CC BY
108
УДК 528.02+624
ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ
ДЛЯ МОНИТОРИНГА БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Андрей Аркадьевич Шоломицкий
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: sholomitskij@mail.ru
Елена Константиновна Лагутина
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail:e.k.lagutina@ssga.ru
Екатерина Леонидовна Соболева
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: e.l.soboleva@mail.ru
Выполнен обзор и анализ различных вариантов мониторинга большепролетных сооружений в нормативной и научной литературе. Приведена методика мониторинга большепролетного сооружения с применением наземного лазерного сканера. Выполнена оценка точности объединения сканов и точности определения отметок на различных элементах объекта. Определены особенности мониторинга во время строительства.
Проанализированы изменения, выявленные мониторингом во время строительства, об-ннаружены различные виды деформаций деревоклееных балок купола. Выявлено, что отклонения между сериями измерений коррелируют не только с изменением нагрузки на конструкции во время строительства, но и с изменениями окружающей среды. Рассматриваются задачи мониторинга большепролетных сооружений, которые требуют решения в контексте внедрения моделирования и BIM-технологий.
Ключевые слова: строительство, сканирование, мониторинг, моделирование, геодезические измерения, анализ, осадки, точность.
Введение
Развитие строительных технологий и материалов в отечественной и мировой практике привело к тому, что в последние десятилетия возводится все больше высотных зданий, крупных зданий с большепролетными конструкциями и уникальных сооружений, к которым относят построенные в различных городах нашей страны ледовые дворцы, арены, стадионы и т. п. [1]. Строительство и эксплуатация таких объектов всегда сопровождаются определением технического состояния конструкций зданий и сооружений, поскольку в большинстве случаев причиной их разрушений является изначально присутствующие или образовавшиеся вследствие действия различных факторов дефекты строительства [2].
В связи с авариями и разрушениями сооружений, произошедшими в начале XXI столетия в России, Австрии, Германии, Франции, проблеме оценки
надежности конструктивных решений и технического состояния большепролетных, высотных и других уникальных объектов уделяют все большее внимание [3]. В целях обеспечения безопасной эксплуатации таких объектов необходимо производить периодические осмотры, контрольные проверки, а также мониторинг состояния основания, строительных конструкций и систем инженерно-технического обеспечения.
Согласно нормативно-технической документации, геотехнический мониторинг и научно-техническое сопровождение строительства рекомендуют выполнять в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений, а также если существуют особые требования по проведению натурных наблюдений [4-6]. Поэтому, на основе программы геотехнического мониторинга уникальных сооружений или по специальному заданию, разрабатывается проект мониторинга, в котором должны быть представлены: схемы установки наблюдательных марок, конструкции и характеристика оборудования для проведения наблюдений, методика измерений, оценка точности измерений и требования к визуально-инструментальному обследованию сооружений окружающей застройки [4, 6, 7]. Важная роль при этом отводится мониторингу деформаций фундаментов, кренов зданий и прогибов фундаментных плит, перекрытий и покрытий [8, 9].
В связи со сложностью конструкций больше пролетных объектов в процессе их эксплуатации применяются различные технологические схемы ведения деформационного мониторинга [2, 10, 11]. В последнее время для мониторинга деформаций эксплуатируемых объектов широкое применение нашли автоматизированные системы геодезического мониторинга [10, 12]. Для деформационного мониторинга оползней и исторических зданий все чаще применяются методы лазерного сканирования [13-16], которые в настоящий момент могут обеспечить большую плотность измерений и высокий уровень автоматизации обработки.
В эксплуатируемом уникальном сооружении доступ к большей части несущих конструкций ограничен, а работы по традиционному обследованию технического состояния конструкций трудоемки и дороги [8]. Поэтому в таких ситуациях целесообразно применять наземное лазерное сканирование [16, 17], так как оно фиксирует в трехмерном пространстве геометрическое расположение всех видимых частей и элементов объекта и позволяет производить до 1 000 000 измерений в секунду с точностью в диапазоне 1-10 мм на расстояниях до 1 000 м.
С марта 2015 г. по июль 2016 г., с целью своевременного выявления дефектов и предотвращения аварийных ситуаций в период строительства всесе-зонного крытого аквапарка в г. Новосибирске, выполнялся геодезический мониторинг железобетонных колонн и плит оснований сооружений. С сентября 2015 г. выполнялся мониторинг деревоклееных конструкций балок купола перекрытия [18].
Конструкции построенного аквапарка представляют собой геометрическую систему, взаимное расположение отдельных элементов которой должно удовлетворять необходимой точности. Неточности изготовления конструкций, их монтаж, усадки и релаксации бетона, осадки оснований, неравномерный нагрев, нагрузки и вибрации могут вызвать деформации сооружения при эксплуатации, что в дальнейшем приведет к случайным и систематическим отклонениям от проектной геометрии их расположения [20]. Поэтому, для определения возможности дальнейшей эксплуатации аквапарка, возникает задача нахождения проектного положения линий, плоскостей и поверхностей сооружений, а также деформационных характеристик конструкций, оценки величины этих деформаций в целом или его отдельных частей. Уровень воздействия внешних условий влияет на изменение геометрических параметров аквапарка, вследствие чего система выходит из оптимального режима функционирования, возврат к которому предусматривает изменение некоторых параметров системы путем соответствующего регулирования [20].
Основным видом геодезических работ при проведении геодезического мониторинга на данном объекте являлось наблюдение за осадками и деформациями фундаментов, а также деревоклееных балок аквапарка. Сложность мониторинга сооружений аквапарка обуславливалась невозможностью применения методов стационарного мониторинга сооружений в период строительства, монтажа внутреннего оборудования и отделки помещений.
Характеристика объекта мониторинга
Согласно инженерно-геологическим изысканиям, в геоморфологическом отношении участок строительства аквапарка приурочен к пойменной части р. Оби. Рельеф строительной площадки неровный, осложнен техногенными насыпями и имеет небольшой уклон в сторону р. Оби. Конструктивная схема здания каркасно-стеновая, основными вертикальными несущими конструкциями являются колонны и стены. Жесткость каркаса здания обеспечивается взаимодействием перекрытий с колоннами и стенами. В соответствии с проектом на площадке строительства были забиты сваи (около 5 000 штук) и залит монолитный железобетонный ростверк, разделенный на части деформационными швами под объекты аквапарка, к которым относятся здание аквапарка с куполом, гостиница, вестибюль, паркинг и котельная [20].
На стадии строительства и последующей эксплуатации таких сооружений (согласно требованиям нормативных документов [4-7]) необходимо выполнять геодезические измерения с целью определения деформационного состояния их конструкций. Критические места зданий и сооружений аквапарка, расположенные по контуру объектов и на границах их фундаментных плит, были определены на начальной стадии строительства.
Методика мониторинга балок купола
Наземное лазерное сканирование деревоклееных балок купола аквапарка в г. Новосибирске впервые было выполнено 10 сентября 2015 г. наземным лазерным сканером Leica ScanStation C10, когда балки купола в центре еще опирались на временную монтажную опору (рис. 1).
Рис. 1. Сканирование деревоклееных балок купола
Методика лазерного сканирования, приведенная в [17], может быть использована для мониторинга деформаций сооружений по 2-му классу точности при использовании световозвращающих марок, установленных на конструкции в подготовительный период работ.
На подготовительном этапе строительства была создана опорная сеть, состоящая из 10 световозвращающих марок, закрепленных на верхнем ярусе железобетонной кольцевой балки [18, 20]. Координаты марок определялись от внутренних опорных пунктов геодезической сети аквапарка автоматизированным тахеометром Leica TM30.
Рабочее планово-высотное обоснование (ПВО) сканерных станций создавалось 4-6 плоскими светоотражающими марками размером 50 мм, размещенными по радиальной схеме на расстоянии 5-15 м вокруг сканера. Координаты
рабочего ПВО определены относительно опорной сети автоматизированным тахеометром Leica TM30 в безотражательном режиме измерений.
Сканирование элементов конструкции купола (деревоклееных балок) выполнено с максимально возможной разрешающей способностью и количеством станций сканирования, необходимым для максимального захвата снимаемых объектов. На начальном этапе возведения купола сканирование балок выполнялось 3-4 сканерными станциями. По мере возведения внутренних конструкций и монтажа оборудования число станций увеличилось до 6, а потом 8. При этом обеспечивалось условие перекрытия сканов, полученных с соседних сканерных станций, в зонах с достаточной плотностью съемки.
Обработка данных сканирования выполнена в специализированном программном обеспечении RiSCAN PRO. В процессе обработки сканов производится фильтрация и удаление из облака точек данных, не относящихся к конструкциям купола.
Определение деформаций конструкции купола выполнено после демонтажа центральной монтажной вышки и начала устройства кровли, посредством сравнения пространственных координат точек сочленения деревоклеенных балок (рис. 2).
Рис. 2. Расположение точек измерения на меридиональных ребрах
Смещение точек сочленения ребер по нижнему поясу деревоклеенных балок, назначенных проектировщиками, выполнено по разностям соответствующих координат.
Анализ результатов обработки лазерного сканирования
Камеральная обработка результатов сканирования состояла из нескольких этапов.
1. Сшивка сканов с каждой станции в единое облако точек.
2. Трансформирование сканов в систему координат аквапарка и оценка точности измерений.
3. Очистка облака точек от лишних элементов и «шумов».
4. Построение трехмерной модели купола.
Регистрация (сшивка) сканов в данном случае производилась по 4 маркам рабочего обоснования, координаты которых были определены относительно 6 марок опорной сети на бетонном кольце купола.
На полученном в результате сканирования облаке точек автоматически определялись координаты центров марок рабочего ПВО в системе координат ска-на, а затем выполнена трансформация сканов в систему координат аквапарка. Средняя квадратическая ошибка определения положения сканов по маркам составила 1,3-1,9 мм.
При построении трехмерной модели купола были выявлены так называемые «двоения участков поверхностей» по балкам. То есть, некоторые идентифицированные на разных сканах точки контура измерений по нижнему поясу балок имели разные пространственные координаты.
В связи с этим было принято решение провести детальный анализ облака точек с целью определения точности уравнивания сканов и выявления причин разности координат усредненных поверхностей.
Для определения точности объединения сканов в облаке точек были построены горизонтальные и вертикальные сечения для определения плановых и высотных разностей точек сканов.
Горизонтальные сечения были построены через 10 м, за «ноль» было принято бетонное основание главного зала аквапарка с отметкой 92,361 м (рис. 3, а). Для вычисления разностей плановых координат назначены контрольные точки А, В, С, В (рис. 3, б), спроецированные на каждое горизонтальное сечение. Вычисленные значения плановых разностей контрольных точек сканов на различных сечениях занесены в табл. 1.
Рис. 3. Расположение контрольных точек при анализе сечений: а) горизонтальные сечения; б) вертикальные сечения
Таблица 1
Разница плановых координат контрольных точек горизонтальных сечений аквапарка, в метрах
Номер точки А в С В
Номер сечения Отметка, м Ау, м Ах, м Ау, м Ах, м
4 122,361 0,004 0 0,005 0 0,010 0 0,012 0
3 112,361 0,004 2 0,004 0 0,004 5 0,004 0
2 102,361 0,003 0 0,003 6 0,004 0 0,004 0
1 92,361 0,002 0 0,003 0 0,002 0 0,003 0
Ср. значение 0,003 3 0,003 9 0,005 1 0,005 8
Согласно полученным данным по горизонтальным сечениям, средняя величина отклонений в плане составляет 0,004 5 м.
Контрольные точки для определения разницы высотных координат назначены на пересечениях осей Е, Г, О и 1, 2, 3, 4, 5 (рис. 3, б), спроецированных на каждое горизонтальное сечение.
Полученные по вертикальным сечениям значения занесены в табл. 2.
Таблица 2
Отклонения по высоте по вертикальным сечениям аквапарка, в метрах
Номер точки Вертикальное сечение
Номер сечения Отметка, м Е-1 Е-2 Е-3 Е-4 Е-5
4 122,361 - - - - -
3 112,361 - 0,004 5 0,008 0 - -
2 102,361 0,004 0 0,003 0 0,005 0 0,046 0 0,004 5
1 92,361 0,001 0 0,004 0 0,002 0 0,003 0 0,003 0
Номер точки Б-1 Б-2 Б-3 Б-4 Б-5
4 122,361 - 0,007 0 0,004 5 0,019 0 0,017 0
3 112,361 - - - - -
2 102,361 - - - - -
1 92,361 0,001 0 0,001 3 0,003 5 0,004 0 0,003 2
Номер точки С-1 С-2 С-3 а-4 а-5
4 122,361 - 0,007 0 0,004 5 0,019 0 0,017 0
3 112,361 - - - - -
2 102,361 - - - - -
1 92,361 0,001 0 0,001 3 0,003 5 0,004 0 0,003 2
Анализ показал, что на железобетонных конструкциях «двоения» не возникало, и точность определения координат в плане и по высоте была примерно одинаковая, около 5 мм.
Эффект «двоения» в разные циклы наблюдений был различным, от 4 до 8 мм и это было связано с выполнением монтажных работ на куполе аквапарка. Т. е. за время сканирования от 40 минут до 1,5 часа положение деревоклееных балок могло измениться по высоте до 8 мм. Этот эффект особенно был заметным в первые циклы наблюдений, когда на кровлю купола укладывалось металлическое покрытие, и в конечные циклы измерений, когда навешивались смотровые мостки и монтировалась система вентиляции.
Контроль стабильности опорной сети
Мониторинг железобетонных колонн, плит оснований сооружений и дере-воклееных конструкций балок купола выполнялся в различных условиях окружающей среды, график температур 17 циклов измерений приведен на рис. 4.
Рис. 4. График изменения температуры воздуха по циклам измерений
Анализ измерения положения марок опорной сети (рис. 5) показывает, что оно стабильно, а изменения определяются, в основном, сезонными температурными деформациями бетонных конструкций.
0,0080
0,0060
0,0040
0,0020
0,0000 -0,0020 -0,0040 -0,0060 -0,0080 -0,0100 -0,0120
Рис. 5. Деформации железобетонной кольцевой балки
Конструктивные особенности сооружения (купол, составленный из дере-воклееных балок, опирается на железобетонное кольцо) определяют его поведение при изменении условий окружающей среды. Вследствие большой разницы в коэффициентах линейного температурного расширения для дерева и железобетона, почти в два раза, при резком понижении температуры (позиция 1 на рис. 4), бетонное кольцо сжимается. Это вызывает изменение радиуса до 12 мм и сказывается на поведении деревоклеенных балок.
Результаты мониторинга балок купола
Деформирование главных (меридиональных) ребер за период наблюдений (7-17 циклы) можно классифицировать по нескольким типам, в зависимости от вида деформаций и места, в котором они возникают:
- первый тип - «верхний» излом в точке 3 (рис. 6, а) имели примерно 50 % балок;
- второй тип - это «нижний» излом в точке 3 (рис. 6, б) - 25 % балок;
- третий тип - это излом в другой точке (рис. 6, в) - около 25 % от общего числа балок.
Анализ осадок деревоклееных балок показал, что деформации балок иногда хорошо коррелируют с характером изменения температуры окружающей среды во время измерений, при этом деревоклееные балки в центре купола поднимаются (позиция 1 на рис. 6, а, б, в). В дальнейшем температура повышается до последнего цикла измерений - балки при этом продолжают равномерно опускаться.
а)
б)
8-7 -9-7 ■10-7 -11-7 -12-7 -13-7
14-7
15-7
16-7
17-7
8-7 -9-7 ■10-7 -11-7 •12-7 -13-7
14-7
15-7
16-7
17-7
8-7 -9-7 ■10-7 -11-7 ■12-7 -13-7 -14-7 -15-7 16-7 -17-7
Рис. 6. Типы деформации деревоклееных балок:
а) первый тип деформации; б) второй тип деформации; в) третий тип деформации
Следует отметить, что вертикальные смещения балок к окончанию строительства стали меньше по величине и более плавными, что демонстрируют графики на рис. 6. Между последними циклами измерений оседания составляют в среднем 2-4 мм.
Для анализа результатов мониторинга в ПО SURFER построена поверхность осадок деревоклееных балок на последний цикл измерений, которая приведена на рис. 7. При построении этой поверхности программой был выделен некий средний уровень осадок, относительно которого показаны остальные величины.
Рис. 7. Деформации купола на последний цикл измерений
При визуальном анализе этой поверхности обнаружены закономерности распределения деформаций балок купола. На этой поверхности выделяется область с небольшими оседаниями (5 мм) - правая часть изображения, до пунктирной линии. Левая часть соответствует области больших по величине деформаций до 75 мм.
Кроме вертикальных деформаций точек по контурам измерений, можно предположить наличие наклона поверхности, вызванного, вероятно, наклоном железобетонного кольца и, возможно, неравномерным оседанием балок купола.
Выводы
При анализе инструментально зафиксированных осадок было высказано предположение о том, что некоторая их часть вызвана изменениями температуры. Кроме того, оседания вызваны возрастающей нагрузкой на конструкции
во время строительства. Разделить эти два влияния возможно только при создании сложных композитных моделей. Эти модели должны учитывать не только коэффициенты температурного линейного расширения различных элементов сооружения, но и особенности конструкции и возрастание нагрузки во времени в процессе строительства и эксплуатации. Такую задачу можно было бы решить на базе конечно-элементного моделирования конструкций с большим числом связей, учитывающих множество факторов, которые влияют на форму и деформацию объекта. Авторы полагают, что такая модель должна реализовывать-ся в рамках БИМ-технологий на первом этапе как расчетная модель, затем - как модель с учетом различных строительных факторов, впоследствии - как эксплуатационная модель со своим набором факторов.
Различие в виде деформаций балок, возможно, связано с точностью изготовления балок и также требует дополнительного имитационного моделирования для проверки различных гипотез.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шумейко В. И., Кудинов О. А. Об особенностях проектирования уникальных, большепролетных и высотных зданий и сооружений [Электронный ресурс] // Инженерный вестник. Дон. электронный научный журнал. - 2013. - № 4 (27). - С. 281. - Режим доступа : кйр://еНЬгагу.гц/кеш.а8р?1ё=21452385.
2. Главинский Д. В. Методика непрерывного автоматизированного мониторинга строительных конструкций покрытия в ледовом дворце «Уральская молния» // Мониторинг. Наука и безопасность. - 2011. - № 3. - С. 64-68.
3. Автоматизированный контроль конструктивной безопасности уникальных объектов, включая высотные и широкопролетные / В. В. Гурьев, В. М. Дорофеев, Д. А. Лысов, Н. В. Назьмов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2011. -№ 2. - С. 55-61.
4. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://docs.cntd.ru/document/ 1200084710.
5. ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.spbgasu.ru/upload-flles/users/iastahov/norm/GOST_31937-2011_.pdf.
6. МРДС 02-08. Пособие по научно-техническому сопровождению и мониторингу строящихся зданий и сооружений, в том числе большепролетных, высотных и уникальных. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.gostrf.eom/normadata/1/4293834/ 4293834435.pdf.
7. МДС 13-22.2009. Методика геодезического мониторинга технического состояния высотных и уникальных зданий и сооружений [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://docs.cntd.ru/document/415921552.
8. Болдырев Г. Г., Живаев А. А. Геотехнический мониторинг // Инженерные изыскания. - 2013. - № 10-11.- С. 22-27.
9. Практический опыт устройства стационарных автоматизированных систем мониторинга строительных конструкций на олимпийских объектах в городе Сочи / И. Е. Штунцай-гер, Д. А. Лысов, А. С. Денисов, А. О. Слободенюк, А. И. Кугачев // Строительство и реконструкция. - 2015. - № 4 (60). - С. 67-71.
10. Могильный С. Г., Шоломицкий А. А., Шморгун Е. И. Проект автоматизированной системы геодезического мониторинга стадиона // Науковi пращ Донецького нащонального тех-шчного ушверситету. Серiя: Гiрничо-геологiчна. - 2010. - Випуск 12 (173). - С. 3-14. - рус.
11. Богданец Е. С., Черемухина О. О. Изучение процессов деформаций с использованием автоматизированной системы мониторинга // Master's Journal. - 2014. - № 1. - С. 82-90.
12. Хиллер Б., Ли В. Т., Сухов И. В. Автоматизированная система деформационного мониторинга (АСДМ) на Саяно-Шушенской ГЭС // Инженерная защита. - 2014. - № 4 (4). -С.36-43.
13. Олзоев Б. Н., Данченко О. В. Обзор геодезических методов наблюдений за оползневыми процессами с целью устойчивого развития территорий // XXI век. Техносферная безопасность. - 2016. - Т. 1, № 4. - С. 30-38.
14. Scaioni M. et al. Close-Range Photogrammetric Techniques for Deformation Measurement: Applications to Landslides // Modern Technologies for Landslide Monitoring and Prediction / Scaioni M. (Ed.). - Springer Natural Hazards. Springer, Berlin, Heidelberg, 2015. - P. 13-41.
15. Szolomicki J. Application of 3D Laser Scanning to Computer Model of Historic Buildings // Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2015, WCECS 2015 (San Francisco, October 21-23, 2015). - San Francisco, USA, 2015, Vol. II.
16. Finding the Displacement of Wood Structure in Heritage Building by 3D Laser Scannerisprs / M. C. Lee, Y. L. Tsai, R. Z. Wang, M. L. Lin // Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2015 25th International CIPA Symposium 2015 (Taipei, 31 August-04 September, 2015). - Taipei, Taiwan, 2015, Vol. II-5/W3. - P. 165-169.
17. Ермаков В. А. Усовершенствование методики мониторинга пространственных деформаций стержневых конструкций сооружений с помощью лазерного сканирования // Вестник МГСУ. - 2011. - № 8. - С. 206-211.
18. Шоломицкий А. А., Лагутина Е. К., Соболева Е. Л. Проект геодезических работ при мониторинге зданий и сооружений аквапарка «КВАРСИС» // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016. XII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов (Новосибирск, 18-22 апреля 2016 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2016. Т. 1. - С. 31-36.
19. Шоломицкий А. А., Лагутина Е. К., Соболева Е. Л. Высокоточные геодезические измерения при деформационном мониторинге аквапарка // Вестник СГУГиТ. - 2017. - Т. 22, № 3. - С. 45-59.
20. Шахраманьян А. М., Яременко А. В., Блохин Ю. М. Опыт применения технологий информационного моделирования зданий при строительстве олимпийских объектов Сочи-2014 и стадионов чемпионата мира по футболу 2018 [Электронный ресурс] // Строительство: наука и образование. - 2016. - № 2. - С. 2. - Режим доступа : http://nso-journal.ru.
Получено 25.01.2018
© А. А. Шоломицкий, Е. К. Лагутина, Е. Л. Соболева, 2018
USING LASER SCANNING FOR LARGE-SPAN STRUCTURES MONITORING
Andrei A. Sholomitskii
Sibirian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Dr. Sc., Professor, Department of Engineering Geodesy and Surveying Business, phone: (383)343-29-55, e-mail: sholomitskij@mail.ru
Elena K. Lagutina
Sibirian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Senior Teacher, Department of Engineering Geodesy and Surveying Business, phone: (383)343-29-55, e-mail: e.k.lagutina@ssga.ru
Ekaterina L. Soboleva
Sibirian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor, Department of Engineering Geodesy and Surveying Business, phone: (383)343-29-55, e-mail: e.l.soboleva@mail.ru
The articles gives the review and analysis of normative and scientific literature was reviewed, and various options for monitoring large-span structures. It provides the technique of monitoring large-span structures based on the materials of laser scanning. The estimation of the accuracy of combining the scans and the accuracy of determining the marks on various elements of the object were performed. Features of monitoring during construction are determined. It was revealed that the deviations between the series of measurements correlate not only with changes in load on the structure during construction, but also with changes in the ambient temperature. Analyzed the changes that occurred during the monitoring during the construction, identified different types of deformations of the beams of the dome. The tasks of monitoring large-span structures that need to be solved in the context of the introduction of modeling and BIM-technologies are considered.
Key words: construction, scanning, monitoring, modeling, geodetic measurements, analysis, precipitation, accuracy.
REFERENCES
1. Shumeyko, V. I., & Kudinov, O. A. (2013). On the design features a unique, long-span and high-rise buildings and structures. Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Journal of Don], 4 (27), 281. Retrieved from http://elibrary.ru/item.asp?id=21452385 [in Russian].
2. Glavinsky, D. V. (2011). Methods of the roofs constructions' automated monitoring in the Ice Palace «Uralskaya Molniya». Monitoring. Nauka i bezopasnost' [Monitoring. Science and safety], 3, 64-68 [in Russian].
3. Gurjev, V. V., Dorofeev, V. M., & Strazhnikov, A. M. (2007). The problems of safe operation of large-span buildings and structures. Promyshlennoe I grazhdanskoe stroitelstvo [Industrial and Civil Engineering], 5, 35-36. Retrieved from http://www.pgs1923.ru/russian/rindex.htm [in Russian].
4. Code of Practice. (2011). Osnovaniya zdaniy i sooruzheniy (SP 22.13330.2011) [Soil bases of buildings and structures]. Retrieved from http://docs.cntd.ru/document/1200084710 [in Russian].
5. State Standard. (2011). Buildings and constructions. Rules of inspection and of the technical condition (GOST 31937-2011). Retrieved from http://www.spbgasu.ru/upload-files/users/iastahov/norm/G0ST_31937-2011_pdf [in Russian].
6. Guidance Documentation in Construction. (2008). Posobie po nauchno-tekhnicheskomu soprovozhdeniyu i monitoring stroyashchikhsya zdaniy i sooruzheniy, v tom chisel bol'sheproletnykh, vysotnykh i unikal'nykh (MRDS 02-08) [Handbook for scientific and technical support and monitoring of buildings and structures under construction, including large-span, high-rise and unique structures and buildings]. Retrieved from http://www.gostrf.com/normadata/ 1/4293834/4293834435.pdf [in Russian].
7. Guidance Documentation in Construction. (2010). Metodika geodezicheskogo monitoring tekhnicheskogo sostoyaniya vysotnykh I unikal'nykh zdaniy I sooruzheniy (MDS 13-22.2009) [Methods of geodetic monitoring of a technical condition of high-rise and unique buildings and structures]. Retrieved from at: http://docs.cntd.ru/document/415921552 [in Russian].
8. Boldyrev, G. G., & Zhivaev, A. A. (2013). Geotechnical monitoring. Inzhenernye izyskaniya [Engineering Surveys], 10-11, 22-27 [in Russian].
9. Stuntsaiger, I., Lysov, D., Denisov, A., Slobodenyuk, A., & Kugachev, A. (2015). Device practice of stationary automated monitoring systems of constructions on the Olympic sites in Sochi. Stroitel'stvoire konstruktsiya [Building and Reconstruction], 60(4), 67-71 [in Russian].
10. Mogilny, S. G., Sholomitsky, A. A., & Shmorgun, E. I. (2010). Automated system project of geodetic monitoring for stadiums. Naukovi praci Donec'kogo nacional'nogo tehnichnogo universytetu. Serija: Girnycho-geologichna [Proceedings of Donetsk National Technical University. Series: Mining and Geology], 12(173), 3-14 [in Russian].
11. Bogdanets, E. S., & Cheryomukhina, O. O. (2014). Research in deformation processes with the application of automatic monitoring system. Master's Journal [Master's Journal], 1, 8290 [in Russian].
12. Hiller, B., Li, V. T., & Sukhov, I. V. (2014). Automated deformation monitoring system (ASDM) at the Sayano-Shushenskaya HPP. Inzhenernaya zashchita [EngineeringProtection], 4(4), 36-43 [in Russian].
13. Olzoev, B. N., & Danchenko, O. V. (2016). An overview of geodetic methods of the observation of landslides for sustainable development of territories. XXI vek. Tekhnosfernaya bezopasnost'[XXIcentury. Technosphere Safety], 1(4), 30-38 [In Russian].
14. Scaioni M. et al. (2015). Close-Range Photogrammetric Techniques for Deformation Measurement: Applications to Landslides. In Scaioni M. (Ed.), Modern Technologies for Landslide Monitoring and Prediction (pp. 13-41). Springer Natural Hazards. Springer, Berlin, Heidelberg
15. Szolomicki, J. (2015). Application of 3D Laser Scanning to Computer Model of Historic Buildings. Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2015, WCECS 2015: VolII. October 21-23, 2015. San Francisco, USA.
16. M. C. Lee, Y. L. Tsai, R. Z. Wang, M. L. Lin. (31 August-04 September, 2015). Finding the Displacement of Wood Structure in Heritage Building by 3D Laser Scannerisprs. Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 25th International CIPA Symposium 2015: Vol. II-5/W3 (pp. 165-169). Taipei, Taiwan.
17. Ermakov, V. A. (2011). The improvement of the method for monitoring strain space bar structures using laser scanning. VestnikMGSU[VestnikMGSU], 8, 206-211 [in Russian].
18. Sholomitsky, A. A., Lagutina, E. K., & Soboleva, E. L. (2016). The project of geodetic works when monitoring buildings and constructions of the aquapark "Kvarsis". In Sbornik materialov GEO-Sibir-2016: Mezhdunarodnoy nauchnogy konferentsii: T. 1. Geodeziya, geoinformatika, kartografiya, markshejderiya [Proceedings of GE0-Siberia-2016: International Scientific Conference: Vol 1. Geodesy, Geoinformatics, Cartography, Mine surveying] (pp. 31-36). Novosibirsk: SSUGT Publ. [in Russian].
19. Sholomitsky, A. A., Lagutina, E. K., & Soboleva, E. L. (2017). High Precision Geodetic Measurements at Deformation Monitoring of Aquapark. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 22(3), 45-59 [in Russian].
20. Shakhraman'yan, A. M., Yaremenko, A. V., & Blokhin, Yu. M. (2014). Experience in Application of the Technologies of Building Information Modeling When Constructing the Olympic Objects of Sochi-2014 and Stadiums of the FIFA World Cup 2018. Stroitel'stvo: nauka I obrazovanie [Construction: Science and Education], 2014, 2, paper 2. Retrieved from http://www.nso-journal.ru.
Received 25.01.2018
© A. A. Sholomitskii, E. K. Lagutina, E. L. Soboleva, 2018
