Статьи
Главная
»
Статьи
"Механические испытания - фундаментальная часть национальной системы обеспечения механической безопасности в техносфере."
Рассматриваются аспекты состояния, проблемы и пути их решения в рамках единой Национальной (государственной) системы механических испытаний, ее восстановление и подъем научно-практического уровня на соответствующий требованиями настоящего и перспективного уровня напряженности техносферы.
Объективный процесс увеличения техногенной опасности, стремительный рост массы и энергоемкости глобальной техносферы, как следствие бурного развития науки, техники и стремительного роста объемов производства, стимулирует в индустриально развитых странах активный процесс создания национальных государственных систем обеспечения механических испытаний. Сегодняшние параметры динамики роста массы и энергоемкости техносферы ставят перед человечеством задачу с безальтернативным единственным решением – перестроить общественное сознание по отношению к механической опасности, как реальной масштабной угрозе, требующей от человечества кардинальных предупредительных мер защиты, которые могут быть обеспечены единой Национальной (государственной) системой механических испытаний (НСО МИ).
ТЕХНОГЕННАЯ НАПРЯЖЕННОСТЬ.
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ.
В числе дюжины опасностей к концу XX века обозначилась механическая опасность в техносфере. (Рис. 1) Это стало серьезной угрозой национальной безопасности по проблемам механической прочности зданий, инженерно-технических сооружений и вообще технических систем, вследствие стремительного непропорционального роста массы и энергоемкости глобальной техносферы, которая за последние 300 лет трижды удваивалась: за 150 лет, затем за 100 и третье удвоение – менее чем за 50 лет. Естественно, растет интенсивность катастроф и аварий с большим экономическим ущербом. За последние 30 лет их количество возросло, как минимум, в четыре раза. Число аварий на магистральных трубопроводах в России возрастало в среднем в 1,5 раза в год.
Интуитивная экстраполяция сложившейся за 300 лет тенденция роста техносферы приводит к пониманию проблем создаваемых техногенной напряженностью.
|
Рис.1 Техногенные опасности, для предупреждения которых в Технических регламентах вводят специальные требования.
|
При прогнозировании способом математического моделирования событий И.И. Мазур и О. И. Молдованов применили функционал интегрального показателя глобального экологического риска, включающий в себя два блока проблем.
1. Проблемы гео-, био- и антропосферы;
2. Проблемы ядерного оружия.
Прогнозируя экологическую обстановку на ближайшую перспективу 20-30 лет, экстраполируя объективную функцию техногенной напряженности Земли, целесообразно дополнить функционал интегрального показателя глобального экологического риска третьим блоком экологических проблем как следствие механической опасности техносферы, стремительно нарастающей по своей массе и энергоемкости (рис. 2).
Последствия от геотехнических катастроф в современной техногенной напряженности по своей тяжести стали соизмеримы с последствиями ядерной катастрофы. (Нагасаки – 140 тыс. чел. Бхопал – 200 тыс. чел.)
Рис.2 Функционал интегрального показателя глобального экологического риска.
НАЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ.
В общественно-экономических формациях (странах и сообществах стран) с достаточным уровнем общественного, нравственно-этического развития и материальной культуры формируются и действуют национальные системы обеспечения механической безопасности в сфере жизнедеятельности человека. Одной из главных систем являются национальные системы обеспечения безопасности зданий и сооружений.
Материально-технической основой таких систем механической испытаний являются приборы и стенды, испытательное оборудование для механических (прочностных) испытаний строительных материалов деталей, модулей и в целом строительных объектов. Важным обстоятельством при этом является полноценная действенная государственная система обеспечения механических испытаний.
Практически во всех отраслях промышленности условно (виртуально) действуют трехуровневые системы обеспечения механических испытаний. Первый – испытания материалов, отдельных узлов и агрегатов; второй – испытания в процессе изготовления, третий – интегральный, испытание технической системы в целом, перед вводом в обращение.
НАЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В СТРОЙИНДУСТРИИ
Наиболее отчетливо это наблюдается в строительной индустрии. На примере этой отрасли во второй половине XX столетия выявился парадокс человеческого сознания, заключающийся в том, что в самой жизненно необходимой и потенциально опасной сфере бытия самый низкий показатель затрат на испытания на единицу вкладываемых в производство средств.
В стройиндустрии испытательное оборудование, так же как в других отраслях, трехуровневое (рис.3).
приведены некоторые примеры испытательного оборудования необходимого в стройиндустрии.
Первый уровень – это оборудование для механических испытаний строительных материалов, деталей и фрагментов строительных сооружений при выпуске их из производства и входном контроле в построечных условиях.
Основу этой подсистемы обеспечения механических испытаний в стройиндустрии составляет огромное количество разнообразных испытательных машин в лабораториях НИИ, КБ, заводов и учебных заведений, которые оснащались за счет ввоза испытательного импортного оборудования по репарации, изготовлением на двух отечественных специализированных заводах (г. Армавир, и г. Иваново) и собственного подведомственного производства. Суммарная стоимость введенного в обращение испытательного оборудования этого уровня за 30 лет может составить десятки миллиардов долларов. На данный момент 80-95% общего количества единиц испытательного метрологического оборудования морально и физически устарело и требует модернизации или полной замены.
Второй уровень – это оборудование для механических испытаний в построечных условиях для испытания прочности:
- каменной (кирпичной) кладки;
- бетонных конструкций;
- асфальтобетонных покрытий улиц, площадей, автодорог и аэродромов
Состояние дел по использованию испытательного метрологического оборудования на этом уровне не удовлетворительное. Для примера рассмотрено нормативно-методическое и приборное обеспечения механических испытаний, каменной (кирпичной) кладки.
В строительных организациях местных административных органов, управлениях, отделах архитектуры и в инфраструктурах Министерства по чрезвычайным ситуациям, осуществляющих контроль качества в строительстве, особенно в регионах с повышенной сейсмичностью, неудовлетворительно решены организационно-технические задачи по определению прочности сцепления в каменной кладке.
Аналитические исследования (ГОСТ 24992-81 “Методы определения прочности сцепления в каменной кладке”), проведенные Научно-исследовательским и конструкторским центром испытательных машин Точмашприбор (г. Армавир), и практика таких испытаний показали принципиальные недостатки методической и приборной части стандарта и низкую результативность его применения.
|
Рис. 3 Испытательное оборудование для стройиндустрии
|
Предлагаемое стандартом устройство не аттестовано как измерительное средство, отсутствуют нормируемые метрологические характеристики, методически и приборно не обеспечена его периодическая метрологическая поверка, кинематика силовых захватных приспособлений не обеспечивает (как того требует стандарт) осевого растяжения испытываемой
площади сечения шва (слоя связывающего раствора). Вследствие отмеченных недостатков достоверность определения прочности сцепления в кладке была систематически удовлетворительной.
Этим объясняется обстоятельство, что при изучении вопроса практического использования метода и прибора для испытания прочности сцепления в каменной и кирпичной кладке, описанного в ГОСТ 24992-81, не было установлено ни единого случая его применения в построечных условиях. С недостатками такого метода и средств испытаний, сдерживающих их внедрение в обращение, согласились авторы-разработчики ГОСТ 24992-8 (специалисты ЦНИИСК*4) им. В. А. Кучеренко г. Москва).
В НИКЦИМ Точмашприбор (г. Армавир) была проведена НИОКР и создан прибор для испытания кладки ПИК-20Р (рис. 4), включенный в Госсреестр средств измерений №16539-97 и защищен патентом на изобретение №2126150 от 10.02.1999.
|
Рис. 4 Прибор для испытания каменной и кирпичной кладки ПИК-20Р
|
Но парадоксальность ситуации в стройиндустрии не изменилась. Единственное средство измерения, созданное специализированной научно-исследовательской конструкторской организацией, прошедшее весь цикл полагающихся государственных испытаний, включенное в Госреестр СИ, за 10 лет (с 1997 по 2007 гг.) было востребовано во всей России и СНГ только в трех местах: ДГТУ г. Махачкала, МНУ УКС г. Новоуральск и ТСК ЭНЕРДЖИ г. Москва. И это в годы строительного бума!
Третий уровень системы обеспечения механических испытаний – это оборудование для финишной интегральной оценки прочности вводимых и эксплуатируемых зданий и инженерно-технических сооружений по показателям сейсмопрочности и сейсмостойкости.
Только испытательное оборудование второго и особенно третьего уровня может выполнить функцию заградительных мер по внедрению в практику некачественных проектов и недобросовестного строительства. Однако, методы и средства динамической диагностики зданий и сооружений на сейсмостойкость, кроме некоторых зданий и сооружений в военном ведомстве, практически не применяют.
В 1998 году в виртуально объединенных научно-производственных потенциалах НИКЦИМ Точмашприбор (г. Армавир), НИЦ 26го ЦНИИ МО РФ*5 (г. Санкт-Петербург) и СГЭ*6 (г. Саратов) был создан, одобрен МВК, рекомендован к производству и применен сейсмодиагностический виброимпульсный комплекс (СДВИК -100-50). Акт от 27.03.98, утв. Министром РФ, председателем ГК по жилищной и строительной политике Е. В. Басиным.(рис. 5)
|
|
|
Рис. 5 Сейсмодиагностический виброимпульсный комплекс для строительных объектов СДВИК-100-50
|
Предложенный способ и мобильное техническое средство динамических исследований сейсмостойкости зданий и сооружений отличаются от аналогов тем, что воздействие на объект производится сейсмическими волнами, (аналогичными геологическим), возбуждаемыми поверхностными источниками сейсмических колебаний, которые устанавливаются на определенном расстоянии от испытываемого объекта. А из зарегистрированных в реальном масштабе времени вынужденных колебаний фундамента и самого строительного объекта выделяются частоты колебаний испытываемого строительного объекта, на основе анализа которых строится оценка динамических характеристик, заключение о его сейсмостойкости, остаточном ресурсе и разрабатываются меры, заключения и рекомендации по дальнейшей эксплуатации обследованного строительного сооружения и, при необходимости, меры по его укрепления.
К этой научно-методической конструкторской проработке и полученным экспериментальным результатам с момента их опубликования в печати, на конференциях и совещаниях на разных уровнях проявлялся большой интерес и запрашивались технико-коммерческие предложения для составления контрактов на поставку и ввод в обращение этих комплексов. Такие обращения были из разных регионов повышенной геологической сейсмоактивности и техногенной напряженности России, СНГ, Ирана, Турции. Было обращение из г. Москвы в связи с масштабными разрытиями при строительстве третьего кольца автострады. Особая активность обращения проявлялась после глобальных геологических или техногенных катастроф. Но ни один сейсмодиагностический виброимпульсный комплекс не был востребован и применен в практике. Естественно не стоимость комплекса в 250-300 т. у. е. сдерживает его внедрение! Окупаемость такого комплекса не превышает 1,5-2 года!
ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ НАЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В НАУКЕ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
С началом бурного развития науки и техники и стремительного роста объемов производства, в индустриально развитых странах начался активный процесс создания национальных государственных систем механических испытаний.Сегодняшние параметры динамики роста массы и энергоемкости техносферы ставят перед человечеством задачу с безальтернативным единственным решением – перестроить общественное сознание по отношению к механической опасности, как реальной масштабной угрозе, требующей от человечества кардинальных предупредительных мер защиты, которые могут быть обеспечены единой Национальной (государственной) системой механических испытаний (НСО МБ).
Основными задачами инфраструктур входящих в НСО МИ будут:
- разработка научных концепций новых методов и технических средств механических испытаний;
- подготовка и повышение кадров ИТР лабораторий механических испытаний в НИИ, КБ, заводов и учебных заведений;
- разработка проектов и перспективных концепций технических перевооружений лабораторий механических испытаний.
Вопросы состояния, проблем и перспектив НСО МИ рассматриваются в инфраструктурах РАН (ИМАШ), Минобрнауки и Ростехрегулирования. Большое внимание этой проблеме уделяет руководство Российской инженерной академии. Этот семинар поддержан Президентом РИА. В поставку заседания Президиума РИА 15.05.09г. включен вопрос - итоги Нижегородского семинара, формирование и передана в оргкомитет по подготовке II съезда инженеров России предложений по проблемам НСО МИ в резолюцию съезда.
Сопредседателями оргкомитета по подготовке и проведению съезда являются Миронов С.М., Лужков Ю.М. и Президент РИА Гусев Б.В.
-----------------------------------------------
*1 - МНТЦ РИА – Межотраслевой научно-технический центр Российской инженерной академии «Механические испытания».
*2 - ТК-311 Ростехрегулирования - Технический Комитет (ТК-311) Ростехрегулирования «Машины и приборы для определения механических свойств материалов».
*3 - НИКЦИМ Точмашприбор – научно-исследовательский конструкторский центр испытательных машин.
*4 – ЦНИИСК – Центральный научно исследовательский институт строительных конструкций.
*5 НИЦ – Научно-исследовательский центр 26-го Центрального научно-исследовательского института Министерства обороны РФ.
*6 СГЭ – Саратовская геофизическая экспедиция.
Научно-производственная фирма «РЕОМ» образована в 2008 году и объединяет специалистов
по механике, холодильной технике, системам автоматизации.
Основной вид деятельности компании – производство, модернизация и поставка
оборудования для проведения испытаний, Лабораторное оборудование ( климатическая камера )
по механике, холодильной технике, системам автоматизации.
Основной вид деятельности компании – производство, модернизация и поставка
оборудования для проведения испытаний, Лабораторное оборудование ( климатическая камера )
Дополнительно: