среда, 22 февраля 2023 г. · 0 min read
Землетрясение подчеркивает необходимость в системах мониторинга конструкций
Земля дрожит. Здания рушатся. В 2020 году 29 декабря сразу после полудня по местному времени землетрясение магнитудой 6,2 поразило центральную часть Хорватии. Трагические события вновь подчеркнули необходимость строительства сейсмостойких сооружений и защиты объектов культурного наследия. Итальянская компания ESSEBI и Dewesoft предоставляют решения для сейсмического мониторинга с использованием устройств сбора данных о вибрациях.
Эпицентр этого землетрясения находился почти в 50 километрах к юго-востоку от хорватской столицы, Загреба, недалеко от городов Петриня и Сисак. За последние 140 лет это самое сильное землетрясение в регионе. В результате взрыва погибли по меньшей мере семь человек, и десятки получили ранения. Тысячи людей лишились своего жилья, поскольку около половины зданий в этих городах были разрушены.
Мониторинг зданий исторического значения
Компания ESSEBI S.r.l., партнер Dewesoft, установила системы динамического мониторинга в зданиях, расположенных в различных регионах Италии. Причиной для принятия такого решения послужило землетрясение в Хорватии. Акселерометры, разбросанные по всей Италии, предельно точно зафиксировали это сейсмическое явление — даже система, установленная в здании на улице Виа делле Медагли д'Оро в Риме, что почти в 500 километрах от эпицентра.
После разработки высокопроизводительного чипа для акселерометра MEMS на основе одноканального регистратора данных Dewesoft IOLITE было создано устройство для сбора данных DAQ IOLITE-3xMEMS-ACC. Это интегрированный блок нормирования сигнала со встроенным акселерометром MEMS.
В настоящее время компания ESSEBI широко использует этот инструмент в области гражданского строительства и архитектуры. Первые результаты показали, что на данный момент это оптимальное решение для всех участников рынка.
Для таких стран, как богатая древними памятниками Италия, мониторинг состояния исторических зданий в режиме реального времени является важнейшим шагом на пути к сохранению архитектурного наследия. Такие явления, как землетрясения или другие природные катаклизмы, представляют серьезную опасность для таких зданий в силу их возраста — старые здания просто неспособны их выдержать.
Автоматическая система непрерывного мониторинга состояния конструкций — это эффективный инструмент для раннего выявления потенциально опасной как для самого здания, так и для его обитателей ситуации.
Установленный в Риме триггер был настроен на отслеживание скорости, получаемой однократным интегрированием ускорения. Это обусловлено необходимостью проведения проверок в соответствии с немецким стандартом DIN 415O, который требует контроля скоростей вибрации. Пороговое значение, по достижении которого начиналась запись данных, было установлено на уровне 2,5 мм/с.
Хранилище данных было также активировано в системах мониторинга, находящихся в павильоне номер 13, и в сервисном центре Fiera di Milano в городе Ро, что примерно в 560 километрах от эпицентра. Они были активированы даже двумя менее серьезными землетрясениями с меньшей магнитудой, также с эпицентром в Петрине.
Системы мониторинга, установленные на Миланской ярмарке, запускают запись данных в случае серьезных атмосферных явлений, таких как сильный снегопад или штормовой ветер. Пороговое значение для запуска всегда калибруется относительно фонового шума окружающей среды. В этом случае датчики также записывают статические данные о вращении с точностью до сотых долей градуса, действуя как сервоинклинометры.
Учитывая, что и Милан, и Рим находятся примерно на одинаковом расстоянии от эпицентра в Хорватии, бо́льшая чувствительность, безусловно, объясняется особым адаптивным алгоритмом, на котором основан триггерный механизм этой системы.
Полезные сведения
Полученные записи позволяют изучать состояние объектов, находящихся под наблюдением. Анализ максимальных значений измеряемых кинематических величин (ускорение) и величин, вычисленных путем численного интегрирования (скорость и перемещение), образует фундамент для различных исследований.
Кроме того, частотный анализ зарегистрированных временных рядов позволит определить, соответствует ли частота сейсмического воздействия собственным частотам конструкции. Благодаря модальному анализу — обычно оперативному модальному анализу (ОМА), который основывается только на выходных данных — можно обнаружить потенциальный резонанс еще до катаклизма.
Некоторые поставщики предлагают сети капиллярных сейсмографов и геофонов, но такие решения отслеживают состояние только земли, а не самих зданий. Полученные данные требуется экстраполировать с помощью теоретических инструментов.
Возможно, на сегодняшний день ESSEBI — единственная компания в Италии, способная получать такой большой объем информации со своих площадок. Эта информация крайне полезна для изучения состояния пострадавших зданий и сооружений, особенно при значительных повреждениях.
Следует отметить, что под контролем департамента гражданской защиты Италии находятся несколько зданий определенной ценности. Проблема заключается в том, что они используют высокоточные приборы, которые прекрасно подходят для операционного модального анализа и совершенно не подходят для долгосрочных или непрерывных сейсмических исследований.
Решения для мониторинга от ESSEBI и Dewesoft
На всех площадках, где установлена система непрерывного сейсмического мониторинга, ESSEBI использует устройство IOLITEd MEMS от Dewesoft. IOLITEd-3xMEMS — это автономное промышленное устройство для сбора данных с встроенным высокоточным трехосным преобразователем (акселерометром) MEMS.
Благодаря высокоточной системе нормирования сигнала он идеально подходит для применения в системах мониторинга и промышленности.
Превосходное соотношение сигнал-шум обеспечивает высокий динамический диапазон — до 90 дБ. Удобная программная платформа DewesoftX облегчает использование системы.
Благодаря эффективному соотношению эксплуатационных показателей и цены можно провести качественное исследование с оптимальным количеством измеряемых точек даже при умеренном бюджете.
Чтобы получить более полезные и доказательные сведения для правильного проектирования новых сейсмостойких зданий, необходимо проводить намного больше исследований. То же нужно и для выработки эффективных методов защиты старых зданий, представляющих культурную ценность.
Другие статьи по теме:
