AP22688230 "Разработка системы мониторинга фундаментов зданий в реальном времени с использованием распределенных волоконно-оптических датчиков от стадии строительства до эксплуатации"
Руководитель проекта: PhD Буранбаева Айгерим Муратовна
Актуальность:
Сбор данных в процессе мониторинга состояния конструкций включает в себя выбор типа используемых датчиков, их расположение, количество используемых датчиков, а также оборудование для сбора, хранения и передачи данных. Одним из наиболее важных аспектов является частота сбора данных. Поскольку данные могут быть измерены в различных условиях, возможность нормализации данных становится очень важной для процесса системы мониторинга состояния конструкций. Особенности высотных зданий предъявляют повышенные требования к результатам инженерно-геотехнических изысканий и должны решать при их выполнении следующие основные задачи:
- изучение геологического строения массива грунтов больших объемов (до 60 м по глубине и еще не менее 2 ширин фундамента за его контуром);
- достоверная оценка гидрогеологических и гидрохимических условий как сжимаемого грунтового массива, так и в зоне выемки и на прилегающей территории с установлением их коррозионной
агрессивности, во времени;
- определение деформационных и прочностных свойств дисперсных и скальных грунтов при больших диапазонах изменения напряжений;
- инструментальные наблюдения и мониторинг деформаций основания фундамента и прилегающей территории при статических воздействиях.
Основной проблемой на сегодняшний день является отсутствие общеприменимых датчиков для прямого мониторинга деформации в реальных условиях. Хотя существуют некоторые варианты, они ограничены весьма специфическими приложениями и не могут быть обобщены. В последнее время все большее распространение получают волоконно-оптические датчики для гражданского строительства. Их достоинствами являются малые размеры, хорошая разрешающая способность и точность, а также отличная способность передавать сигнал на большие расстояния. Особенно это актуально для строительства высотных зданий, пример мониторинга которых представлен в данной работе. Во многих случаях объединение данных выполняется простым способом, например, когда для получения формы режима рассматривается относительная информация между различными датчиками. В других случаях проводится сложный анализ информации от массивов датчиков, например, с помощью искусственных нейронных сетей. Мы предлагаем систему позволяющую получение актуальных данных от датчиков для осуществления мониторинга на протяжении многих лет, которая позволит своевременно выявлять повреждения в конструкциях объекта, принимать быстрые решения, что в свою очередь может значительно снизить расходы на ремонт зданий и сооружений и позволит повысить безопасность эксплуатации. Немаловажен и тот факт, что при строительстве уникальных объектов государство уделяет большое внимание безопасности, безопасность же достигается лишь путем контроля и мониторинга, и внедрение такой системы и эксплуатация ее долгие годы значительно может снизить нагрузку на бюджет государства.
Научная новизна проекта обоснована:
- научно-технологическим обеспечением новой методики мониторинга фундаментной плиты с использованием фиброоптических датчиков;
- новой предложенной системой датчиков для улучшения процесса визуализации и анализа мониторинга здоровья сооружения, в дополнение к эксплуатационной безопасности здания;
- рекомендациями по проведению базового или структурного анализа.
Цель:
Цель проекта - разработка инновационной системы мониторинга несущих конструкции зданий и сооружений с применением распределенного волоконно-оптического тензометрического зондирования фундаментов, которая позволяет:
- осуществлять непрерывный мониторинг конструкции зданий и сооружений во избежание появления трещин в фундаментной плите и негативных последствий при эксплуатации здания, и тем самым повысить надежность и безопасность проекта за счет своевременного выявления критических точек деформации;
- получать данные с датчиков с интеграцией в систему интерпретации результатов в режиме реального времени.
Ожидаемый результат:
Ожидаемый результат. Основные результаты работы включают разработку системы мониторинга фундаментов зданий в реальном времени с использованием распределенных волоконно-оптических датчиков от стадии строительства до эксплуатации. Для достижения результатов будут выполнены следующие задачи;
˗ изучены существующие методы в области мониторинга конструкции зданий и сооружений;
˗ проведен численный анализ расширения перекрытия для определения минимальной длины колеи для кабеля с фибро-оптическим сенсором;
˗ выполнено моделирование бетонного рафа для определения вертикальных и горизонтальных смещений с помощью программного обеспечения Plaxis/Midas;
˗ разработана распределенная система фибро-оптических сенсоров на поверхности бетонной плиты для сравнительного анализа;
˗ проведены тесты для сбора и обработки данных на строительной площадке;
˗ обоснованы полученные деформации при мониторинге с помощью оптоволоконного кабеля для интерпретации результатов;
˗ интерпретированы результаты для прогнозирования и принятия решений в информационную системе режиме реального времени;
˗ разработаны рекомендации по проведению базового структурного анализа и детального структурного анализа с использованием фиброоптических сенсоров, а также научно-теоретические заключения, в трудах международных конференций и в 2 статьях в журналах из первых трех квартилей по импакт-фактору в базе данных Web of Science или имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50;
˗ оформлен патент путем подачи заявки на патент в Национальный Институт Интеллектуальной Собственности Республики Казахстан (www.kazpatent.kz) или ближнего/дальнего зарубежья.
Результат:
Будут разработаны рекомендации по проведению базового структурного анализа и детального структурного анализа с использованием фиброоптических сенсоров, а также научно-теоретические заключения, в трудах международных конференций и в 2 статьях в журналах из первых трех квартилей по импакт-фактору в базе данных Web of Science или имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50.