Мониторинг напряжённо-деформированного состояния

инженерных конструкций

Напряжённое состояние служит критерием прочности, которое, однако, не может быть оценено прямыми методами. Как правило, напряженное состояние определяется через деформации или какие-либо сопутствующие изменению напряжения эффектами (изменение оптических или магнитных свойств, частотных характеристик и т.п.).

Изменение напряжённо-деформированного состояния конструкций может быть вызвано множеством причин: плохое качество строительных материалов, нарушения порядка проведения строительно-монтажных работ, неравномерная осадка фундамента инженерного сооружения, просчеты в проектировании нагрузок и пр.

Подсистема напряжённо-деформированного состояния предназначена для своевременного выявления существенных изменений напряженно-деформированного состояния в несущих элементах зданий и сооружений, которые могут повлечь за собой перевод объекта в ограниченно работоспособное или аварийное состояние.

Подсистема мониторинга НДС построена на базе цифровых тензометрических датчиков ZET 7X10-DS и цифровых инклинометров ZET 7X54, которые обеспечивают контроль деформации и прогибов несущих элементов конструкции.

Тензодатчики ZET 7X10-DS устанавливают на элементы (перекрытия, несущие стены, несущие элементы кровли, консольные элементы и т.п.) для контроля их деформации.

Основные характеристики

Контролируемый параметр Растяжение/сжатие Прогиб
Тип модуля/цифрового датчика ZET 7010-DS
ZET 7110-DS
ZET 7054
ZET 7154
Единица измерения мкм/м градус
Диапазон измерений -300…+300 -15…+15
-1800…+1800
Минимально регистрируемое изменение 0,2 0,01
1,2
Минимальный уровень ALARM 10 0,12
60

В процессе работы подсистема «Мониторинга напряжённо-деформированного состояния» сравнивает регистрируемые значения с установленными пороговыми  значениями для предупредительного и предаварийного уровней, в случае детектирования превышения пороговых значений формирует соответствующие сигналы «Предупреждение» (на графике отображаются границами бежевого цвета) либо «Опасность» (на графике отображаются границами красного цвета).

Сигналы со всех типов датчиков по интерфейсу Ethernet передаются на промышленный компьютер УСИ (при его наличии) и далее на сервер, где архивируются в базе данных. Для каждого из регистрируемых сигналов производится сравнение с уровнями пороговых значений, в случае превышения которых формируются сигналы оповещения диспетчера.

Уровни пороговых значений (предельные значения крена сооружений и смещений элементов конструкции относительно друг друга) рассчитываются в соответствии с нормативной документацией на конкретный вид сооружения: СП 52-101-2003, СП 63.13330.2012, СП 16.13330.2011, СП 20.13330.2011, СП 43.13330.2012.

На изображении приведен пример функционирования подсистемы «Мониторинг напряжённо-деформированного состояния». Приведённые на графике тренды сигналов демонстрируют величину напряженно-деформированного состояния перекрытий кровли конструкции за период 48 часов.

В зависимости от времени суток мониторинга, показания цифровых тезометрических датчиков ZET 7X10-DS претерпевали изменение. Граница изменения чётко прослеживается — это рабочее (с 8.00 до 18.00) и нерабочее (с 18.00 до 8.00) время.

Наличие малейшей дополнительной нагрузки чётко фиксируется цифровыми датчиками и отображается на графике, что позволяет сделать вывод о высокой чувствительности к изменению реальной величины относительной деформации в точке установки и возможности отслеживания динамики изменения в автоматическом режиме. А наличие функции метрологического самоконтроля позволяет производить диагностику цифровых датчиков в процессе их эксплуатации без демонтажа и прерывания процесса мониторинга.

Размещение датчиков на объекте мониторинга: перекрытия кровли теплицы

Следует заметить, что для наиболее точных показаний тензометрических датчиков установка их должна производиться в местах концентрации напряжений элементов конструкции при их нагружении собственным весом, снеговой и ветровой нагрузками. Данные области определяются расчетным методом напряжённо-деформированного состояния конструкций сооружения.