Руководство по безопасности при использовании атомной энергии "Динамический мониторинг строительных конструкций объектов использования атомной энергии"
(РБ-045-22)

УТВЕРЖДЕНО приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от "__"________20__г. N___*

________________

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: приказом Федеральной службы по экологическому,технологическому и атомному надзору от 22 марта 2022 г. N 84. - Примечание изготовителя базы данных.    

I. Общие положения

1. Руководство по безопасности при использовании атомной энергии "Динамический мониторинг строительных конструкций объектов использования атомной энергии" (РБ-045-22) (далее - Руководство по безопасности) разработано в соответствии со статьей 6 Федерального закона от 21 ноября 1995 г. N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии" в целях содействия соблюдению требований пункта 5.2 федеральных норм и правил в области использования атомной энергии "Учет внешних воздействий природного и техногенного происхождения на объекты использования атомной энергии" (НП-064-17), утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 30 ноября 2017 г. N 514 (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 26 декабря 2017 г., регистрационный N 49461).

2. Настоящее Руководство по безопасности содержит рекомендации Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по организации, целям, и проведению мониторинга динамических характеристик строительных конструкций зданий и сооружений объектов использования атомной энергии неразрушающими сейсмоакустическими методами (метод микросейсм).

3. Действие настоящего Руководства по безопасности распространяется на деятельность в области использования атомной энергии, связанную с вводом в эксплуатацию, эксплуатацией и продлением назначенного срока эксплуатации объектов использования атомной энергии. На этапе ввода в эксплуатацию объектов использования атомной энергии динамический мониторинг рекомендуется выполнять на вновь возводимых объектах использования атомной энергии, так как в этом случае будут получены исходные данные, необходимые для сравнения и получения полной информации для дальнейшего динамического мониторинга.

4. Настоящее Руководство по безопасности предназначено для применения организациями, эксплуатирующими объекты использования атомной энергии, оказывающими услуги по мониторингу и обследованию строительных конструкций зданий и сооружений объектов использования атомной энергии, а также разрабатывающими материалы обоснования безопасности для получения лицензии на размещение, сооружение, эксплуатацию и вывод из эксплуатации объектов использования атомной энергии.

5. К строительным конструкциям зданий и сооружений объектов использования атомной энергии, рассматриваемым в настоящем Руководстве по безопасности, рекомендуется относить несущие и ограждающие железобетонные (монолитные, сборные и сборно-монолитные), бетонные, каменные и армокаменные, а также металлические (металлические фермы, колонны, ригели) строительные конструкции.

6. Рекомендации настоящего Руководства по безопасности распространяются на следующие стадии работ, выполняемых в обеспечение расчетно-экспериментальной оценки прочности и стойкости зданий и сооружений объектов использования атомной энергии:

формирование данных по результатам обследования строительных конструкций зданий и сооружений;

формирование данных по результатам вибродинамических и волновых испытаний строительных конструкций зданий и сооружений;

создание расчетной модели здания (сооружения) на основе анализа проектных решений;

адаптация расчетной модели на основе данных вибродинамических и волновых испытаний;

мониторинг изменения (стабильности) динамических характеристик.

7. Список сокращений приведен в приложении N 1 к настоящему Руководству по безопасности.

II. Структура динамического мониторинга зданий и сооружений объектов использования атомной энергии

8. Динамический мониторинг ЗиС ОИАЭ рекомендуется проводить с целью:

контроля изменения определяющих динамических параметров во времени для прогнозирования прочности и устойчивости СК ЗиС ОИАЭ;

отслеживания степени и скорости изменения технического состояния объекта и принятия, в случае необходимости, экстренных мер по предотвращению аварийной ситуации.

9. При динамическом мониторинга рекомендуется выполнить следующие задачи:

определение динамических характеристик ЗиС и отдельных СК;

оценка состояния материалов СК сейсмоакустическими методами;

контроль изменения (стабильности) динамических характеристик, а также состояния материалов конструкции во времени.

10. Исследования динамических характеристик СК, важных для безопасности, рекомендуется проводить на этапе ввода ОИАЭ в эксплуатацию и в дальнейшем не реже одного раза в 10 лет, а также при каждом внеочередном обследовании технического состояния этих СК.

11. Динамический мониторинг СК ЗиС ОИАЭ, находящихся в работоспособном состоянии, рекомендуется проводить один раз в 10 лет. Для проведения динамического мониторинга на конкретном этапе рекомендуется проводить виброиспытания СК с целью получения значений основных динамических характеристик и их сравнения со значениями, полученными на предыдущем этапе.

12. Динамический мониторинг СК ЗиС ОИАЭ, находящихся в ограниченно-работоспособном состоянии, рекомендуется проводить в периоды, определяемые состоянием СК по параметрам, контролируемым стационарными системами автоматического мониторинга за состоянием СК ЗиС. Для проведения динамического мониторинга на данном этапе рекомендуется проводить комплексные работы, включающие виброиспытания для получения значений основных динамических характеристик, и испытания методом поверхностных волн и сквозного прозвучивания для получения значений прочности и стойкости несущих и ограждающих СК.

13. Организацию и проведение динамического мониторинга ЗиС и их отдельных СК рекомендуется осуществлять в несколько этапов:

создание первичной (исходной) базы данных;

разработка программы динамического мониторинга;

разработка методики определения динамических характеристик СК;

определение динамических характеристик, подлежащих обследованию СК;

оценка состояния материалов обследуемых СК;

разработка технического отчета по результатам динамического мониторинга, включающего анализ результатов наблюдений и диагностики динамических параметров СК;

разработка технического заключения по результатам испытаний и материалов для учета в расчетной модели (при ее наличии);

ввод полученных результатов в информационную систему управления базой данных динамического мониторинга на каждом очередном этапе динамического мониторинга в форме представления информации, идентичной заключению.

14. Динамический мониторинг технического состояния СК ЗиС ОИАЭ рекомендуется проводить в соответствии с программой динамического мониторинга, разработанной специализированной организацией в соответствии с техническим заданием, утвержденным руководством обследуемого объекта и согласованной с генеральным проектировщиком.

15. Порядок, методику и объем исследований по динамическому мониторингу СК, важных для безопасности, рекомендуется устанавливать в программе динамического мониторинга.

Рекомендации к структуре и содержанию программы динамического мониторинга приведены в приложении N 2 к настоящему Руководству по безопасности.

16. Динамические характеристики ЗиС и отдельных СК рекомендуется определять с целью оценки их состояния, учета в расчетных моделях и последующего мониторинга их изменения (стабильности) во времени, при этом рекомендуется определять следующие динамические характеристики СК:

собственные частоты (определяются по спектрам или амплитудно-частотным характеристикам);

формы собственных колебаний (моды), соответствующие выявленным собственным частотам (определяются путем построения эпюр и диаграмм колебаний в точках измерения);

логарифмический декремент (определяется как отношение двух последовательных амплитуд колеблющейся величины x в одну и ту же сторону).

17. Оценку состояния материалов обследуемых СК рекомендуется выполнять как для прямой оценки жесткостных и прочностных характеристик несущих СК, так и для их использования в качестве дополнительной информации при разработке и адаптации расчетных моделей.

18. Для толстостенных СК с односторонним доступом к их поверхности (в частности СК "горячих" помещений энергоблоков с реакторной установкой РБМК-1000) динамический мониторинг рекомендуется выполнять методом поверхностных упругих волн.

19. По результатам динамического мониторинга рекомендуется разработать техническое заключение и (или) технический отчет, включаемый в паспорт ЗиС ОИАЭ, рекомендуемая форма которых приведена в приложении N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

20. При выполнении периодического мониторинга рекомендуется применять упрощенную схему испытаний с установкой датчика (или датчиков) в точке максимальной амплитуды контролируемых форм собственных колебаний. Решение о целесообразности и объеме испытаний методом поверхностной волны при периодическом мониторинге рекомендуется принимать по результатам оценки состояния конструкций.

21. Для динамического мониторинга рекомендуется использовать стандартизованное и метрологически аттестованное оборудование, поверенное или калиброванное в порядке, установленном законодательством Российской Федерации (перечень и технические характеристики аппаратуры, входящей в измерительный комплекс, приведен в таблице N 1.1 приложения N 4 к настоящему Руководству по безопасности).

22. В ходе динамического мониторинга при проведении вибродинамических испытаний рекомендуется контролировать следующие определяющие динамические параметры собственных колебаний СК:

собственные частоты (отношение двух обобщенных характеристик массы и жесткости);

формы собственных колебаний;

логарифмический декремент собственных колебаний;

физико-механические свойства материала;

фактические геометрические размеры сечений конструкций при сопоставлении их с проектными параметрами;

соответствие фактической и расчетной статической схемы работы конструкций;

наличие трещин, отколов и разрушений;

месторасположение, характер и ширина раскрытия трещин.

23. В ходе динамического мониторинга изменения состояния СК и здания, сооружения в целом рекомендуется отслеживать преимущественно по их динамическим характеристикам (изменению частот 1-го тона колебаний и отдельных высших форм колебаний).

24. В отдельных точках СК рекомендуется контролировать состояние материалов конструкций методом поверхностной волны. В этом случае в техническое заключение рекомендуется включать выводы о состоянии материалов конструкции в этих точках, и прилагаются дисперсионные кривые поверхностных волн, полученные при первичном обследовании, а затем на каждом этапе мониторинга.

25. По результатам оценки технического состояния СК ЗиС ОИАЭ рекомендуется назначать критерии технического состояния СК. Основным критерием при динамическом мониторинге рекомендуется назначать изменение частоты 1-го тона свободных колебаний конструкции, при этом могут учитываться и другие критерии (изменение частоты 2-го тона колебаний, прочности и/или эффективной толщины конструкции).

В соответствии с пунктом 6.3 ГОСТ 31937-2011 "Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния", введенного в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2012 г. N 1984-ст (далее - ГОСТ 31937-2011) критерием является снижение частоты 1-го тона свободных колебаний на 10%. В случае если по результатам первичного обследования и расчетов СК признаны ограниченно-работоспособными или аварийными, этот показатель рекомендуется снизить до 5%.

26. Выводы о дальнейшей безопасной эксплуатации СК, ЗиС рекомендуется делать на основании сравнения полученных данных с результатами предыдущих испытаний, соответствия их эталонным характеристикам или существующим базам данных и оценкам фактической несущей способности конструкций в расчетной модели (эталонные характеристики могут быть определены в расчетной модели с проектными техническими характеристиками конструкций ЗиС).

27. В методику определения динамических характеристик СК по их свободным колебаниям, возбуждаемым ударной импульсной нагрузкой, рекомендуется включать следующие операции:

возбуждение и регистрацию колебаний с помощью измерительного комплекса, схема которого приведена на рис.2.3 приложения N 4 к настоящему Руководству по безопасности и затем усреднение полученных откликов по нескольким воздействиям в каждой точке приложения нагрузки. Количество ударных воздействий в каждой точке приложения нагрузки рекомендуется назначать в зависимости от уровня фоновых вибраций (при уровне фоновых вибраций менее 30% от максимального уровня при ударном воздействии в анализируемом диапазоне частот достаточно пяти воздействий);

при необходимости, составление реакций СК на комбинацию ударных воздействий;

вычисление спектров Фурье;

анализ спектров Фурье с целью выделения резонансных пиков, соответствующих различным формам свободных колебаний;

получение с помощью обратного преобразования Фурье импульсных реализаций выделенных резонансных пиков по каждой форме свободных колебаний;

определение периодов (частот) и амплитуд этих колебаний, а также их логарифмических декрементов;

построение эпюр или диаграмм различных форм колебаний.

28. Обработку результатов испытаний рекомендуется выполнять с помощью специализированного программного обеспечения. Обработка полученных в результате сложения колебаний (комбинированных реализаций) с целью выделения резонансных пиков, соответствующих анализируемой форме колебаний, рекомендуется осуществлять для каждой точки измерения путем сложения или вычитания реализаций, полученных при ударах в отдельных точках. Методика определения динамических характеристик приведена в приложении N 4 к настоящему Руководству по безопасности.

III. Рекомендации по разработке (или уточнению) расчетных моделей строительных конструкций с учетом результатов их динамических испытаний и оценки их фактических физико-механических характеристик

29. Адаптацию расчетных моделей рекомендуется осуществлять путем введения в них фактических физико-механических характеристик материалов конструкций, определяемых с использованием метода поверхностной волны, а также путем сопоставления фактических динамических характеристик конструкций с полученными в расчетной модели.

30. Расчет прочности и устойчивости СК ЗиС при сейсмических и иных проектных воздействиях рекомендуется выполнять с учетом результатов обследования с целью:

выявления резерва (или дефицита) прочности и устойчивости ЗиС в целом и их отдельных конструктивных элементов с учетом данных об их фактическом состоянии, полученных в результате обследования, в соответствии с требованиями действующих нормативных документов;

выявления причин, которые вызвали появление дефектов и повреждений строительных элементов и конструкций, обнаруженных в результате обследования;

разработки предложений на основании анализа результатов расчета устойчивости ЗиС с учетом результатов обследования по инженерно-техническим мероприятиям, которые необходимо выполнить на объекте для восстановления и сохранения его функциональной устойчивости, как при эксплуатационных нагрузках, так и при сейсмическом воздействии заданной интенсивности, и их расчетное обоснование (указанные предложения рекомендуется разрабатывать на основании анализа результатов расчета устойчивости ЗиС с учетом результатов обследования).