Сооружение, в котором обеспечена возможность комплексного мониторинга сооружения
Полезная модель относится к комплексному мониторингу сооружения в период возведения и/или эксплуатации с использованием информации не менее чем от двух датчиков измерения деформации по меньшей мере одной конструкции сооружения. При этом конструкцию сооружения снабжают по меньшей мере одним датчиком на поверхности конструкции и по меньшей мере одним датчиком внутри конструкции и измеряют поверхностную и внутреннюю деформацию конструкции. Таким образом уточняется картина деформации и распределения нагрузок по всему сооружению. 2 ил.
Полезная модель относится к области сооружений, снабженным измерительной техникой при строительстве и эксплуатации сооружений.
В известном техническом решении, мониторинг проводят в период возведения здания, устанавливая волоконно-оптические датчики в колонны, проводя анализ и контроль напряженно-деформированного состояния колонн и перераспределения усилий и напряжений в колоннах в результате неравномерных осадок фундамента (Мониторинг колонн здания во время строительства. (Бранко Глисич, Данеле Инауди, Ки Чинг Хунг, Джу Минг Ло, 5-я Тихоокеанская конференция по проблемам строительства и проектирования (APSEC), 26-28 Августа 2003, Джохор Бахру, Малайзия (2003), стр.593-606).
Данный способ мониторинга заключается в том, что получают информацию о напряженно-деформированном состоянии одной колонны на основании максимум двух волоконно-оптических датчиков деформации (ВОД), которые помещают непосредственно в бетон колонны. Наличие нескольких волоконно-оптических датчиков и контроль, осуществляемый на локальном - для конкретной конструкции и глобальном (общем) - для секции сооружения (например, для потолка этажа) уровнях позволяет рассматривать известное техническое решение как наиболее близкое к заявляемому изобретению.
Однако, процессы деформирования железобетонной конструкции являются неоднородными по ее объему, учитывая различие упруго-пластических характеристик бетона и арматуры и неоднородность свойств бетона, а также неравномерное распределение образования и раскрытия трещин в бетоне.
Поэтому указанное техническое решение может решить только часть задачи, заключающейся в контроле напряженно-деформированного состояния конструкции.
Для достижения технического результата, состоящего в более информативном и точном контроле напряженно-деформированного состояния конструкции, определении картины деформации и распределения нагрузок по сооружению предлагается способ комплексного мониторинга в период возведения сооружения и/или эксплуатации сооружения, заключающийся в том, что способ комплексного мониторинга сооружения, в котором используется информация не менее чем от двух датчиков измерения деформации по меньшей мере одной конструкции сооружения, характеризуется тем, что конструкцию сооружения снабжают по меньшей мере одним датчиком на поверхности конструкции и по меньшей мере одним датчиком внутри конструкции и измеряют поверхностную и внутреннюю деформацию конструкции. Устанавливают по меньшей мере один датчик измерения деформации внутрь по меньшей мере одной конструкции, и при этом устанавливают снаружи по меньшей мере одной конструкции по меньшей мере один датчик измерения деформации, имеющий сенсорный элемент, обеспечивающий изменение количества проходимого света при изменении кривизны световода, заключенный в корпус, выполненный с возможностью воздействия на сенсорный элемент с одной стороны посредством толкателя, размещенного в корпусе, а, с другой стороны, стенки корпуса, при этом толкатель обеспечивает восприятие деформации конструкции, а корпус обеспечивает возможность подключения, по меньшей мере, одного световода к средству обработки сигнала датчика, далее подключают упомянутые датчики к средству обработки сигналов датчиков, далее проводят анализ информации о сигналах датчиков.
Упомянутые датчики соединены со средством обработки сигналов датчиков (СОСД), которое сигнализирует о приближении аварийного события, относящегося к одной или нескольким конструкциям.
Если фактические деформации конструкции достигают или превышают предельные деформации, то СОСД сигнализирует об этом соответствующим информационным сообщением.
Фиг.1 - схема размещения волоконно-оптических датчиков для контроля железобетонной конструкции.
Фиг.2 - волоконно-оптический датчик внутреннего крепления.
На фиг.1 представлена схема расположения ВОД, относительно железобетонной конструкции (ЖБК) и СОСД, соединенная с данными ВОД.
При изготовлении ЖБК к арматуре 1 крепят ВОД 2, непосредственно в бетон 5 помещают ВОД 4, снаружи к ЖБК крепится ВОД 3, имеющий стержень толкателя и корпус, с помощью волоконно-оптических кабелей 6, указанные ВОД, подключают к оптическому разветвителю 7, соединенному с СОСД 8.
СОСД имеет устройство ввода данных (УВВД), запоминающее (ЗУ) и сигнализирующее (СУ) устройства и устройство вывода данных (УВД), которые соединены друг с другом и с устройством обработки и управления (УОУ).
ЗУ СОСД предназначено для записи посредством УВВД и хранения значений предела текучести арматуры, предела прочности бетона и среднего предела прочности конструкции, принимаемых за эталонные значения и вычисляемых до возведения сооружения для конструкции, которую предстоит контролировать. Данные пределы прочности и текучести вычисляются
известными методами теории железобетонных конструкций, по СНиПам или численными методами.
УОУ предназначено для сравнения фактических показаний датчиков с соответствующими эталонными значениями и управления работой ЗУ, СУ, УВВДиУВД СОСД.
СУ предназначено для формирования сигнала о приближении или наступлении аварийного события, относящегося к конструкции. При комплексном мониторинге за критический уровень приближения аварийного события принят интервал 50-100%, предпочтительно 70-80% от хотя бы одного из эталонных значений, записываемых в ЗУ СОСД.
УВД предназначено для передачи данных от СОСД к внешнему электронному устройству - персональному компьютеру или периферийному оборудованию.
Схема СОСД представлена на фиг.2, где 1 - УВВД, 2 - ЗУ, 3 - СУ, 4 - УОУ, 5 - УВД.
Заявляемый способ мониторинга также решает задачу определения картины деформации и распределения нагрузок по всему сооружению. Для этого волоконно-оптические датчики измерения деформаций размещают на множестве конструктивных элементов сооружения и в процессе возведения здания СОСД записывает показания этих датчиков. Далее показания датчиков по известным экспериментальным или теоретическим соотношениям переводятся в соответствующие нагрузки УОУ СОСД.
Интервал записи показаний упомянутых датчиков зависит от уровня указанных показаний, если показания датчиков находятся в интервале 0-70% от соответствующего эталонного значения, то интервал записи более одной минуты, если в интервале 70-100% от соответствующего эталонного значения, то интервал записи равен, например, 2 секунды. Соответствующий интервал записи показаний датчиков заносят в ЗУ СОСД.
1. Сооружение в котором обеспечена возможность комплексного мониторинга сооружения с использованием информации не менее чем от двух датчиков измерения деформации по меньшей мере одной конструкции сооружения, отличающееся тем, что конструкцию сооружения снабжают, по меньшей мере, одним датчиком на поверхности конструкции и, по меньшей мере, одним датчиком внутри конструкции и измеряют поверхностную и внутреннюю деформацию конструкции.
2. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что датчик измерения деформации, устанавливаемый внутрь, по меньшей мере, одной конструкции, прикреплен к арматуре конструкции и/или устанавлен в тело конструкции.
3. Сооружение по п.1 или 2, отличающееся тем, что устанавлен, по меньшей мере, один датчик измерения деформации внутрь, по меньшей мере, одной конструкции сооружения, при этом устанавлен снаружи, по меньшей мере, на одной конструкции сооружения, по меньшей мере, один датчик измерения деформации, имеющий сенсорный элемент, обеспечивающий изменение количества проходимого света при изменении кривизны световода, заключенного в корпус, выполненный с возможностью воздействия на сенсорный элемент для восприятия деформации конструкции, а корпус обеспечивает возможность подключения, по меньшей мере, одного световода к средству обработки сигнала датчика, далее обеспечено подключение датчики к средству обработки сигналов датчиков, и проведение анализа информации о сигналах датчиков.
4. Сооружение по п.2, отличающееся тем, что датчик измерения деформации, устанавливаемый внутрь, по меньшей мере, одной конструкции в тело конструкции, устанавлен, по меньшей мере, в одном направлении осей декартовой системы координат и/или устанавливают с угловым отклонением, по меньшей мере, от одного направления осей декартовой системы координат.
5. Сооружение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что в запоминающее устройство средства обработки сигналов датчиков записывают первое эталонное значение предела текучести арматуры, второе эталонное значение среднего предела прочности бетона и третье эталонное значение среднего предела прочности, по меньшей мере, одной всей конструкции, далее в период возведения сооружения сравнивают показания, по меньшей мере, одного первого датчика, установленного снаружи, по меньшей мере, одной конструкции с третьим значением, показания, по меньшей мере, одного второго датчика, прикрепленного к арматуре, с первым значением, показания, по меньшей мере, одного третьего датчика, установленного в тело конструкции со вторым значением, далее, если показания по меньшей мере одного из упомянутых датчиков составляют величину больше, чем 50% от соответствующего эталонного значения, формируют сигнал тревоги о приближении аварийного события.
6. Сооружение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что показания датчиков записывают в запоминающее устройство системы обработки сигналов датчиков с периодом времени записи, выбранным из интервала от одной минуты до одного дня, если показания, по меньшей мере, одного из упомянутых датчиков больше, чем 50 но менее 70% от соответствующего эталонного значения, если же показания, по меньшей мере, одного из упомянутых датчиков более или равны 70% от соответствующего эталонного значения, то с периодом времени записи менее одной минуты.
7. Сооружение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что записанные в запоминающее устройство системы обработки сигналов датчиков показания упомянутых датчиков, представляющие собой значения деформаций, преобразуют с помощью упомянутого устройства обработки и управления в значения соответствующих нагрузок, далее получают картину распределения деформаций и нагрузок по конструкциям сооружения.
8. Сооружение по пп.1 и 2, отличающееся тем, что формирование сигнала тревоги о приближении аварийного события происходит, если показания по меньшей мере одного из датчиков составляют величину, выбранную из диапазона большего, чем 50% от соответствующего эталонного значения.
