Организация ремонта исторических зданий с помощью систем автоматизированного мониторинга

1. Организация ремонта исторических зданий с помощью систем автоматизированного мониторинга

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Инженерно-строительный институт
Кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений»
Организация ремонта исторических зданий с помощью систем
автоматизированного мониторинга
Выполнил:
Тихонович Н.А.
к.т.н. Терех М.Д.
Научный руководитель:
Санкт-Петербург
2019

2.

Актуальность
Объект исследования – автоматизированный
способ мониторинга конструкций зданий
Основная проблема –
Мониторинг отклонений от нормы
Непрерывный цикл
капитальных ремонтов
на поздних стадиях
поврежденности
Основные виды повреждений
Риск аварийности
Увеличение стоимости
Неизбежная утрата
исторических объектов
Связь с BIM-моделью здания
Рационализация текущего ремонта
Отсутствие необходимости
капитального ремонта
2/23

3. Предмет исследования - организационные схемы ремонта конструкций исторических зданий, основанные на автоматизированном

мониторинге
Основные
компоненты и
проблемы систем
мониторинга
конструкций
1. Определение показателей
производительности и
состояния конструкций
Исторические
здания
Потребность в
опытных данных
2. Датчики и сеть сбора
данных
3. Сбор данных, анализ и
управление информацией
Актуальность
4. Инструмент данных в
реальном времени для ручной,
полу- или полностью
автоматической оценки
5. Принятие решений
6. Критерии результативности
Технологические
потребности
Организационносоциальные
вопросы
3/23

4. Сферы применения

Актуальность
Сферы применения
Сейсмика
Высотные
конструкции
Большепролетные
конструкции
Исторические
здания
Эксплуатационные
воздействия и
повреждения
4/23

5.

Цели и задачи
• Цель работы
• Задачи
Разработка организационных принципов
применения системы автоматизированного
мониторинга конструкций исторических зданий
1. Определить оптимальную конфигурацию
системы автоматизированного мониторинга с
учетом текущей производственной практики;
2. Выполнить технико-экономические расчеты
ключевых показателей, оценить сроки
окупаемости внедрения систем
автоматизированного мониторинга;
3. Дать рекомендации к применению систем и
организации ремонта исторических зданий,
определить направления дальнейших
научно-практических исследований в области
совершенствования таких систем
5/23

6.

Анализ поврежденности фасадов
Материалы
обследований 70
жилых домов
исторического центра
Санкт-Петербурга
5 наиболее часто
встречающихся
дефектов:
Трещины;
Деструкция
штукатурки;
Увлажнение и
биопоражение;
Загрязнения,
вандализм,
заплатки,
Оголение и эрозия
кладки
6/23

7.

Анализ поврежденности фасадов
Материалы
обследований 70
жилых домов
исторического центра
Санкт-Петербурга
5 наиболее часто
встречающихся
дефектов:
Трещины;
Деструкция
штукатурки;
Увлажнение и
биопоражение;
Загрязнения,
вандализм,
заплатки,
Оголение и эрозия
кладки
7/23

8.

Анализ поврежденности фасадов
Материалы
обследований 70
жилых домов
исторического центра
Санкт-Петербурга
5 наиболее часто
встречающихся
дефектов:
Трещины;
Деструкция
штукатурки;
Увлажнение и
биопоражение;
Загрязнения,
вандализм,
заплатки,
Оголение и эрозия
кладки
8/23

9.

Анализ поврежденности фасадов
Деструкция
Увлажнение
Трещины
слоев
иотделочных
биопоражение
9/23

10.

Анализ поврежденности фасадов
1 – увлажнение, биопоражение;
2 – замачивание, загрязнение, биопоражение;
3 – появление деформаций, трещин, а также
биопоражения;
4 – увлажнение, биопоражение, деструкция
отделки;
5 – деформации основания, биопоражение,
отлуп и сколы отдельных плиток облицовки;
6 – несущие конструкции балконов – появление
деформаций, трещин, биопоражение;
7 – декоративные элементы: потеря
целостности, увлажнение, загрязнение;
8 – деформации и трещины;
9 –вандализм, загрязнение, увлажнение.
10/23

11.

Общий принцип работы системы –
каждый сенсор независимо от других
фиксирует состояние, затем передает
данные в BIM-модель
Конфигурация системы
Предположительно
Основа системы –
наиболее
эффективна
сеть датчиков
на
система
сенсорами и
границесотделочных
сетью
основе
слоевна
и несущей
графеновых
конструкцииволокон
Стоимость
Сгущение системы
на
мониторинга
в
ожидаемых участках
дальнейшем
анализе
появления дефектов
была назначена исходя
из стоимости графена и
систем
аналогов
Разрежение
на
участках наименее
вероятного появления
дефектов
11/23

12.

I. Локальные сценарии
Сценарий
Сохранение периодических
капитальных ремонтов. Отказ от
текущих ремонтов
Отказ от капитального ремонта.
Регулярный текущий ремонт
Отказ от текущего ремонта.
Предупреждение появления
дефектов и повреждений
Сценарии применения
системы
Влияние на модель внедрения
Фиксированные затраты на капитальный ремонт,
единовременные затраты раз в 1 цикл
Увеличенные затраты на текущий ремонт,
равномерно распределенные затраты с
увеличением их стоимости с течением времени
Малые равномерно распределенные затраты
фиксированной стоимости, дополнительные
единовременные затраты на 1/5 величины затрат
стандартного капитального ремонта. Большая
стоимость системы
Отказ от текущего и капитального
Увеличенные равномерно распределенные затраты
ремонта. Предупреждение появления
фиксированной стоимости, увеличенная стоимость
дефектов и повреждений, увеличение
системы
затрат
12/23

13.

II. Глобальные сценарии
Сценарий
Сценарии применения
системы
Влияние на модель внедрения
Независимое обслуживание
каждого здания
Увеличенные затраты на предупреждение появления
дефектов и на текущий ремонт
Систематизированное
обслуживание группы зданий
Сильно уменьшенные затраты на текущий ремонт,
уменьшенные затраты на капитальный ремонт, уменьшение
стоимости систем мониторинга
Систематизированное
обслуживание с принятием
системных решений
Дополнительные разовые затраты на устранение причин
появления повреждений, значительное уменьшение затрат
на текущие и капитальные ремонты с каждым новым
системным решением, уменьшение затрат на
предупреждение дефектов, уменьшение стоимости систем
13/23

14.

Данные о стоимости капитального и
текущих ремонтов основаны на
усредненной стоимости на 1 м2 по
сметным расчетам проектов ОКН
Экономический анализ
I. Предварительный расчет
Относительная
окупаемость уже
после 1 цикла
капитального
ремонта фасадов
Есть возможность
дополнительного
снижения затрат за
счет оптимизации
расположения
сенсоров
14/23

15.

Данные о стоимости капитального и
текущих ремонтов основаны на
усредненной стоимости на 1 м2 по
сметным расчетам проектов ОКН
Экономический анализ
II. Локальный сценарий с
капитальным ремонтом
Э К О Н О М И Ч Е С К И Й Э ФФ Е К Т, Р У Б
20 000 ₽
18 000 ₽
16 000 ₽
14 000 ₽
12 000 ₽
10 000 ₽
8 000 ₽
6 000 ₽
4 000 ₽
2 000 ₽
0₽
1
6
11
16
21
26
Годы
Система мониторинга (предварительный расчет)
Без системы мониторинга
Капитальный ремонт с системой мониторинга (сценарий 1)
15/23

16.

Данные о стоимости капитального и
текущих ремонтов основаны на
усредненной стоимости на 1 м2 по
сметным расчетам проектов ОКН
Экономический анализ
III. Локальный сценарий с
текущими ремонтами
Э К О Н О М И Ч Е С К И Й Э ФФ Е К Т, Р У Б
20 000 ₽
18 000 ₽
16 000 ₽
14 000 ₽
12 000 ₽
10 000 ₽
8 000 ₽
6 000 ₽
4 000 ₽
2 000 ₽
0₽
1
6
11
16
21
26
Годы
Система мониторинга (предварительный расчет)
Без системы мониторинга
Отказ от капитального ремонта. Текущие ремонты с системой мониторинга (сценарий 2)
16/23

17.

Экономический анализ
Данные о стоимости капитального и
текущих ремонтов основаны на
усредненной стоимости на 1 м2 по
сметным расчетам проектов ОКН
IV. Локальный сценарий с предупреждением
повреждений и капитальным ремонтом
Э К О Н О М И Ч Е С К И Й Э ФФ Е К Т, Р У Б
20 000 ₽
18 000 ₽
16 000 ₽
14 000 ₽
12 000 ₽
10 000 ₽
8 000 ₽
6 000 ₽
4 000 ₽
2 000 ₽
0₽
1
6
11
16
21
26
Система мониторинга (предварительный расчет)
Без системы мониторинга
Отказ от текущего ремонта. Предупреждение повреждений (сценарий 3)
Годы
17/23

18.

Экономический анализ
Данные о стоимости капитального и
текущих ремонтов основаны на
усредненной стоимости на 1 м2 по
сметным расчетам проектов ОКН
V. Локальный сценарий с предупреждением
повреждений и отсутствием любого ремонта
Э К О Н О М И Ч Е С К И Й Э ФФ Е К Т, Р У Б
20 000 ₽
18 000 ₽
16 000 ₽
14 000 ₽
12 000 ₽
10 000 ₽
8 000 ₽
6 000 ₽
4 000 ₽
2 000 ₽
0₽
1
6
11
16
21
26
Система мониторинга (предварительный расчет)
Без системы мониторинга
Отказ от текущего и капитального ремонта. Предупреждение повреждений (сценарий 4)
Годы
18/23

19.

VI. Глобальный сценарий
независимого обслуживания зданий
Экономический анализ
Э К О Н О М И Ч Е С К И Й Э Ф Ф Е К Т П Р И П Е Р В О М Г Л О БА Л Ь Н О М С Ц Е Н АР И И , Р У Б
17 000 ₽
15 000 ₽
13 000 ₽
11 000 ₽
9 000 ₽
7 000 ₽
5 000 ₽
3 000 ₽
1
6
11
16
21
26
Годы
Капитальный ремонт с системой мониторинга (сценарий 1)
Текущие ремонты с системой мониторинга (сценарий 2)
Предупреждение повреждений (сценарий 3)
Улучшенное предупреждение повреждений, отказ от любого ремонта (сценарий 4)
19/23

20.

Экономический анализ
VII. Глобальный сценарий
организованного обслуживания
группы зданий
12 000 ₽
Э К О Н О М И Ч Е С К И Й Э ФФ Е К Т П Р И ВТО Р О М ГЛ О БА Л Ь Н О М С Ц Е Н АР И И , Р У Б
11 000 ₽
10 000 ₽
9 000 ₽
8 000 ₽
7 000 ₽
6 000 ₽
5 000 ₽
4 000 ₽
3 000 ₽
1
6
11
16
21
26
Годы
Капитальный ремонт с системой мониторинга (сценарий 1)
Текущие ремонты с системой мониторинга (сценарий 2)
Предупреждение повреждений (сценарий 3)
Улучшенное предупреждение повреждений, отказ от любого ремонта (сценарий 4)
20/23

21.

VIII. Глобальный сценарий
организованного обслуживания группы
зданий с принятием системных решений
Экономический анализ
Э К О Н О М И Ч Е С К И Й Э Ф Ф Е К Т П Р И Т Р Е Т Ь Е М Г Л О БА Л Ь Н О М С Ц Е Н АР И И , Р У Б
10 000 ₽
9 000 ₽
8 000 ₽
7 000 ₽
6 000 ₽
5 000 ₽
4 000 ₽
1
6
11
16
21
Капитальный ремонт с системой мониторинга (сценарий 1)
Текущие ремонты с системой мониторинга (сценарий 2)
Предупреждение повреждений (сценарий 3)
Улучшенное предупреждение повреждений, отказ от любого ремонта (сценарий 4)
26
Годы
21/23

22.

Заключение
1. Оптимальная конфигурация системы автоматизированного мониторинга –
сеть датчиков на основе графена, связанная с BIM-моделью здания и
работающая по заданным сценариям, с расположением сенсоров в
ожидаемых местах появления повреждений
2. Относительная окупаемость – 1 цикл капитального ремонта,10-15 лет, в
зависимости от выбранной схемы обслуживания здания
3. Рекомендуется при применении системы автоматизированного мониторинга:
Для многоквартирных жилых домов – сценарий с полным предупреждением
повреждений;
Для коммерческих объектов и для общественных зданий – сценарий
предупреждения повреждений с капитальным ремонтом по необходимости;
Для административных и государственных объектов – сценарий плановых
капитальных ремонтов
22/23

23.

Заключение
Публикации
Тихонович Н.А. Терех М.Д. Анализ повреждений фасадов и их дальнейший
мониторинг // Сборник докладов конференции ВИТУ. 2019. С. 66-71.
Мохирева А.О., Глебова Е.А., Логинова П.В., Назинян Л.Г., Беспалов В.В.,
Тихонович Н.А. Повреждаемость фасадов исторических зданий СанктПетербурга // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2019. В
стадии рецензирования
Апробация
Внедрение
Конференция «Современные направления развития технологии,
организации и экономики строительства». Санкт-Петербург, 2019.
Предложено к внедрению в программу капитального ремонта
многоквартирных домов на 2020-2024 г. в Санкт-Петербурге
Фондом капитального ремонта;
В рамках продолжения исследований проект по теме
автоматизированного мониторинга совместно со студентами и
аспирантами ИСИ направлен в «меню проектов» СПбПУ
23/23