Inclinometer method of displacement measurements as an alternative to optical measurements in structural health monitoring - on site tests

• Autorzy: Wierzbicki S. , Pióro Z. , Osiniak M. , Antoszkiewicz E.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.134387

Warianty tytułu

PL

Inklinometryczna metoda pomiaru przemieszczeń w monitoringu konstrukcji jako alternatywa dla optycznych metod pomiarowych - badania na konstrukcji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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.

Słowa kluczowe

EN

SHM; structural health monitoring; structure monitoring; deflection; rotation; inclinometer; wireless monitoring; low cost system

PL

SMK; system monitorowania konstrukcji; monitorowanie konstrukcji; ugięcie; kąt obrotu; inklinometr; monitorowanie bezprzewodowe; system niskokosztowy

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 3
• Strony: 109--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Wierzbicki S.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Pióro Z.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Electronics and Information Technology, Warsaw
• WiSeNe Sp. z o.o., Warsaw, Poland

autor

Osiniak M.

• WiSeNe Sp. z o.o., Warsaw, Poland

autor

Antoszkiewicz E.

• WiSeNe Sp. z o.o., Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. B. Ćmielewski, B. Kontny, K. Ćmielewski, "Use of MEMS technology in mass wasting research", Reports on Geodesy, vol. 1, no. 90, pp. 85-92, Warszawa 2011.
• 2. J. Geis, K. Strobel, & A. Liel, "Snow-Induced Building Failures, Journal of Performance of Constructed Facilities", July/August 2012, pp. 377-388. DOI: 10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000222.
• 3. M. Giżejowski, E. Antoszkiewicz, S. Wierzbicki, Z. Pióro, "Wireless Sensor Network Systems for Structural Health Monitoring of Building Structures", Proceedings of the 5th International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligence Infrastructure, Cancun, Mexico (SHMII-5), 2011, p. 25 [full text on CD].
• 4. M. Giżejowski, S. Wierzbicki, Z. Stachura, "Structural Health Monitoring as a Tool Assisting the Structural Robustness Assessment", 13th International Conference on Inspection, Appraisal, Repairs & Maintenance of Structures, Wuyishan, China, 28-29 July, 2012, pp. 27-36.
• 5. S. Guan, A. J. Rice, C. Li, Y. Li, G. Wang, "Structural displacement measurements using DC coupled radar with active transponder", Struct Control Health Monit. 2017; 24: 1909, DOI: 10.1002/stc.1909.
• 6. Q. Li, Y. He, H. Wang, K. Zhou, B. Yan, "Monitoring and time dependent analysis of vertical deformations of the tallest building in China", Struct Control Health Monit. 2017; 24: e1936. https://doi.org/10.1002/stc.1936.
• 7. S. Wierzbicki, "Monitoring of steel structures. Part 6. Exemplary systems" (Monitoring konstrukcji stalowych. Cz.6. Przykładowe systemy). Builder, PWB MEDIA, no. 12, 2016, pp. 92-96 (in Polish), http://buildercorp.pl/wp-content/uploads/2016/11/monitoring.pdf.
• 8. S. Wierzbicki, Z. Pióro, M. Osiniak, E. Antoszkiewicz, "Inclinometer method of displacement measurements as an alternative to optical measurements in structural health monitoring - laboratory tests", Archives of Civil Engineering, vol. 66, no. 2, 2020, pp. 147-164.
• 9. H. B. Xiong, J. X. Cao, F. L. Zhang, "Inclinometer-based method to monitor displacement of high-rise buildings", Structural Monitoring and Maintenance, vol. 5, no. 1, 2018, pp. 111-127, DOI: https://doi.org/10.12989/smm.2018.5.1.111.
• 10. Y. Xu, J. Brownjohn, D. Kong, "A non-contact vision-based system for multipoint displacement monitoring in a cable-stayed footbridge", Struct Control Health Monit. 2018; 25: e2155. https://doi.org/10.1002/stc.2155.
• 11. X. Zhao, L. Li, Y. S. Gong, X. Y. Ye, X. Y. Su, "Research on botdr/a based distributed optical sensing technique in structural health monitoring", Proceedings of the 5th International Conference on Structural Health Monitoring of Intelligence Infrastructure, Cancun, Mexico (SHMII-5), 2011, p. 38 [full text on CD].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).