Системы мониторинга инженерных конструкций
Мы живем в динамичном мире: здания и плотины дают усадку, мосты прогибаются и вибрируют, сдвигаются горные породы, возникают оползни, осуществляется сдвиг ледников, извергаются вулканы. Это происходит как в результате деятельности человека из-за добычи полезных ископаемых и осуществление строительства, так и в результате естественных процессов — изменение климата и эрозии.
Мир, в котором мы живем, постоянно меняется, поэтому на значимых объектах устанавливают систему мониторинга инженерных конструкций (СМИК) – это аппаратно-программный комплекс, который осуществляет контроль показателей надежности несущих конструкций здания или сооружения, с целью своевременного предупреждения ситуаций, при которых значения регистрируемых параметров превысят их предельно допустимые величины. Иными словами, это система, которая следит за устойчивостью конструкции здания или сооружения.
Параметры, которые влияют на состояния несущих конструкций и объекта в целом — это все виды нагрузок, в том числе сейсмические воздействия и ветровая нагрузка (при превышении допустимой нагрузки здание может разрушиться), что приводит к:
- Появлению трещин.
- Нарушению взаимосвязи между элементами.
- Разрушению конструкции.
Программа мониторинга (СМИК) содержит:
– определенный проектировщиком перечень особо ответственных конструкций и узлов;
– параметры, подлежащие контролю, и их расчетные значения;
– выбор системы наблюдений;
– необходимое оснащение.
Состав системы мониторинга инженерных конструкций:
– серверное оборудование (телекоммуникационный шкаф, сервер системы, коммутационное и контроллерное оборудование, АЦП и преобразователи интерфейсов, оборудование для передачи данных);
– линейное оборудование (кабельная продукция, материалы для монтажа и маркировки);
— средства измерений: инклинометры, акселерометры, тензодатчики, датчики давления и тахеометр;
– программное обеспечение;
– автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора системы;
Назначением системы мониторинга инженерных конструкций (СМИК) является:
- Безопасная эксплуатация зданий и сооружений путем круглосуточного мониторинга и регистрации изменений состояния фундамента, стен, несущих стеновых панелей, балок перекрытий и других конструктивных элементов объекта, которые воспринимают основные нагрузки: вес конструкций, напор ветра, вес снега, находящихся в здании людей, оборудования, давление грунта на подземные части здания и т. п.
- Круглосуточный контроль деформационных процессов путем получения объективной и достоверной информации от системы, как на этапе строительства, так и во время эксплуатации объектов наблюдения.
- Оперативное обнаружение отклонений параметров строительных конструкций и узлов от расчетных значений на ранней стадии их возникновения и принятие необходимых мер, направленных на предотвращение чрезвычайных ситуаций.
Средства измерения, для системы мониторинга инженерных конструкций:
Акселерометр
Акселерометр предназначен для измерения виброускорения. Система на базе акселерометра позволяет определять собственную частоту колебания объекта. — Зачем определять собственные частоты объектов? Собственная частота объекта меняется если: 1) появляется нагрузка, в том числе сейсмические воздействия и ветровая нагрузка (при превышении допустимой нагрузки здание может разрушиться); 2) появляются трещины; 3) нарушение взаимосвязи между элементами.
Инклинометр
Инклинометр применяются для измерения наклона. Классическим примером служит использование инклинометров для установки на несущих колоннах, опорных столбах. Назначение: — контроль отклонения объекта от вертикали в системах стабилизации углового положения; — регистрация угловых подвижек объекта мониторинга: платформ, оснований, фундаментов, опор, ферм и ригелей, антенно-мачтовых сооружений.
Тензодатчики
Тензодатчики — это приспособление для измерения напряжённого состояния в металле. Конструктивно представляет собой проводник особой формы, который подсоединяется к измеряемому изделию. Если известно сопротивление датчика в недеформированном состоянии, то по изменению сопротивления можно вычислить степень деформации. До появления тензодатчиков для взвешивания в промышленности применялись в большинстве случаев весы, основанные на механических рычагах.
Датчики давления
Датчики давления применяются для измерения давления. Классическим примером служит использование в фундаментной плите или ростверке опоры. Правильным является установка датчика в процессе заливки фундамента, а не после. Информация от датчика давления дает представление о штатных нагрузках на точку приложения силы. При каких-либо изменениях мы получим график значений отклонения параметров от нормальных
Тахеометр
Тахеометр является прибором для организации непрерывного автоматизированного мониторинга инженерных конструкций зданий и сооружений. Приборы оснащены пьезоприводами, которые позволяют вращать прибор и зрительную трубу с очень высокой скоростью, затрачивая при этом минимальное количество электроэнергии. Тахеометр позволяет измерить структурные движения с миллиметровым уровнем точности.