W artykule przedstawiono nowatorską metodologię badań oraz monitoringu fasad aluminiowych z wykorzystaniem światłowodowych czujników odkształceń FBG (Fiber Bragg Grating) w budynkach wysokościowych HRB (High-Rise Building). Celem jest wyznaczenie rzeczywistego oddziaływania wiatru na te konstrukcje. Zaproponowane rozwiązania pozwalają na dokładniejsze i bardziej szczegółowe pomiary odkształceń i ugięć niż tradycyjne. Umożliwiają ich monitorowanie nieprzerwanie w długim czasie – dzięki temu możliwe będzie optymalizowanie konstrukcji fasady pod kątem bezpieczeństwa i wpływu na środowisko, a także sprawdzenia jej stanu technicznego. Metoda ta zostanie zastosowana do badań fasady elementowej MB-SE65 firmy Aluprof S.A. Wyniki badań i analiz umożliwią opracowanie nowych wytycznych projektowania fasad aluminiowych. Przedstawiona metodologia ma duży potencjał i może być wykorzystana do badań innych typów konstrukcji aluminiowych.
EN
The article presents a novel methodology for research and monitoring of aluminium facades using FBG (Fiber Bragg Grating) optical strain sensors in high-rise buildings (HRB). The aim is to determine the real impact of wind on these structures. The proposed solutions allow for more accurate and detailed measurements of deformations and deflections than traditional methods. They enable continuous monitoring over long periods of time. This will allow for the optimization of facade design in terms of safety and environmental impact, as well as to verify its technical condition. The method will be applied to the research of the MB-SE65 element facade by Aluprof S.A. The results of the research and analysis will allow for the development of new guidelines for the design of aluminium facades. The presented methodology has a high potential and can be used for research on other types of aluminium structures.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this article, we consider the application of Structural Health Monitoring (SHM) and Non-Destructive Testing (NDT) in existing facilities. Based on the literature and our own experience, the issue of structural monitoring is discussed with regard to the direction of this application in the context of further implementing digital twins in the future. The general algorithm and procedures in such a process and considers the impact of continuous monitoring on durability of the object. Building information modelling, structural health monitoring (SHM), 'Non-Destructive Testing' (NDT) are discussed. The whole is based on structures that are extremely important to the industry, such as industrial chimneys. In this article, we discuss an approach to automating the condition inspection process of existing facilities in the context of information management and the use of this information. Reference was made to examples of condition analyses of two steel chimney structures.
PL
W artykule rozważane jest zastosowanie Structural Health Monitoring (SHM) oraz Non-Destructive Testing (NDT) w istniejących obiektach. Na podstawie literatury i własnego doświadczenia, zagadnienie monitorowania konstrukcji zostało omówione w odniesieniu do kierunku tego zastosowania w kontekście dalszego wdrażania cyfrowych bliźniaków w przyszłości. Przedstawiono ogólny algorytm i procedury w takim procesie oraz rozważono wpływ ciągłego monitoringu obiektu na jego trwałość. Omówiono modelowanie informacji o budynku, monitorowanie stanu konstrukcji (SHM), badania nieniszczące (NDT). Całość bazuje na konstrukcjach niezwykle ważnych dla przemysłu, takich jak kominy przemysłowe. W artykule omawiamy podejście do automatyzacji kontroli stanu technicznego istniejących obiektów w kontekście zarządzania informacją i wykorzystania tej informacji. Odniesiono się do przykładów analiz konstrukcji dwóch stalowych kominów.
This article investigates the issue of beam misalignment in continuous curved beam bridges. Taking the D0-D6 spans of the Gongbin Road elevated bridge as a basis, real-time monitoring of the stress and displacement of the beams is carried out during the jacking and shifting construction process. At the same time, the reaction forces of each support are monitored. The jacking force of the hydraulic jacks is controlled to ensure the stability and safety of the beam during the construction process. Finally, the jacking and shifting monitoring data is organized and compared with theoretical values. It is found that the stress values generated during the jacking phase of the bridge are below the stress control standard. No uplift phenomenon occurs at the supports, and the jacking height is controlled within a reasonable range. The construction process does not cause damage to the beams, and it is safe and reliable. During the shifting construction, the whole bridge was displaced using the jacking method, and the three working conditions were monitored throughout the process. The stress increment at the 2# and 4# sections was relatively small, and the measured stress increments for the entire bridge were all below the stress control standard. The displacement of the bridge abutment during the jacking process was minimal, with no contact with the abutment blocks, and no significant elastic deformation occurred. The jacking displacement was successfully achieved.
Observations of building structures in mining areas, reveal the occurrence of periodic and permanent excessive loading situations. These include ground deformations associated with the extraction of underground mineral deposits. In urban areas, these deformations significantly alter the operating conditions of building structures. For this reason, forecasts of ground transformation and analyses of possible changes in the technical condition of buildings on the ground surface are made in advance, even before mining is commenced. Taking into account previous in-house experience of the observed effects of mining impacts on building structures, an original method of monitoring changes in the condition of these structures has been developed. The aim of the monitoring is to record phenomena that change the operating conditions of the structures. In the developed method, measurements are made quasi-continuously using strain and deflection sensors mounted directly on structural elements. In the mining area affected by the mining operation being carried out in the years 2020 - 2022, and with a further one planned in the years 2023 - 2024, through the extraction of 14 coal parcels, three public utilities of special interest were monitored. The measurement results of deformation changes in the elements allow for an assessment of changes in the stress state of the structures, and the integration of sensors mounted on the structures into a wireless network fulfils the demands for maintaining public safety conditions in mining areas. It also contributes to the analysis of fatigue issues in masonry structures due to long-term multidirectional loads.
Eksploatacja mostu przez Wisłę w Płocku zawierającego przęsło o największej rozpiętości teoretycznej w kraju (375 m) odbywa się już 15 lat, w ciągu których zebrano liczne spostrzeżenia dotyczące utrzymania, uszkodzeń, koniecznych napraw i monitorowania obiektu. W artykule podano główne obszary aktywności Zarządcy mostu podejmowanych w celu podtrzymania dobrego stanu technicznego i wyeliminowania ryzyka awarii. Poruszono także wątek kosztów bieżącego utrzymania mostu i perspektyw spodziewanych napraw.
EN
The operation of the bridge over the Vistula River in Płock, including the span of the largest theoretical length in the country (375 m), has been going on for 15 years, during which numerous observations have been gathered regarding the maintenance, damages, necessary repairs and monitoring of the facility. The main areas of activity of the Bridge Administrator taken in order to maintain good technical condition and eliminate the risk of failure are presented in the paper. The issue of the costs of the current maintenance of the bridge and the expected repairs are also discussed.
W sierpniu 2011 r. otwarto dla ruchu most Rędziński we Wrocławiu. Most został wyposażony w rozbudowany system monitorowania konstrukcji (SHM), wsparty dodatkowymi pomiarami geodezyjnymi. Obserwacje 10-letnie dostarczyły wielu interesujących danych dotyczących zachowania konstrukcji podczas jej eksploatacji. W pracy przedstawiono wybrane wyniki uzyskane z pomiarów SHM i geodezyjnych oraz oceniono wpływ zjawisk reologicznych na rozkład sił wewnętrznych i bezpieczeństwo konstrukcji.
EN
In August 2011, the concrete cable-stayed bridge with an atypical structure open to traffic - the Rędziński Bridge in Wrocław, Poland. The bridge has been equipped with an extensive structure monitoring system (SHM), supported by additional geodetic measurements. The 10-year observations provided a lot of interesting data on the behaviour of the structure during its operation. The paper presents selected results obtained from SHM and geodetic measurements, and assesses the influence of rheological phenomena on the distribution of internal forces and the safety of the structure.
Infrastruktura tunelowa charakteryzuje się bardzo dużymi konsekwencjami potencjalnej awarii. Konieczne jest zatem właściwe kontrolowanie stanu jej deformacji poprzez pomiary wybranych wielkości fizycznych, np. odkształceń, temperatur i przemieszczeń, umożliwiających finalnie ocenę bezpieczeństwa budowy i eksploatacji danego tunelu. W artykule omówiono możliwości zastosowania punktowych pomiarów czujnikami strunowymi oraz geometrycznie ciągłych pomiarów światłowodowych DFOS. Współcześnie coraz częściej wykorzystuje się zalety obu tych technologii w celu stworzenia hybrydowych systemów monitorowania.
EN
Very high consequences of potential failure characterise tunnel infrastructure. Thus, it is necessary to properly control its deformation state by measuring selected physical quantities, e.g. strains and displacements, enabling the safety assessment of a given tunnel during its construction or operation. The paper discusses the possibilities of spot measurements by vibrating wire gauges and geometrically continuous measurements by distributed fibre optic sensors (DFOS). Today, the advantages of both technologies are increasingly being combined to create hybrid monitoring systems.
The common damage in engineering structures, especially in functionally graded materials, such as failure resulting from fiber breaking or cracking in the matrix or deboning between fibers and matrix, as well as the delamination between the composite material plies and between its layers, may be due to thermal effects, vibration, load concentration as a result of stress and strain for provides information’s about structural health monitoring. Virtual energy method such as Hamilton's was used to investigate the effect of the design parameters such as side to thickness and modular as well as material graduation index ratio on the stress-strain relationships, displacement, resultants of stresses, and resultants of mid plane strain. The analysis and simulation of the FGM shells is done in this paper utilizing MATLAB19 code and ABAQUS20 programs. The distribution of characteristics across shell thickness had also been determined using a power law. Normal stress was varied gradually from 5.74 MPa to 9.55 MPa with material index (n) from 0 to 10 respectively, while shear stress varied from 4.2 to 8.23 MPa for the same value of (n). The strain percent increased slightly from 0.00059 to 0.0012 with displacement 0.22 and 1.2 respectively for the same value of (n).
As the spherical hinge in the bridge swivel structure bears huge vertical pressure, the material and its structural load-bearing capacity are therefore highly-required. In the latest research, the ultrahigh performance concrete material is applied to the spherical hinge structure and the author of this article has conducted a detailed study on the mechanical properties and failure mechanism of this structure; however, there is still no real bridge application at present. In order to ensure the stability of the structure, based on an actual project, this research proposes a monitoring method for the stability of the UHPC spherical hinge horizontal rotation system, i.e., using theoretical calculations and numerical analysis methods. Besides, the mechanical characteristics of the bridge during the process of rotation are predicted, and the monitoring data of the stress of the UHPC spherical hinge, the bending moment of the pier bottom, as well as the acceleration time history of the cantilever beam end are made a comparison to judge whether the rotating posture of the structure is stable. The results show that UHPC spherical hinge features high strength and will not cause axial damage; also, the horizontal rotation system will not cause the unstability due to wind-induced vibration and structural self-excited vibration. Briefly concluded, the theoretical model is basically consistent with the measured data, i.e., the mechanical properties of the structure can be accurately predicted.
The paper presents a method of structural monitoring using measurement of vertical displacements realized optically by horizontally directed laser beam. A measuring device with an integrated rangefinder and inclinometer sensor was developed. Inclinometer sensor are used to correct measurement results of the rangefinder in order to eliminate errors resulting from spatial position changes of the laser beam. Such a solution was adopted as an alternative to a more complex and demanding method, which is the stabilization of the laser beam orientation. The proposed inclinometric correction method allows in a simple and clear way to eliminate a serious problem of the displacement measurement method with a perpendicularly directed laser beam, which is inevitable in practice the lack of permanent stability of the measuring device position. The developed measuring device is wireless, both in terms of power supply and communication with other elements of the monitoring system. In order to verify the correctness of measurements carried out by the developed device, on site tests were carried out in two industrial-warehouse buildings with functioning monitoring systems using other measurement methods, earlier verified. The tests confirmed compliance with the indications of the existing system at a level completely sufficient for structural monitoring system purposes. The conducted research show that the proposed method of displacements measurement with inclinometric correction of errors, provides accurate and reliable results, allowing also to obtain additional information about the behaviour of the structure in the place of installation of the measuring device.
PL
W artykule przedstawiono metodę monitoringu konstrukcji z wykorzystaniem pomiaru przemieszczeń pionowych realizowanych optycznie, poziomo skierowaną wiązką lasera. Po przeglądzie literatury przedmiotu oraz analizie uwarunkowań stosowania typowych metod pomiaru przemieszczeń, ze szczególnym uwzględnieniem pomiaru prostopadłego do kierunku przemieszczenia, zaproponowano praktyczną aplikację metody w systemie monitoringu. Opracowano urządzenie pomiarowe ze zintegrowanym dalmierzem i czujnikiem inklinometrycznym służącym do korekcji wyników pomiarów dalmierzem w celu eliminacji błędów wynikających ze zmian przestrzennego położenia wiązki lasera. Rozwiązanie takie przyjęto jako alternatywne do bardziej złożonej i wymagającej metody, jaką jest stabilizacja położenia wiązki. Opracowana inklinometryczna metoda korekcji pozwala w prosty i czytelny sposób wyeliminować poważny problem metody pomiaru przemieszczenia prostopadle skierowaną wiązką lasera, jakim jest nieunikniony w praktyce brak trwałej stabilności położenia urządzenia pomiarowego. Opracowane urządzenie pomiarowe jest bezprzewodowe, zarówno w kwestii zasilania jak i komunikacji z pozostałymi elementami systemu monitoringu. Zastosowane czujniki inklinometryczne MEMS są indywidualnie kalibrowane, co pozwala na uzyskanie odpowiedniej dokładności pomiaru kąta obrotu wiązki lasera, zapewniającej precyzję korekcji wyników pomiaru ugięcia na poziomie poniżej 1 mm. W celu sprawdzenia poprawności pomiarów realizowanych przez opracowane urządzenie, przeprowadzono badania testowe w dwóch obiektach przemysłowo-magazynowych z funkcjonującymi systemami monitoringu wykorzystującymi inne metody pomiaru. W jednym przypadku istniejący system monitoringu bazował na pomiarach kątów obrotu, w drugim zaś na bezpośrednich pomiarach ugięć pionowo skierowaną wiązką lasera. Testowane urządzenia zainstalowano w taki sposób, aby możliwe było bezpośrednie porównanie ich wskazań z pomiarami realizowanymi przez istniejące, wcześniej sprawdzone czujniki pomiarowe. Z przeprowadzonych badań wynika, że uzyskanie prawidłowych wyników pomiarów ugięć, skierowaną poziomo wiązką lasera wymaga wprowadzenia korekcji uwzględniającej przestrzenne zmiany położenia tej wiązki. Po odpowiedniej korekcji uzyskano zgodność ze wskazaniami istniejącego systemu na poziomie typowej dokładności systemu monitoringu konstrukcji, bazującego na przemieszczeniach. Badania potwierdziły, że zaproponowana metoda pomiaru przemieszczeń z inklinometryczną korekcją błędów wynikających z odchylania wiązki lasera od początkowego położenia, zapewnia dokładne i wiarygodne wyniki, pozwalając jednocześnie na uzyskanie dodatkowych informacji o zachowaniu się konstrukcji w miejscu instalacji urządzenia pomiarowego.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zagadnienia bezpieczeństwa konstrukcji hal przemysłowych. Omówiono projektowe, realizacyjne i eksploatacyjne aspekty tego bezpieczeństwa. Szczególną uwagę poświęcono czynnikom ludzkim jako tym, od których w największym stopniu zależy zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa, a jednocześnie negatywne skutki ewentualnych błędów popełnianych przez człowieka pociągają za sobą największe konsekwencje.
EN
The paper presents safety issues of industrial building structures. Design, execution and maintenance aspects of safety are discussed. Particular attention is paid to human factors as those on which ensuring an adequate standard of safety depends the most and at the same time the negative effects of potential human errors entail the most severe consequences.
Przedmiotem artykułu jest zagadnienie probabilistycznej oceny bezpieczeństwa przęsła łukowego przeprawy przez Wisłę w Puławach. Do określenia bezpieczeństwa wybranych elementów mostu w fazie eksploatacji wykorzystano pomiarów pozyskiwanych z elektronicznego systemu monitoringu konstrukcji. Oddziaływania na konstrukcję są rozpatrywane w ujęciu losowym, a istotnym etapem analiz jest zbudowanie modeli probabilistycznych efektów od obciążeń ruchem drogowym oraz od wpływów termicznych. Przeprowadzone analizy niezawodnościowe wykazały, że należy się spodziewać większych zapasów bezpieczeństwa mostów o przęsłach dużej rozpiętości dla rzeczywistych zakresów oddziałujących na konstrukcję obciążeń w warunkach eksploatacji.
EN
The article presents the author's approach to reliability assessment of a structure based on the use of measurement data derived from the structural health monitoring system. The scope of the applied methodology embraces two main parts: the measurement part and the analytical-computational part. The measurement part includes collecting data derived from the monitoring system and creating a database which is the starting point for the next stages. The main area of the work involves probabilistic modeling of the static effects, resulting from the live loads and thermal actions, on the structure, based on the strain measurements. The reliability analyses of the structure conducted for the selected components of the bridge were preceded by defining the limit conditions. The results obtained from the reliability analysis are presented and discussed in the article.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Rozwój technologii rodzi nowe możliwości w zakresie realizacji coraz bardziej wymagających przedsięwzięć. To stwierdzenie dotyczy każdej strefy przemysłu, w tym również budownictwa. Nowoczesne rozwiązania technologiczne w zakresie możliwości wykorzystania materiałów, maszyn oraz zastosowania obliczeń stwarzają coraz bardziej wymagające warunki wznoszenia konstrukcji. Z tym związana jest również kwestia monitorowania wpływu prac budowlanych na obiekty sąsiednie.
The paper presents a concept and realization of monitoring system for the Silesian Stadium in Chorzow. The idea of the system lies in fusion of structure monitoring with a calibrated numerical FEM model [1]. The inverse problem is solved. On the base of measured selected displacements, the numerical FEM model of the structure combined with iterative method, develops the current snow load distribution. Knowing the load, we can calculate the forces and stresses in each element of the structure and thanks to this we can determine the safety thresholds and asses the owner. Test results and conclusions are presented.
PL
Stadion Śląski w Chorzowie (60 tys. widzów) został ostatecznie przykryty jednym z największych dachów w Europie (powierzchnia - 43 tys. m2). Wisząca konstrukcja sprężona jest bardzo lekka i podatna (rys. 1). Śnieg jest głównym obciążeniem, a jego wpływ na bezpieczeństwo konstrukcji jest dominujący. Wojewoda Śląski, mając na uwadze tragiczną katastrofę w styczniu 2006 r., kiedy konstrukcja hali wystawowej zawiodła pod obciążeniem śniegowym, zabijając 65 osób, nakazał zapobiegać nieoczekiwanemu obciążeniu konstrukcji dachu. Usuwanie śniegu z dachu jest standardowym działaniem zimowym. Jednak ze względu na delikatne poszycie dachu każde odśnieżanie należy wykonywać ręcznie. Jest to niebezpieczne dla pracowników, a ponadto niekompetentne odśnieżanie może spowodować uszkodzenie powierzchni dachu poliwęglanowego. Wg instrukcji należy wyczyścić 20 tys. m2. Dlatego obciążenie śniegiem i rozkład śniegu na dachu to kluczowe informacje dla właściciela w kontekście bezpieczeństwa i działań utrzymaniowych. Odpowiednio zaprojektowany monitoring dachu może powiadomić o potencjalnych zagrożeniach i zabezpieczyć przed niepotrzebnym odśnieżaniem. W praktyce nie można przewidzieć rzeczywistej wartości i rozkładu obciążenia śniegiem na tak rozległym obszarze ze względu na wiele losowych parametrów, takich jak kierunek i natężenie wiatru, temperatura i ogólna pogoda. Ponieważ nie jesteśmy w stanie przewidzieć obciążenia śniegiem (wartości i rozkładu), nie możemy wskazać miejsca na konstrukcji, które będzie reprezentatywne dla oceny bezpieczeństwa. Dodatkowo konstrukcja cechuje się silną nieliniowością geometryczną. Proponowany system monitorowania rozwiązuje ten problem. Opracowano procedurę odwrotną. Na podstawie zmierzonych przemieszczeń identyfikowane jest obciążenie śniegiem i rozkład śniegu. Technika odwrotna jest popularna w systemach SHM. Metoda ta zasadniczo koncentruje się na identyfikacji potencjalnych uszkodzeń konstrukcji. Znane są wprawdzie zastosowania analizy odwrotnej do identyfikacji obciążenia. Niemniej jednak zdaniem autorów przedstawiona metoda identyfikacji obciążenia śniegiem na dużej, silnie geometrycznie nieliniowej konstrukcji dachu wiszącego nie była dotychczas stosowana.
The paper presents a method of structural monitoring with the use of angular and linear displacement measurements performed using inclinometer and laser measuring devices. The focus is mainly on the inclinometer measurement method, which is a solution free from the basic disadvantages of optical methods, such as sensitivity to any type of visibility restrictions, pollution or influence of weather conditions. Testing of this method was carried out in practical application in an wireless monitoring system, installed in a large-area industrial building. The measurement results performed using the inclinometers were compared with simultaneous measurements of linear displacements performed with the use of proven methods based on laser rangefinders. The research and analysis show that the method of measuring angular displacements using the inclinometers with MEMS sensors of appropriate quality is a very good, better than typical optical methods, solution of structural monitoring systems that allows to obtain accurate and reliable results.
PL
W artykule przedstawiono badania "In-situ" metody monitorowania przemieszczeń konstrukcji, bazującej na pomiarach kątów obrotu realizowanych przy pomocy inklinometrów. Badania przeprowadzono w obiekcie produkcyjnym o stalowej konstrukcji nośnej, w którym występują zarówno przestrzenie zamknięte, nie narażone na ujemne temperatury i inne wpływy środowiskowe, jak i przestrzenie otwarte o charakterze wiat, narażone na bezpośrednie działanie środowiska atmosferycznego. Konstrukcję hali stanowi układ stalowych, jednoprzęsłowych płatwi kratowych o rozpiętości 18 m i dźwigarów kratownicowych o rozpiętości osiowej równej 15 m, opartych na słupach żelbetowych utwierdzonych w fundamentach. W obiekcie zainstalowano zarówno czujniki inklinometryczne jak i dalmierze laserowe, przy czym w artykule skupiono się na pomiarach kątów obrotu realizowanych przy pomocy czujników inklinometrycznych, a wyniki pomiarów ugięć były analizowane jedynie w celach porównawczych.
The paper presents a method of structural monitoring with the use of angular displacement measurements performed with inclinometer devices. Inclinometer method is a solution free from the basic disadvantages of optical methods used commonly in structural monitoring, such as sensitivity to any type of visibility restrictions, pollution or influence of weather conditions. At the same time, with appropriate sensor parameters, a much better measurement accuracy is obtained than for typical optical methods and very low energy demand and moderate costs are achieved. Taking into account the above-mentioned issues, in the first stage an appropriate MEMS-type inclinometer sensor was selected, its laboratory tests were carried out and a method of the offset temperature drift correction, individual for each sensor, was developed.
PL
W artykule przedstawiono metodę pomiaru przemieszczeń kątowych, realizowanych przy pomocy inklinometrów, jako alternatywę do stosowanych w monitoringu konstrukcji optycznych metod pomiarowych. Po krótkim wprowadzeniu dotyczącym ogólnie zagadnień monitoringu konstrukcji, przeprowadzono analizę metod pomiarowych stosowanych w systemach monitoringu, ze szczególnym uwzględnieniem pomiarów przemieszczeń oraz zalet i wad tych metod. Z analiz tych wynika, że rozwiązaniem wolnym od głównych wad typowych metod optycznych są pomiary inklinometryczne. Są one niewrażliwe na wszelkiego typu ograniczenia widoczności, zanieczyszczenia czy oddziaływania atmosferycznie, a bazą dla pomiarów jest wektor grawitacji, dostępny zawsze i wszędzie. Przeprowadzono analizę dostępnych rozwiązań czujników inklinometrycznych, mającą na celu wytypowanie sensora pozwalającego na uzyskanie odpowiedniej dokładności pomiarów przy umiarkowanych kosztach urządzenia i małym zapotrzebowaniu na energię, co jest szczególnie ważne w przypadku planowanego zastosowania czujnika w systemach bezprzewodowych i wpisuje się w powszechną tendencję do oszczędzania energii. Mając na względzie powyższe kwestie dobrano odpowiedni sensor inklinometryczny typu MEMS i przeprowadzono testy laboratoryjne jego właściwości metrologicznych przyjmując, że musi on zapewniać dokładność porównywalną do typowych czujników laserowych - przyjęto, że błąd pomiaru nie może być większy niż 5%. W tego typu czujnikach błędy pomiaru wynikają w głównej mierze z temperaturowego dryftu czułości i dryftu offsetu. Analizy i testy wykazały, że przy zastosowaniu tylko zewnętrznej kompensacji programowej czujnika, można uzyskać temperaturowy dryft czułości sensora na poziomie 50ppm/°C, co oznacza że błąd pomiaru będzie nie większy niż ±0.00025°/°C nawet przy nachyleniu początkowym inklinometru rzędu 5°. Zakładając, że połowa z założonego maksymalnego błędu, równego 5%, będzie "przeznaczona" na dryft czułości, czujnik może być stosowany nawet w zakresie temperatur ±40°C, a więc całkowicie wystarczającym z punktu widzenia systemu monitoringu. Inaczej przedstawia się sytuacja w przypadku błędu wynikającego z temperaturowego dryftu offsetu - standardowa wartość dryftu offsetu wynosi ±0.002°/°C, a więc jest prawie dziesięciokrotnie większa od wymaganej (±0.00025°/°C). Jest tu więc konieczna indywidualna kompensacja programowa dla każdego sensora. W celu opracowania metody tej kompensacji, każdy sensor był badany w odpowiednio przygotowanej i przetestowanej przy pomocy inklinometru wzorcowego, komorze termicznej. W celu wyeliminowania wpływu dryftu czułości sensora na wyniki, badania prowadzono przy kątach nachylenia inklinometru bliskich zeru. Zmierzone zależności kąta nachylenia od temperatury były aproksymowane indywidualnie dla każdego czujnika, wielomianami 4-go stopnia, które następnie były wykorzystywane do kompensacji wskazań inklinometrów. Po takiej korekcji uzyskiwano stabilność zera na poziomie lepszym niż 0.0005° w pełnym zakresie temperatury, co spełnia z nadmiarem zakładane wymagania i potrzeby zastosowania inklinometrów w systemach monitoringu konstrukcji. Następny etap badań to testowanie skalibrowanych czujników w badaniach "In-situ", w monitoringu konstrukcji funkcjonującego obiektu - zostaną one przedstawione w innym artykule.
The paper describes studies on the influence of humidity on the electrical resistance of a textile sensor made of carbon fibres. The concept of the sensor refers to externally bonded fibre reinforcement commonly used for strengthening of structures, however the zig-zag arrangement of carbon fibre tow allows for measuring its strain. The sensor tests showed its high sensitivity to the temperature and humidity changes which unfavourably affects the readings and their interpretation. The influence of these factors must be compensated. Due to the size of the sensor, there is not possible electrical compensation by the combining of “dummy” sensors into the half or full Wheatstone bridge circuit. Only mathematical compensation based on known humidity resistance functions is possible. The described research is the first step to develop such relations. The tests were carried out at temperatures of 10°C, 20°C, 30°C and humidity in the range of 30-90%.
PL
Kompensacja błędu pomiaru w tensometrii elektrooporowej ma istotne znaczenie dla dokładności mierzonych odkształceń. Wśród źródeł błędu zazwyczaj są zmiany temperatury, wilgotności, wahania stałej tensometru, przebieg ścieżki przewodzącej czy odkształcenia w kierunku prostopadłym. Już wstępne badania opracowanego przez autorów artykułu sensora odkształceń wykorzystującego włókna węglowe, jako przewodnik wykazały jego znaczną wrażliwość na zmiany wilgotności. Koncepcja sensora polega na wykorzystaniu laminatu zbrojonego włóknami węglowymi, tradycyjnie stosowanego do wzmacniania konstrukcji budowlanych, jako układu samo-monitorującego. Funkcja taka może być bardzo przydatna z uwagi na kruche właściwości tego typu materiałów i gwałtowny proces zniszczenia. Uzyskanie wystarczającej czułości wymaga wężykowatego ułożenia włókien węglowych, analogicznie do klasycznego tensometru elektrooporowego. Opisany w artykule sensor jest trzecią generacją rozwoju koncepcji, modyfikacja polega na zastąpieniu produkcji w procesie tkania przez stabilizację włókien na siatce kompozytowej. Zaletą tego rozwiązania jest ograniczenie niebezpieczeństwa przypadkowych zwarć w wyniku nieprawidłowej laminacji sensora.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zagadnienie monitoringu konstrukcji w odniesieniu do obiektów wielkopowierzchniowych. Omówiono prawne i ekonomiczne przesłanki stosowania monitoringu w tego typu obiektach. Zwrócono uwagę na znaczenie i rolę monitoringu w kontekście bezpieczeństwa konstrukcji oraz procesu utrzymania obiektu. Opisano typowe metody pomiarowe z ich zaletami i ograniczeniami oraz praktyczne możliwości realizacji monitoringu w budynkach halowych.
EN
The paper presents the issue of structural health monitoring in relation to large-area buildings. Legal and economical premises of monitoring this type of facilities are discussed. Attention has been drawn to the importance and role of monitoring in the context of structure safety and the facility maintenance process. Typical measurement methods along with their advantages and limitations as well as practical possibilities of implementing structural health monitoring in industrial buildings have been described.
The paper presents an analysis of the influence of multiannual coal exploitation on the church situated in Bytom–Miechowice. The objects has been monitored for many years by classic measurement methods as well as by the laser scanner. The measurements performed in 2015 allowed for a comprehensive analysis of the geometrical state of the construction. Laser scanning method enabled creating a model of the current state of the building and comparing with theoretical dimensions and dependents. The article focuses on the specific of conducting spatial analysis, which must take into account not only geometry of the construction, but also the kinematics of terrain deformations as well.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych według własnej procedury analitycznej wykorzystującej model pomiarowy i obliczeniowy do oceny deformacji elementów konstrukcji. Obserwacji in situ podlegał obiekt kubaturowy o funkcji publicznej w konstrukcji, którego występowały silne uszkodzenia wskutek aktywacji ruchu osuwiskowego podłoża. Dla obiektu opracowano geodezyjny model pomiarowy, który tworzą siatka przestrzenna punktów geodezyjnych oraz zbiór liniowych baz obserwacyjnych wykorzystanych do pomiarów tensometrycznych. Na podstawie cyklicznych pomiarów zagęszczonej siatki punktów geodezyjnych uzyskano bazę danych o położeniu punktów w przestrzeni w trzech kolejnych pomiarach. Na tej podstawie po geometrycznej transformacji pomierzonych współrzędnych punktów do lokalnego układu kartezjańskiego, obliczono odkształcenia liniowe i odkształcenia kątowe w płaszczyznach ścian najbardziej wytężonego naroża budynku. W dalszej kolejności opracowano program rysujący mapy odkształceń liniowych i kątowych, ujawnionych w kolejnych cyklach pomiarowych na powierzchni ścian objętych obserwacją. Przedmiot badań, w sposób bezpośredni odnosi się do ustawowego wymogu przeciwdziałania skutkom ruchów masowych ziemi.
EN
The paper presents the results of studies conducted according to an in-house analytical procedure using a measurement and calculation model to assess the deformation of structural elements. A public utility building with severe damage to its structure caused by landslide ground movement activation was subjected to in-situ monitoring. A land surveying measurement model comprising a trig point network and a set of linear monitoring bases for tensometric measurements was developed for the building. Based on regular periodic measurements of the concentrated trig point network a database with information on point positions in space was obtained in three consecutive measurements. Based on this after completing a geometric transformation of the measured coordinate points to a local Cartesian coordinate system, linear and angular deformations in wall planes for the most critically stressed building corner were calculated. Then an application for drawing the maps of linear and angular deformations revealed in subsequent measurement cycles on the surface of walls subjected to monitoring was developed. The subject of the studies refers directly to the statutory requirement for counteracting the effects of mass earth movements.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.