Niepewność pomiaru wytężenia konstrukcji
Rewolucja półprzewodnikowa – prawo Moore’a – stworzyła m.in. możliwość monitorowania procesów i obiektów, w tym konstrukcji budowlanych, w szczególności dachu. Potrzeba taka istniała od zawsze; potwierdzeniem była znaczna i rosnąca liczba awarii i katastrof. Szczególnie potrzebne było monitorowanie stopnia wykorzystania nośności konstrukcji stalowych przez obciążenie zmienne, np. śnieg i wody deszczowe lub zmianę obciążeń stałych. Naturalną wielkością fizyczną określającą stopień wytężenia konstrukcji są naprężenia, natomiast sensorem do ich pośredniego (poprzez lokalne odkształcenie) pomiaru jest tensometr.
Tensometry to bardzo dobre czujniki, stosowane w bardzo dokładnych i stabilnych przetwornikach siły/masy, nawet klasy C4 (dokładność 4000 działek), gdzie mierzą odkształcenia specjalnie zaprojektowanych elementów mechanicznych, wykonanych z materiału o ściśle określonych parametrach. Te znakomite przetworniki są projektowane przez wysokiej klasy specjalistów z zachowaniem ostrych reżimów na stałość parametrów materiałowych oraz konstrukcyjnych.
W przypadku konstrukcji budowlanych sytuacja jest inna – dokonuje się punktowego pomiaru odkształceń powierzchniowych elementu, dla którego nie są znane dokładnie rozkłady naprężeń, położenia wartości maksymalnych czy ich zachowanie w funkcji obciążenia. W konstrukcji występują niedoskonałości, niejednorodności materiałów oraz nie są znane dokładne wartości kluczowych parametrów. Z tych względów w praktyce niemożliwe jest określenie wiarygodnych związków wytężenia konstrukcji (wielkość globalna) ze wskazaniami tensometrów (wielkości lokalne). Stawiało to pod znakiem zapytania wiarygodność monitoringu konstrukcji z wykorzystaniem tensometrów. I tak rzeczywiście było – pojawiły się potwierdzone informacje o niemożności uzyskiwania zgodności mierzonych i obliczonych odkształceń.
Ugięcie
W rezultacie takich negatywnych doświadczeń tensometria nie uzyskała akceptacji rynkowej i obecnie nie jest raczej stosowana w omawianym zastosowaniu. Doświadczenie z tensometrami potwierdza jednak bardzo ważną tezę. Dokładny czujnik nie gwarantuje dokładnych pomiarów. Niezbędne jest jego właściwe użycie (zastosowanie odpowiedniej metody). Jednak w przypadku monitoringu wytężenia konstrukcji i tensometrów takiego rozwiązania nie ma. Opisane wyżej nieudane próby potwierdziły jednak dość powszechną opinię ekspertów, że w typowych układach konstrukcyjnych ugięcie jest jedynym mierzalnym stanem konstrukcji, związanym bezpośrednio i jednoznacznie z jej wytężeniem.
Pomiary
Skoncentrowano się zatem na wykorzystywaniu ugięcia do monitorowania wytężenia konstrukcji dachu. Najczęściej stosuje się tu pomiar przemieszczeń liniowych, mierzonych metodą geodezyjną, tachimetrem bądź specjalizowanym, laserowym urządzeniem pomiarowym. Metrologicznie najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie tachimetrów. Jednak ze względu na ich bardzo wysoką cenę, konieczność zapewnienia bardzo stabilnej podstawy oraz dobrej przezierności ich stosowanie jest ograniczone do obiektów specjalnych. W typowych obiektach jest to rozwiązanie z jednej strony zbyt drogie, z drugiej zaś bardzo trudne w realizacji. Zastosowanie znalazły laserowe urządzenia pomiarowe (o rozdzielczości i dokładności pomiaru odległości ~1 mm i zakresie 30-100 m), które sprawdzają się w rozwiązaniach dedykowanych dla typowych obiektów i konstrukcji. W omawianych systemach trzeba mierzyć laserowo przemieszczenia pionowe punktów pomiarowych na konstrukcji dachu. Pomiar taki można – najogólniej biorąc – realizować na dwa sposoby, różniące się położeniem promienia lasera:
- pionowy,
- poziomy.
Pomiar pionowy
W pomiarze pionowym (stosowanym w WISENE Roof Monitoring®) laserowe urządzenie pomiarowe mocowane jest wahliwie, bezpośrednio do elementu konstrukcyjnego w punkcie pomiarowym i mierzy pionowo zmianę odległości do posadzki. Posadzka to najlepsze z dostępnych w obiektach odniesienie dla pomiarów geodezyjnych. Zmierzona zmiana odległości – w oczywisty sposób – jest równa przemieszczeniu pionowemu. Wahliwe zawieszenie, najlepiej za pomocą specjalnego zawiesia, o minimalnym oporze statycznym i możliwie dużym oporze dynamicznym, zapewnia tłumienie potencjalnych ruchów oraz stabilizuje grawitacyjnie położenie promienia lasera. Dzięki temu wynik pomiaru jest całkowicie niewrażliwy na ewentualne ruchy konstrukcji, poza mierzonym przemieszczeniem pionowym. W tej technologii dokładność pomiaru odległości jest na poziomie 1 mm, a błąd wynikający z metody pomiarowej jest pomijalnie mały, wynosi ułamki milimetrów.
Pomiar pionowy jest metrologicznie „idealny” (wiarygodny). Towarzyszy temu małe ograniczenie – punkt odniesienia w miejscu pomiaru nie powinien być trwale zastawiany. Jest to jednak niewielkie ograniczenie, szczególnie że wpływ większości zakłóceń jest eliminowany przez stosowanie inteligentnych algorytmów przetwarzania danych pomiarowych.
Pomiar poziomy
W pomiarze poziomym (metoda Yoshinobu Oshima) laserowe urządzenie pomiarowe mocowane jest sztywno do słupa ramy i mierzy poziomo zmianę odległości od tarczy pomiarowej zamocowanej sztywno do monitorowanego, poziomego elementu konstrukcji dachu w punkcie pomiarowym. Gdy promień lasera jest położony poziomo, a tarcza pomiarowa nachylona pod kątem 45° do poziomu, zmiana wyniku pomiaru odległości jest równa przemieszczeniu pionowemu punktu pomiarowego.
Mogą zainteresować Cię również

Innowacyjne rozwiązania dla przemysłu – zapraszamy na nasze stoisko podczas targów STOM 2025!
Już niebawem spotkamy się na jednym z najważniejszych wydarzeń branży obróbki metalu – targach STOM w Kielcach. To wyjątkowa okazja, by w jednym miejscu zobaczyć najnowsze technologie, sprawdzić innowacyjne maszyny w akcji i porozmawiać z ekspertami, którzy na co dzień wspiera...
Transformacja polskiego przemysłu stalowego na europejskim rynku stali. Długofalowe zmiany rynkowe w ujęciu historycznym, cz. II
Z artykułu dowiesz się: czy jest szansa na obniżenie energochłonności w hutach w Polsce; czy przemysł hutniczy inwestuje w innowacyjne rozwiązania;

Innowacje w sercu targów Fastener Fair Global 2025
25-27 marca specjaliści z branży spotkają się w Stuttgarcie na 10. edycji targów Fastener Fair Global – międzynarodowego flagowego wydarzenia dla światowej branży elementów złącznych i mocowań. Po rekordowej frekwencji w 2023 roku, odwiedzający mogą sp...
Wpływ promieniowania na mikrostrukturę i właściwości materiałów
Jakie materiały są stosowane w lekkowodnych reaktorach jądrowych? Artykuł przedstawia wpływ promieniowania na zmianę struktury i właściwości tych materiałów.

Województwo zachodniopomorskie –hub logistyczny z potencjałem wzrostu
W 2024 r. całkowity wolumen aktywności najemców wyniósł 174 tys. mkw. (-23% r/r), co przy braku oddanych w ostatnich 12 miesiącach nowych inwestycji obniżyło współczynnik powierzchni niewynajętej do 2,8%. Polska firma doradcza na rynku nieruchomości komercyjnych prezentuje rap...
Jakość procesu cięcia laserowego blach stalowych – wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowych
Przeprowadzono analizę czynników i parametrów decydujących o jakości procesu cięcia laserowego. Zestawiono blachy stalowe o gwarantowanej przez producentów jakości cięcia laserowego laser grade steels. Opisano wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowy...

Prasy krawędziowe TruBend 1000. Połączenie prostoty obsługi i wysokiej wydajności
Firma TRUMPF, znany i ceniony producent maszyn do obróbki blach (m.in.: wykrawanie, gięcie, cięcie i spawanie laserowe), już od 1989 roku jest dostawcą technologii gięcia z wykorzystaniem nowoczesnych pras krawędziowych.

Wpływ chłodziwa i oprawki narzędziowej na chropowatość powierzchni obrabianej w procesie frezowania stali Vanadis 4
Artykuł prezentuje wyniki badań eksperymentalnych procesu frezowania stali Vanadis 4 Extra w rożnych warunkach doprowadzenia chłodziwa do strefy obróbki oraz pokazuje, jak ważny jest dobór odpowiedniej oprawki narzędziowej do określonych zadań obróbkowych. ...

Analityka danych ważniejsza dla firm z branży produkcyjnej niż sztuczna inteligencja
Technologia sztucznej inteligencji (44 proc. wskazań) znajduje się dopiero na trzecim miejscu w kontekście innowacji IT wymienianych przez przedstawicieli firm produkcyjnych. Wynika tak z raportu „Cyfryzacja przemysłu: rola zintegrowanych systemów zarządzania w firmach produkc...

Wybrane problemy stateczności w projektowaniu konstrukcji według Eurokodów
Zagadnienia stateczności konstrukcji budowlanych stanowią jeden z trudniejszych działów mechaniki budowli, z którym projektanci konstrukcji zmagają się na co dzień. Niezależnie od tego, czy projektujemy klasyczną drewnianą więźbę dachową, stalową belkę podsuwnicową, czy też sł...

Precyzyjne cięcie bez kompromisów. Najnowsze wersje mieszalników gazowych MyEMIX 3.0
Wycinarki laserowe w technologii fiber zyskały ogromną popularność na całym świecie dzięki swojej wysokiej wydajności i precyzji. Jednym z kluczowych aspektów cięcia laserowego jest wybór odpowiedniej technologii cięcia oraz gazu pro...
Fizyczne i technologiczne podstawy procesu spawania łukowego w osłonie gazowej GMA – cz. 2
W drugiej części artykułu przedstawiono technologiczne podstawy spawania GMA. Z artykułu dowiesz się:

Charakterystyka badań ultradźwiękowych – wiadomości wstępne
Grupa metod badań nieniszczących (NDT, z ang. non-destructive testing) udostępnia szereg różnych sposobów wyznaczania wybranych cech diagnozowanych obiektów. Czym charakteryzują się badania ultradźwiękowe?

Znamy laureatów nagrody Złoty Medal targów MODERNLOG 2024
Poznaliśmy produkty wyróżnione prestiżową nagrodą Złotego Medalu na targach Logistyki, Magazynowania i Transportu MODERNLOG 2024 oraz ITM INDUSTRY EUROPE 2024. Laureaci zawalczą teraz o Złoty Medal Wybór Konsumentów. W minionym tygod...
IGP-DURA®one 56 i IGP-Effectives®: synergia zapewniająca wysoką wydajność w technologii malowania proszkowego
W branży farb proszkowych do ochrony powierzchni kluczowe znaczenie mają wydajność, zrównoważony rozwój i jednolity odcień. Firma IGP Powder Coatings podjęła znaczący krok w tym kierunku, łącząc serię niskotemperaturowych farb proszkowych IGP-DURA®one56 z unikalną technologią ...

RODO w przemyśle – jak nowe technologie wpływają na ochronę danych osobowych?
Dynamiczny rozwój technologiczny jest obecnie widoczny w niemal każdym obszarze życia. Choć coraz większy udział i znaczenie robotyki oraz automatyzacji w procesie produkcyjnym niosą ze sobą wiele korzyści, należy również uwzględnić wyzwania związane z wprowadzaniem nowoczesny...
Kalendarium wydarzeń
Relacje
OpenHouse 2024: z wizytą u TRUMPF Polska
TRUMPF Polska z sukcesem zorganizowała Dni Otwarte OpenHouse 2024, które odbyły się 12 i 13 września br. Wydarzenie przyciągnęło ponad 200 gości reprezentują...
Sprawdź więcejPolitechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. &...
Sprawdź więcejSeminarium Obróbki Laserowej 22 marca 2024
22 marca 2024, podczas targów STOM, odbyło się Seminarium Obróbki Laserowej, organizowane przez Politechnikę Świętokrzyską. Zapraszamy do zapoznania się z fo...
Sprawdź więcejKonferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”
20 marca, drugiego dnia targów STOM, odbyła się konferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”, której organizatorem była redakcja portalu dlaprodukcji.pl i dw...
Sprawdź więcej