Niepewność pomiaru wytężenia konstrukcji

W pomiarze poziomym położenie promienia lasera musi być bardzo stabilne. Ugięcie ramy nie powinno mieć żadnego wpływu na nachylenie promienia lasera oraz odległość urządzenia pomiarowego od tarczy. Niestety konstrukcja, której ugięcie jest mierzone, najczęściej nie spełnia tego wymagania, jeżeli sensor zostanie zamocowany bezpośrednio do niej. Na przykład w jednonawowym układzie ramowym o rozpiętości 30 m, przy dopuszczalnym obciążeniu zmiennym, dźwigar ugina się w kalenicy o 60 mm, a kąt obrotu słupa w narożu wynosi 0,12°. Jeżeli sensor mierzący poziomo ugięcie ramy w kalenicy zostanie zamocowany na sztywno w narożniku, to błąd pomiaru będzie równy: 15 m • sin(0,12°) = 15 m • 0,002 = 31,4 mm, czyli ponad 50% wartości dopuszczalnej ugięcia.

Ponadto zaniża on wynik pomiaru, co może być poważnym zagrożeniem bezpieczeństwa obiektu. Warto podkreślić, że realny błąd pomiaru ugięcia jest w tym przypadku ponad 31 razy większy od deklarowanej rozdzielczości/dokładności laserowego pomiaru odległości! Błąd ten można teoretycznie wyeliminować, stosując rozwiązanie stabilizujące położenie promienia lasera lub korekcję wyników pomiaru. Mimo tego pomiar poziomy, ze względu na swoją nadzwyczajną wrażliwość na zmiany położenia osi optycznej i konieczność korygowania wyników, nie rozwinął się w omawianym zastosowaniu ani za oceanem, ani w Europie.

Wyniki pomiarów laserowych

Aby sprawdzić wrażliwość poziomego pomiaru na inne czynniki oddziałujące na halę, ale niezwiązane ze zmianami obciążeń, wykonano pomiary testowe przemieszczeń pionowych w obiekcie przemysłowym dwiema opisanymi wyżej metodami laserowymi przez ponad miesiąc w okresie bez opadów atmosferycznych.

Na rys. 1 przedstawiono wyniki pionowych pomiarów laserowych przemieszczenia pionowego (technologia WISENE^®) w jednym z punktów pomiarowych. Biorąc pod uwagę, że rozdzielczość pomiaru była równa 1 mm, można przyjąć, że rzeczywiste przemieszczenia pionowe konstrukcji wynikające z obciążenia termicznego (dobowe zmiany temperatury) są poniżej ±1 mm. Obserwowane zmiany to głównie szum cyfrowego zaokrąglania wyników pomiaru. Monitorowana konstrukcja była więc bardzo stabilna – praktycznie całkowicie odporna na dobowe zmiany temperatury.

Na rys. 2 przedstawiono wyniki poziomych pomiarów laserowych przemieszczenia pionowego (technologia Yoshinobu Oshima) w tym samym punkcie pomiarowym. One również charakteryzują się okresowymi zmianami dobowymi, ale w tym przypadku amplituda jest bardzo duża i sięga aż 9 mm. Ponieważ obciążenie termiczne to mniej niż ±1 mm, to zmiany te nie mogą być jego wynikiem. Jest to wynik dużej wrażliwości poziomego pomiaru na zmiany geometrii budynku – stany nieustalone przy cyklicznych zmianach temperatury zewnętrznej. Błędy te dyskwalifikują całkowicie tę metodę.

Użycie czujnika

Zatem również w tym przypadku potwierdza się sformułowana wcześniej teza, że dokładny czujnik sam z siebie nie gwarantuje dokładnych pomiarów. Dopiero właściwe jego użycie daje taką szansę. Przy czym w tym przypadku jest to możliwe (WISENE Roof Monitoring^®), ale trudne oraz wymaga wiedzy i doświadczenia.

Po zainstalowaniu systemu monitoringu zarządca oczekuje jego niezawodnej pracy, zgodnej z deklaracjami producenta. I o ile nie mając systemu, zarządca staje się czujny, gdy zaczyna padać, to mając zainstalowany system, już nie jest czujny – to jest przecież zadanie systemu. A co, jeżeli system jest niewiarygodny i nie zadziała w porę? Często źle działający system monitoringu może być znacznie gorszy w skutkach niż brak systemu.

Przeczytaj inne artykuły z zakresu jakości i pomiarów >>

Galeria

Mogą zainteresować Cię również

Duże braki materiałów budowlanych

Kształtowanie przekrojów stalowych z uwagi na działanie pożaru

Zastosowanie drewna klejonego w halach o płaskich układach konstrukcyjnych

zobacz więcej