International research journal

Keywords: mechanical safety, engineering structure, measurements, vibration analysis, key control parameters, trend 
analysis, measurement interval. 
Введение 
Широкое применение наружных и внутренних облицовочных покрытий различного назначения при 
проектировании и строительстве зданий и сооружений приводит ко все большему усложнению доступа специалистов к 
основным несущим конструкциям при их предварительном визуальном, а также детальном инструментальном 
обследовании [1]. В ряде случаев при организации работ по обследованию зданий и сооружений доступ специалистов 
к элементам конструкций, подлежащих обследованию, также может быть существенно ограничен и затруднен по 
причине режимности объекта контроля, либо нецелесообразности ограничений (на период обследования) условий 
нормальной эксплуатации объекта. 
Для организаций, осуществляющих эксплуатацию и надзор за состоянием зданий и сооружений, была бы весьма 
полезна унификация принципов технического контроля механической безопасности строительных объектов, несмотря 
на то что эти сооружения значительно различаются между собой как по своей расчетно-конструктивной схеме, так и по 
архитектурно-планировочным решениям, назначению, этажности и срокам эксплуатации [2]. 
Важнейшее значение при разработке нормативно-методического обеспечения мониторинга механической 
безопасности несущих конструкций зданий и сооружений приобретает проблема выбора нескольких обобщенных 
параметров, которые достаточно легко и удобно могут быть определены для каждого объекта контроля. Такие 
параметры, измеряемые (определяемые) с некоторой периодичностью в составе визуальных обследований и 
анализируемые в комплексе с результатами этих обследований, позволяют судить о безопасности несущих конструкций 
сооружения в целом. Критерием обеспеченности механической безопасности при этом является неизменность таких 
обобщенных параметров [3]. 
Проблема оптимизации периодического вибрационного контроля различных зданий и сооружений известна 
достаточно давно [4]. Однако современные исследователи уделяют этому вопросу недостаточно внимания. Тем более, 
что подобная оптимизация может быть основана на использовании недавно введенных государственных стандартов. 
Здесь можно упомянуть такие работы, как [5], [6], [7]. Современные методы анализа и расчета в этой области также 
нашли свое отражение в работах [8], [9], [10]. На конкретных примерах зданий и сооружений, подвергающихся 
динамическим воздействиям, разрабатываются общие рекомендации по их эксплуатации [11], контролю параметров с 
использованием автоматизированных систем [12]. 

---

Международный научно-исследовательский журнал ▪ № 1 (103) ▪ Часть 1 ▪Январь 
106 
В соответствии с требованиями ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга 
технического состояния», одним из критериев безопасности является неизменность величины периода основного тона 
колебаний Т здания или сооружения и логарифмического декремента затухания этого тона D. Эти параметры 
вычисляются по данным электронных архивов колебаний, регистрируемых с некоторой периодичностью. При этом, для 
выполнения таких измерений не требуется вскрытие облицовок, а доступ специалистов осуществляется в ограниченное 
количество мест в здании и не препятствует функционированию объекта по прямому назначению. В частности, такими 
местами для высотных зданий являются элементы кровли в узлах примыкания к силовому каркасу, а для 
большепролетных конструкций – силовые элементы перекрытий вблизи середины пролета. 
Значение периода основного тона колебаний Т определяется по результатам спектрального анализа электронного 
архива скоростей или ускорений характерных точек контроля на сооружении, в соответствии с требованиями ГОСТ 
34081-2017 «Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний»; поскольку 
изменение этих параметров во времени пропорционально колебаниям объекта контроля. Независимо от способа 
измерений, частота изменения параметра и мощность одного и того же колебательного процесса будет неизменной [13]. 
Существуют математические зависимости между частотой f (а значит, и периодом Т), перемещением d, скоростью v и 
ускорением a для пиковых значений синусоидального сигнала: 
2
v
ga
f
d
v




(1)
где g = 9,81 м/с
2
[14]. 
Реальные колебания, возникающие у здания или сооружения под воздействием эксплуатационных периодических 
нагрузок, представляют собой сложный динамический процесс, который, однако, с достаточной степенью точности 
может быть представлен в виде нескольких синусоидальных колебаний, для каждого из которых будет справедливым 
выражение ( 1 ). Для целей долговременного мониторинга главный интерес представляют собой параметры Т и D для 
первого, наиболее низкочастотного резонанса, поскольку эти колебания обладают наибольшей энергией и поэтому 
могут реально влиять на механическую безопасность контролируемого объекта. 
Существующие в настоящее время приборы для регистрации и последующего анализа механических колебаний 
зданий и сооружений способны контролировать колебания одновременно по трем взаимно перпендикулярным осям, с 
шагом кадров телеметрии 0,01 Гц, что в полной мере соответствует требованиям действующих нормативных 
документов. Значение логарифмического декремента затухания D получают через амплитудно-частотную 
характеристику системы: 
0
f
D
f



(2)
где f
0
 – наиболее вероятная частота собственных колебаний, Δf – полоса пропускания колебательной системы на 
уровне 0,707 (-3 дБ) от максимума. 
Для параметров основного тона колебаний здания или сооружения под неизменностью в ГОСТ 31937-2011 
понимается отклонение величины периода основного тона колебаний Т и логарифмического декремента затухания 
этого тона D, регистрируемых и вычисляемых при каждом последующем акте мониторинга, на величину не более ±10% 
от первоначально зарегистрированных значений, полученных для данного объекта контроля при первом измерении и 
анализе. 
В пределах жизненного цикла сооружения можно представить зависимость обобщенной характеристики 
надежности (механической безопасности) в виде «Сигма-кривой», имеющей два нелинейных участка [15]. Нас будет 
интересовать второй участок, соответствующий переходу технического состояния сооружения из категории 
«работоспособное» в категорию «ограниченно работоспособное».