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

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

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.

zrobotyzowana-wyspa-innowacyjne-rozwiazania-dla-przemyslu

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...

STAL_9-10_24_Bozena_Gajdzik_DLUGOFALOWE_ZMIANY_RYNKOWE_UJECIE_HISTORYCZNE_CZ_II_iStock-1390249924
Partner kategorii:

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;

fastener-fair-global-2025-innowacje-w-sercu-targow-fot-3

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...

wplyw-promieniowania-na-mikrostrukture-i-wlasciwosci-materialow
Partner kategorii:

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...

STAL_11-12_20_technologie_ciecia_JAKOSC_PROCESU_CIECIA_LASEROWEGO_iStock-177007701
Partner kategorii:

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-krawedziowe-trubend-1000-polaczenie-prostoty-obslugi-i-wysokiej-wydajnosci-fot-1

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.

vanadis-4-extra-frezowanie-stali-a-powierzchnia-obrabiana

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

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...

zagadnienia-statecznosci-konstrukcji-wedlug-eurokodow

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...

ciecie-bez-kompromisow-najnowsze-wersje-mieszalnikow-gazowych-myemix-3-0

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...

badania-ultradzwiekowe-charakterystyka-fot-1

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?

zloty-medal-targow-modernlog-2024-poznaj-laureatow

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-zapewniajaca-wysoka-wydajnosc-w-technologii-malowania-proszkowego
Partner kategorii:

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 ...

ochrona-danych-osobowych-w-przemysle-a-nowe-technologie

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...

Relacje

Katalog produktów

Sklep

STAL Metale & Nowe Technologie 3-4/2025

STAL Metale & Nowe Technologie 3-4/2025

Zamów
Nowoczesne Hale 1/2024

Nowoczesne Hale 1/2024

Zamów
Utrzymanie Ruchu 1/2024

Utrzymanie Ruchu 1/2024

Zamów
Fastener 1/2024

Fastener 1/2024

Zamów
Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Zamów
Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Zamów
Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Zamów
Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Zamów
Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Zamów
Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Zamów
Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Zamów
Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Zamów
Poznaj nasze serwisy

Nasze strony wykorzystują pliki cookies. Korzystanie z naszych stron internetowych bez zmiany ustawień przeglądarki dotyczących plików cookies oznacza, że zgadzacie się Państwo na umieszczenie ich w Państwa urządzeniu końcowym. Więcej szczegółów w Polityce prywatności.