CC BY
12
DOI: 10.15587/2312-8372.2018.123463
РОЗРОБКА ТЕОРЕТИЧНО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДИНАМ1ЧНОГО МОНИТОРИНГУ ВЕЛИКОРОЗМ1РНО1 БУД1ВЕЛЬНО1 СПОРУДИ
Гайдайчук В. В., Котенко К. Е., Кедик I. В.
1. Вступ
В останш роки спостерГгаеться тенденцГя збтьшення кiлькостi аварiй будiвельних споруд промислово! та цивiльноi iнфраструктури. Так обвалення даху зазнала споруда «Трансавль-парку» в Росп (м. Москва, 2004 р.). Аналопчш, найбiльш вiдомi аварii, трапились у виставковому центрi в польському мют Катовiце (2006 р.), у будiвлi катка в мiстi Бад-Райхель (Н1меччина, 2006), у торговому центрГ «Maxima» (Рига, Латв1я, 2013 р.), у спортивному комплекс заводу медичного скла в м. Полтавi (Украша, 2016 р.). В бiльшостi випадюв подiбнi аварп виникають в зимовий перюд, супроводжуються людськими жертвами та наносять значнi економiчнi втрати.
В зв'язку з цим, для попереджен7 виникнення аварiйноi ситуацii, або локалiзацii ii масштабу, необхiдною е шформацш, завчасно вiдображаюча технiчний стан об'екта та характеризуюча тенденцiю розвитку його змш Джерелом тако! iнформацii можуть бути результати монiторингу, що виконуеться при експлуатацп об'екта. Разом з тим, сучасна практика контролю техшчного стану будiвельних об'ектiв свiдчить про вщсутнють унiверсальних методiв !х мониторингу. Iснуючi монiторинговi системи не достатньо вГдображають реальний стан. Впливае на результати контролю недостатне врахування конструкцшних особливостей об'екта, вплив на нього внутрштх i зовнiшнiх факторiв. Недостатньою являеться шформацшнють контролюемих показникiв i технiчнi можливостi iснуючоi апаратури та шше. Тому, дана робота передбачае виршення проблеми нового методу оцшки технiчного стану великорозмiрних будiвельних споруд та побудови його на основi монгторингово! системи.
2. Об'ект досл1дження та його технолог1чний аудит
Об'ектом дослгдження е метод контролю i оцшки техшчного стану конструкцп великорозмГрно! будГвельно! споруди МГжнародного виставкового центру (м. Ки!в, Украша) по показникам ii динамГчних характеристик.
Забезпечення безаваршност будГвельних об'еклв передбачае системний контроль !х техшчного стану в процес будГвництва i експлуатацп. Здшснюваний з шею метою шженерно-техшчний супровГд будГвельних
об'еклв виявив ряд недолшв в юнуючих системах контролю i дозволив визначити основш напрямки вдосконалення i розвитку цих систем.
Основним, до недавнього часу, являлось використання статичних деформацшних показник1в контролюемих об'еклв: перемщень, кутв нахилу, повороту та шше. Характерним прикладом такого контролю е автоматизована
система статичного монгторингу великорозмГрно! будГвельно! споруди МГжнародного виставкового центру, створена компашею SOLDATA [1]. Ця система
забезпечуе автоматизоване лазерне спостереження перемiщень металевих конструкцiй в установлених точках. Дозволяе визначати змДни абсолютных величин перемДщень та, при досягненнi ними критичних значень, своечасно Днформувати вiдповiднi техшчш служби. Але такий контроль характеризуе лише локальний стан конструкцiй об'екта. Вiн не враховуе перерозподiл осьових зусиль i моментДв в окремих конструкцiях, виникаючий в реальних умовах внаслiдок ]х взаемодii та шших обставин. Дещо умовною е 1 прийнята критична величина цього показника. А шженерно-штугтивне визначення точок спостереження вносить суб'ектившсть в систему контролю 1 може негативно впливати на об'ективнють його результатiв. В зв'язку з цим, виникла необхiднiсть пошуку i використання нових наукових пДдходДв.
3. Мета та задачi дослщження
Мета дослгдження - розробка теоретично-експериментального динамiчного мон1торингу великорозмiрноi будiвельноi споруди для оцДнки ii технiчного стану та можливостД використання принципових положень розробленого мониторингу в системах контролю шших об'ектДв в1дпов1дного класу.
Для досягнення поставленоi мети необхiдно вирДшити наступнi задачi:
1. Створити математичну скДнченно-елементну модель споруди.
2. Виконати верифДкащю i адаптащю моделi до фактичних експлуатацшних умов.
3. Вибрати контрольно-вимДрювальну апаратуру для оцДнки величини частот 1 форм власних коливань будiвельноi споруди.
4. Дослiдження кнуючих р1шень проблеми
АналДз лДтературних даних, виконаного на ранньому етапД дослщження ще!' проблеми, засвщчив перспективнДсть використання математичного моделювання контролюемих будДвельних об'екпв 1 використання в системах монДторингу показникДв динамчних характеристик конструкцДй [2]. БДльш пДзнД дослщження пщтверджують цей висновок [3, 4] 1 доцДльнДсть використання власних частот, форм власних коливань 1 декремента затухання коливального процесу [5, 6]. Створений, на основД використання цих показникДв, динамДчний монДторинг засвщчив високу ефективнДсть його використання в системах контролю висотних об'ектДв 1 унДкальних споруд [7, 8]. Завдяки використанню динамчних показникДв, монДторинг дозволяе характеризувати глобальний стан споруди без спецДального спостереження окремих й елементДв [8, 9]. С окремД приклади використання даного монДторингу на вДдносно простих в конструктивному вщношеннД об'ектах [10]. ДоцДльним представляеться його використання 1 в системах контролю складних та пов'язаних Дз значними ризиками об'екпв. Характерним прикладом таких об'екпв являються великД спортивнД арени, великорозмДрнД будДвельнД споруди виставкових центрДв, промислова Днфраструктура та Дн. ВДдзначаючись значною конструкцДйною наповненютю, рДзнотипом елементДв конструкцДй та експлуатацДйними особливостями, такД об'екти являються трудомДсткими для математичного моделювання. А ефективнДсть використання для !х контролю динамчних показникДв потребуе спецДального дослДдження. Справа в тому, що споруди цього класу вДдносяться до категори так званих «гнучких». Величини трьох перших частот основного тону !х власних коливань, в бДльшостД випадкДв, не перевищують 1 Гц. ВДтрове навантаження на них
значно вгдрГзняеться впливом вгд висотних об'ектГв. ВнутрГшнГй коливальний процес цих об'ектГв поступаеться штенсившстю i контрастшстю вказаним. Вплив конструкцГйних i експлуатацГйних характеристик е бгльш суттевим. 1нформацшних матерГалГв, як свщчать про використання даного мошторингу для контролю великорозмГрних будГвельних споруд в доступних джерелах, не було виявлено.
5. Методи дослщження
Для досягнення поставлено! мети використовувався теоретично-розрахунковий i експериментальний методи. За допомогою першого була створена математична модель споруди для розрахунк1в осьових зусиль, згинальних i крутячих моментш, перемГщень вузл1в, стшкостГ елементГв конструкцГй, величин власних частот, форм власних коливань, визначення монгторингових точок та Гнше. Цю шформатившсть передбачалось використати при вдосконаленщ юнуючого статичного монгторингу споруди i для оцГнки ii глобального технГчного стану за допомогою динашчних показникв. А експериментальнГ дослГдження передбачали доповнити отриману шформащю i оперативно виявити початковий етап виникнення загрози, засвгдчити доцтьшсть i своечасшсть внесення змГн в математичну модель.
6. Результати дослщження
6.1. Створення скшченно-елементно'1 модел1 споруди
Загальний вид конструкцп споруди, яка моделюеться, приведено на рис. 1. Для створення ii математично! моделГ використовувались программы комплекси SCAD (Рос1я) i NASTRAN (США). Процедура створення включала: передпроцесорну подготовку, виконання розрахункв диференщальних рГвнянь, постпроцесорну обробку i аналГз отриманих результатГв.
Рис. 1. Загальна конструктивна схема споруди: А, Б, Бб...Бк, В...И - лгтерш ос споруди; 1, 1.1,...1.3, 2, 2.1,...2.7, 3, 3.1,...3.3,
4, 4.А1.4А8, 5.8 - цифровГ ос споруди
На передпроцесорнДй стадп визначались 1 вводились в програмнД комплекси геометричнД характеристики перетину конструкцДйних елементДв споруди 1 параметри !х фДзичних характеристик (рис. 2, 3).
Рис. 2. Елементи складеного перетину. Труба 200х160х5 (ГОСТ 30245-94) та кутник 200х110х3
Рис. 3. Характеристики складеного перетину. Двутавр з ухилом полиць I 36 (ГОСТ 8239-89) та швелер 27У (ГОСТ 8240-97)
Прикладались розрахунковД навантаження (табл. 1).
Таблиця 1
Навантаження в скДнченно-елементнДй моделД
Номе» Навантаження
Ь1 Власна вага
Ь2 Власна вага огороджувальних конструкцДй
Ь3 ТехнологДчне навантаження
Ь4 Корисне навантаження
Ь5 СнДгове навантаження
Ь6 . лтрове навантаження вздовж осД Х
Ь7 ВДтрове навантаження проти осД Х
ВДтрове навантаження вздовж осД Y
Ь9 ВДтрове навантаження проти осД Y
Прикладались сполучення навантажень (табл. 2).
Таблиця 2
Сполучення навантажень в скшченно-елементшй моделД
Номер Сполучення (комбшащя) навантажень
С1 1,0*(L1)+1,0*(L2)+0,95*(L3)+0,9*(L5)+0,9*(L6)
С2 1,0*(L1)+1,0*(L2)+0,95*(L3)+0,9*(L5)+0,9*(L7)
С3 1,0*(L1)+1,0*(L2)+0,95*(L3)+0,9*(L5)+0,9*(L8)
С4 1,0*(L1)+1,0*(L2)+0,95*(L3)+0,9*(L5)+0,9*(L9)
С5 С1*1,25
С6 С2*1,25
С7 С3*1,25
С8 С4*1,25
Вибирались типи скшченних елеменпв для використання ix в програмних комплексах. Виконувалась розбивка конструкцш на сюнчент елементи вщповщно скшченно-елементним сггкам програмних ^ омплекшв. Вводились граничш умови в розрахункову схему (шаршри, в'язД) i виконувались розрахунки диференщальних р1внянь. Огриманi результати оброблялись i анашзувались на постпроцесорнiй стадп i на ix основi робились попереднi висновки.
В якост основних невiдомиx приймались: перемiщення та повороти вузлiв розрахунково! схеми. Тип скiнченого елемента визначався:
- геометричною формою;
- правилами, що визначають залежнiсть мiж перемщеннями вузлiв даного елемента та вузлами системи;
- фiзичними законами, визначаючими залежнiсть мiж внутрiшнiми зусиллями та внутршшми перемiщеннями;
- набором параметрiв (жорсткостей), що входять в опис даного закону.
У зв'язку з цим конструкщя задавалась у вигляд^ придатному до цього методу (в наборi тш стандартного типу: Beam, Plate), використовуваних в мiжнароднiй практищ [11].
Вузол в розраxунковiй сxемi представлявся у виглядi абсолютно жорсткого тша безкiнечно малого розмiру. Положення його в просторi при деформащях системи визначалось координатами центра та кута повороту трьох осей, жорстко зв'язаних з вузлом.
Вузол представлявся у виглядi об'екта, що мае шють ступешв свободи (три лшшних перемiщення i три кути повороту). Система рiвнянь методу перемiщень обиралась шляхом накладання в кожному вузлi всix в'язiв, що забороняло вс вузловi перемiщення. Умова нульових зусиль цих в'язiв являла собою рiвняння рiвноваги, а змiщення в'язiв - основними невщомими методу. Розрахункова схема задавалась як схема загального вигляду, тобто деформацн та невiдомi в сxемi представленi лiнiйними перемiщеннями точок вздовж напрямюв X, Y, Z та поворотами в навколо RX, RY, RZ. Статичний розрахунок схеми виконувався в лшшному виглядг В розрахунковш сxемi були застосованi
узагальнеш елементи балки Beam, елементи типу, оболонка Plate, а також елементи жорсткого зв'язку Rigid.
Для елеменлв типу Beam зусилля виводились в кшцевих перетинах пружно! частини (початковш та кшцевш), i в центрГ пружно! частини. Для балкових елемеилв можливГ наступн зусилля:
N - повздовжня сила;
MK - крутячий момент;
MY - згинальний момент з вектором вздовж ос Y;
QZ - поперечна сила в напрямГ ос Z, що вГдповГдае моменту MY;
MZ - згинальний момент вГдносно ос Z;
QY - поперечна сила в напрямГ ос Y, що вГдповГдае моменту MZ.
Додатн напрями зусиль в балкових елементах прийнят наступними:
- для сил QZ та QY - в напрямГ вщповГдно! ос Z, Y;
- для моменлв MK, MY, MZ - проти годинниково! стршки, якщо дивитись з кшця вГдповГдно! ос Х, Y, Z;
- для повздовжньо! сили N додам значення завжди розтягують балковий елемент.
Загальне число скшченних елеменлв в моделГ дорГвнювало 107323, а
число вузлГв 97591.
АналГз пружного деформування конструкцп на кожному крощ реалГзуеться розв'язанням системи лшеаризованих алгебра!чних рГвнянь для скшченно-елементно! модели
де [К] - лшеаризована матриця жорсткосл системи; {Аи} - шукаиий вектор приросту перемпцень; {А/} - вектор приростов заданих сил; {г} - вектор нев'язок. У зв'язку з тим, що за деяко1 комбiнацii внутршшх сил попереднього навантаження, конструкцiя може втратити стшюсть, було дослiджене випучування елементiв конструкцii на основi постановки проблеми на власш значення для лiнеаризованоi системи алгебраiчних рiвнянь [3-5]:
де К - матриця жорсткостГ для ненапружено! конструкцп; L -рГзностороння матриця жорсткосл; X. - шукаш власш значення параметра навантаження (параметра переднавантаження); прямГ дужки означають знак обчислення визначника.
Частоти та форми власних коливань визначаються на основГ частотного анаизу. РГвняння руху елеменлв конструкцп записуються в матричнш формг
[K\{Au} = {Af}-{r}
(1)
\K + X1L\ = 0,
(2)
[М]{й} + [К\{и} = 0,
(3)
де [¡-С] та [М] - вщповщно матриц! жорсткоеп та мае, що вщображають пружш та шерц1йн1 характеристики конструкции {и} - вектор динам1чних перемпцень; точками над буквою позначено диференцiювання по часу.
Пiсля врахування гармошчного закону власних коливань конструкцп аналiз системи рiвнянь руху (3) зводиться до проблеми Штурма-Лiувiля для алгебрашно! системи:
+ = (4)
де {v|- власиий вектор (мода коливань), що вщповщае власному значению
(кругова чи цикична частота).
Аналопчним способом створювалась скiнченно-елементна модель для виконання розрахунюв програмним комплексом SCAD. Враховувались особливостi i вимоги програмного комплексу. Кшьюсть скiнченних елеменлв моделi в SCAD складала 29322, а кшьюсть вузлiв 18993.
6.2. Верифжащя i перев1рка адекватност1 скшченно-елементно'1 модел1
Заключний етап дослiджень включав верифжацш створено!' моделi для врахування нею впливiв вiд постiйних та тимчасових навантажень, дшчих на будiвельну споруду. Оцiнку об'ективност розрахункiв та реагування моделлю на змiни в техшчному станi споруди. Перевiрка включала виявлення впливу навантажень вщ ваги огороджувальних конструкцiй та технологiчного устаткування. В програмному комплекс NASTRAN щ навантаження приеднувались до маси конструкцш через неконструкцiйнi маси. У комплекс SCAD така операцiя виконувалась через динамiчнi завантаження.
Паралельно, сейсмостанцiею ZET 048-C, замiрялись вiброприскорення коливань споруди i з 1х допомогою визначались фактичнi величини власних частот. Результата розрахунюв i експериментальнi вимiри засвщчили 1х збiжнiсть (табл. 3). Збiжнiсть пщтверджують результати розрахункiв перемщень виконаш обома програмними комплексами (табл. 4) i величини осьових зусиль в елементах великопрольотно! (L=60 м) пщкроквяно! ферми ПФ6 [12]. Аналiз 16-ти й елеменпв виявив максимальну розб1жтсть зусиль (2.33 %) в центральному розкос ферми i мшмальну (0.23 %) в крайнш 11 вертикальнш стiйцi. При цьому абсолютнi величини зусиль розрахованих комплексом NASTRAN були бiльшими порiвняно з 1х величин в SCAD.
Таблиця 3
Частоти власних коливань
Номер тону частоти Частота власних коливань, Гц
Розрахункова у програмних комплексах Експериментальна, за даними натурних вимiрювань
SCAD NASTRAN
1 0.506 0.492 0.49-0.51
2 0.556 0.538 0.53-0.57
3 0.660 0.668 0.66-0.69
Таблиця 4
Перемщення вузлiв по Z, (мм) в моделях, створених у SCAD та NASTRAN
Перемщення вузл1в по Z, мм (вертикальш прогини)
SCAD NASTRAN
min max min max
-37.04 7.59 -34.86 7.48
-127.05 28.57 -133.41 28.32
-174.04 39.24 -187.00 39 8б ,
-174.46 39.39 -187.26 39.92
-182.41 41.14 -193.37 41.26
-182.75 41.22 -193.01 41.19
-217.55 49.05 -233.75 49.83
-218.08 49.24 -234.08 49.90
-228.01 51.42 -241.71 51.57
-228.44 51.53 -241..' 51.49
Перевiрявся також вплив жорсткост з'еднань несучих колон з фундаментами, просщання грунтово! основи тд колонами, поява пластичного шаршру в мiсцях з'еднань ферм з колонами. Таю пошкодження характернi для реальних умов i не виключаеться !х поява в спорудi, яка аналiзуеться. Отриманi результати показали ефектившсть реагування на них моделлю i засвiдчують !х небезпечнiсть (табл. 5).
Таблиця 5
Величини трьох перших частот власних коливань_
Номер власно! частоти Величина трьох перших власних частот споруди, Гц
Частота при нормативно. ' сташ споруди Частота при умовному пошкодженш конструкцп
Просщання грунтово! основи тд колонами типу К1 Пластичний шаршр в з'еднанш ферми Ф7 та колони типу К2
Величина частоти Вщхилення вщ нормативного стану, % Величина частоти Вщхилення вщ нормативного стану, %
1 0.492 0.474 3.7 0.489 0.6
2 0.538 0.531 1.3 0.531 0.7
3 0.668 0.620 7.8 0.668 0.08
Реагування моделлю на змши в техшчному сташ споруди оцiнювались величинами трьох перших частот основного тону власних коливань.
6.3. Приклади практичного використання скшченно-елементно'1 моделi
В силу експлуатацшно1 специфки, будiвельна споруда М1жнародного виставкового центру в багатьох випадках зазнае негативних впливiв вiд додаткових
навантажень й конструкцш. Таю навантаження виникають при використанш нового, непередбаченого проектом, технолопчного устаткування, значною вагою зразюв демонстрацшних експонапв, змшами технолопчних процес1в та шше. Виявлення цих вплив1в 1 оцшку !х небезпеки дозволяе використання сюнченно-елементно1 моделг З допомогою модел1 були оптим1зоват умови, яю гарантують безпеку обслуговуючого персоналу 1 вщв1дувач1в виставкових експозицш.
Позитивш результати були отримаш 1 при використанш сюнченно-елементно! модел1 для вдосконалення системи мошторингу споруди. З й допомогою була установлена мшмально необхщна ктьюсть точок для виконання спостереження за техшчним станом споруди (мошторингов1 точки). Визначеш !х мюця на конструкщях споруди для використання в систем! експериментально-динам1чного мошторингу. За допомогою сюнченно-елементно! модел1 стало можливим визначити величини амплггуд власних коливань споруди при р1зних власних частотах. Ц досл1дження дозволили розширити шформацшш можливост модального показника. Виникла перспектива використання абсолютно! величини його амплпуди по аналоги з й використанням для оцшки параметр1в вимушених коливань, яю допускаються [13]. Ефективнють засвщчили 1 розрахунки напрямюв коливання при 3-х нижчих власних частотах споруди (рис. 4, а, б, в).
б
в
Рис. 4. Форми власних коливань споруди Мiжнародного виставкового центру: а - перша форма коливань конструкцп споруди (частота коливань 0,492079 Гц); б - друга форма коливань конструкцп споруди (частота коливань 0,538250 Гц); в - третя форма коливань конструкцп споруди (частота коливань 0,668650 Гц);
Б.. .И - лггерш ос споруди; 1.8 - цифровi ос споруди
6.4. Експериментальний мониторинг споруди
Запропонований варiант експериментального динамiчного мониторингу споруди Мiжнародного виставкового центру (рис. 5) включае операцiйний i iнформацiйний iнтерфейси. Вiн забезпечуе отримання сигналiв, якi надходять вiд датчиюв, !х синхронiзацiю, реестрацiю та передачу на сервер, який керуе системою за допомогою програмного i операцшного забезпечення. Для виконання вимiрювання передбачено використання трикомпонентних акселерометрiв MS2002+ (Швейцарiя). Програмне i операцiйне забезпечення здшснюеться програмним комплексом Geoscop (Францiя) i операцiйною системою MS Server (США).
При виборi вказаних складових до уваги приймались технiчнi характеристики комплексу i апаратури та досвiд !х практичного використання. Особлива увага надавалась програмному комплексу, який забезпечував:
- одночасний автоматичний збiр даних iз датчикiв i приладiв;
- автоматичний розрахунок i керування критерiями сигнаив системи операцiйного оповiщення;
- вiзуалiзацiю i аналiз даних спостережень;
- систематизацш i автоматичне друкування звтв;
- забезпечував функцiю вiддаленого доступу для зареестрованих кшенлв;
- надання сигналу небезпеки при досягненнi показником, який контролюеться, критично! величини.
Рис. 5. Структурна схема автоматизовано! системи мошторингу динамiчного монiторингу будiвельноi споруди Мiжнародного виставкового центру
Монiторинговi точки визначались розрахунковим способом за допомогою скiнченно-елементноi моделi споруди. Вони знаходяться в мюцях максимальних перемiщень елеменпв покриття споруди на нижньому пояс кроквяних ферм блоку «В» в ^rnpi прольоту [14].
Для забезпечення синхронно! роботи вимiрювальних станцш передбачаеться використання контролера системи (синхронiзатора), який е ii диспетчером. Контролюючi станцй пiдключаються до нього по схемi <^рка». При так1й схемi, виявлений однiею iз станцiй сигнал амплпуди максимального збудження передаеться на контролер, шщшючий старт вимiрювального циклу шшим станщям.
7. SWOT-аналiз результатiв дослщжень
Strengths. Дослiдженнями пiдтверджена ефективнiсть використання власних частот i вiдповiдаючих форм власних коливань в системi оцiнки технiчного стану великорозмiрних будiвельних споруд, якi дозволяють оцiнити техшчний стан споруди, виявити його змши та визначити тенденцiю.
Оснований на використанн цих показниюв динамiчний мон^торин озволяе оцiнювати глобальний техшчний стан споруди i окремих ïï конструкцiй, без спецiального спостереження за кожною з них. Особливiстю його використання у великорозмiрних будiвельних спорудах е необхщнють захисту контрольно-вимiрювальноï апаратури вiд впливу на ^ï експлуатацiйних факторiв цих споруд, як «зашумлюють» процес вимiрювання.
Ефективними в системi монiторингу таких споруд, як i висотних об'ектiв [15], виявилось використання теоретично-розрахункового i експериментального методiв монiторингу. Особливо ефективним е комплексне ïх використання. Створенi з шею метою скiнченно-елементнi моделi споруди та варiант автоматизовано!' системи експериментального мошторингу дозволяють виявляти початковий етап пошкоджень споруди та локалiзувати ïх.
Для забезпечення адекватност моделi використовувались типовi скiнченнi елементи та вiдомi програмш комплекси SCAD i NASTRAN. Створення двох варiантiв моделей передбачало 1'х взаемоконтроль на стадп практичного освоення мошторингово1' системи i послiдуюче використання одного iз варiантiв в системi контролю споруди, а iншого - для вдосконалення само1' розрахунково1' модели
При розробцi експериментально1' складово1' мотторингу використовувалась сучасна контрольно-вимiрювальна апаратура i прогресивне програмне-операцшне забезпечення, гарантуючи об'ектившсть i оперативнiсть контролю.
Weaknsses. Разом з тим, залишаються невстановленими критичш нормативнi параметри показникiв, якi контролюються, оперативне виявлення мiсць конструкцiйних порушень та iншi аспекти проблеми. ïх вирiшення потребуе виконання спецiальних дослщжень. Орiентирами може бути оцiнка деформованого стану конструкцш по спектрограмам [14], ультразвуковий контроль з'еднань елеменлв конструкцш, використання нав^ацшного поля глобальних супутникових систем [16] та шше.
Opportunities. Розроблений метод дозволяе оперативно виявити змши технiчного стану контролюемо1' споруди та являеться вщносно простим i зручним у використаннi. Дозволяе, не дивлячись на значнi розмiри споруди, отримати необхiдну iнформацiю при контролi лише дектькох точок споруди. В цьому вщношенш вiн е мало затратним. Крiм того, дозволяе контролювати iншi будiвельнi споруди даного класу, враховуючи ïх конструктивнi i технолопчш особливостi.
Threats. Негативним являеться вплив факторiв, що викликають вимушенi коливання конструкцiï. Цi фактори вносять похибки в процес натурних вимiрювань власних частот та вносять змши в форми 1'х коливань.
У мiжнароднiй практиш такий метод використовують в мошторингових системах контролю унiкальних i висотних споруд [7, 10, 16]. На вщмшу вщ них, розроблений метод характеризуе особливост специфiки великорозмiрних споруд, ïx технiчний стан та е менш економiчно затратним.
8. Висновки
1. Створенi скiнченно-елементнi моделi великорозмiрноï будiвельноï споруди. Моделi дозволяють визначити величини показниюв динамiчниx i
статичних характеристик конструкцш споруди та ощнити ix змiни в процесi експлуатацп.
2. Виконана верифiкацiя створених моделей. Встановлено, що розбiжнiсть розрахованих i натурних величин власних частот не перевищуе 3 %. Зусилля в елементах конструкцп пiдкроквяноi ферми покриття розрахунковими програмними комплексами не перевищують 2,5 %.
3. Визначенi точки мониторингу для розмiщення вимiрювальноi апаратури, як знаходяться по центру нижнього поясу ферм. Визначена апаратура для мошторингово1' системи при виконаннi експериментального монiторингу споруди. Передбачено використання трикомпонентних акселерометрiв MS2002+, програмного комплексу Geoscop i операцiйноi системи MS SERVER.
Лггература
1. Laba M.-L., Hastin E. Systema sposterezhennia za peremishchenniam elementiv konstruktsii ta sporud: pat. ER 1 391 692 V1 France. MPK G01C 15/00 (2006.01); assignee: «Soldata». Appl. No. 92000; Filed 11.08.2003; Publ. 04.05.2011, Bull. No. 2011/18.
2. Damage identification and health monitoring of s,.rucnural and mechanical system from chages in their vibration characteristics: a literature review. Report No. LA-13070-MS / Doebling S. W. et al. Los Alamos: Los Alamos National Laboratore, 1996. 127 p. doi:10.2172/249299
3. Shablinskii G. E., Zubkov D. A. Naturnye dinamicheskie issledovaniia stroitel'nyh konstruktsii. Moscow: Izdatel'stvo Assotsiatsii stroitel'nyh vuzov ASV, 2009. 216 p.
4. Shablinskii G. E., Zubkov D. A. Naturnye i model'nye issledovaniya dinamicheskih yavlenii v stroitel'nyh konstrukciyah ehnergeticheskih i grazhdanskih obektov. Moscow: Izdatel'stvo MGSU, 2012. 483 p.
5. Patrikeev A. V., Salatov E. K. Osnovy metodiki dinamicheskogo monitoringa deformatsionnyh harakteristik zdanii i sooruzhenii // Vestnik MGSU, 2013. Vol. 1. P. 133-138.
6. Lengvarsky P., Bocko J. Theoretical Basis of Modal Analysis // American Journal of Mechanical Engineering. 2013. Vol. 1, No. 7. P. 173-179.
7. Shablinskis G. E. Monitoring unikal'nyh vysotnyh zdanii i sooruzhenii na dinamicheskie i seismicheskie vozdeistviya. Moscow: Izdatel'stvo Associacii stroitel'nyh vuzov ASV, 2013. 328 p.
8. Patrikeev A. V. Sistema dinamicheskogo monitoringa inzhenernogo sooruzheniya kak klyuchevoy element ego tekhnicheskoy bezopasnosti // Vestnik MGSU. 2014. Vol. 4. P. 133-140.
9. Haidaichuk V. V., Kotenko K. E. Efektyvnist i problemy monitorynhu velykorozmirnykh budivelnykh sporud // Opir materialiv i teoriia sporud. 2016. Vol. 97. P. 163-173.
10. Savin S. N. Dinamicheskiy monitoring stroitel'nykh konstruktsiy na primere kinokontsertnogo zala «Pushkinskiy» v g. Moskve // Inzhenerno-stroitel'nyy zhurnal. 2012. Vol. 7 (33). P. 58-62.
11. Elleithy W. Analysis of problems in elasto-plasticity via an adaptive FEM-BEM coupling method // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2008. Vol. 197, No. 45-48. P. 3687-3701. doi: L0.1016/j.cma.2008.02.018
12. Haidaichuk V. V., Kotenko K. E., Tkachenko I. A. Dynamichnyi monitorynh budivelnoi sporudy Mizhnarodnoho vystavkovoho tsentru // Nauka ta Budivnytstvo. 2016. Vol. 9, No. 3. P. 20-25.
13. Sizov A. M. Otsenka dopustimogo urovnya kolebaniy stroitel'nykh konstruktsiy. Spravochnik po dinamike sooruzheniy. Moscow: Stroyizdat, 1972. 511 p.
14. Skinchenno-elementnyi monitorynh konstruktsii Mizhnarodnoho vystavkovoho tsentru / Vashchilina O. V. et al. // Visnyk NTU. 2015. Vol. 31. P. 43-49.
15. Belostotsky A. M., Kalychava D. K. Adaptive finite element models as the base of dynamic monitoring of tall buildings. Part 1: Theoretical basis of the developen technique: The basis of the developed computational and experimental methods // International Journal for Computation Civil and Structural Engineering. 2012. Vol. 8. P. 19-27.
16. Dynamic Monitoring vertical Deflection of Small Concrete Bridge Using Conventional Sensors And 100 Hz GPS Receivers - Preliminary Results / Larocca A. P. C. et al. // IOSR Jornal of Engineering. 2014. Vol. 4, No. 9. P. 9-20. doi: 10.9790/3021-04920920
