В ходе проектных и строительных работ, при эксплуатации уникальных, особо опасных, технически сложных зданий, а также строений, от которых зависит жизнедеятельность населенных пунктов нередко возникает потребность в использовании инновационных технологий и доселе не применявшихся проектных решений. В этом случае возникает потребность в оказании услуг, не предусмотренных стандартным договором на разработку проекта, осуществление авторского надзора за объектами промышленного и гражданского назначения. К этим услугам относятся:
- техническая поддержка проектных, строительных работ;
- рекомендации по применению материалов и конструкций, поиск их аналогов, альтернатив;
- математическое и физическое моделирование работы сооружений, их элементов.
Эти услуги позволят обеспечить надежность и долговечность возводимых сооружений.
Что такое НТС
НТС можно определить, как комплекс научно-технических, проектных, изыскательских, технологических исследовательских работ. Они выполняются инжиниринговыми организациями с целью обеспечения надлежащих свойств объектов целиком, их отдельных элементов, а также безопасности работ.
Действующий технический регламент – национальный ГОСТ 27751- 2014 «Надежность строительных конструкций и оснований» регламентирует обязательное (п. 10.5) «научно-техническое сопровождение (НТС) процессов проектирования, изготовления и монтажа конструкций». Этот же документ указывает на необходимость их мониторинга во время строительства и при эксплуатации строений повышенного уровня ответственности (класса КС-3 по ГОСТ 27751-2014). К объектам этого класса приложение «А» к ГОСТ 27751-2014 относит:
- новостройки, а также подлежащие реконструкции при разработке проектной документации во время возведения которых используются не апробированные отечественной практикой инновационные технические решения и технологии;
- объекты, от которых зависит жизнеобеспечение большого количества людей;
- туннели, трубопроводы для дорог улучшенного качества или длиной более 500 м;
- мосты с пролетными строениями более 200 м;
- уникальные, особо опасные, технически сложные объекты, отнесенные к этим категориям ст. 48.1 Градостроительного кодекса РФ от 29.12.2004 г. №190-ФЗ.
К НТС при проектировании и строительстве п. 4.18 СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» добавляет НТС инженерных изысканий.
Цели НТС
Целями комплекса НТС являются:
- достижение требуемого уровня надежности и безопасности строений класса КС-3;
- достижение необходимого уровня безопасности работников, сохранности возводимого строения класса КС-3, а также уже существующих объектов в районе стройплощадки на основании геотехнического прогноза;
- достижение нормативного уровня качества работ, долговечности возводимых строений класса КС-3;
- достижение нормативного уровня надежности оснований строящихся или подлежащих реконструкции объектов класса КС-3;
- обеспечение совместной работы всех участников процесса строительства;
- учет всевозможных рисков от возникновения в ходе строительства здания повышенного уровня ответственности чрезвычайных ситуаций за счет природных, техногенных или иных факторов.
Для полноценного НТС его ведут инжиниринговые компании, имеющие необходимый потенциал – специалистов, обладающих значительным профессиональным опытом, измерительными приборами, испытательным оборудованием, ПО.
Разработка программы мониторинга ответственных конструкций
Одним из основных мероприятий, входящих в комплекс НТС, обеспечивающих эксплуатационные факторы объекта класса КС-3, является мониторинг основных строительных конструкций. Программа мониторинга должна содержать:
- объекты мониторинга – строительные конструкции, их части, узлы, соединения;
- контролируемые характеристики, а также их поверочные значения, определенные действующими нормативами, решениями, предусмотренными проектом, итогами математического моделирования, выполненного с применением сертифицированного программного обеспечения;
- перечень работ, наименование системы наблюдения, описание методов, а также указание объемов контрольных проверок;
- номенклатура оборудования, а также ПО, требуемых для мониторинга.
Мониторинг основных строительных конструкций – важная часть системы НТС строительства и эксплуатации строения класса КС-3.
Разработка программы геотехнического мониторинга
Геотехнический мониторинг строения класса КС-3 состоит из комплекса работ по наблюдению за грунтовыми массивами. В зону мониторинга входят массивы, как непосредственно прилегающие к стройке, так и расположенные под близлежащей застройкой. Комплекс геотехнического мониторинга состоит из нескольких отдельных подсистем наблюдений:
- визуальных;
- инструментальных геодезических, геофизических;
- за фиксацией колебаний уровня подземных вод;
- за изменением экологической ситуации,
- а также геологических исследований. Программы разрабатываются для каждой из подсистем в отдельности, они содержат перечень, а также количество работ с указанием требуемых характеристик.
Разработка проектных решений по защите от прогрессирующего обрушения
Основные положения разработки проектов объектов повышенного уровня ответственности изложены в нормативном документе – Своде правил СП 385.1325800.2018 «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Правила проектирования».
Для защиты объектов класса КС-3 от прогрессирующего обрушения при локальных разрушениях в проекте должны быть предусмотрены мероприятия. Эти мероприятия, должны обеспечивать достаточные прочностные характеристики всего объекта, его отдельных частей, находящихся в зоне локальных разрушений. Для реконструируемых строений защита от прогрессирующего обрушения проектируется либо для всего объекта, либо для конструктивного блока, в границах которого производится реконструкция.
При разработке защиты объектов класса КС-3 от прогрессирующего обрушения следует использовать оптимальные методы, в частности:
- при разработке строительной части проекта необходимо рассматривать возможность локального разрушения из-за воздействий, способных вызвать потерю несущей способности конструкций;
- в проектах многоэтажных зданий предусматривать разработки, позволяющие увеличить степень статической неопределимости конструкций (использование неразрезных балок, снижение числа шарнирных соединений и т.д.);
- использование материалов, проектирование узлов, обеспечивающих в конструкциях и местах их соединений развитие пластических деформаций.
При расчетах строений класса КС-3 на устойчивость против прогрессирующего обрушения должна использоваться пространственная расчетная модель, учитывающая совместную работу элементов строения с грунтом.
Состав работ по НТС
В общем случае НТС включает в себя большой объем научно-исследовательских, методических, правовых, контрольных, аналитических, информационных, организационных работ. Целью НТС являются:
- на предпроектной стадии — предложения по выбору оптимальной конструктивной системы здания,
- при изысканиях – обеспечение их достоверности;
- при проектировании – контроль качества проектных работ; оценка обоснованности конструктивных разработок;
- при производстве СМР – обеспечение соответствия выполненных работ проектным решениям, а также требованиям технических регламентов;
- при эксплуатации – достижение требуемой степени надежности, долговечности, энергоэффективности.
В ходе НТС строительства выполняются следующие работы:
- составление программ испытаний, а также исследования новых материально-технических ресурсов;
- составление рекомендаций по оптимизации разработок, заложенных в проект;
- консультации по вопросам проектирования и расчетов;
- анализ, оценка расчетных результатов, сравнение их с альтернативными, формирование выводов о состоянии строения;
- контроль качества проектных разработок, выполнение альтернативных расчетов для поверки;
- разработка обоснований использования не применяемых до этого решений или применения конструкций, рассчитанных нестандартными методами.
Конкретная номенклатура работ формируется в программе научно-технического сопровождения, она зависит от этапа строительства и вида объекта.
НТС при проектировании объекта
Основная задача НТС при разработке проектов строений повышенного уровня ответственности — соответствие проектных разработок требованиям действующих нормативов. Для этого выполняется:
- предпроектная проработка концепции здания и составляются специальные технические условия;
- моделирование климатических условий района строительства для оптимизации ветровых, а также снеговых нагрузок;
- аудит документации с целью поиска более совершенных решений;
- определение корректности расчетной части проекта;
- альтернативные расчеты объекта, а также его основных конструкций;
- проработка аварийных состояний при чрезвычайных ситуациях;
- геотехнический прогноз;
- определение степени воздействия новостройки на гидрологию участка, его экологию;
- составление программ мониторинга несущих конструкций в ходе строительства и эксплуатации здания;
- сопровождение проекта при экспертизе.
Номенклатура работ корректируется и дополняется согласно особенностям конкретного строения.
НТС работ на этапе строительства
В ходе осуществления НТС строительства выполняются следующие работы:
- при подготовительных работах составляется программа НТС, разрабатывается система, формируется программа мониторинга, фиксирующего состояние основных конструктивных элементов;
- в ходе основных работ проверяются расчеты, определяется обоснованность конструктивных решений при выявлении отклонений от проекта. Кроме этого определяется риск прогрессирующего обрушения объекта, составляются мероприятия по его защите. В это время вносятся изменения в технологическую документацию в случае применения новых технологий, конструкций. В ходе НТС предполагается оказание помощи в решении проектно-конструкторских задач, образующихся во время работ;
- при разработке заключений по итогам НТС.
В итоговый отчет по НТС входят все документы, относящиеся к строительству здания, входящие в состав исполнительной документации.
Цели НТС строительства
К целям НТС строительства относятся:
- обеспечение возможности безопасной и продолжительной эксплуатации строения;
- оформление документации на изготовление и использование нестандартных конструктивных элементов;
- обеспечение сохранности объекта; построенных в районе стройплощадки объектов недвижимости;
- содействие обеспечению общей деятельности всех участников процесса;
- учет природных, а также техногенных воздействий, образующихся во время строительства.
Согласно типу объекта, цели могут уточняться.
Задачи НТС на этапе строительства
К задачам НТС строительства относятся следующие:
- формирование программы НТС;
- анализ взаимодействия с органами контроля и надзора;
- участие в формировании программ разных типов мониторинга, технических заданий на проектные работы, в т.ч. на разработку технологической документации;
- ведение мониторинга, работа с их итогами;
- участие в реализации мероприятий, разработанных по итогам мониторинга;
- оценка характеристик конструктивных элементов строения, выполненных не в соответствии с проектом;
- оценка качества основных материалов и выполненных работ;
- оценка полноты исполнительной документации;
- формирование предложений по итогам использования новых технологических решений и конструктивных разработок.
Виды задач формируются программой НТС и зависит от типа конкретного строения.
Альтернативный расчет несущей системы здания
Одним из основных элементов обеспечения прочности новостройки или реконструируемого объекта класса КС-3 является альтернативный расчет несущей системы строения. Он даст возможность подтвердить правильность выбора проектировщиком расчетной схемы объекта. Для проведения расчета важны сравниваемые характеристики, а также номенклатура проверяемых элементов. Анализируя итоги расчетов сравнивают следующие показатели:
- геометрические размеры;
- величина и точки приложения нагрузок;
- собственные частоты и формы колебаний;
- итоговые значения вертикальных и горизонтальных деформаций;
- расчетные усилия.
Кроме этого выполняется расчет на аварийные воздействия. Финишной оценкой правильности проектных разработок является сравнение площади армирования конструкций или сечения металлопроката.