Наука и безопасность
www.pamag.ru

Свидетельство:
О регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений".

Номер: №ФС77-35253

Выдано: Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций

Дата: от 16.02.2009 г.

Форма распространения: электронное периодическое издание

Язык: русский

Учредитель: ООО "ВЕЛД"

Свидетельство о регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений"

Обрушения

   

электронный журнал



09.01.2016 Лерикский район, Азербайджан
Обрушение более ста электрических столбов
07.01.2016 г.Полтава, Украина
Обрушение спортивного комплекса на улице Комарова
02.01.2016 г.Мадрид, Испания
Обрушение фасада здания в пригороде Мадрида

Все обрушения


На правах рекламы



Компания ВЕЛД
 





СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ СРЕДСТВА МАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ №ФС77-35253 выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 16.02.2009 г.
Форма распространения: электронное периодическое издание
Язык: русский
Учредитель: ООО "ВЕЛД"


Электронный журнал

Предотвращение аварий зданий и сооружений

Нормативное обеспечение безопасной эксплуатации зданий и сооружений и мониторинг их технического состояния
Автор: Х.М. Ханухов
Предприятие: НПК «Изотермик»
Дата публикации: 2009-06-10
Версия для печати <<Назад

Ханухов Ханух Михайлович
Ханухов Ханух Михайлович

Более 75% основных фондов (зданий и сооружений – ЗиС) опасных производственных объектов (ОПО) выработало свой ресурс и продолжает эксплуатироваться. В условиях отсутствия возможности глобальной модернизации экономики возрастает роль безопасной эксплуатации стареющих объектов.

Анализ риска и причин аварий промышленных зданий и сооружений (ЗиС) [1-3] показывает, что:

- аварии, как правило, происходят на опасных производственных объектах (ОПО), не подвергавшихся обследованию технического состояния (ОТС) и экспертизе промышленной безопасности (ЭПБ);

- аварии, как правило, происходят на ОПО при несоблюдении сроков очередной ЭПБ;

- аварийное разрушение возможно на любой стадии жизненного цикла ОПО;

- обследование технического состояния и экспертиза промышленной безопасности на ОПО имеет периодический характер при отсутствии постоянного мониторинга технического состояния конструкций, ответственных за несущую способность здания или сооружения в целом;

- из-за нарушения норм эксплуатации возможны аварии в период между очередными ОТС и ЭПБ.

Вышесказанное усугубляется общими недостатками сложившейся системы обеспечения промышленной безопасности ЗиС, а именно:

- отсутствием системного подхода при оценке безопасности ОПО;

- отсутствием или недостаточностью критериальных оценок и методов определения тех-нического состояния ОПО в любой момент эксплуатации;

- отсутствием базы данных ОПО;

- сложностью и новизной разрабатываемых и внедряемых технологий комплексного мониторинга технического состояния конструктивных элементов ЗиС.

В связи с этим в настоящее время нет возможности следить за техническим состоянием ЗиС в режиме реального времени.

Исходя из вышесказанного, важнейшими направлениями обеспечения промышленной безопасности зданий и сооружений на опасных производственных объектах являются нормативно-техническое обеспечение безопасной эксплуатации ЗиС и организационно-технические вопросы мониторинга их технического состояния.

В соответствии с законом «О техническом регулировании» № 184-ФЗ от 27.12.2002 г., ведущими специализированными организациями в области технического диагностирования, определения остаточного ресурса и анализа безопасности ОПО были разработаны стандарты организаций Научно-промышленного союза «РИСКОМ» и Ассоциации «Ростехэкспертиза» «Методические указания по проведению технического обслуживания, ремонта, обследования, анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений предприятий, эксплуатирующих взрывопожароопасные и химически опасные объекты» СА 03-006-06 [4] и «Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности» (Методические указания)» СА-03-008-08 [5].

Основой для разработки документов послужили Федеральные законы, Указы Президента, руководящие документы Ростехнадзора, стандарты системы безопасности труда, строительные нормы и правила и другие отечественные и зарубежные нормативные документы. Документы составлены с учетом «Положения о единой системе оценки соответствия на объектах, подконтрольных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору» (РД 03-21-2007), введенного в действие с 16.04.2007 г., а также введения категорирования объектов по уровню их опасности и использованию в различных сферах бизнеса. Основными целями документов являются:

- повышение уровня промышленной, экологической, энергетической безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений, включая дымовые и вентиляционные трубы, а также резервуарных парков;

- снижение уровня административного давления на отрасли малого и среднего бизнеса;

- повышение квалификации персонала и компетентности органов оценки соответствия состояния ОПО требованиям безопасности;

- обеспечение соответствия научно-техническому прогрессу методических документов, применяемых при оценке соответствия на объектах, подконтрольных Ростехнадзору;

- повышение ответственности владельцев зданий и сооружений ОПО за обеспечение безопасности при одновременном повышении роли добровольного декларирования безопасности и страхования рисков.

Эти руководящие нормативные документы разработаны по заданию Госгортехнадзора России и прошли апробацию на международных конференциях по промышленной безопасности и семинарах-совещаниях Ростехнадзора:

- семинары-совещания руководителей территориальных управлений Ростехнадзора по совершенствованию надзорной и контрольной деятельности на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (май 2006 г., май 2007 г., май 2008 г. в г. Сочи; октябрь 2006 г. в Нижегородской обл.; май 2008 г. в г. Кириши), металлургических и коксохимических предприятиях и производствах (сентябрь 2007 г. в г. Сочи);

- II и III Международные конгрессы «Пече-трубостроение: тепловые режимы, конструкции, автоматизация и экология» (г. Москва, июнь 2006 г. и июнь 2008 г.);

- конференция «Техническое регулирование. Управление рисками, промышленная безопасность, контроль и мониторинг» (г. Москва, октябрь 2006 г. и октябрь 2007 г.);

- конференции Ассоциации металлургических экспертных центров (г. Москва, апрель 2004 г., апрель 2006 г. и апрель 2009 г.);

- II Международная конференция «Предотвращение аварий зданий, сооружений и технических устройств» (г. Магнитогорск, декабрь 2007 г.);

- Международная научно-практическая конференция «Промышленная безопасность на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (г. Уфа, Республика Башкортостан, 13-14 февраля 2008 г.).

Стандарты разработаны с учетом и в соответствии с действующими нормативными документами; одобрены Ростехнадзором и рекомендованы в качестве нормативных документов межотраслевого применения (письма - № КЧ-50/1218 от 27.11.2006 г. и № БК-45/918 от 17.09.2008 г.).

Существующая в настоящее время отечественная нормативная литература по промышленной безопасности зданий и сооружений касается, в основном, вопросов обследования их технического состояния и привязана или к конструктивным элементам строительных конструкций, или к производственным зданиям отраслевого назначения. Однако обследование технического состояния является только частью (весьма важной, трудоемкой и ответственной) анализа промышленной безопасности ОПО.

В связи с этим Научно-производственным консорциумом «Изотермик» с участием ведущих специализированных организаций ЗАО «Проектхимзащита», Центра исследований экстремальных ситуаций, ЗАО Институт «Харьковский Промстройниипроект», Военно-инженерная академия им. В.В. Куйбышева, ЦНИИ Минобороны РФ им. Д.М. Карбышева, ООО «ПТИ «СПЕЦЖЕЛЕЗОБЕТОНПРОЕКТ» (г. Челябинск), ООО «ВЕЛД» (г. Магнитогорск), а также работников Центрального аппарата Ростехнадзора разработан вышеуказанный стандарт по промышленной безопасности зданий и сооружений [4].

Настоящий стандарт содержит методики и практические рекомендации по проведению экспертизы промышленной безопасности строительных конструкций основных и вспомогательных производственных зданий и сооружений, включая дымовые и вентиляционные промышленные трубы на опасных производственных объектах.

В стандарте изложена методика обследования строительных конструкций и оценки технического состояния объекта, установлены требования к порядку проведения анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений и оформления заключения экспертизы. Стандарт устанавливает нормативные сроки службы зданий и сооружений, включая дымовые и вентиляционные промышленные трубы, периодичность капитального ремонта и сроки проведения экспертизы промышленной безопасности. В стандарте также учтены особенности проведения анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений в сейсмических районах.

Впервые в одном нормативном документе представлен единый методический подход к анализу промышленной безопасности производственных зданий и сооружений (включая промышленные дымовые и вентиляционные трубы), эксплуатируемые в различных отраслях промышленности, с учетом категорийности помещений, степени агрессивности воздействия газовоздушной среды, динамических нагрузок на конструкции, выполненные из различных материалов, а также с учетом нахождения опасных производственных объектов в сейсмических районах.

В содержании стандарта нашли отражение следующие разделы и материалы:

1) Основные требования безопасности к производственным зданиям и сооружениям, где даны таблицы «Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности» (согласно НПБ 105-03) и «Нормативные сроки службы производственных зданий и сооружений» (табл. 1).

Таблица 1

Нормативные сроки службы
производственных зданий и сооружений

п/п

Характеристика

здания

Нормативный срок службы, лет

Среда эксплуатации

слабоагрессивная

среднеагрессивная

сильноагрессивная и динамические нагрузки

1

Здания многоэтажные (более двух этажей), за исключением многоэтажных зданий типа этажерок специального назначения химических цехов.

Здания одноэтажные с железобетонными и металлическими каркасами, со стенами из каменных материалов, крупных блоков и панелей, с железобетонными, металлическими и другими долговечными покрытиями, с площадью пола свыше 5 тыс. м2

100

80

65

2

Здания двухэтажные всех назначений, кроме деревянных всех видов.

Здания одноэтажные с железобетонными и металлическими каркасами, со стенами из каменных материалов, крупных блоков и панелей, с железобетонными, металлическими и другими долговечными покрытиями, с площадью пола до 5 тыс.м2

83

70

55

3

Здания многоэтажные типа этажерок специального технологического назначения химических цехов.

Здания одноэтажные бескаркасные со стенами из каменных материалов, крупных блоков и панелей, с железобетонными, металлическими и кирпичными колоннами и столбами, с железобетонными, металлическими, деревянными и другими перекрытиями и покрытиями.

59

50

40

4

Здания одноэтажные бескаркасные со стенами из облегченной каменной кладки, с железобетонными, кирпичными и деревянными колоннами и столбами, с железобетонными, деревянными и другими перекрытиями и покрытиями.

Здания деревянные с брусчатыми или бревенчатыми рублеными стенами одно-, двух- и более этажные

40

32

25

5

Испарительные башенные градирни-охладители:

- железобетонные конструкции;

- металлические конструкции с алюминиевой или асбестоцементной обшивкой

36

25

30

20

24

16

6

Градирни железобетонные

30

25

20



2) Указания по техническому обслуживанию зданий и сооружений с таблицей «Периодичность капитального ремонта конструктивных элементов производственных зданий и сооружений».

3) Технический надзор за состоянием производственных зданий и сооружений в период эксплуатации.

4) Правила проведения ремонтных работ.

5) Наличие и ведение проектной, производственной и эксплуатационно-технической документации.

6) Подготовительные работы к проведению обследования и экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений с «Типовым техническим заданием на выполнение работ по проведению экспертизы промышленной безопасности здания (сооружения)» и «Программой обследования строительных конструкций здания (сооружения)».

7) Проведение обследования и экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений с таблицами «Оценка степени агрессивного воздействия газовоздушной среды» и «Определение «точки росы» при давлении 740–760 мм рт.ст.», с помощью которых определяются степень агрессивности среды и категорийность технического состояния ЗиС
(I-IV), а также в табличной форме даны сроки проведения ЭПБ стальных (табл. 2) и железобетонных конструкций (табл. 3), примеры диагностического состояния железобетонных и металлических конструкций, стен, фундаментов и кровли  (где указаны вид, схема и причины повреждений, а также мероприятия по их устранению).

Таблица 2

Сроки проведения экспертизы промышленной
безопасности стальных конструкций

Конструкции и их элементы, подлежащие экспертизе промышленной безопасности

В зданиях

с режимом работы кранов

Срок эксплуатации, после которого производится первая экспертиза, лет

Среда нахождения
металлоконструкций

слабоагрессивная

среднеагрессивная

сильноагрессивная

Стропильные и подстропильные фермы

Легким и средним

(1к-6к)

15

12

10

Тяжелым и весьма тяжелым (7к-8к)

12

10

10

Колонны

Легким и средним

(1к-6к)

30

25

20

Тяжелым (7к)

25

20

18

Весьма тяжелым (8к)

20

18

15

Подкрановые конструкции

Легким и средним

(1к-6к)

18

12

12

Тяжелым  (7к)

12

8

8

Весьма тяжелым (8к)

8

5

5

Стальная кровля

Все режимы (1к-8к)

10

5

5

Прочие элементы производственных зданий

Все режимы (1к-8к)

30

25

20

Транспортные галереи

 

15

10

10

Листовые конструкции

 

15

7

5

Примечание. Последующие сроки проведения экспертизы указываются в заключении экспертизы, но не реже чем через 5 лет. Символ «к» – категория



Таблица 3

Сроки проведения экспертизы промышленной
безопасности железобетонных конструкций

Конструкции, подлежащие экспертизе промышленной безопасности

Тип зданий и

режим работы кранов

Срок эксплуатации, после которого производится первая экспертиза, лет

Среда нахождения железобетонных

конструкций

слабоагрессивная

среднеагрессивная

сильноагрессив. и динамич. нагрузки

Фундаменты  монолитные

Все типы зданий и все режимы

(1к-8к)

20

10

5

Фундаменты

со сборными элементами, сваями, фундаментные балки

15

8

5

Стеновые панели и блоки

7

6

5

Колонны

и стойки

Бескрановые здания и здания с легким и средним режимом (1к-6к)

15

8

5

Тяжелый режим (7к)

10

6

4

Весьма тяжелый режим (8к)

5

4

3

Подкрановые конструкции

Легкий, средний режимы (1к-6к)

10

8

4

Тяжелый режим (7к)

8

6

3

Весьма тяжелый режим (8к)

5

4

3

Стропильные и подстропильные фермы, балки, ригели

Бескрановые здания и здания с легким и средним режимом (1к-6к)

10

6

4

Тяжелый режим и особо тяжелый режим (7к – 8 к)

5

4

3

Плиты перекрытий и покрытий

Все типы зданий и все режимы (1к-8к)

10

6

4

Примечание. Последующие сроки проведения экспертизы указываются в заключении экспертизы, но не реже, чем через 5 лет. Символ «к» – категория



Большое практическое значение имеют таблицы с предельными деформациями основания (по СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений») для оценки категории опасности дефектов фундаментов и впервые помещаемыми в нормативных документах допусками на отклонения строительных конструкций от проектного положения.

8) Обследование и экспертиза промышленной безопасности дымовых и вентиляционных промышленных труб с таблицей характеристик основных дефектов и повреждений (РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб»), а также впервые помещаемые в нормативном документе их предельно допустимые значения.

В табличной форме представлены также сроки проведения ЭПБ промышленных труб (табл. 4).

Таблица 4

Сроки проведения плановой экспертизы промышленной безопасности
промышленных труб

Все конструкции труб

Срок эксплуатации, лет

Срок проведения первой экспертизы после пуска трубы в эксплуатацию, лет

Срок проведения последующих экспертиз для труб высотой 60 м и более, лет

Срок проведения последующих экспертиз для труб высотой менее 60 м, лет

Металлические дымовые трубы

20-30

1

5

10

Кирпичные и армокаменные

70-100

1

5

10

Железобетонные дымовые трубы

50

1

5

10

Трубы с газоотводящими стволами или футеровкой из пластмасс

15-20

1

5

10



9) Особенности проведения экспертизы промышленной безопасности производственных зданий и сооружений в сейсмических районах, в основе которой лежат экспериментальные исследования конструкций с использованием метода свободных колебаний и расчеты последствий сейсмического воздействия на здание (сооружение) на ЭВМ с использованием МКЭ и известных вычислительных комплексов.

10) Выдача заключения экспертизы промышленной безопасности.

Фактические сведения, представленные в вышеперечисленных таблицах, являются результатом анализа и обобщения большого количества отечественных и зарубежных нормативно-технических документов и источников, а также новых собственных научных разработок авторов стандарта.

В отдельном приложении приведены требования к диапазону измерений различных параметров, определяемых сертифицированными приборами и оборудованием при обследовании конструкций зданий и сооружений, включая дымовые и вентиляционные трубы. Это дает возможность специалистам и экспертам свободу выбора существующих диагностических приборов и оборудования, а также стимулирует приборостроителей на разработку новых моделей.

Этот стандарт может явиться основой для разработки отдельных технических регламентов по безопасности зданий и сооружений ОПО в соответствии с ФЗ «О техническом регулировании» от 27.12.2002 г. № 184-ФЗ по:

- безопасной эксплуатации ЗиС ОПО;

- обследованию и экспертизе промышленной безопасности ЗиС ОПО;

- обследованию и ЭПБ дымовых и вентиляционных промышленных труб;

- определению остаточного ресурса дымовых и вентиляционных промышленных труб;

- определению остаточного ресурса ЗиС ОПО; по консервации ЗиС ОПО;

- ликвидации ЗиС ОПО;

- комплексному мониторингу технического состояния ЗиС ОПО и т.п.

Из общего числа зданий и сооружений, находящихся на территории промышленных предприятий, к сфере ОПО относятся около 20%, к сфере применения в среднем бизнесе – 45% и 35% – к сфере применения в малом бизнесе. Параллельно с этим используются пять категорий опасности зданий и сооружений (по взрывопожарной и пожарной опасности). Такое разграничение значительно расширяет сферу действия и ответственности малого и среднего бизнеса.

Следующий нормативный документ посвящен промышленной безопасности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов [5], относящихся по своим объемно-планировочным решениям и конструктивным характеристикам к инженерным сооружениям ОПО (СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции»). Этот стандарт разработан Научно-производственным консорциумом «Изотермик», ООО «Интерюнис», ООО «Нефтегаз-диагностика», ОАО «Оргэнергонефть», ООО «Энергодиагностика», ООО «Ультратест», ООО «ДИАПАК» с участием работников Ростехнадзора.

Общая тенденция документа – расширение пределов величин допускаемых дефектов и повреждений элементов резервуара на основе научно обоснованных методов их оценки при сокращении сроков между периодическими обследованиями. В документе на основе положений наиболее известных отечественных нормативных документов  (РД 08-95-95, РД 153.112-017-97, ИТН-93, ПТЭР и др.) предпринята попытка сведения воедино противоречивых норм и положений по оценке технического состояния резервуаров, присущих этим документам.

В документе впервые в отечественной нормативной документации установлен порядок применения и статус АЭ контроля при диагностировании вертикальных резервуаров и обозначены стимулы, побуждающие владельцев резервуаров обращаться к этому методу.

Согласно документу при невозможности освобождения резервуара от продукта очередное полное обследование может быть заменено расширенным частичным обследованием, включающим дополнительно следующие операции:

- акустико-эмиссионный контроль резервуара в режиме эксплуатации (АЭ контроль);

- расширенная толщинометрия – сканирование толщины первого пояса стенки резервуара (или зоны раздела подтоварной воды и продукта хранения при нахождении ее выше низа первого пояса);

- ультразвуковой контроль всех вертикальных сварных соединений первого пояса стенки резервуара на высоту 0,5 м.

При проведении частичного обследования по расширенной программе максимальный срок до проведения очередного обследования может быть увеличен по сравнению с частичным обследованием, выполняемым по обычной программе.

В документе даны численные значения отбраковочных размеров дефектов сварных соединений, обнаруживаемых различными методами неразрушающего контроля.

К оценке качества сварных соединений верхних поясов стенки резервуаров, находящихся в эксплуатации (но не вновь монтируемых, которые должны удовлетворять требованиям СНиП 3.03.01-87), предлагается применять требования, основанные на соотношениях механики разрушения. Применяется следующий критерий: длина наружного или внутреннего протяженного дефекта любого сварного шва верхних поясов стенки резервуара не может превышать четверти критической длины сквозной трещины, при которой может произойти хрупкое разрушение.

Принятые в изданных ранее нормативных документах методики прочностных расчетов относятся к области проектирования резервуаров. Например, определенная по известным формулам расчетов на прочность и устойчивость толщина пояса стенки резервуара определяет толщину нового однородного листа металла. Специальной теории для оценки прочности и устойчивости резервуаров, долгое время находившихся в эксплуатации, толщина элементов которых неоднородна из-за коррозии,  не существует. В нормативных документах, изданных ранее, применялся, в основном, максималистский подход – проверка прочности резервуаров, находящихся в эксплуатации, производилась для минимальной фактически замеренной толщины стенки, как если бы весь элемент резервуара имел такую однородную толщину. При неравномерной коррозии и наличии глубоких коррозионных язв такой подход приводит к значительной перебраковке элементов резервуара.

В рассматриваемом документе применен подход, используемый в нормативных документах по расчету и техническому диагностированию сосудов, работающих под давлением (ГОСТ 24755-89, РД 03-421-01). Зоны язвенного коррозионного повреждения, размер которых в любом направлении не превышает размера отверстия, не требующего укрепления , исключаются из общей оценки прочности элемента резервуара. К отбраковочной толщине листов металла в пределах этих зон предъявляются пониженные требования. (Здесь D,t – диаметр и толщина стенки резервуара).

В основу прогнозирования остаточного ресурса по критерию коррозионного износа положена модифицированная методика расчета гамма-процентного ресурса (РД 26-10-87 «Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении. Методические указания». М.: НИИХиммаш, 1987).

Вводятся два предельно допускаемых параметра коррозионного разрушения: предельная глубина коррозии, которая определяется требованиями обеспечения прочности и устойчивости элемента резервуара, и предельная площадь поверхности, на которой допускается коррозионное утонение до предельной глубины.

В качестве минимально допускаемой толщины элементов резервуара принимается наибольшая толщина, полученная из расчетов на прочность, устойчивость, малоцикловую усталость и др. при различных режимах эксплуатации и испытаний.

В качестве предельной части площади коррозионного разрушения для всех элементов резервуара принята фиксированная величина – 0,1% площади рассматриваемого элемента. Для большинства конструкций резервуаров 0,1% площади пояса стенки примерно соответствуют размеру отверстия, не требующего укрепления (т.е. площади, утонение на которой сверх минимально допускаемой толщины не наносит вред резервуару в целом), 0,1% площади кровли или днища примерно соответствуют площади, утонение на которой сверх 50% начальной толщины листа может нанести ущерб конструкции резервуара и снижает безопасность работы персонала.

Остаточный ресурс резервуара в целом – минимум из ресурса элементов резервуара (стенки, кровли, днища), оцененного для различных предельных состояний.

Наиболее важным следствием применения вероятностного метода расчетной оценки остаточного ресурса является то, что данный метод позволяет применить одни и те же критерии к оценке состояния элементов резервуара в настоящее время (когда визуально и с помощью средств неразрушающего контроля эксперт непосредственно оценивает состояние конструкции) и при оценке состояния конструкции в будущем. Поясним это на примере. Пусть при обследовании резервуара установлено, что на кровле нет мест недопустимого сплошного коррозионного износа (примерно 0,1 м2 или 30х30 см, т.е. участка, опасного для нахождения на нем человека). Если по результатам экспертизы срок следующего обследования назначается через 8 лет, то, строго говоря, это должно означать, что экспертная организация гарантирует, что и через 8 лет на той же кровле резервуара не будет обнаружено мест недопустимого коррозионного износа площадью 0,1 м2 или более. Рассматриваемая методика, оперирующая понятием доли площади поверхности, на которой наступит предельное состояние, позволяет это сделать.

Согласно принятой практике расчетов во всех СНиП, отраслевых нормативных документах (ПНАЭ Г-7-002-86 и др.) введена система коэффициентов запаса, учитывающих несовершенство методик расчета, разброс свойств материалов и др.

Между тем, ни в одном из действующих отечественных нормативных документов по расчету остаточного ресурса нет упоминания о запасе по скорости коррозии – факторе, имеющем сложную природу, возможно не постоянном по времени, измеряемом с погрешностью. Для сравнения укажем, что в принятом в США стандарте по обследованию вертикальных резервуаров API-653 при расчете срока следующего очередного обследования резервуара введен коэффициент запаса по скорости коррозии = 2 (при детерминированной оценке ресурса).

В рассматриваемый документ введено положение, согласно которому назначаемый остаточный ресурс (Тназн), определяющий срок до проведения очередного обследования резервуара, не может превышать расчетный остаточный ресурс с коэффициентом запаса nкор = 1,2

.

(В данном случае коэффициент запаса вводится на вероятностную оценку остаточного ресурса, и значение коэффициента взято меньшим, чем в API-653).

Для резервуаров со стационарной крышей без понтона, находящихся в эксплуатации, допускаемые отклонения вычисляются путем умножения известных значений, заданных в СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции», на коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от срока эксплуатации и класса опасности резервуара. Коэффициенты, приведенные в табл. 5, распространяются как на предельные отклонения точек наружного контура днища от горизонтальной плоскости, так и на отклонения образующих стенки резервуара от вертикали.

Таблица 5

Класс опасности
резервуара

Срок эксплуатации

0 лет

4 года

20 лет и более

Коэффициент увеличения предельных отклонений

1

1,0

1,2

1,5

1,0

1,25

1,6

2

1,0

1,3

1,8

3

1,0

1,4

2,0



Для промежуточных сроков эксплуатации коэффициент увеличения предельно допускаемых отклонений находится путем линейной интерполяции по времени. Допускаемые отклонения наружного контура днища частично заполненного резервуара вычисляются путем линейной интерполяции по значениям для пустого и полностью заполненного резервуара, которые предварительно определяются путем линейной интерполяции для заданного срока эксплуатации.

Если величина неоднородной осадки между соседними точками нивелировки не превышает предельного значения, алгоритм вычисления которого указан в документе, то максимально допускаемый перепад высотных отметок может быть увеличен на 25% по сравнению с пределами, установленными ранее.

Большое количество справочной информации, содержащейся в этом документе, позволяет использовать его при ЭПБ резервуаров без обращения к другим нормативным документам. Комплексность диагностических и расчетных методов при ЭПБ резервуаров позволяет научно обоснованно прогнозировать остаточный ресурс их безопасной эксплуатации.

По широте и комплексности охвата рассматриваемых вопросов, использованию новейших методов диагностирования и расчета остаточного ресурса данный документ не имеет аналогов не только в отечественной, но и в мировой нормативно-технической литературе.

Из общего числа резервуаров (более 50 000 шт.) к сфере ОПО относится около 25%, к сфере применения в среднем бизнесе – 42% и 33% – к сфере применения в малом бизнесе. Параллельно с этим в резервуаростроении введены три категории (класса) опасности резервуаров, которые зависят от объема и расположения резервуаров, оборачиваемости продукта (циклов в год), а также коэффициента тяжести возможного материального ущерба (от < 500 для 1 класса до < 50 для 2 и < 10 для 3 класса опасности). Такое разграничение значительно расширяет сферу действия и ответственности малого и среднего бизнеса.

Учитывая масштабы резервуарного хозяйства России (более 5 млн. тонн металлоконструкций), большой срок эксплуатации (более 20 лет) и невозможность быстрой замены физически изношенных конструкций, актуальность данного руководящего документа для научно обоснованного продления ресурса их безопасной эксплуатации несомненна.

Другим важным элементом обеспечения безопасности зданий и сооружений является новое направление – разработка и внедрение систем мониторинга технического состояния (СМТС) строительных конструкций (в том числе и автоматизированных). Важность и актуальность этого направления обусловливаются, кроме вышеперечисленных факторов, отсутствием необходимого количества квалифицированных специалистов и организацией в области проектирования, изготовления, экспертизы и эксплуатации комплексных автоматизированных систем мониторинга технического состояния строительных конструкций ЗиС.

Некоторые практические вопросы МТС зданий и сооружений изложены в проекте «Методические рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния зданий и сооружений», подготовленном Ростехнадзором, ГУП НИИТЭП, НПО «СОДИС», ФГУП НИИЖБ, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, МГСУ, ФГУП КТБ ЖБ, ИПКОН РАН, НИИМосстрой, ВАН КБ.

В работе [6] сообщаются результаты 4,5 летнего инструментального мониторинга деформаций подземной автостоянки «Паркинг-1» и торгового комплекса «Манежная площадь». Трехмерное компьютерное моделирование деформаций и напряжений позволило выявить характер взаимодействий существующих и строящихся подземных и надземных сооружений в конкретных инженерно-геологических условиях и оценить степень безопасности конструкций во взаимодействии с меняющимся состоянием грунтового массива в результате перестройки гостиницы «Москва».

Вышеуказанные разработки рекомендуются авторами для гражданских строительных объектов и не освещают вопросы промышленной безопасности опасных производственных объектов.

Однако производственные здания и сооружения ОПО обладают весьма существенными специфическими особенностями, связанными с высокими рисками и условиями эксплуатации:

- высокая механическая нагруженность (статическая, малоцикловая, усталостная, вибрационная – от технологического и кранового оборудования, технологических трубопроводов и т.д.);

- воздействие агрессивных продуктов от технологических процессов и газовоздушной общезаводской среды;

- изношенность строительных конструкций зданий и сооружений на опасных производственных объектах, превышающая 70÷80%;

- риски аварий и катастроф, связанные с обрушением строительных конструкций зданий и сооружений и последующим выходом из строя технологического оборудования, что в свою очередь угрожает жизни и здоровью работников предприятий, населения близлежащих территорий, экологической обстановке местного и территориального масштаба. В результате на зараженной территории могут остаться без электроэнергии, воды и жилья десятки и сотни тысяч человек; материальный ущерб от последствий только одной аварии средней категории на химическом или нефтеперерабатывающем заводе исчисляется миллионами долларов.

В связи со сложностью проблемы остановимся на некоторых ключевых элементах системы управления рисками и мониторинга ТС опасных производственных объектов.

Решение существующих проблем промышленной безопасности может обеспечить системный подход на основе теории оценки и управления рисками. Это позволит максимально повысить защищенность ОПО от аварийного разрушения при эффективном расходовании средств. Такой подход основан на предложенной чл.-корр. РАН Махутовым Н.А. [7] схеме применимости на практике методов оценки безопасности, из которой следует, что будущее – за новыми методами оценки безопасности, живучести и оценки риска.

Для разработки системы управления рисками и мониторинга ТС необходимо собрать исходную информацию, а именно:

- провести анализ генерального плана и технологической схемы предприятия, технических параметров ЗиС и оборудования;

- провести анализ условий эксплуатации, режимов нагружения, ремонтов, обследований, инцидентов и аварий;

- проанализировать функционирование системы промышленной безопасности и оценить уровень подготовки персонала.

Результатом явится анализ потенциальных рисков и  вероятностей возможных аварий.

Далее, как предлагается [3], мониторинг технического состояния ОПО осуществляется выборочно по отдельным конструкциям, узлам или элементам здания, работоспособность которых определяет безопасную эксплуатацию всего здания. Таким образом, основными этапами разработки системы управления рисками и мониторинга ТС являются следующие:

- обследование и экспертиза промышленной безопасности строительных конструкций зданий и сооружений;

- анализ взаимосвязи поврежденности конструкций и технологического оборудования, анализ деградации свойств материалов конструкций, оценки уровня фактических и допустимых рисков.

Далее по критериям риска назначаются уровни ответственности зданий и сооружений и определяются критически важные зоны конструкций и узлов. Следующим этапом является разработка методик для:

- определения периодичности обследований элементов конструкций;

- комплексного мониторинга ТС ответственных элементов и узлов конструкций особо опасных ЗиС;

- мониторинга технологических воздействий производственных процессов и оборудования на несущие конструкции зданий и сооружений.

Остановимся более подробно на вопросах комплексного мониторинга технического состояния (КМТС) зданий и сооружений [2, 3]. Целью КМТС является безаварийная и в перспективе непрерывная (без остановок на обследования) эксплуатация объекта. Задачами КМТС являются:

- своевременное обнаружение дефектов в конструкции;

- сбор и хранение данных технического диагностирования и прогнозирование изменения технического состояния конструкций во времени;

- автоматизация технического диагностирования и снижение роли человеческого фактора.

В этапах создания системы КМТС предусматриваются следующие:

- выбор методов неразрушающего контроля, оптимальных для решения задач мониторинга;

- определение типов и характеристик датчиков и других источников объективной информации;

- разработка системы критериев и принятия решений КМТС;

- разработка программных комплексов КМТС;

- разработка и изготовление аппаратурной части системы;

- опытная эксплуатация, разработка рекомендаций по действиям в критических ситуациях.

Современное приборостроение способно удовлетворить уровень требований к приборам и оборудованию неразрушающего контроля и определения напряженно-деформированного состояния. Методы, используемые в КМТС:

- акустическая эмиссия;

- вибродиагностика;

- тепловидение;

- измерение напряженно-деформированного состояния;

- измерение линейных перемещений и углов наклона;

- метод свободных колебаний для элементов конструкций и ЗиС в целом;

- измерение параметров газовоздушной среды внутри и снаружи зданий и сооружений;

- измерение параметров сейсмологической обстановки;

- измерение параметров геотектонической обстановки в зоне нахождения ЗиС опасных производственных объектов.

Другим важным элементом системы КМТС является разработка и ведение баз данных (электронных паспортов) зданий и сооружений ОПО, позволяющая в режиме реального времени получать информацию о техническом состоянии объекта. Эта идея была высказана нами в начале 2000-х годов применительно, в частности, к резервуарным паркам-хранилищам взрывопожароопасных и химически опасных продуктов. Ее реализация возможна в ходе выполнения федеральной целевой государственной программы «Электронная Россия» (2002-2010 гг.). Сначала это может быть реализовано для ЗиС критически важных и особо опасных производственных объектов. Постоянно обновляемая информация о техническом состоянии зданий и сооружений позволит повысить действенность государственного контроля (Ростехнадзор) за безопасной эксплуатацией ОПО, а также моделировать аварийные ситуации и прогнозировать поведение конструкций с учетом их ремонтов и реконструкций.

Для решения этих сложных, но перспективных задач необходима специальная структура, для создания которой потребуется организационная и материальная поддержка Ростехнадзора и МЧС. Такую структуру предлагается создать в форме «Российского центра мониторинга технического состояния и рисков опасных производственных объектов» (далее – Центр мониторинга) [8], основными функциями и задачами которого будут:

- разработка единой технической политики и приоритетных направлений в оснащении ОПО системами КМТС;

- создание баз данных о техническом состоянии ОПО;

- анализ и подготовка информации в режиме реального времени о техническом состоянии объекта для принятия органами Ростехнадзора решений о дальнейшей безопасной эксплуатации объекта;

- координация разработок, составление и утверждение нормативных и законодательных документов для оснащения вновь строящихся и находящихся в эксплуатации объектов системами КМТС;

- координация работ по проектированию систем КМТС и оснащению ими ОПО;

- консультационно-информационная поддержка работ по оснащению зданий и сооружений ОПО системами КМТС;

- координация разработок, составление и утверждение нормативных документов по аттестации средств, методик, специалистов, персонала, лабораторий мониторинга технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений ОПО;

- повышение квалификации персонала, эксплуатирующего системы мониторинга ОПО, переход на управление безопасностью по критериям рисков.

Для решения отдельных проблем могут привлекаться специалисты научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций. Следует отметить, что создание Центра мониторинга целесообразно поручить организации, работающей в сфере промышленной безопасности ОПО, но не занимающейся проектированием; разработкой; изготовлением приборов, оборудования, аппаратных и программных комплексов. Это позволит избежать опасности монополизации рынка услуг по мониторингу технического состояния зданий и сооружений ОПО, повысить конкуренцию среди проектировщиков, разработчиков и производителей. Заказы на оснащение такими системами должны направляться в Центр мониторинга, который предлагает заказчику ряд аккредитованных в Центре специализированных организаций.

Центр мониторинга может участвовать в разработке структурированной системы комплексного мониторинга безопасности и рисков (НС РФ ГОСТ Р 22.1.12-2005) [9]. Основной функцией этой системы будет автоматизированный контроль за состоянием ОПО от стадии строительства до стадии эксплуатации с возможностью передачи данных в режиме реального времени в единую дежурную диспетчерскую службу муниципальных образований. Далее необходимый объем данных мониторинга передается в межрегиональный филиал Центра мониторинга и межрегиональное территориальное управление Ростехнадзора. На основании полученной информации принимается решение о проведении внеочередного обследования или дальнейшей эксплуатации.

Таким образом, организационная структура Центра мониторинга должна состоять из центрального отделения (в г. Москве) и филиалов в федеральных округах. Центр мониторинга, в пределах своей компетенции, сотрудничает и взаимодействует со структурами МЧС России (Национальный центр управления в кризисных ситуациях МЧС России – НЦУКС) согласно плану совместных мероприятий Ростехнадзора и МЧС России в области надзора и мониторинга за строительством и эксплуатацией ЗиС ОПО, а также особо опасных, технически сложных и уникальных объектов. Благодаря поставляемой Центром мониторинга органам Ростехнадзора информации о состоянии и рисках ОПО, надзорные мероприятия могут выйти на новый качественный уровень, отвечающий задачам и потребностям XXI в.

Согласно п.4.9. НС РФ ГОСТ Р 22.1.12-2005, «структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС) подлежит обязательной установке на потенциально опасных, особо опасных, технически сложных и уникальных объектах», к которым, среди прочих, относятся «крупные склады для хранения нефти и нефтепродуктов (свыше 20 тыс. тонн) и изотермические хранилища сжиженных газов; … тепловые электростанции мощностью свыше 600 МВт; … крупные промышленные объекты с численностью занятых более 10 тысяч человек». А согласно п. 4.10 этого стандарта «оснащение этих объектовСМИС должно осуществляться при проведении:

- проектных, строительных и монтажных работ – для вновь строящихся объектов;

- планового капитального ремонта – для объектов, находящихся в эксплуатации.

Прием в эксплуатацию этих объектов… без оборудования их СМИС не допускается».

В заключение следует отметить, что в области промышленной безопасности зданий и сооружений ОПО внедрение КМТС целесообразно начинать с уникального класса этих сооружений – на крупных и ответственных промышленных объектах гражданского и оборонного назначения. К таким объектам, в частности, относятся изотермические резервуары, а также дымовые и вентиляционные промышленные трубы, определенные по критериям риска аварий как особо опасные. К тому же эти виды ОПО, благодаря своим конструктивно-технологическим и функциональным характеристикам, наиболее эффективно поддаются оснащению системами КМТС.



Библиографический список



1.     Предотвращение аварий зданий и сооружений: Сборник научных трудов. Вып.7, Магнитогорск, ООО МИНИ-ТИП», 2007, 256 стр.

2.     Сборник материалов «Международная конференция «Техническое регулирование. Управление рисками, промышленная безопасность, контроль и мониторинг», 03-06.10.2006 г., 491 стр.

3.     Материалы II Международной конференции «Предотвращение аварий зданий, сооружений и технических устройств», Магнитогорск, 04-06.12.2007 г.

4.     СА-03-006-06. Методические указания по проведению технического обслуживания, ремонта, обследования, анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений предприятий, эксплуатирующих взрывопожароопасные и химически опасные объекты. М., 2008, 236 с.

5.     СА-03-008-08. Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности: Методические указания. М., 2009. 287 с.

6.     Мониторинг деформаций как основа безопасной эксплуатации зданий и сооружений / Е.М. Пашкин, А.Л. Багмет, В.И. Осика, Ю.В. Новак, А.А. Сухов // Инженерная геология, сентябрь 2008 г. С.40-50.

7.     Материалы Международного форума «Проблемы природно-техногенной безопасности». Научно-практического симпозиума «Техногенные катастрофы и проблемы безопасности», Москва, 20.04.2007 г.

8.     Махутов Н.А., Четверик Н.П., Ханухов Х.М. Промышленная безопасность и мониторинг технического состояния зданий и сооружений // Безопасность труда в промышленности, № 10, 2008. С.64-72.

9.     Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 22.1.12-2005. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования.

<<Назад