокоточные архитектурные измерения, а созданная точечная модель здания может быть использована в дальнейшем при геодезическом мониторинге и для создания трёхмерной модели здания с целью проведения дальнейших исследований и разработки проекта реставрации и приспособления.

Библиографический список

1. Оленьков, В.Д. Применение Автоматизация и диагностика технического состояния зданий и сооружений в процессе их эксплуатации/ В.Д. Оленьков, Д.С. Попов, // Вестник Южно-Уральского государственного университета. – Челябинск: ЮУрГУ, 2012.-82