Приложение В. Научная подготовка и научно-техническое сопровождение проектирования и строительства высотных зданий

Приложение В

Научная подготовка и научно-техническое сопровождение
проектирования и строительства высотных зданий

1. Общие положения

1.1. Научная подготовка (НП) и научно-техническое сопровождение (НТС) инженерных изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации высотных зданий являются неотъемлемой частью всеобщей системы управления качеством строительной продукции (жилых и общественных высотных зданий) и процессов ее производства.

1.2. Назначение НП и НТС - понизить степень неопределенности исходных данных для проектирования и строительства объекта, повысить уровень надежности принимаемых проектных и управленческих решений и, соответственно, уровень безопасности строительства и эксплуатации высотного здания.

1.3. Техническое задание на НП и НТС (решение о составе, содержании и объемах работ) принимается заказчиком совместно с генеральной проектной организацией и научно-исследовательской организацией (или группой), привлекаемой заказчиком по договору о научной подготовке и научно-техническому сопровождению строительства высотного объекта.

1.4. Инициаторами выполнения НП и НТС в части отдельных его разделов могут выступать также:

орган государственного строительного надзора в пределах своей компетенции;

собственник строительного объекта, заинтересованный в его эксплуатационной и технической надежности;

страхователь в случае добровольного страхования имущества и/или обязательного страхования гражданской ответственности.

1.5. В ТЗ должны отражаться особенности проектируемого объекта, требующие НП и НТС. В его состав включаются:

задание на разработку методики оценки уровня НП и НТС для конкретного высотного объекта;

обоснование и выбор уровня НП и НТС рассматриваемого объекта;

описание инновационных разработок, предполагаемых к использованию в проектировании и/или в строительстве;

задание на разработку программы НП и НТС выбранного уровня.

1.6. В зависимости от степени сложности объекта и уровня неопределенности исходных данных для его проектирования и строительства НП и НТС подразделяются на три уровня: базовый, повышенный и высший.

1.7. НП и НТС базового уровня являются общей для всех трех уровней. Научная подготовка базового уровня включает в себя разработку программ научно-технического сопровождения и мониторинга:

экологического и геотехнического состояния площадки строительства;

состояния конструкций окружающих объектов и строящегося высотного здания;

выбор методов анализа и оценки результатов мониторинга.

Кроме того, в программе должен быть предусмотрен научно-технический мониторинг состояния конструкций и инженерных сетей и систем объекта на период эксплуатации.

1.8. Научная подготовка повышенного уровня проводится в тех случаях, когда неопределенность проектирования и/или строительства отдельных частей, конструктивных элементов или систем здания превышает заложенную в базовой подготовке. Потребность в научной подготовке этого уровня может возникнуть, например, при недостатке исходных данных геотехнического характера, экологического характера, в случаях, когда в проекте предполагается проводить экспериментальные работы или внедрять инновационные разработки конструкционного, материаловедческого, организационно-технологического характера и т.д.

1.9. Научная подготовка высшего уровня предназначена для высотных объектов, опыт возведения которых в сложившихся условиях отсутствует, и материалы этой подготовки представляют большую научную и практическую значимость. В ней готовится научно-техническое сопровождение всех разделов проекта высотного здания и всех этапов его строительства.

1.10. К проведению научной подготовки и научно-технического сопровождения строительства высотных зданий допускаются физические или юридические лица, которые соответствуют требованиям законодательства Российской Федерации, предъявляемым к лицам, осуществляющим архитектурно-строительное проектирование жилых и общественных высотных зданий.

1.11. При выборе систем мониторинга рекомендуется в максимальной степени использовать автоматизированные методы и технические средства для сбора, обработки и анализа значений наблюдаемых характеристик.

2. Разработка технического задания на НП и НТС

2.1. ТЗ являются документом, содержащим дополнительные требования к инженерным изысканиям, проектированию, строительству и эксплуатации высотных зданий в части их научной подготовки и научно-технического сопровождения. ТЗ готовятся в составе исходных данных для проектирования высотных объектов.

2.2. ТЗ разрабатываются по заданию заказчика в рамках договора последнего с научно-исследовательскими и/или специализированными организациями. Эти организации должны быть включены в реестр организаций, допущенных к научно-исследовательским работам в области высотного строительства (например, поддерживаемый специализированной саморегулируемой организацией).

2.3. ТЗ подлежат научно-технической экспертизе, выполняемой научно-исследовательской и(или) иной организацией, которая должна быть включена в реестр организаций, допущенных к экспертизе.

2.4. При приемке объекта в эксплуатацию ТЗ совместно с программой НТС и результатами исполненных в соответствии с ней исследовательских работ являются документами, используемыми для декларирования соответствия проекта и возведенного объекта его потребительским качествам.

3. Программы научной подготовки
и научно-технического сопровождения

3.1. *Программы научной подготовки (НП) и научно-технического сопровождения проектирования и строительства высотных объектов (НТС) составляются для выбранного в ТЗ уровня подготовки (базового, повышенного или высшего) и являются документами, рекомендуемыми для включения в приемочную и эксплуатационную документацию. В них должны быть предусмотрены состав, содержание и объемы работ по НТС и мониторингу, обеспечивающие комплексную безопасность людей, прилегающих территорий и окружающей застройки.

3.2. Программы должны предусматривать необходимость продолжения мониторинга состояния объекта в эксплуатационном периоде.

3.3. В программах должна быть предусмотрена возможность их корректировки в зависимости от полученных результатов мониторинга.

3.4. В программе НП и НТС инженерных изысканий должна приниматься во внимание степень изученности:

природных условий площадки строительства и прилегающих к ней территорий;

факторов техногенного характера, способных оказывать влияние на строительство и эксплуатацию предполагаемого к строительству высотного объекта или комплекса;

конструктивной сложности высотного здания или комплекса.

3.5. Для градостроительных зон Санкт-Петербурга, в которых градостроительными регламентами допускается высотное строительство, рекомендуются опережающие инженерные изыскания по программам НП и НТС изыскательских работ. По их результатам рекомендуется разрабатывать технико-экономические оценки эффективных параметров будущих высотных зданий (предельных высот, конструктивных схем, глубины освоения подземного пространства, выделение радоноопасных зон и т.д.).

3.6. Измерительные средства (приборы) для мониторинга характеристик грунтов оснований рекомендуется закладывать в грунтовую толщу при проведении инженерных изысканий.

3.7. Научная подготовка к проектированию предназначена для повышения достоверности исходных данных для проектных работ. НП к проектным работам выполняется в соответствии с требованиями к ней, содержащимися в ТЗ. В частности, научная подготовка к проектированию включает разработку прогнозов:

изменений гидрометеорологических и климатических условий на период эксплуатации высотного объекта;

изменений гидрогеологических и геотехнических характеристик грунтов и коренных пород оснований и площадки строительства под влиянием нагрузок и иных воздействий от высотного здания;

научно-технических и социально-экономических изменений, предполагающих возможность изменения функционального назначения здания;

долговечности здания в целом и отдельных его конструктивных элементов.

3.8. Для повышения надежности исходных данных для проектирования высотного объекта, выбора его расчетных моделей, а также программных комплексов для расчетов конструктивных характеристик объекта НП должна включать в себя программу и результаты аэродинамических испытаний модели объекта на ветровые нагрузки в аэродинамической трубе.

3.9. При разработке программы исследований модели высотного здания на аэродинамические нагрузки должно быть предусмотрено [18]:

участие специалистов по проектированию несущих и ограждающих конструкций здания, по проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и системы пожарной безопасности;

перечень исследуемых факторов должен обеспечить учет всех архитектурных и конструктивных особенностей исследуемого объекта в расчетах суммарных аэродинамических сил и моментов, действующих на здание;

способы оценки нестационарных ветровых нагрузок, действующих на здание и его отдельные элементы, применительно к резонансным явлениям, флаттеру и галопированию;

определение безопасных условий взлета и посадки вертолетов для тех случаев, когда на кровле здания проектируется вертолетная площадка;

определение экологических характеристик, комфортности и безопасности эксплуатации здания, таких как скорость ветра в пешеходных зонах, расчетных оценок ускорений верхних этажей зданий под действием ветра, параметры акустического излучения при обтекании отдельных фрагментов зданий, влияние на воздухообмен в помещениях высотного здания взаимного расположения заборных и вытяжных вентиляционных отверстий на его поверхности.

3.10. Для оценки адекватности результатов испытаний моделей здания на аэродинамические нагрузки фактическим условиям работы здания рекомендуется составлять программу испытаний и проводить наблюдения за параметрами ветрового потока, за ветровыми нагрузками на здание и колебаниями его элементов. По результатам сравнительного анализа уточняются методы и расчетные параметры аэродинамических испытаний.

3.11. В научной подготовке к проектированию рекомендуется обосновывать выбор конструкционных материалов, с точки зрения:

эффективности их применения в архитектурных и конструктивных решениях;

обеспечения надежности и долговечности высотного здания;

обеспечения наиболее благоприятных характеристик микроклимата и экологичности (минимальная загрязненность токсинами, грибами, микроорганизмами и т.п.) внутренней среды помещений;

наиболее безопасных условий строительства и эксплуатации;

минимизации затрат труда, времени, материальных и финансовых ресурсов при его возведении;

оценки его ремонтопригодности в процессе эксплуатации (примерного равенства сроков службы разнородных материалов, обеспечивающих одинаковую периодичность ремонтов и наиболее длительные межремонтные периоды);

минимизации затрат при его перепрофилировании или утилизации.

3.12. В составе НП к проектированию является обязательным проверка конструкций на прогрессирующее обрушение. Для этого должны быть выбраны соответствующие методы, алгоритмы и программы для проведения исследований конструкций на прогрессирующее обрушение.

3.13. В составе НП проектирования технологии и организации строительства необходимо проводить аэродинамические испытания модели высотного объекта в процессе его строительства, например, при возведении каждого пожарного отсека. При разработке этого вида моделей должна рассматриваться возможность включения в модель грузоподъемных механизмов, оборудования и приспособлений - монтажных кранов, подъемников, лесов, подмостей, элементов опалубки и т.п. Следует при этом размещение монтажных механизмов и мест складирования материалов, конструкций и т.п. на перекрытиях производить с учетом опасности ветровых воздействий.

3.14. К разработке модели объекта помимо вышеперечисленных специалистов должны привлекаться специалисты по организационно-технологическому проектированию.

3.15. Расчет конструкций в процессе их возведения следует производить на тех же самых расчетных моделях с применением тех же самых программных средств и с привлечением тех же самых специалистов, которые выполняют расчеты законченного здания на все виды нагрузок, действующих при его эксплуатации. Кроме того, в формировании моделей должны принимать консультативное участие специалисты по организационно-технологическому проектированию.

3.16. На модели возводимого объекта следует предусматривать расчеты конструкций на нагрузки, которые могут возникнуть в процессе прогрессирующего обрушения (от пожара и взрывов взрывоопасных веществ, стихийных бедствий, аварий техногенного происхождения, террористических актов и т.д.).

3.17. При желании заказчика выбрать для объекта навесные фасадные системы в научной подготовке к проектированию следует провести обоснование такого выбора, изучить вопросы аэродинамики, надежности крепления, мероприятий по безопасности при возникновении пожара, безопасности обслуживания, долговечности эксплуатации и получить результаты, гарантирующие надежность, безопасность и эффективность применения таких систем.

3.18. НП к строительству включает в себя подготовку научно-технического сопровождения строительно-монтажных работ:

подготовительные работы по мониторингу напряженно-деформированного состояния работы возводимых конструктивных частей и отдельных элементов объекта в процессе его возведения (закладку датчиков в конструкции, прокладку кабелей и т.д.);

разработку программы мониторинга температурно-влажностных режимов при твердении бетона конструкций, для которых существует опасность возникновения усадочных деформаций и трещин;

выбор критериев эффективности, сравнение вариантов (по критериям минимальных затрат труда и продолжительности возведения объекта, потребительских качеств продукции и т.д.), выбор наиболее эффективных технологических и организационных методов и средств возведения объекта.

3.19. В организационной части осуществляется анализ и выбор программ, а также компьютерных и телекоммуникационных средств для организации управления безопасностью производства работ, временем возведения объекта и качеством продукции.

3.20. При использовании многоуровневого календарного планирования рекомендуется применять алгоритмы и программы оптимизации по критерию времени процессов возведения объектов - методы оптимизации поточной и параллельно-поточной организации работ. Оптимизационные алгоритмы следует применять, используя модели пространственно-технологической структуры процессов возведения объектов.

4. Научно-техническое сопровождение проектирования
и строительства высотных зданий

4.1. Работы по научно-техническому сопровождению проектирования и строительства высотных зданий (НТС) должны проводиться при инженерных изысканиях, проектировании и строительстве объекта. НТС продолжается до того момента, когда влияние строительства или эксплуатации высотного здания на рассматриваемый объект мониторинга и НТС прекращается.

4.2. Основную часть базового НТС составляют работы по мониторингу:

состояния существующих объектов, попадающих в зону влияния строящегося высотного здания, в том числе грунтов их оснований, фундаментов, несущих, ограждающих и декоративных конструкций (начинается с предпроектной подготовки одновременно с проведением инженерных изысканий до момента, когда влияние строительства или эксплуатации высотного здания на рассматриваемый существующий объект прекращается);

геотехнического состояния и изменений грунтов и коренных пород площадки строительства, в особенности в зоне оснований возводимого здания (физико-механических, прочностных и деформационных характеристик), от начала инженерных изысканий и до завершения эксплуатации высотного объекта;

состояния конструкций фундаментов, подземных и надземных частей несущих и ограждающих конструкций строящегося высотного объекта (начинается с момента начала строительства и до завершения эксплуатации высотного объекта);

экологических характеристик окружающей среды (при необходимости);

состояния и функционирования инженерных систем объекта (начинается с пусконаладочных работ и заканчивается завершением эксплуатации высотного здания).

4.3. Выбор методов, приборов и средств измерений для мониторинга следует производить с учетом:

их разрешающей способности (средств индикации, измерений и/или наблюдений регистрируемых параметров, методов анализа и обработки сигналов и т.д.);

возможности автоматизированного проведения измерений, считывания, обработки и передачи информации в автоматизированном режиме;

возможности их автоматизированной настройки на различные параметры (например: смещения, скорости, ускорения) и режимы наблюдений (сплошной, периодический, выборочный);

максимальной надежности тех приборов, которые невозможно заменить в процессе длительного мониторинга (закладываемых в грунт, в материал конструкций и т.д.) или необходимости их дублирования;

возможности оценки косвенными методами наблюдаемых характеристик.

4.4. Измерения послойных деформаций оснований осуществляются в соответствии с требованиями ГОСТа 24846 с использованием сети грунтовых марок.

4.5. Наблюдения за состоянием окружающей природной среды включают в себя проводимые ежеквартально режимные гидрогеологические наблюдения в сети пробуренных и оборудованных на все горизонты подземных вод гидрогеологических скважин. При режимных наблюдениях определяются: изменение уровней подземных вод; пьезометрические напоры воды в грунтовом массиве; фильтрационные свойства грунтов; температуру грунтов и химический состав грунтовых вод; химический состав, температуру и мутность профильтрованной воды в дренажах и коллекторах; эффективность работы дренажных, водопонизительных и противофильтрационных систем.

4.6. В том случае если предварительными наблюдениями выявлено аварийное или предаварийное состояние объектов, попадающих в зону влияния строящегося объекта, мониторингу должны предшествовать проектные и реконструктивно-восстановительные работы по восстановлению эксплуатационных качеств объекта. По их завершении мониторинг состояния окружающих зданий проводится по обычным схемам с учетом проведенных реконструктивно-восстановительных работ.

4.7. В подготовительные работы по мониторингу состояния конструкций строящегося объекта входит разработка программы мониторинга, в которой производится выбор:

расчетных моделей и программных средств для определения усилий, напряжений, угловых и линейных перемещений, деформаций несущих конструкций объекта, их отдельных элементов, узлов и соединений;

точек наблюдений за прочностными и деформативными характеристиками конструкций и составление схем их расположения;

измерительных средств (тензометрической аппаратуры, инклинометров, прогибомеров, датчиков линейных размеров и т.д.);

методик установки средств измерений в теле свай, плит ростверка, в элементах конструкций подземной и надземной частей зданий в процессе возведения.

В подготовку входит также выбор:

средств измерений динамических характеристик зданий (смещение скоростей и/или ускорений элементов конструкций при колебаниях) как в процессе строительства, так и в последующей эксплуатации;

приборов для их измерений (сейсмографов, датчиков для измерений скоростей и ускорений смещений), осуществляемых с учетом спектральных характеристик измеряемых параметров колебаний;

определение мест их размещения на конструктивных элементах объекта.

4.8. В подготовительные работы по экологическому мониторингу входит разработка программы мониторинга, в которой должны быть выбраны:

перечень параметров окружающей среды (загрязняющих веществ в почве и грунте, в воздушной и водной средах, а также загрязнений биогенного, виброакустического и термического характера);

методы оценки значений выбранных параметров;

приборы для мониторинга (жидкостные и газовые хроматографы, масс-спектрометры, газоанализаторы и т.п.).

4.9. В программах мониторинга должны быть определены критические значения наблюдаемых величин, при которых возможно возникновение нештатных ситуаций, требующих вмешательства. По регистрации этих критических значений на пульте диспетчерского управления зданием в минимальные сроки должны приниматься управленческие решения по оценке опасности ситуации и принятии мер по ее устранению.

4.10. Техническое состояние конструкций и условий их эксплуатации оценивается на основе сопоставления измеренных значений наблюдаемых показателей с их нормативными значениями или с данными расчетов. При этом следует различать предупреждающий и предельный уровень значений показателей состояния объекта. Превышение предельного показателя следует рассматривать как аварийное или предаварийное состояние.

4.11. Обязательной составной частью мониторинга строительных объектов является долговременный высокоточный геодезический контроль положения конструкций и фундаментов в процессе их возведения и дальнейшей эксплуатации. Рекомендуется проводить геодезический контроль не менее одного раза в месяц. Для объектов, требующих научной подготовки и научно-технического сопровождения повышенного и высшего уровней, рекомендуется применение высокоточных спутниковых геодезических систем на основе GPS-аппаратуры (Global Positioning System или "ГЛОНАСС"), позволяющие в реальном масштабе времени измерять положение конструктивных элементов здания.

4.12. В соответствующих разделах пояснительной записки к проекту должны быть учтены результаты НП и НТС этого раздела, обосновывающие корректность выбранных проектных решений. В записке следует отражать:

описания альтернатив многовариантного проектирования объекта в целом, отдельных его частей, конструкций, элементов, инженерных сетей, систем и оборудования;

обоснования выбора расчетных схем, методов и алгоритмов расчета конструкций, описание применяемых для выбора, обоснования и расчетов математических, физических и иных моделей, программных комплексов и т.п.;

поддающиеся проверке результаты расчетов конструкций, систем и сетей оборудования.

4.13. Отчеты по НП и НТС являются обязательными документами при декларировании соответствия объекта его проектной документации и включаются в эксплуатационную документацию. Порядок документирования результатов НП и НТС должен соответствовать требованиям, предъявляемым к отчетам о НИР.