Use and potential of the digital twin of Structural Health Monitoring and Non-Destructive Testing for improving durability and preventing failures of existing structures

• Autorzy: Jasińska Daria , Dutkiewicz Maciej , Ancelin Manon , Dias Elodie De Morais , Grasselli Arthur , Morise Nora , Laot Gabriel

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2024.06.03

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie i potencjał cyfrowego bliźniaka do monitorowania stanu konstrukcji i badań nieniszczących w celu poprawy trwałości i zapobiegania awariom istniejących konstrukcji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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.

Słowa kluczowe

EN

structure monitoring; existing structure; non-destructive testing; steel chimney; digital twin; structural health monitoring; SHM; durability improvement; failure prevention; test method

PL

monitorowanie konstrukcji; konstrukcja istniejąca; badanie nieniszczące; komin stalowy; bliźniak cyfrowy; monitorowanie stanu konstrukcji; SHM; poprawa trwałości; zapobieganie awariom; metoda badań

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 6
• Strony: 12--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., il.

Twórcy

autor

Jasińska Daria

• Bydgoszcz University of Science and Technology; Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture

• https://orcid.org/0000-0002-9075-795X

autor

Dutkiewicz Maciej

• Bydgoszcz University of Science and Technology; Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture

• https://orcid.org/0000-0001-7514-1834

autor

Ancelin Manon

• Ecole Supérieure des Ingénieurs des Travaux de la Construction, Francja

autor

Dias Elodie De Morais

• Ecole Supérieure des Ingénieurs des Travaux de la Construction, Francja

autor

Grasselli Arthur

• Ecole Supérieure des Ingénieurs des Travaux de la Construction, Francja

autor

Morise Nora

• Ecole Supérieure des Ingénieurs des Travaux de la Construction, Francja

autor

Laot Gabriel

• Ecole Supérieure des Ingénieurs des Travaux de la Construction, Francja

Bibliografia

• [1] Volk R., Stengel J., Schultmann F. Building Information Modeling (BIM) for existing buildings – Literature review and future needs. Automation in Construction, vol. 38, pp. 109-127, 2014, DOI: 10.1016/j.autcon.2013.10.023. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/ pii/S092658051300191X.
• [2] Ismail A.S., Ali K.N., Iahad N.A. A review on BIM-based automated code compliance checking system, in Proc. 2017 Int. Conf. Research and Innovation in Information Systems (ICRIIS), 2017, pp. 1-6, DOI: 10.1109/ICRIIS.2017.8002486. Available: https://ieeexplore.ieee.org/document/8002486.
• [3] Yen Y.N., Weng K.H., Huang H.Y. Study on information management for the conservation of traditional Chinese architectural heritage – 3D modelling and metadata representation. ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., vol. 2, no. 5/W1, pp. 331-336, 2013. Available: http://www.isprs-ann-photogramm-remote-sens-spatial-inf-sci.net/II-5-W1/331/2013/.
• [4] Baik A., Boehm J., Robson S. Jeddah historical building information modeling ‘JHBIM” Old Jeddah-Saudi Arabia,” Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., vol. 40, no. 5W2, pp. 73-78, 2013. Available: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84924289373&partnerID=40&md5=8c861677387fca1ecba-46c9b02343a33.
• [5] Arayici Y. Towards building information modelling for existing structures. Struct. Surv., vol. 26, no. 3, pp. 210-222, 2008. Available: http://www.emeraldinsight.com/doi/abs/10.1108/ S1479-3563(2012)000012B007.
• [6] Del Giudice M., Osello A. BIM for cultural heritage. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. ISPRS Arch., vol. 40, no. 5W2, pp. 225-229, 2013. Available: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84924330169&partnerID=tZOtx3y1.
• [7] Pocobelli D.P., Boehm J., Bryan P., et al. BIM for heritage science: a review. Herit. Sci., vol. 6, no. 30, 2018. DOI: 10.1186/s40494-018-0191-4. Available: https://link.springer.com/article/10.1186/s40494-018-0191-4.
• [8] Shenkman R., Ponomaryov A. Advantages of using BIM (BIM-technology) for the design and construction of subsoil use industry buildings and structures. J. Phys.: Conf. Ser., vol. 1928, no. 012052, 2021. DOI: 10.1088/1742-6596/1928/1/012052. Available: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1928/1/012052/pdf.
• [9] Types and Design of Steel Chimney Structure. The Constructor.org. [Online]. Available: https://the-constructor.org/structural-engg/steel-chimney-types-design/980/. [Accessed:Aug. 02, 2022].
• [10] Dutkiewicz M. Expertise opinion of the 80 m high chimney. 2022.
• [11] Gołębiowska I., Dutkiewicz M. Subcritical flow regime of tandem interfering cylinders. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., vol. 245, 062053, 2017, DOI: 10.1088/1757-899X/245/6/062053.
• [12] Dutkiewicz M., Machado M.R., Matt C.F.T., Castello D.A. Spectral model and experimental validation of hysteretic and aerodynamic damping in dynamic analysis of overhead transmission conductor. Mech. Syst. Signal Process., vol. 136, p. 106483.
• [13] Moyano J., Gil-Arizon I., Nieto-Julian J.E., Marin-Garcia D. Analysis and management of structural deformations through parametric models and HBIM workflow in architectural heritage. J. Build. Eng. 2022; vol. 45, p. 103274.
• [14] Le ‘BIM de l’industrie’monte en puissance,” The Agility Effect.com. [Online]. Available: https://www.theagilityeffect.com/fr/article/lebim-de-lindustrie-monte-en-puissance/. [Accessed: Aug. 02, 2022].
• [15] Qu’est-ce que le BIM? MagiCAD.com. [Online]. Available: https://www.magicad.com/fr/bim/. [Accessed: Aug. 02, 2022].
• [16] Du PIM au BIM. Nextpage.fr. [Online]. Available: https://www.nextpage.fr/pim-bim/. [Accessed: Aug. 02, 2022].
• [17] Plant Information Models. Neolant.com. [Online]. Available: https://www.neolant.com/IModeling/. [Accessed: Aug. 02, 2022].
• [18] Guzzetti F., Anyabolu K.L.N., Biolo F., D’Ambrosio L. BIM for existing construction: A different logic scheme and an alternative semantic to enhance the interoperability. Appl. Sci., vol. 11, p. 1855, 2021.
• [19] Shoaib Khan M., Khan M., Bughio M., Talpur B.D., Kim I.S., Seo J. An integrated HBIM framework for the management of heritage buildings. Buildings, vol. 12, p. 964, 2022.
• [20] Arayici Y., Tah J. Towards building information modelling for existing structures. Struct. Surv., vol. 26, no. 3, p. 210, 2008.
• [21] Dutkiewicz M., Aydin E., Öztürk B. Analysis of efficiency of passive dampers in multistorey buildings. J. Sound Vib., vol. 439, pp. 17-28.
• [22] Dutkiewicz M., Gołębiowska I., Shatskyi I., Shopa V., Velychkovych A. Some aspects of design and application of inertial dampers. MATEC Web Conf., vol. 178, p. 06010.