System Monitorowania Odkształceń Konstrukcji (SMOK)

PROJEKT REALIZOWANY W RAMACH GRANTU REKTORA AGH W 2017 r.

System Monitorowania Odkształceń Konstrukcji to projekt, którego głównym założeniem było stworzenie uniwersalnego systemu, składającego się z dwóch segmentów, umożliwiającego monitorowanie przemieszczeń budowli w trybie ciągłym oraz okresowo. Pomiar wykonywany w trybie ciągłym miał być realizowany dzięki przymocowaniu na elementach konstrukcyjnych wybranego mostu anten GNSS oraz stacji meteorologicznej. Dodatkowo obiekt planowano obserwować przy pomocy tradycyjnych instrumentów geodezyjnych oraz innych czujników, aby otrzymywać możliwie jak najwięcej informacji na temat zachowania konstrukcji.

Pierwszym etapem był wybór odpowiedniego obiektu, na którym moglibyśmy realizować swoje założenia oraz organizacja potrzebnego sprzętu geodezyjnego. Z początkiem lutego nawiązaliśmy kontakt z zarządcami interesujących nas obiektów oraz z dystrybutorami sprzętu geodezyjnego. Otrzymaliśmy zgodę dyrekcji Zarządu Dróg Miejskich w Przemyślu na nalot SMOK-a na Bramę Przemyską, czyli most wantowy znajdujący się w ciągu drogi krajowej nr 77. Nawiązaliśmy także współpracę z firmą GEOIDA ze Słupska, która wypożyczyła nam dwa odbiorniki wraz z antenami GNSS firmy TOPCON Legacy-E. Kolejne dwa zestawy odbiornik+antena GNSS firmy Trimble 5700 otrzymaliśmy od firmy Geotronics Dystrybucja z Krakowa.

Zorganizowaliśmy łącznie osiem wyjazdów do Przemyśla, z czego podczas sześciu wykonywane były pomiary okresowe. Dwa pozostałe wyjazdy poświęciliśmy na oględziny obiektu, planowanie rozmieszczenia naszego sprzętu lub wykonanie czynności montażowych. Do zamontowania anten na szczycie pylonów mostu zaprojektowaliśmy własne stalowe podstawki, które następnie zostały przykręcone do betonowej powierzchni pylonu. Taka konstrukcja zapewniła stabilność anteny przez cały okres trwania projektu. Kilka metrów poniżej, wewnątrz pylonów znajdowały się odbiorniki, które z kolei były podłączone do stale uruchomionych laptopów. W ten sposób, korzystając z dostępnych narzędzi zdalnego kontrolowania innych urządzeń byliśmy w stanie na bieżąco analizować otrzymane dane pomiarowe.

Poza obserwacjami prowadzonymi w sposób ciągły, wykonywaliśmy okresowo pomiary kątowo-liniowe, niwelacyjne oraz satelitarne w oparciu o punkty sieci kontrolno-pomiarowej założonej w pobliżu obiektu. Na potrzeby pomiarów tachimetrycznych, korzystając z wózka rewizyjnego podwieszonego pod mostem, rozmieściliśmy 16 folii dalmierczych na przęsłach mostu. Dodatkowe tarczki zostały przyklejone wzdłuż pionowej osi pylonu. Punkty te obserwowaliśmy z sieci trygonometrycznej niepełnej, na którą składały się m.in. trzy słupy z wymuszonym centrowaniem umiejscowione w okolicach mostu jeszcze w czasie jego budowy. Sieć zagęściliśmy jednym punktem stałym, a w czasie pomiaru korzystaliśmy także z wolnych stanowisk. Na podstawie otrzymanych obserwacji przeanalizowano zmianę położenia tarcz w czasie. Za pomiar „zerowy” została uznana pierwsza sesja pomiarowa wykonana w marcu.

W trakcie trwania projektu SMOK, podjęliśmy współpracę naukowo-badawczą z firmą SHM System z Krakowa, w ramach której zrealizowaliśmy pomiary odkształceń z wykorzystaniem światłowodowej techniki pomiarowej również na moście w Przemyślu. Współpraca rozpoczęła się od szkolenia nt. obchodzenia się z materiałem oraz montażu włókna światłowodowego na konstrukcji, które przeprowadzili przedstawiciele firmy SHM System w swojej siedzibie. Kolejnym krokiem było zainstalowanie 30m przydatnego do pomiarów włókna przez członków KNG Dahlta na półce dźwigara mostu.

Jednorazowo wykonana została także obserwacja przemieszczeń przęsła w trybie ciągłym, gdy na moście odbywał się normalny ruch drogowy. Równocześnie prowadzona była stała rejestracja wizyjna. Pomiar wykonywaliśmy równocześnie dwiema metodami, tak aby następnie móc wykonać odpowiednie analizy oraz porównania. Pierwsza metoda opierała się na pomiarze tachimetrycznym w trybie śledzenia z zastosowaniem funkcji ATR na pryzmat przymocowany do balustrady mostu. Do realizacji tego zagadnienia wykorzystaliśmy tachimetr zrobotyzowany Leica Nova MS50 oraz pryzmat LeicaMini. Tachimetr ten charakteryzuje się błędem pomiaru kąta pionowego 3^cc, oraz dalmierzem o błędzie 1 mm + 1,5 ppm. Pomiary wykonywane były z częstotliwością ponad 5 odczytów na sekundę. Drugim sposobem wyznaczania przemieszczeń przęsła była analiza natężenia odbicia oraz czasu powrotu mikrofal wysyłanych przez radara interferometryczny IBIS-S

Wracając z ostatniego wyjazdu pomiarowego (podczas którego również udało się zwiedzić wiele zabytków miasta Przemyśl), każdy z członków Koła Naukowego Geodetów Dahlta odczuwał satysfakcję z wykonanej przez ostatnie ponad pół roku pracy. Warto również wspomnieć, że przy organizacji oraz realizacji projektu, więzło udział łącznie ponad 20 studentów. Dzięki zaangażowaniu każdej z tych osób, system, który miał umożliwiać zdalne pobieranie danych z obiektu, zadziałał, a wszystkie problemy powstałe w trakcie realizacji projektu zostały rozwiązane. Poprawność działania systemu utwierdziła nas w przekonaniu, że sprzęt został dobrany właściwie. Natomiast należy zaznaczyć, że wdrożenie naszego planu na rzeczywistym obiekcie nie byłoby możliwe bez pomocy Dyrekcji Zarządu Dróg Miejskich w Przemyślu, której składamy serdecznie podziękowania za udostępnienie Bramy Przemyskiej do celów badawczych. Równie duże słowa podziękowania kierujemy Dyrekcji Zespołu Szkół Elektronicznych i Ogólnokształcących w Przemyślu, która udostępniła nam miejsce na bazę sprzętowo-logistyczną w swojej placówce.