Мониторинг конструкций, или Structural Health Monitoring (SHM), часто используется на уникальных и высотных строительных объектах. Он помогает получать необходимую информацию и принимать оперативные решения для купирования критических ситуаций. Мы сделали подборку наиболее известных объектов, на которых установлены системы SHM.
Колизей
Знаменитый Колизей — одно из самых узнаваемых исторических сооружений в мире и главный символ Рима. Здание построено в 80 году н. э. и с тех пор утратило две трети своей первоначальной массы. Виной тому землетрясения и время, которое, как известно, никого и ничего не щадит. Ситуацию усложняет развитие сети римского метро, которое часто пересекает исторические районы города.
В 2021 году местные власти решили провести тендер на установку системы мониторинга строительных конструкций Колизея, чтобы обеспечить стабильность и целостность памятника архитектуры с учётом непосредственной близости к метро и подземным строительным площадкам. Особую обеспокоенность специалистов вызывают вибрации, уровень которых необходимо постоянно отслеживать.
Установленная на объекте система мониторинга состоит из трёхосевого акселерометра, трёхосевого наклономера и нескольких других IoT-датчиков, которые с помощью беспроводного соединения подключены к облачной платформе. Интересный факт — чтобы всё это вписывалось в исторический контекст Колизея, был приглашён реставратор, который подобрал цвет и покрасил все приборы. Будете ходить по этим древним развалинам — обратите внимание на зафиксированные на стенах сенсоры.
Небоскрёб «Бурдж-Халифа»
Самое высотное и многоэтажное здание в мире — 828-метровая «Башня Халифы». В построенном в Дубае и открытом для посетителей в 2010 году в этом 163-этажном небоскрёбе размещаются отели, рестораны, роскошные резиденции, офисы, бассейны и многое другое.
Строительство этого уникального объекта стоимостью около 1,5 млрд долларов велось целых 5 лет. Цель понятная — повысить инвестиционную привлекательность Дубая и позволить развиваться различным местным компаниям, связанным со сферами обслуживания, торговли и туризма.
Фундамент здания состоит из 194 железобетонных свай, каждая диаметром 1,5 м в и длиной 43 м. На первом этапе датчики использовались для испытания свай на прочность, чтобы они могли выдержать вес здания. Для контроля ползучести и усадки бетона во время строительства использовались тензометрические датчики.
В данный момент установленная на объекте система мониторинга инженерных конструкций в онлайн-режиме генерирует необходимые данные о состоянии объекта и сигнализирует о превышении норм различных показателей, позволяя инженерам-строителям при необходимости предпринимать необходимые меры.
Шанхайская башня
Китайцы тоже любят суперпроекты с большим размахом. Сверхвысокое 632-метровое здание, расположенное в самом центре Шанхая, занимает второе место в мире по высоте среди небоскрёбов, а также первое место среди «закрученных» зданий. В этой знаменитой китайской высотке, также как и в «Бурдж-Халифа», располагается множество офисных помещений, гостиниц, торговых и развлекательных центров.
Хотя перед строительством Шанхайской башни были проведены соответствующие вычисления и эксперименты для предсказания поведения конструкций башни, реакция сверхвысоких зданий при определённых условиях нагрузки всё-таки остаётся малоизученным вопросом. Поэтому на этапе проектирования было решено использовать систему мониторинга для контроля объекта на всех этапах его возведения. В её разработке участвовали специалисты Гонконгского политехнического университета и Университета Тунцзи.
В итоге была создана многофункциональная система, которая фиксирует состояние объекта с учётом скорости ветра, внутренних усилий, температуры, коррозийных процессов и возможных землетрясений. В процессе эксплуатации системы специалисты, например, выяснили, что здание подвержено вертикальной деформации, на что существенное влияние оказывает сезонная разница температур.
«Лахта Центр»
Одним из самых известных российских объектов, на котором используется система мониторинга конструкций, является многофункциональный комплекс «Лахта Центр» в Санкт-Петербурге. При его строительстве применялось множество инновационных технологий и необычных проектных решений, в том числе специалистами ГК «СОДИС Лаб» была внедрена программная платформа SODIS Building M, обеспечивающая автоматизированный учёт и анализ данных, собранных с помощью специальных датчиков.
Внедрение мониторинга на данном объекте потребовалось для снижения вероятности возникновения внештатных ситуаций, вызванных неопределённостями в работе несущих конструкций здания и грунтов основания. Систем была внедрена на начальной стадии строительства небоскрёба для обеспечения безопасности.
На несущие конструкции комплекса было установлено более 2800 датчиков, в том числе тензометры и пьезометры. В итоге применение системы мониторинга в период строительства «Лахта Центра» позволило уточнить нагрузки и деформационные характеристики материалов, установить реальную жёсткость основания, рассчитать действующие внутренние усилия в элементах конструкций и тем самым подтвердить надёжность сооружения.
