автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Мониторинг строительных конструкций

005004988

ЖИВАЕВ Александр Александрович

МОНИТОРИНГ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Пенза-2011

005004988

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Болдырев Геннадий Григорьевич доктор технических наук, профессор Овчинников Игорь Георгиевич

кандидат технических наук, доцент Зайцев Михаил Борисович

Ведущая организация:

Самарский

государственный

архитектурно-строительный университет, г. Самара

Защита состоится « 23 » декабря 2011 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.184.01 при Пензенском государственном университете архитектуры и строительства по адресу: 440028, г. Пенза, ул.Титова, 28. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного университета архитектуры и строительства.

Автореферат разослан « 22 » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совет:

ДМ 212.184.01

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Современное строительство характеризуется высокими темпами внедрения новых инновационных технологий. При этом, при их создании и внедрении, на практике, важную роль играют методы экспериментально-теоретических исследований поведения

крупномасштабных строительных конструкций зданий и сооружений. Одну из подобных задач решают автоматизированные системы мониторинга технического состояния строительных конструкций. Однако, в подавляющем большинстве случаев, системы мониторинга применяются при оценке технического состояния космической и авиационной техники, подводных лодок и надводных кораблей и в существенно меньшем объеме при строительстве и последующей эксплуатации зданий и сооружений.

С 1 июля 2010 года вступил в силу Федеральный закон от 30 декабря 2009 года N 384-ФЭ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». Согласно статье 15 п. 9 и статьи 18 п. 5 в проектной документации в целях обеспечения безопасности зданий и сооружений должны быть предусмотрены мероприятия по мониторингу компонентов окружающей среды, состояния основания, строительных конструкций и систем инженерно-технического обеспечения в процессе эксплуатации здания или сооружения.

В связи с отмеченным, создание инновационных технологий мониторинга строительных конструкций для обеспечения безопасности зданий и сооружений, является своевременной и актуальной задачей в строительной отрасли.

Цель исследования заключается в разработке автоматизированной системы мониторинга текущего состояния строительных конструкций на основе экспериментально-теоретического анализа динамического поведения натурных конструкций и ее внедрении при строительстве или в процессе эксплуатации зданий и сооружений для обеспечения их безопасности.

Задачи, которые необходимо решить для достижения цели:

- критический анализ известных систем мониторинга напряженно-деформированного состояния конструкций из отечественной и зарубежной практики;

- разработка комплекса технических и программных средств для определения динамических характеристик строительных конструкций (собственная частота колебаний, форма колебаний, коэффициент затухания);

- разработка комплексной технологии динамического мониторинга строительных конструкций, включающая технологию информационного моделирования, технологию конечно-элементного (КЭ) моделирования и технологию теоретического и экспериментального модального анализа.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработана инновационная технология динамического мониторинга строительных конструкций, которая включает комплекс технических и программных средств для определения динамических характеристик строительных конструкций.

2. Разработан способ описания вибрационной диагностики конструкций в виде спектрограмм, диаграмм гармоник, карт распределения источников гармоник, которые предлагается использовать для оценки изменения технического состояния конструкций во времени.

3. Разработана методика оценки технического состояния конструкций при случайном воздействии путем идентификации результатов измерений колебаний и результатов численного расчета, что повышает достоверность определения собственных частот и форм колебаний конструкций.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена сравнением результатов расчета по предложенным методам и данных лабораторных и натурных измерений динамических характеристик с применением комплекса стандартных и высокоинформативных методов физического и численного моделирования. Натурные измерения имеют необходимое метрологическое обеспечение, систему дублирования измерений основных параметров, позволяющую контролировать достоверность результатов экспериментов.

Практическая значимость. В результате выполненных исследований разработана методика динамического мониторинга строительных конструкций, которая позволяет оценивать техническое состояние строительных конструкций непрерывно во времени, что повышает безопасность эксплуатации зданий и сооружений и снижает затраты на их ремонт.

Внедрение результатов. Основные теоретические и прикладные результаты работы применены в составе проектной документации по реальным объектам, прошли государственную экспертизу и получили практическую апробацию при эксплуатации ледовой арены в г. Омске, в процессе эксплуатации Балаковской АЭС и вибрационном обследовании фундаментов спецоборудования, чувствительного к колебаниям основания, предприятия ПО «Корпус» (г. Саратов).

На защиту выносятся:

- технология динамического мониторинга строительных конструкций;

- метод описания вибрационного состояния строительных конструкций;

- анализ результатов динамического мониторинга натурных строительных конструкций;

- методика идентификации (калибровки) КЭ моделей по результатам натурных измерений динамических характеристик.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-

технических конференциях: международный конгресс «Наука и инновации в строительстве SIB-2008» (Воронеж, ВГАСУ, 2008); первый национальный конгресс «Комплексная безопасность в строительстве (Москва, 2010); восьмой международный семинар по мониторингу здоровья конструкций (Стэнфорд, США, 2011); международная конференция «Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов» (Курск, КГТУ, 2011).

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 8 работах, в том числе 3 статьи в журналах по Перечню ВАК РФ. Также получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ по теме диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы на 102 источника, одного приложения. Работа содержит 188 страниц машинописного текста, 100 рисунков, 12 таблиц.

Автор выражает благодарность сотрудникам ООО «НПП «Геотек» за консультации и помощь, оказанные в ходе выполнения диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая значимость работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы современные представления о системах мониторинга, применяемые для оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений.

Система мониторинга строительных конструкций - это комплекс программно-технических средств, осуществляющих наблюдения за параметрами конструкций: прогиб, наклон, напряжение, частота собственных колебаний и др. В зависимости от типа контролируемых параметров системы мониторинга разделены на два класса: статические и динамические. Статические системы мониторинга (Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd, Япония) измеряют параметры, медленно изменяющиеся во времени (температура, прогиб, крен, осадка, контактные напряжения под подошвой фундамента), а динамические системы мониторинга (RefTek, США) измеряют параметры, быстро изменяющиеся во времени (ускорение, скорость колебаний).

Общая схема структуры системы мониторинга показана на рис. 1.

Большинство строительных конструкций в процессе эксплуатации испытывают динамическое нагружение от различных источников: колебания поверхности земли (сейсмическая активность, микросейсмы), движение транспорта, работа оборудования, порывы ветра и др. Как правило, интенсивность и закон распределения указанных воздействий не определены априори, и эти воздействия являются случайными (стохастическими).

Настоящая диссертационная работа посвящена развитию динамических систем мониторинга при стохастическом внешнем воздействии.

Автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов

Сервер ввода/вывода

(У!

V4

Ветер

.................

Микросейсмы

Канал связи

Интернет, интранет

||

шш

ШШШШвя

Контроллеры, ввода/вывода

Кабельные линии

модули

Транспорт и оборудование

.' Г

Датчики

Рис. 1. Структурная схема системы мониторинга строительных конструкций

Проанализированы различные подходы к созданию систем мониторинга и их функциональные возможности. Показано, что в настоящее время при разработке систем мониторинга используются три технологических платформы. Первая, основана на использовании различных датчиков, с передачей данных измерений по проводной связи (проводные системы мониторинга Б^ОЕО, Италия); вторая дополнительно включает серверы сбора и автоматической обработки данных измерений с автоматическим контролем нормируемых параметров (прогиб, крен, деформация) и передачей информации с использованием проводной или беспроводной связи (беспроводные системы мониторинга Мюго81:гат, N1, США, 1.ЬупсЬ) и третья, дополнительно к предыдущим, обладает

возможностью принятия решения о техническом состоянии конструкций на основе математического и физического моделирования (система мониторинга состояния мостов Brimos, Австрия, Н. Wenzel).

На основе анализа литературных источников, преимущественно зарубежных, посвященных промышленному применению систем мониторинга, выявлены технические (датчики, аналого-цифровые преобразователи, микропроцессоры, интерфейс, компании RefTek, Digitexx, Kinemetrics) и программные (ANSYS, ARTeMIS Extractor, MATLAB) средства, которые целесообразно использовать при создании динамических систем мониторинга.

Критический анализ различных подходов (В. Peeters, P.Andersen, С. Farrar, H. Wenzel, J. Lynch и др.) к разработке систем мониторинга, позволил выработать рабочую гипотезу, основной смысл которой заключается в применении трех технологий для разработки комплексной технологии динамических систем мониторинга: технологии информационного моделирования, технологии конечно-элементного моделирования и технологии теоретического и экспериментального динамического анализа.

Во второй главе приведены теоретические основы динамики строительных конструкций, используемые в технологии теоретического модального анализа.

На практике приходится иметь дело с конструкциями, имеющими несколько степеней свободы. Матричная форма записи уравнений, описывающих движение таких систем, имеет вид:

M'z(t) + Cz(r) + Kz(t) = /(г), (1)

где M - матрица масс; С - матрица демпфирования; К - матрица жесткости; t - переменная времени; /(t) - вектор внешних нагрузок; z(t), z(0, z(t) -векторы ускорения, скорости и перемещения точек системы.

Наиболее применяемым методом теоретического динамического анализа моделей конструкций является модальный анализ (описывается уравнением (1) с правой частью, равной нулю), который заключается в определении динамических характеристик. К указанным характеристикам относятся частоты собственных колебаний и соответствующие им формы колебаний. В рассматриваемой главе описан способ теоретического модального анализа в пространстве состояний - системе дифференциальных уравнений первого порядка. Решение задачи поиска собственных векторов и значений в указанной постановке имеет вид:

А = 4'ЛЧ'-1, (2)

где А =

О I

-лг'я -М^С

- системная матрица; W - матрица, содержащая

собственные вектора; Л - диагональная матрица, содержащая собственные значения Л.

Уравнение (2) представляет собой разложение системной матрицы А на собственные вектора и собственные значения (eigenvalue decomposition -EVD).

Частоты собственных колебаний вычисляются по собственным значениям X - мнимая часть собственного числа является частотой собственных колебаний.

Модальная матрица Ф, содержащая формы собственных колебаний системы, определяется следующим образом:

где L - матрица выхода.

В третьей главе приведена технология экспериментального модального анализа строительных конструкций. Экспериментальный модальный анализ является частным случаем идентификации динамических систем. Под идентификацией понимается процесс построения математических моделей конструкций по экспериментальным данным.

Процедура идентификации системы состоит из следующих этапов:

1. Сбор данных.

2. Построение группы моделей.

3. Выбор наилучшей модели.

Методы идентификации динамических систем можно разделить на две группы - методы частотного домена и методы временного домена. Под доменом подразумевается область определения рассматриваемых функций относительно переменной частоты или времени. В данной главе описаны некоторые стохастические методы обоих доменов. Описанные методы выполняют идентификацию систем с одной степенью свободы и экспериментальный модальный анализ систем со многими степенями свободы.

К методам частотного домена относятся:

1. Техника случайного декремента (random decrement technique - RDT).

2. Метод аппроксимации кривой в частотном домене (frequency domain curve fitting - FDCF).

3. Метод частотного разложения (frequency domain decomposition -

FDD).

К методам домена времени относятся:

1. Реализационный алгоритм собственных значений (eigensystem realization algorithm - ERA).

2. Стохастическая подпространственная идентификация (stochastic subspace identification - SSI).

Ф = т,

(3)

Автором реализованы в программном обеспечении все описанные методы. Произведено сравнение результатов идентификации различными методами синтезированных систем. Выявлено, что метод SSI имеет наилучшие результаты при идентификации частот и коэффициентов демпфирования.

Задача SSI может быть поставлена следующим образом (Peter van Overschee и Bart De Moor):

где К - множитель Калмана (матрица коэффициентов усиления); е,: - вектор «белого шума» с математическим ожиданием, равным нулю; хк и хм -состояния системы; ук - измеренный отклик системы; Ad - системная матрица дискретной системы аналогичная матрице Л непрерывной системы из уравнения (2); L - матрица выхода.

Алгоритм SSI предназначен для идентификации системной матрицы Ad по результатам отклика конструкции от случайного внешнего воздействия, характеризующегося как «белый шум». Для анализа отклика реальных конструкций составляется группа моделей метода SSI различных размерностей от п^ до птх (рис. 2). Вычисление динамических характеристик конструкции производится из матрицы Ad выбранной модели по методам, описанным в главе 2.

Автором разработан алгоритм выделения собственных частот колебаний с использованием кластерного анализа из результатов работы SSI. Алгоритм построен на предположении, что из всего многообразия полученных частот имеются стабильные частоты, которые встречаются в большинстве моделей. Стабильные частоты, как правило, соответствуют собственным частотам колебаний конструкций.

хш =AäXk+Kek

yt =L*k +ек

(4)

Стабильные частоты

Частота, Гц

Рис. 2. Стабилизационная диаграмма идентифицированных частот

Кластерный анализ - процесс разбиения исходной выборки на группы элементов (кластеры). Свойства элементов в пределах группы схожи и отличны от свойств элементов других групп. Максимальное число кластеров предполагается равным максимальному порядку модели SSI лш, т.к. количество собственных значений матрицы системы равно порядку модели. Если количество частот в кластере больше чем некоторая часть (например, 0,9) количества моделей -л^), то частоты, попавшие в указанный

кластер, считаются стабильными. На рис. 2 звездами показаны все вычисленные частоты, все кластеры показаны прямоугольниками. Кластеры стабильных частот показаны серым цветом. За величину собственной частоты колебания может быть принято среднее арифметическое кластера.

В четвертой главе описана разработанная автором комплексная технология динамического мониторинга строительных конструкций.

Указанная технология основана на применении технологии информационного моделирования (building information modeling - BIM) совместно с конечно элементным (КЭ) моделированием (finite element modeling - FEM), экспериментальным модальным анализом (operational modal analysis - ОМА), a также иными методами динамического анализа. Технология предполагает на первом этапе создание информационной модели здания или сооружения, используя рабочую документацию объекта. Информационная модель здания - это модель, охватывающая геометрию здания или сооружения, пространственные связи между элементами конструкций, географическую информацию, а также содержащая свойства компонентов зданий и сооружений. Информационная модель может в дальнейшем легко изменяться по результатам визуального и инструментального обследования. На втором этапе, программное обеспечение, разработанное автором, извлекает из информационной модели свойства материалов и геометрию конструкции, после чего строит КЭ модель с использованием программы ANSYS (www.ansvs.com). На третьем этапе выполняется экспериментальный динамический анализ. При проведении экспериментального модального анализа используется программное средство ARTeMIS Extractor (http://www.svibs.coni/). На четвертом этапе происходит идентификация (калибровка) расчетных данных модели и эксперимента. Например, на четвертом этапе можно выполнить калибровку КЭ модели второго этапа по результатам экспериментального динамического анализа третьего этапа (рис.3). Для демонстрации технологии были рассмотрены данные эксперимента с тестовой конструкцией ASCE Benchmark structure. Указанная конструкция представляет собой четырехэтажный металлический каркас здания с габаритами в плане 2,5м х 2,5м и общей высотой 3,6 м. Эксперимент был организован и проведен рабочей группой американского общества инженеров строителей ASCE Task Group on Health Monitoring. В ходе эксперимента конструкция подвергалась различным динамическим нагрузкам - воздействие вибровозбудителя, расположенного на верхнем

этаже конструкции, импульсная нагрузка, естественный вибрационный фон основания. Отклик конструкции фиксировался датчиками ускорения, расположенными в 15 узлах каркаса.

Этап 1

Этап 4

Идентификация параметров КЭ модели

Рис. 3. Пример применения комплексной технологии мониторинга строительных конструкций

Результаты идентификации расчетной модели, показанной на рис. 3, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты идентификация параметров КЭ модели

Форма колебаний Частота колебаний, Гц

Эксперимент Исходная КЭ модель КЭ модель с оптимизированными параметрами

1-я форма изгиба вдоль У 7,4В 8,5 7,31

1-я форма изгиба вдоль X 7,76 8,98 7,79

1-я форма кручения 14,48 15,02 12,98

2-я форма изгиба вдоль У 19,89 23,88 20,45

2-я форма изгиба вдоль X 21,02 25,42 21,96

Основными преимуществами предлагаемой комплексной технологии мониторинга строительных конструкций являются:

1. Интеграция в единую комплексную технологию трех технологий -BIM, FEM и ОМА.

2. Высокая скорость создания расчетной КЭ модели больших строительных объектов.

3. Комплексная технология является платформой для проектирования систем мониторинга зданий и сооружений различного назначения.

Описанные методы реализованы в разработанном программном обеспечении.

В пятой главе приведены примеры применения разработанной комплексной технологии динамического мониторинга строительных конструкций с использованием измерительной системы (акселерометры и регистратор) компании RefTek (http://reftek.com/).

Балаковская АЭС

В настоящее время на Балаковской АЭС реализуется программа продления срока эксплуатации первого энергоблока. В 2015 г. истекает нормативный срок его эксплуатации. С целью повышения безопасной эксплуатации и определения остаточного ресурса несущих конструкций был разработан рабочий проект системы мониторинга машинного зала (МЗ) первого энергоблока, который предполагается реализовать в 2012 году. Трехмерная конечно-элементная модель МЗ была разработана с использованием программы ANSYS. Для оценки динамического возмущения от работы турбоагрегата на каркас МЗ и введения их в расчет были выполнены измерения амплитуд колебаний на нулевой отметке здания.

80 70 Б0 _50 I 40

20 10 0

Рис. 4. Пример спектрограммы отклика колонны на отметке ± 0,000

Здание машинного зала имеет габариты 127 м х 45 м и отметку низа ферм покрытия +35,50 м. Деаэраторное отделение и машинный зал имеют общий подвал на отметке -3,60 м. В машинном зале расположен турбоагрегат и его вспомогательное оборудование. Измерения ускорений колебаний колонн были проведены в 17 точках.

25 30 35 Частота, [Гц]

Для визуализации стационарности отклика применены спектрограммы, одна из которых показана на рис. 4. Цветом показаны амплитуды - темные тона соответствуют максимальным значениям, светлые тона соответствуют минимальным.

Из спектрограммы видно, что спектральный состав в течение цикла измерений не изменялся. Наибольшие амплитуды колебаний соответствуют частотам 25 Гц и 50 Гц, что вызвано воздействием турбоагрегата, вращающегося с частотой 25 Гц. Так как на объекте имелось множество источников гармонических колебаний, то важно было проверить причину всплеска амплитуд на различных частотах. При помощи метода определения частот с гармоническими колебаниями (описан в четвертой главе) выяснилось, что причиной возникновения этих частот являются следующие источники колебаний: турбоагрегат и работающие электродвигатели различных насосов. Диаграмма гармоник для некоторых точек МЗ показана на рис. 5. Светлые прямоугольники означают гармонические колебания, темные - негармонические.

соИА-О.ООО-ежг со1-2А-0. ООО-СИЗ со1-2В-0.000-СИ2 со1-2У-0.000-СН2 со1-ЗВ-0.000-СЬЗ со1-4В-0.000-С»т2 col-4V-0.000.Ch2 р col-5B-0.000.Ch2 ° со1-5У-0.000-СИ2 г со1-6А-О.ОСЮ-СЬЗ * со1-7А-0.ООО-СИЗ Со1-7В-0.000-СИ2-геу со!-7\Л0.000-СЬ2-геу со!-9А-0.000-СЬЗ col-12AO.OOQ.Ch3 пеаг-со1-2А-0.000-СИЗ near-col-6AO.000.Ch3

100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 Частота источника вибрации, [об/мин]

Рис. 5. Диаграмма гармоник

Из рис. 5 видно, что на всех измеренных колоннах гармонические колебания наблюдаются на частоте 25 Гц (1500 об./мин). В дальнейшем, при проектировании системы мониторинга МЗ АЭС, эта частота колебаний была приложена к каркасу здания дополнительно к статическим нагрузкам для оценки напряженного деформированного состояния конструкций.

Оценку текущего вибрационного состояния предлагается выполнять с использованием карт распределения различных признаков. Под признаком подразумевается некая измеряемая характеристика - в данной работе это амплитуда колебания или расположение источников гармонических колебаний. После построения карт (рис. 6) выяснилось, что уровень амплитуд колебаний изменяется в плане здания, вблизи деаэраторного отделения уровень (оси Б и В) вибрации выше, чем с противоположной

стороны (ось А). В нижней части рис. 6 приведена цветовая шкала, на которой показано соответствие цвета и амплитуды ускорения точки в мм/с".

Амплитуда, [м/с2]

0.00 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 Рис. 6. Карта амплитуд ускорений точек металлических колонн каркаса машинного зала на частоте 25 Гц и отметке ±0.000

Информация, полученная методами динамического мониторинга, может быть использована при борьбе с вибрацией строительных конструкций и оборудования. Результаты проведенных работ также могут быть задействованы в процессе эксплуатации МЗ для оценки изменения вибрационного воздействия на каркас здания.

Щ - акселерометр трехкомпонентный Рис. 7. Топология сенсорной сети каркаса МЗ

Проведенные исследования позволили разработать рабочий проект динамической системы мониторинга МЗ Балаковской АЭС. Указанная система предназначена для оценки технического состояния несущих конструкций МЗ в процессе эксплуатации АЭС. Используя трехмерную конечно-элементную модель был выполнен расчет напряженно-деформированного состояния каркаса МЗ при различном сочетании нагрузок, в том числе при вибрационном (25 Гц) и сейсмическом воздействиях (6 баллов). Это позволило оптимизировать сенсорную сеть из акселерометров, датчиков наклона и датчиков деформации. Минимальная конфигурация сенсорной сети, позволяющая выполнить идентификацию продольной, поперечной и крутильной форм колебаний, по данным динамических измерений, показана на рис. 7.

На рис. 7 показана также форма деформации конструкции каркаса МЗ при первой собственной частоте колебаний, которая равна 0,74 Гц. Фундаменты для настройки оборудования, чувствительного к вибрации

Исследования были выполнены на предприятии ПО «Корпус» г. Саратова. Цель работы - определение фактического уровня вибрации фундаментов испытательного стенда от внешних источников динамического воздействия, анализ полученных результатов и оценка их на соответствие техническим требованиям предприятия.

Вибрационный фон площадки является результирующим от суммарного воздействия источников вибрации, имеющих постоянный, переменный или импульсный характер, что обуславливает наличие на фундаментах колебаний переменного и случайного характера. Ускорения колебаний фиксировались одновременно в четырех точках фундамента по трем координатным осям. В результате измерений было установлено, что исследованные фундаменты соответствуют техническим требованиям.

а б

Рис. 8. Спектры горизонтальных ускорений фундамента РМ9 в направлении

оси X (а) и оси У (б) 15

Для одного из фундаментов зафиксирована нестандартная ситуация: максимальная амплитуда ускорений в направлении оси X значительно превышает максимальную амплитуду ускорений в направлении оси Y (см. рис. 8). В ходе исследований было выявлено, что данный эффект вызван явлением резонанса на частоте, близкой 16,67 Гц, что соответствует двигателю с частотой 1000 об/мин. В направлении Y момент инерции фундамента выше, чем момент инерции в направлении оси X. Из-за указанного различия моментов инерции резонанс проявляется только в одном из направлений.

Так как предприятие находится в черте города, то невозможно избавиться от некоторого уровня вибрации, носящей случайный характер. Это может привести к тому, что поверяемый на фундаменте исправный прибор, может быть ошибочно выбракован. Для исключения таких ситуаций было рекомендовано применить систему динамического мониторинга параметров колебаний фундаментов. При проведении настройки оборудования в случае превышения параметров колебания фундаментом, система может выдавать тревожное сообщение оператору.

Трибуны спортивного комплекса «Арена-Омск»

Спортивный комплекс Арена-Омск предназначен для проведения широкого спектра зрелищных мероприятий и способен вместить в себя 10 тыс. зрителей. Конструкция трибун состоит из сборных железобетонных колонн, железобетонных балок трибун и покрытия трибун, сборных и монолитных перекрытий. Пролет балок трибун колеблется в пределах от 5 м до 10 м.

Трибуны помимо статической нагрузки от собственного веса, оборудования и находящихся на трибунах людей, воспринимают также динамическую нагрузку от движения по трибуне людей. В зарубежной практике для динамической оценки безопасной эксплуатации трибун используют частотный критерий, исключающий возникновение явление резонанса.

Автор данной работы руководствовался временными рекомендациями по оценке и проектированию конструкции трибун (Dynamic performance requirements for permanent grandstands subject to crowd action, November 2001, London). Согласно указанному нормативному документу мощная динамическая нагрузка может возникать в процессе поп концертов, когда толпа людей совершает ритмичные движения (прыжки, отстукивание ритма) в такт музыке. Кроме того, толпа может действовать ритмично при проведении спортивных мероприятий, когда люди прыгают на трибуне, качаются, аплодируют. Такое событие, как внезапное вскакивание с места с последующим возвратом на место, также может вызывать динамические нагрузки. При проведении различных мероприятий толпа людей способна создавать вертикальные и горизонтальные динамические нагрузки.

На трибуны может воздействовать вертикальная динамическая нагрузка от толпы людей:

- в частотном диапазоне 1,5-3,5 Гц для малой группы людей;

- в частотном диапазоне 1,5-2,8 Гц для большей группы людей (диапазон меньше ввиду проблем синхронизации воздействия);

- горизонтальное воздействие от толпы людей может возникать в диапазоне частот 0,7-0,9 Гц.

При проектировании полагают, что конструкция трибун удовлетворяет требованиям динамической комфортности и прочности при наименьшей частоте собственных вертикальных колебаний не менее 3,5 Гц (для спортивных мероприятий) и 6 Гц (для проведения всех видов мероприятий). Минимальная частота горизонтальных колебаний ограничивается величиной

Для повышения достоверности результатов измерений был выполнен экспериментальный модальный анализ с использованием программы ARTeMIS Extractor. Экспериментальный модальный анализ был выполнен методом SSI для фрагмента трибуны с наибольшим пролетом. В результате анализа были идентифицированы две первых собственных формы деформации - на частотах 10,04 Гц (рис. 9) и 15,51 Гц.

\т -<■•_-■»»■••»-• -т. у

а

Рис. 9. Форма деформации на первой собственной частоте колебаний 10,04 Гц, полученная численно (а) и экспериментально (б)

Для остальных участков трибун был выполнен анализ спектра отклика методом SSI. В результате было выявлено, что первая собственная частота вертикальных колебаний исследованных конструкций выше 6 Гц, что не ограничивает эксплуатацию указанных конструкций для различных мероприятий по частотному критерию, в том числе спортивных мероприятий, концертов и пр.

В шестой главе описана методика идентификации расчетной конечно-элементной модели по результатам натурных измерений динамических характеристик, а также приведен пример применения указанной методики.

вЗ Гц.

б

Идентификация КЭ модели - это процесс подбора параметров созданной расчетной модели с целью наилучшего совпадения ее поведения с результатами эксперимента. Процедура идентификации осуществляется в несколько этапов.

Этап 1. Выбор вида динамической характеристики, по которой выполняется идентификация данных расчетов и эксперимента. В данных исследованиях идентификация выполнялась в домене собственных частот.

Этап 2. Выбор параметров расчетной модели, значения которых в дальнейшем будут корректироваться. В качестве параметров могут быть приняты геометрические характеристики сечения конструкций или свойства ее материалов.

Этап 3. Выбор целевой функции, зависящей от корректируемых параметров. Указанная функция возвращает меру расстояния между измеренными данными и данными, полученными из расчетной модели.

Этап 4. Выполнение процедуры оптимизации с целью идентификации значений параметров, которые минимизируют значение целевой функции.

Процедура идентификации применена к фрагменту трибун спортивного комплекса Арена-Омск. Идентификация выполнялась с использованием частот собственных колебаний конструкций, полученные из измеренных (измерительная система 11еПек) спектров отклика трибун. В качестве оптимизируемых параметров были приняты модуль упругости железобетона (£ = 32,5 ГПа) и его плотность (¿>=2500 кг/м3), которые определяют напряженно-деформированное состояние конструкции.

В качестве целевой функции была выбрана следующая функция:

^ "Л»)2- СТ

где £„лу - величина целевой функции; и /„„ - векторы измеренных и расчетных значений собственных частот колебания конструкции, соответственно. Для решения задачи оптимизации был использован пакет оптимизации и вероятностного анализа ЬБ-ОРТ

(http://www.lsoptsupport.coin/). КЭ модель была составлена в АШУБ.

В результате процедуры были идентифицированы следующие параметры: модуль упругости железобетона £=36,8 ГПа; ¿>=2695 кг/мЗ. Модуль упругости железобетона получился больше, чем проектный модуль упругости бетона (32,5 ГПа), что верно, так как сечения бетонных элементов содержат арматуру. Плотность железобетона получилась также несколько больше, чем обычно принимается в расчетах (2500 кг/м3), т.к. в модели не было учтено заполнение пустот между трибунными элементами, масса стяжки и масса сидений. В целом результаты получились адекватными, откалиброванная КЭ модель дает значения собственных частот, схожие с экспериментом, по крайней мере, в трех первых пиках спектра отклика, как показано на рис. 10.

Частоте, [Гц]

Рис. 10. Спектры отклика калиброванной КЭ модели и экспериментального

отклика

Отличие величин амплитуд между моделью и экспериментом вызвано тем, что в действительности нагрузка на конструкцию трибун, строго говоря, не является «белым шумом» и изменяется во времени. Более того, в окрестностях частоты собственных колебаний 11,57 Гц зафиксирована гармоника, т.е. имеет место явление резонанса от воздействия двигателя с частотой вращения вала 700 об./мин. Ввиду слабого воздействия вибрации резонанс не опасен. Различия величин идентифицированных частот между моделью и экспериментом обусловлены отличием действительной работы конструкции фрагмента трибуны от предполагаемой работы, заложенной в КЭ модель.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана комплексная технология динамического мониторинга строительных конструкций зданий и сооружений, включающая технологию информационного моделирования, технологию конечно-элементного моделирования, технологию теоретического и экспериментального динамического анализа строительных конструкций.

2. Предложен и реализован алгоритм выделения собственных частот колебаний конструкций методом кластеризации из результатов идентификации, проведенной методами домена времени.

3. Предложен метод описания текущей вибрационной картины конструкций в формате спектрограмм, диаграмм гармоник, карт

распределения источников гармоник, что позволяет оценивать изменения в динамическом поведении конструкций зданий и сооружений во времени.

4. Предложен вариант системы мониторинга фундаментов для чувствительного оборудования, позволяющей выявлять в процессе эксплуатации конструкций их аномальные колебания.

5. Разработана методика идентификации частот собственных колебаний конструкций трибун. Применение указанной методики совместно с технологией идентификации параметров конечно-элементной модели повышает достоверность результатов расчетов напряженно-деформированного состояния конструкций.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки России:

1. Живаев A.A. Системы мониторинга строительных конструкций зданий и сооружений. / Г.Г. Болдырев, Д.Н. Валеев, A.A. Живаев, П.В. Нестеров // Жилищное строительство. М.: 2010, №10. С. 38-44.

2. Живаев A.A. Математическое, программное и информационное обеспечение разработки системы мониторинга спортивных сооружений при сейсмическом воздействии / Г. Г. Болдырев, А. А. Живаев, А. Ю. Муйземнек // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. М.: 2010, N 6. С. 19-22.

3. Живаев A.A. Статический и динамический мониторинг ледовой арены. / Г.Г. Болдырев, A.A. Живаев // Жилищное строительство. М.: 2011, №6. С. 36-38.

Статьи в журналах и материалах конференций:

4. Живаев A.A. Система мониторинга конструкций покрытия гимнастического комплекса в городе Пенза / Г.Г. Болдырев, Д.Н. Валеев, A.A. Живаев // Материалы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве SIB-2008», 2008, том 3. С. 34-43.

5. Живаев A.A. Системы мониторинга строительных конструкций зданий и сооружений / Г.Г. Болдырев, П.В. Нестеров, A.A. Живаев, Д.Н. Валеев [Электронный документ] // Предотвращение аварий зданий и сооружений, 2010.22 С. (http://pamag.ru/pressa/srri-skzis).

6. Живаев A.A. Корреляционный анализ показаний датчиков системы мониторинга строительного объекта. / П.В. Нестеров, A.A. Живаев // «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов». Пенза: ПДЗ, 2010. С. 34-37.

7. Живаев A.A. Опыт практического применения систем мониторинга конструкций зданий. / Г.Г. Болдырев, И.Х. Идрисов, Д.Н. Валеев, A.A. Живаев // Ежеквартальный журнал «В мире неразрушающего контроля». Санкт-Петербург, 2010. С.54-60.

8. Zhivaev A.A. A System for Static and Dynamic Monitoring of Ice Sport Arena. / G.G. Boldyrev, A.A. Zhivaev // Proceed, of the 8th International Workshop on Health Monitoring, Stanford University, Ed. Fu-Kuo Chang, Stanford USA, 2011. P. 378-385.

Свидетельство о государственной регистрации программы для

ЭВМ:

9. Программа автоматизированного управления мониторингом и сбора данных на основе сенсорных систем (Геотек-СМК-01). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011618264. Авторы: Г.Г. Болдырев, И.Х. Идрисов, Е.Г.Болдырева, A.A. Живаев, Д.Н. Валеев, Д.В. Арефьев, П.В. Нестеров. Правообладатель: ООО «НПП «Геотек». Зарег. 19 октября 2011г.

ЖИВАЕВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ МОНИТОРИНГ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 21.11.2011. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать на ризографе. Усл.печ.лист 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №175.

Издательство ПГУАС Отпечатано в полиграфическом центре ПГУАС 440028, г. Пенза, ул. Г. Титова, 28 E-mail: office@pguas.ru www.pguas.ru 24

Введение

Глава 1. Анализ существующих систем мониторинга.

1.1. Структура системы мониторинга.

1.2. Функциональные возможности существующих систем мониторинга.

1.3. Парадигма мониторинга.

1.4. Динамический мониторинг.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Основы динамики строительных конструкций.

2.1. Общие сведения о системах.

2.2. Основные характеристики расчетных задач динамики конструкций.

2.3. Методы дискретизации.

2.3.1. Метод сосредоточенных масс.

2.3.2. Метод обобщенных перемещений.

2.3.3. Метод конечных элементов.

2.4. Система с одной степенью свободы.

2.4.1. Передаточная функция.

2.4.2. Частотные характеристики физических систем.

2.5. Решение задач динамики конструкций в пространстве состояний.

2.5.1. Пространство состояний.

2.5.2. Модальный анализ в пространстве состояний.

2.5.3. Нормализация форм колебаний.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Идентификация систем строительных конструкций.

3.1. Процедура идентификации систем.

3.2. Идентификация систем в домене частот.

3.2.1. Техника случайного декремента.

3.2.2. Метод аппроксимации кривой в частотном домене. зззз4з

3.4 1 Мот "тФ'«<а1ши систем Моделфование отклика системы в.

ТЗЛ2' ^мвве®е результатов вдентил Л0Мене времени. тестовой системы иден™Фикации

Выводы По главе 3.

Глава 4. Комплексная

ИнфорМавдоадоемоде^о—. ег*Но-элелжрт: ®Ы®°Р Данных дм анализа каналов.

• • ■ вычисление спектра сигнала .» "лс,т,фикания,арМ(,1(ик Вычисление скоростей „

Ускорений. Р°сгеи и перемещений по измерениям

Выводы по главе 4.

Глава 5 п„ ехническиесредства. .„,

5 13 .Ш

S-21- Со^^лэс.

5.22 „ с'Р.ПЧ1„ц u

Ъспо. su^^i:::^.:.«« ь№1, . .• евиф—.:

•7- Карты aiuTT УСКоРетй.

5.2 9 ь P П0Л0*етя

5,л0 ^--Calr^^.

53 .:. вибрщиц muepe»»*.

5 , ,.13t

5-3.2. 0НстРУхтт.

2. Мет

Л"К'"««1„)ф

54Т Г653"®.

54б "*> Twn,,,, Дадь®®адализ г îî B—^Глоспо—^ Ге№ййкол—.

J55

6.1. Постановка задачи идентификации КЭ модели.

6.1.1. Выбор домена представления данных.

6.1.2. Выбор параметров для оптимизации.

6.1.3. Выбор целевой функции.

6.1.4. Оптимизация целевой функции.

6.2. Создание конечно-элементной модели.

6.2.1. Алгоритм расчета спектров отклика КЭ модели bANSYS.

6.3. Реализация процедуры оптимизации.

6.4. Результаты идентификации.

Выводы по главе 6.

Современное строительство характеризуется высокими темпами внедрения новых материалов, методов расчета, конструктивных решений, методов производства работ. В таких условиях важную роль играют методы экспериментального исследования строительных конструкций. В области исследования поведения натурных строительных конструкций, в последние годы, наметилась тенденция более широкого использования автоматизированных систем для оценки текущего технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений. Эти системы называются системами мониторинга (СМ) и применяются, преимущественно, при оценке технического состояния объектов в машиностроительной отрасли (А.В.Барков и др. - http://vibrotek.ru), космической и авиационной техники, подводных лодок и надводных кораблей [55], [72], [73] и в существенно меньшем объеме при строительстве и последующей эксплуатации зданий и сооружений [27], [45].

В ГОСТ Р 22.1.12-2005 [2] эти системы мониторинга классифицированы как структурированные системы мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС). Согласно п. 4.6 ГОСТ Р 22.1.12-2005 СМИС должны обеспечивать:

• прогнозирование и предупреждение аварийных ситуаций путем контроля за параметрами процессов обеспечения функционирования объектов и определения отклонений их текущих значений от нормативных;

• непрерывность сбора, передачи и обработки информации о значениях параметров процессов обеспечения функционирования объектов;

• формирование и передачу формализованной оперативной информации о состоянии технологических систем и изменении состояния инженерно-технических конструкций объектов в диспетчерскую службу объекта;

• формирование и передачу формализованного сообщения о чрезвычайных ситуациях (ЧС) на объектах, в т. ч. вызванных террористическими актами, в единую диспетчерскую службу;

• автоматизированный или принудительный запуск системы оповещения населения о произошедшей чрезвычайной ситуации и необходимых действиях по эвакуации;

• автоматизированное или принудительное оповещение соответствующих специалистов, отвечающих за безопасность объектов;

• автоматизированный или принудительный запуск систем предупреждения или ликвидации ЧС по определенным алгоритмам для конкретного объекта и конкретного вида ЧС и ряд других действий.

Далее согласно п. 4.7 ГОСТ Р 22.1.12-2005 в состав СМИС должны входить следующие компоненты:

• комплекс измерительных средств, средств автоматизации и исполнительных механизмов;

• многофункциональная кабельная система;

• сеть передачи информации;

• автоматизированная система диспетчерского управления инженерными системами объектов;

• административные ресурсы.

Фактически в ГОСТ Р 22.1.12-2005 впервые были сформулированы требования к системам мониторинга не только технологических систем и оборудования, но и строительных конструкций зданий и сооружений. В декабре 2009 года был принят ФЗ РФ № Э84-ФЗ [7], в котором уже вводится как обязательные действия включение в проектную документацию мероприятий по мониторингу состояния оснований и строительных конструкций как в процессе их строительства, так и эксплуатации.

СМИС устанавливаются для контроля технического состояния конструкций зданий и сооружений при воздействии на них окружающей среды и нагрузок (статическая, сейсмическая и ветровая) и включают набор 7 датчиков (температуры, деформации, прогиба, наклона, ускорения колебаний, влажности, коррозии). Датчики, в последнее время, уже в цифровом виде через интерфейс передают информацию в компьютер. Компьютер, являющийся центральной частью СМИС, используется для анализа данных измерений, выявления и определения места повреждений в элементах строительных конструкций.

Система мониторинга предназначена работать непрерывно длительный период времени от нескольких месяцев до нескольких лет. Поэтому более широко применяются проводные и более редко беспроводные системы мониторинга (Баскаков С. Беспроводная система мониторинга состояния строительных конструкций // Беспроводные технологии, 2010, №3. С. 52-54; Институт точной механики и вычислительной техники им. С.А.Лебедева РАН.

В отличие от планового осмотра здания, выполняемого специалистами, два раза в год СМИС позволяет проводить инструментальный контроль непрерывно с заданным интервалом времени в течение, как этапа строительства, так и периода последующей эксплуатации зданий и сооружений.

Анализ данных осуществляется различными методами в зависимости от характера измеряемых данных. В общем случае данные можно классифицировать по критерию характера поведения конструкции. Если оценивается поведение конструкций при статическом нагружении (постоянная, кратковременная, снеговая), то при расчете и обработке данных измерений деформаций, напряжений и др. используются методы статики. Если же рассматривается динамическая работа конструкции (например, нагрузка от потоков ветра или технологического оборудования), то применяются динамические методы.

В 2010 был разработан новый нормативный документ по мониторингу ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» [1]. Этот ГОСТ наряду с [2] входит в перечень национальных стандартов и правил [6], в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается выполнение требований Федерального закона [7]. Согласно [1] эксплуатация зданий и сооружений при аварийном состоянии конструкций, включая грунтовое основание, не допускается. В таком случае устанавливается обязательный режим мониторинга строительных конструкций и оснований.

Цель исследования заключается в разработке автоматизированной системы мониторинга текущего состояния строительных конструкций на основе экспериментально-теоретического анализа динамического поведения натурных конструкций и ее внедрении при строительстве или в процессе эксплуатации зданий и сооружений для обеспечения их безопасности.

Задачи, которые необходимо решить для достижения цели:

- критический анализ известных систем мониторинга напряженно-деформированного состояния конструкций из отечественной и зарубежной практики;

- разработка комплекса технических и программных средств для определения динамических характеристик строительных конструкций (собственная частота колебаний, форма колебаний, коэффициент затухания);

- разработка комплексной технологии динамического мониторинга строительных конструкций, включающая технологию информационного моделирования, технологию конечно-элементного (КЭ) моделирования и технологию теоретического и экспериментального модального анализа.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработана инновационная технология динамического мониторинга строительных конструкций, которая включает комплекс технических и программных средств для определения динамических характеристик строительных конструкций.

2. Разработан способ описания вибрационной диагностики конструкций в виде спектрограмм, диаграмм гармоник, карт распределения 9 источников гармоник, которые предлагается использовать для оценки изменения технического состояния конструкций во времени.

3. Разработана методика оценки технического состояния конструкций при случайном воздействии путем идентификации результатов измерений колебаний и результатов численного расчета, что повышает достоверность определения собственных частот и форм колебаний конструкций.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена сравнением результатов расчета по предложенным методам и данных лабораторных и натурных измерений динамических характеристик с применением комплекса стандартных и высокоинформативных методов физического и численного моделирования. Натурные измерения имеют необходимое метрологическое обеспечение, систему дублирования измерений основных параметров, позволяющую контролировать достоверность результатов экспериментов.

Практическая значимость. В результате выполненных исследований разработана методика динамического мониторинга строительных конструкций, которая позволяет оценивать техническое состояние строительных конструкций непрерывно во времени, что повышает безопасность эксплуатации зданий и сооружений и снижает затраты на их ремонт.

Внедрение результатов. Основные теоретические и прикладные результаты работы применены в составе проектной документации по реальным объектам, прошли государственную экспертизу и получили практическую апробацию при эксплуатации ледовой арены в г. Омске, в процессе эксплуатации Балаковской АЭС и вибрационном обследовании фундаментов спецоборудования, чувствительного к колебаниям основания, предприятия ПО «Корпус» (г. Саратов).

На защиту выносятся:

- технология динамического мониторинга строительных конструкций;

- метод описания вибрационного состояния строительных конструкций;

- анализ результатов динамического мониторинга натурных строительных конструкций;

- методика идентификации (калибровки) математических моделей по результатам натурных измерений динамических характеристик.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях: международный конгресс «Наука и инновации в строительстве SIB-2008» (Воронеж, ВГАСУ, 2008); первый национальный конгресс «Комплексная безопасность в строительстве (Москва, 2010); восьмой международный семинар по мониторингу здоровья конструкций (Стэнфорд, США, 2011); международная конференция «Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов» (Курск, КГТУ, 2011).

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 8 работах, в том числе 3 статьи в журналах по Перечню ВАК РФ. Также получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ по теме диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы на 102 источника, одного приложения. Работа содержит 188 страниц машинописного текста, 100 рисунков, 12 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана комплексная технология динамического мониторинга строительных конструкций зданий и сооружений, включающая технологию информационного моделирования, технологию конечно-элементного моделирования, технологию теоретического и экспериментального динамического анализа строительных конструкций.

2. Предложен и реализован алгоритм выделения собственных частот колебаний конструкций методом кластеризации из результатов идентификации, проведенной методами домена времени.

3. Предложен метод описания текущей вибрационной картины конструкций в формате спектрограмм, диаграмм гармоник, карт распределения источников гармоник, что позволяет оценивать изменения в динамическом поведении конструкций зданий и сооружений во времени.

4. Предложен вариант системы мониторинга фундаментов для чувствительного оборудования, позволяющей выявлять в процессе эксплуатации конструкций их аномальные колебания.

5. Разработана методика идентификации частот собственных колебаний конструкций трибун. Применение указанной методики совместно с технологией идентификации параметров конечно-элементной модели повышает достоверность результатов расчетов напряженно-деформированного состояния конструкций.

1. ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния Текст. М.: Стандартинформ, 2010. -90 с.

2. ГОСТ Р 22.1.12-2005. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования Текст. М.: ИПК «Издательство стандартов», 2005. - 26 с.

3. РБ-045-08. Динамический мониторинг строительных конструкций объектов использования атомной энергии Текст. / Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору, 29.12.2008. М., 2008.-4 с.

4. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры Текст. -М., 2003. 72 с.

5. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений Текст. М., 2003. - 26 с.

6. Перечень национальных стандартов и сводов правил от 21 июня 2010 г. № 1047-р. Электронный ресурс. URL: http://www.government.ru /media/2010/6/25/32125/file/l047.doc (дата обращения: 11.09.2011).

7. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений: Текст. : федер. закон №384-Ф3: [принят Гос. Думой 23 декабря 2009 г. : одобр. Советом Федерации 25 декабря 2009 г]. -М., 2009.

8. Бендат, Дж. Прикладной анализ случайных данных Текст. / Дж. Бендат, А. Пнрсол; под. ред. И.Н. Коваленко М.: Мир, 1989. - 540 с.

9. Бендат, Дж. Применения корреляционного и спектрального анализа Текст. / Дж. Бендат, А. Пирсол; под. ред. И.Н. Коваленко М.: Мир, 1983.-312 с.

10. Васильков, Г.В. Эволюционные задачи строительной механики. Синергетическая парадигма Текст. / Г.В. Васильков. Ростов-на-Дону, 2003. -179 с.

11. Гилл, Ф. Практическая оптимизация Текст. / Ф. Гилл, У. Мюррей, М. Райт; под. ред. A.A. Петрова-М.: Мир, 1985. 509 с.

12. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов Текст. / В. Е. Гмурман; Изд. 9-е, стер. М.: Высшая школа, 2003. - 479 с.

13. Живаев, A.A. Корреляционный анализ показаний датчиков системы мониторинга строительного объекта Текст. / П.В. Нестеров, A.A. Живаев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов. Пенза: ПДЗ, 2010. - С. 34-37.

14. Живаев, A.A. Опыт практического применения систем мониторинга конструкций зданий Текст. / Г.Г. Болдырев, И.Х. Идрисов, Д.Н. Валеев, A.A. Живаев // В мире неразрушающего контроля. СПб. Июнь 2010. - С.54-60.

15. Живаев, A.A. Системы мониторинга строительных конструкций зданий и сооружений Текст. / Г.Г. Болдырев, Д.Н. Валеев, A.A. Живаев, П.В. Нестеров// Жилищное строительство. 2010. - №10. - С. 38-44.

16. Живаев, A.A. Статический и динамический мониторинг ледовой арены Текст. / Г.Г. Болдырев, A.A. Живаев // Жилищное строительство. -2010,-№6.-С. 36-38.

17. Живаев, A.A. Система мониторинга конструкций покрытия гимнастического комплекса в городе Пенза Текст. / Г.Г. Болдырев, Д.Н. Валеев, A.A. Живаев // Наука и инновации в строительстве SIB-2008. 2008. -Т. З.-С. 34-43.

18. Киселев, В.А. Строительная механика Текст. / В.А. Киселев. М., 1980-616 с.

19. Клаф, Р. Динамика сооружений Текст. / Р. Клаф, Дж. Пензиен; пер. с англ. М.: Стройиздат, 1979. - 320 с.

20. Коргина, М.А. Оценка напряженно-деформированного состояния несущих конструкций зданий и сооружений в ходе мониторинга их технического состояния. Текст.: дис. . канд. техн. наук: 05.23.01 / Мария Андреевна Коргина. М., 2008. - 225 с.

21. Лазебник, Г.Е. Мониторинг несущих конструкций зданий повышенной этажности. Текст. / Г.Е. Лазебник, Кошелева H.H. // Свгг геотехнгки, январь 2009 С. 14 - 18.

22. Brincker, R. Automated Frequency Domain Decomposition for Operational Modal Analysis Text. / R. Brincker, P. Andersen, N.-J. Jacobsen // Proceedings of The 25th International Modal Analysis Conference (IMAC), Orlando, Florida, 2007 7 p.

23. Brincker, R. Damping Estimation by Frequency Domain Decomposition Text. / R. Brincker, С. E. Ventura, P. Andersen // Proceedings of the 19th International Modal Analysis Conference (IMAC), 2001. Kissimmee, Florida-pp. 698-703.

24. Brincker, R. Output-Only Modal Analysis by Frequency Domain Decomposition Text. / R. Brincker, L. Zhang, P. Andersen // Proceedings of ISMA, 2000, Vol. 2, No. 25. 7 p.

25. Brincker, R. Understanding Stochastic Subspace Identification Text. / R. Brincker, P. Andersen // Proceedings of the 24th International Modal Analysis Conference (IMAC), 2006. St. Louis, Missouri 6 p.

26. Casciati, S. Statistical approach to a SHM benchmark problem Text. / S. Casciati // Smart Structures and Systems, 2010. Vol. 6, No. 1. - pp. 17-27.

27. Busca, G. Dynamic behavior of «Palazzo Lombardia» helisurface, comparison between Operational and Experimental Modal Analysis Text./ G. Busca, A. Cigada, E. Mola, F. Mola, M. Vanali // Conference Proceedings of the

28. Society for Experimental Mechanics Series 7. Society for Experimental Mechanics, Inc. 2011. -pp. 235-245.

29. Cole, H. A., Jr. On-Line Failure Detection and Damping Measurement of Aerospace Structures Random Decrement Signatures Text. / H. A. Cole, Jr. // Mountain View. California: Nielsen Engineering and Research, Inc., March 1973.-82 p.

30. Dohler, M. Data Merging for Multi-Setup Operational Modal Analysis with Data-Dirven SSI Text. / M. Dohler, P. Andersen, L. Mevel // Proceedings of the 28th International Modal Analysis Conference (IMAC) Jacksonville,2010. Florida, USA 10 p.

31. Dyke, S.J. An Experimental Benchmark Problem in Structural Health Monitoring Text. / S.J. Dyke, D. Bernal, J.L. Beck, C. Ventura // Third International Workshop on Structural Health Monitoring. Stanford, CA, September 12-14,2001,- 10 p.

32. Farrar, C. R. Vibration-based structural damage identification Text. / C. R. Farrar, S. W. Doebling, D. A. Nix // The Royal Society, 2001, No. 359. pp. 131-149.

33. Felber, A. J. Development of a Hybrid Bridge Evaluation System Text. /A. J. Felber. Canada: The University of British Columbia, December 1993. -297 p.

34. Figueiredo, E. Structural Health Monitoring Algorithm Comparisons Using Standard Data Sets Text. / E. Figueiredo, G. Park, J. Figueiras, C. Farrar, K. Worden. USA: Los Alamos National Laboratory, 2009. - 115 p.

35. Filieri, A. Position Recovery from Accelerometric Sensors Algorithms analysis and implementation issues Text. / A. Filieri, R. Melchiotti. Milan: Politécnico di Milano, Milan, IT, 2009. - 48 p.

36. Grosse, C.U. Monitoring Techniques Based on Wireies AE Sensors for Large Structures in Civil Engineering Text. / F. Finck, J. Kurz, H.-W. Reinhard. Proc. EWGAE 2004 symposium in Berlin, DGZfP: Berlin, BB90, 2004, pp.843856.

37. Grewal, M. S. Kaiman Filtering: Theory and Practice Using MATLAB Text. / M. S. Grewal, A. P. Andrews. USA: John Willey & Sons, Inc., 2001. -397 p.

38. Hatch, M.R. Vibration Simulation Using. MATLAB and ANSYS Text. / M. R. Hatch. Florida: Chapman & Hall / CRC, 2001. - 656 p.

39. He, J. Modal Analysis Text. / J. He, Z-F. Fu. UK: J. He and Z.F. Fu, 2001.-305 p.

40. Jacobsen, N.-J. Applications of Frequency Domain Curve-fitting in the EFDD Technique Text. / N.-J. Jacobsen, P. Andersen, R. Brincker. 2008. 13 p.

41. Juang, J-N. Identification and Control of Mechanical Systems Text. / J-N. Juang, M. Q. Phan. UK: Cambridge University Press, 2004. - 352 p.

42. Liu, D. Damage detection in mechanical structures through coupled response measurements / Text. D. Liu. Brisbane, Australia: The University of Queensland, 2004. - 168 p.

43. Ljung, L. System Identification. Theory for the User Text. / L. Ljung.- New Jersey: Prentice Hall, Inc., 1999. 315 p.

44. Lynch, J. P. An overview of wireless structural health monitoring for civil structures Text. / J. P. Lynch // The Royal Society, 2007, No.365. pp. 345372.

45. Lynch, J. P. Damage Characterization of the LASC-ASCE Structural Health Monitoring Benchmark Structure by Transfer Function Pole Migration Text. / J. P. Lynch // Proceedings of the 2005 ASCE Structures Congress, 20-23 April 2005. New York, NY. 10 p.

46. MacKay, D. J. C. Information Theory, Inference, and Learning Algorithms Text. / D. J. C. MacKay. UK: Cambridge University Press, 2003. -641 p.

47. Maeck, J. Damage Assessment of Civil Engineering Structures by Vibration Monitoring / Text.: J. Maeck. Belgium: Katholieke Universiteit Leuven, 2003.-224 p.

48. Marwala, T. Finite-element-model Updating Using Computational Intelligence Techniques. Applications to Structural Dynamics Text. / T. Marwala.- UK: Springer-Verlag London Limited, 2010. 254 p.

49. Nigam, N. C. Digital Calculation of Response Spectra from Strong-motion Earthquake records Text. / N. C. Nigam, P.C. Jennings. Pasadena, California: California Institute of Technology, 1968. - 68 p.

50. Noh, H. B. M. The Sensor Location and Positioning for Experimental Modal Testing of T-Beam / Text.: H. B. M. Noh. Malaysia: Universiti Teknologi Malaysia, 2008 - 92 p.

51. Olson, L. D. Dynamic Bridge Substructure Evaluation and Monitoring / Text. L. D. Olson. USA: US Department of Transportation, Federal Highway Administration, 2005.-219 p.

52. Oppenheim A.V. Discrete-time signal processing / Text. A.Y. Oppenheim, R. W. Schafer, J. R. Buck. USA, Prentice Hall, 1999 - 870p.

53. Overschee, P. V. Subspace identification for linear systems. Theory-Implementation-Applications Text. / P. V. Overschee, В. De Moor. Belgium: Kluwer Academic Publishers, 1996. - 268 p.

54. Partington, J. R. An Introduction to Hankel Operators Text. / J. R. Partington. New York, USA: Cambridge University Press, 2007. - 111 p.

55. Pavlov, G. K. Design of health Monitoring System to Detect Tower Oscillations / Text.: Master Thesis: MEK-FM-EP-2008-05 / G. K. Pavlov. -Lyngby, Denmark, 2008. 149 p.

56. Peeters, B. Reference-Based Stochastic Subspace Identification for Output-Only Modal Analysis Text. / B. Peeters, G. De Roeck // Mechanical Systems and Signal Processing, 1999, No. 13(6). pp. 855-878.

57. Peeters, B. System Identification and Damage Detection in Civil Engineering Text. / B. Peeters. Belgium: Katholieke Universiteit Leuven, December 2000. - 256 p.

58. Polikar, R. Multiresolution Wavelet Analysis of Event Related Potentials for the Detection of Alzheimer's Disease Электронный ресурс. -URL: http://users.rowan.edu/~polikar/WAVELETS/WTtutorial ( доступ 11.06.2011).

59. Rades, М. Mechanical Vibrations II. Structural Dynamic Modeling Text. / M. Rades. Rumania: University Politehnica Bucharest, 2010. - 354 p.

60. Reda Taha, M. M. Research Article. A Neural-Wavelet Technique for Damage Identification in the ASCE Benchmark Structure Using Phase II Experimental Data Text. / M. M. Reda Taha// Advances in Civil Engineering, 2010. Vol. 10., Article ID 675927 - 13 p.

61. Stander, N. LS-OPT® User's Manual. A design optimization and probabilistic analysis tool for the engineering analyst Text. / N. Stander, W. Roux, T. Goel et al. Livermore software Technology Corporation, 2010. - 523 p.

62. Statham S.M., Hanagud S.V. Autonomous Structural Health Monitoring for Space Drilling Application. Proceedings of the 7th International. Workshop Structural Health Monitoring. Editor Fu-Kuo Chang, Stanford Univesity, Vol. 1, 2009, pp. 142-150.

63. Stolz C., Neumair M. Structural Health Monitoring, In-Srevice Experience, Benefit and Way Ahead. Text. Proceedings of the 7th International. Workshop Structural Health Monitoring. Editor Fu-Kuo Chang, Stanford Univesity, Vol. 1, 2009. pp. 59-67.

64. Swartz, R. A. Damage Characterization of the Z24 Bridge by Transfer Function Pole Migration Text. / R. A. Swartz, J.P. Lynch // Proceedings of the International Modal Analysis Conference (IMAC) XXVI, 4-6 February 2008. Orlando, Florida. 13 p.

65. Velez, R. A. Dynamic Structural Identification using Wireless Sensor Networks Text. / R. A. Velez. Portugal: University of Minho, August 2010. -215 p.

66. Wenzel, H. Ambient vibration monitoring Text. / H. Wenzel, D. Pichler. -Chichester, England: John Wiley & Sons Ltd, 2005. 291 p.

67. Wiberg, J. Bridge Monitoring to Allow for Reliable Dynamic FE Modeling/ Text. J. Wiberg. Stockholm, Sweden: Johan Wiberg, 2006. - 175 p.

68. Worden, К. The fundamental axioms of structural health monitoring Text. / K. Worden, С. R. Farrar, G. Manson, G. Park // The Royal Society, 2007, No 463.-pp. 1639-1664.

69. Zhivaev A.A. A System for Static and Dynamic Monitoring of Ice Sport Arena Text. / G.G. Bolyrev, A.A. Zhivaev // IWSHM, 8th International Workshop on Structural Health Monitoring 2011. Stanford, USA, September 2011.

70. ANS YS, Inc. Simulation Driven Product Development. Электронный ресурс. URL: www.ansvs.com (дата обращения: 07.02.2011).

71. Autodesk, Inc. Электронный ресурс. URL: http://usa.autodesk.com (дата обращения: 02.05.2010).

72. Bentley Architecture. Электронный ресурс. URL: http://www.bentlev.com (дата обращения: 04.05.2010).

73. DIGITEXX Data systems, Inc. Электронный ресурс. URL: http://www.digitexx.com/. (дата обращения: 04.11.2010).

74. Geokon, Inc. Geotechnical Instrumentation. Электронный ресурс. -URL: http://www.geokon.com/. (дата обращения: 27.03.2010).

75. Gutenbrunner, G. Sensitivity Studies on Damping Estimation Электронный ресурс. / G. Gutenbrunner, K. Savov, H. Wenzel URL: http://www.vce.at/frames/companv profile/frame company download.htm (дата обращения 25.09.2010).

76. HTML version of the LAPACK Users' Guide, Third Edition. Электронный ресурс. URL: http://www.netlib.org/lapack/lug/ (дата обращения: 10.12.2009).

77. Kinemetrics Inc. The Innovative World Leader In Earthquake Monitoring. Электронный ресурс. URL: http://www.kinemetrics.com. (дата обращения: 05.10.2008).

78. Livermore Software Technology Corp. LS-Dyna Электронный ресурс. URL: http://www.dvnasupport.com/, (дата обращения: 07.02.2011).

79. Livermore Software Technology Corp. LS-Opt Электронный ресурс. -URL: http://www.lsoptsupport.com. (датаобращения: 07.02.2011).

80. LSI60. S-Digit Mini Digital Inclinometer. Электронный ресурс. -URL: http://www.micon.com.au/PDF/06/ls 160 161 .pdf. (дата обращения: 31.07.2011).

81. MicroStrain, Inc. Электронный ресурс. URL: http://www.microstrain.com. (дата обращения: 05.10.2008).

82. National Instruments. Test, Measurement, and Embedded Systems. Электронный ресурс. URL: www.ni.com. (дата обращения: 24.05.2008).

83. Nemetschek AG. Allplan. Электронный ресурс. URL: http://www.nemetschek.eu (дата обращения: 01.05.2010).

84. REF ТЕК. Seismic and earthquake engineering systems. Электронный ресурс. URL: http://reftek.com/ (дата обращения: 23.07.2009).

85. Release 11.0 Documentation for ANSYS. Электронный ресурс. -URL: http://www.kxcad.net/ansvs/ANSYS/ansvshelp/ansvs.set.html. (дата обращения: 17.09.2010).

86. SISGEO. Электронный ресурс. URL: www.sisgeo.com. (дата обращения: 22.08.2009).

87. Structural vibration solutions A/S. Software for operational modal analysis. Электронный ресурс. URL: http://www.svibs.com (дата обращения: 27.12.2008).

88. Tokyo Sokki Kenkyojo Co., Ltd. Электронный ресурс. URL: http://www.tml.ip/e/. (дата обращения: 19.06.2011).

89. VCE. Monitoring system BRIMOS. Электронный ресурс. URL: http://www.brimos.com/Brimos/. (дата обращения: 01.08.2008).