Determination of vertical displacements by using the hydrostatic levelling systems with the variable location of the reference sensor

• Autorzy: Kamiński Waldemar

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2022.140163

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie przemieszczeń pionowych metodą niwelacji hydrostatycznej przy zmiennym położeniu sensora referencyjnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the author proposed a new method for determination of vertical displacements with the use of hydrostatic levelling systems. The traditional method of hydrostatic levelling uses a rule in which a position of reference sensor is stable. This assumption was not adapted in the proposed method. Regarding the issue mentioned above, the reference sensor is treated in the same way as the others sensors that measure the liquid level. As a consequence of this approach there is a possibility of vertical displacement determination of both the reference sensor as well as the remaining controlled sensors. A theoretical considerations were supplemented with the practical examples. The possibility of calculating the vertical displacement of reference sensor is an undoubted advantage of the submitted proposal. This information enables more detailed interpretation of the vertical displacements results obtained from hydrostatic levelling systems. Thus, wider knowledge about maintenance of the entire examined object treated as the rigid body is obtained. The tests that were carried out confirm the theoretical assumptions and encourage to perform further, more precise empirical analyses.

PL

Wyznaczanie przemieszczeń i odkształceń obiektów jest aktualnym problemem współczesnej geodezji inżynieryjnej. Jednym z najważniejszych etapów takich prac, jest problem lokalizacji stabilnych punktów referencyjnych w stosunku, do których wyznaczane będą przemieszczenia pozostałych punktów kontrolowanych. Punkty referencyjne muszą zachować stabilność swojego położenia, aby uzyskiwane wyniki pomiarów były wiarygodne. Zasadą jest, że punkty referencyjne lokalizowane są poza strefami wpływu przemieszczającego i deformującego się obiektu. Celem wyznaczania przemieszczeń można wykorzystać między innymi: systemy satelitarne GNSS, tachimetry, niwelację precyzyjną oraz hydrostatyczną, naziemny skaning laserowy, itp. System niwelacji hydrostatycznej (HLS) pozwala na wyznaczanie przemieszczeń pionowych z wysoką dokładnością (rzędu setnych części milimetra). Takie dokładności powodują, że HLSs są bardzo szeroko wykorzystywane zwłaszcza w monitoringu struktur inżynierskich. Przykładem wykorzystania HLS jest między innymi monitoring: tam [11], mostów i wiaduktów [2,5,11], budowli usytuowanych w pobliżu głębokich wykopów występujących podczas budowy tunelu [14], hal sportowych [15], jak również monitoringu synchrotronu CERN [1,10,11], stopy fundamentowej wież i masztów [18], kościołów [12,13], itp. Realizując HLS najczęściej zakłada się, że jeden z punktów wraz z umieszczonym na nim sensorem nie będzie zmieniał swojego położenia i względem tego punktu będą wyznaczane przemieszczenia pozostałych sensorów umieszczonych na punktach kontrolowanych. Taki sensor jest traktowany jako sensor referencyjny (RS). Trudnym zadaniem jest jednak określenie stałości położenia takiego sensora.

Słowa kluczowe

EN

vertical displacement; hydrostatic levelling; levelling system; reference sensor; controlled sensor

PL

przemieszczenie pionowe; system niwelacji; niwelacja hydrostatyczna; czujnik referencyjny; czujnik kontrolny

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 68, nr 1
• Strony: 189--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il, tab.

Twórcy

autor

Kamiński Waldemar

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Gdańsk University of Technology, Gdańsk, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1641-4040

Bibliografia

• [1] P. Bestmann, C. Barreto, C. Charrondiere, “Hydrostatic Levelling System Going Mobile”, in Proceedings 14 the International Workshop on Accelerator Alignment, 3-7 Oct 2016, Grenoble, France. 2016, pp. 1-6. [Online]. Available: https://inspirehep.net/literature/1722424. [Accessed: 2.02.2021].
• [2] O. Burdet, “Experience in the Long-Term Monitoring of Bridges”, in 3rd fib International Congress (No.EPFLCONF163103). Washington DC, USA, 2010, pp. 108-113. [Online]. Available: https:// infoscience.epfl.ch/record/163103. [Accessed: 2.02.2021].
• [3] D. Filipiak-Kowszyk, W. Kamiński, “Determination of vertical displacements in relative monitoring networks”, Archives of Civil Engineering, 2020, vol. 66, no. 1, pp. 309-326, DOI: 10.24425/ace.2020.131790.
• [4] H. Friedsam, J. Penicka, J. Error, “Deformation measurements at the vehicle tunnel overpass using a hydrostatic level system”, International Nuclear Information System, Report Number LS-255(ANL), University of North Texas Libraries, UNT Digital Library, 1996, pp. 1-14, DOI: 10.2172/399677.
• [5] W. Habel, H. Kohlhoff, J. Knapp, R. Helmerich, “Monitoring System for Long-termevaluation of prestressed railway bridges in the new Lehrter Bahnhof in Berlin”, in Third World Conference on Strucutral Control, 7-12.4.2002, Como, Italy, 2002, pp. 1-6.
• [6] W. Kamiński, “The Idea of Monitoring Surface Deformations on Unstable Ground with the Use of GPS Technology”, Bolletino di Geodesia e Scienze Affini, 2008, vol. 1, pp. 33-45.
• [7] W. Kamiński, “The Conception of Monitoring the Superficial Deformation Located on the Unstable Foundation with the Usage of GPS Technology”, presented at 13th FIG International Symposium on Deformation Measurements and Analysis, 4th Symposium on Geodesy for Geotechnical and Structural Engineering, Lisbon, May 12-15, 2008.
• [8] W. Kamiński, “Properties and analysis of the accuracy of estimation results obtained by the DiSTFA method in monitoring displacements and strains”, Geodesy and Cartography, 2009, vol. 58, no. 2, pp. 37-50.
• [9] W. Kamiński, K. Makowska, “The Concept of Geodetic Analyses of the Measurement Results Obtained by Hydrostatic Leveling”, Geosciences, 2019, vol. 9, no. 10, pp. 1-12, DOI: 10.3390/geosciences9100406.
• [10] D. Martin, “Deformation movements observed at the European Synchrotron Radiation Facility”, in Proceedings of The 22nd Advanced ICFA Beam Dynamics Workshop on Ground Motion in Future Accelerators, SLAC, Stanford University USA, 2000, pp. 341-357. [Online]. Available: https://www-project.slac.stanford.edu/lc/wkshp/gm2000/proceedings/article25.pdf. [Accessed: 2.02.2021].
• [11] E. Meier, A. Geiger, H. Ingensand, H. Licht, P. Limpach, A. Steiger, R. Zwyssig, “Hydrostatic levelling systems: Measuring at the system limits”, Journal of Applied Geodesy, 2010, vol, 4, no. 2, pp. 91-102, DOI: 10.1515/jag.2010.009.
• [12] L. Schueremans, K. Van Balen, P. Smars, V. Peeters, D. Van Gemert, “Hydrostatic Levelling System - monitoring of historical structures”, in Structural Analysis of Historical Constructions, P.B. Lourenço, et al., Ed., New Delhi, 2006, pp. 529-536.
• [13] L. Schueremans, K. Van Balen, K. Brosens, D. Van Gemert, P. Smars, “Church of Saint-James at Leuven - structural assessment and consolidation measures”, International Journal of Architectural Heritage, 2007, vol. 1, pp. 82-107, DOI: 10.1080/15583050601126137.
• [14] B. Szabo, J. Brzeski, J.M. González, “Use of linked monitoring systems for asset protection at finsbury circus during scl tunnelling for crossrail station”, Crossrail Learning Legacy, 2015. [Online]. Available: https://learninglegacy.crossrail.co.uk/documents/use-linked-monitoring-systems-asset-protection-finsbury-circus-scl-tunnelling-crossrail-station-2/. [Accessed: 2.02.2021].
• [15] K. Wilde, M. Meronk, M. Groth, M. Miskiewicz, “Structure monitoring by means of hydrostatic levelling” (in Polish), in 27th Scientific Technical Conference on Building failures, 2015, pp. 278-284.
• [16] Z.Wiśniewski, “The idea of determination of parameters of location and shape of fundamental plates on the basis of free leveling”, in Materials from VI Scientific-Technical Session Current Scientific and Technical Problems of Geodetic Works, Gdańsk-Sobieszewo, 6-7 October 1989 (in Polish). Gdansk, 1989.
• [17] V.V. Yepin, R.V. Tsvetkov, I.N. Shardakov, A.P. Shestakov, “Estimation of hydrostatic level parameters for measuring vertical displacement fields of structures on a test stand”, AIP Conference Proceedings, 2018, vol. 2053, pp. 1-6, DOI: 10.1063/1.5084542.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).