Система GPS мониторинга высотного сооружения

Система GPS мониторинга высотного здания позволяет разрабатывать методики оценки поведения здания при ветровом воздействии и сопоставлять экспериментальные данные с результатами, полученными при численном анализе работы конструкций с помощью МКЭ и испытаний моделей в аэродинамической трубе.

В состав системы входят:

Двухчастотные фазовые GPS приемники Trimble 5700 в количестве четырех роверных и одной базовой станции.

Принцип работы системы:

Система установлена на административном 22 этажном здании университета. Амплитуда колебаний данного типа зданий может достигать порядка 50 см. Разработанная система мониторинга позволяет осуществлять определение перемещений и ускорений конструкций здания и оценивать их влияние на фундаментные и надфундаментные конструкции.

На начальном этапе работы на крыше административного корпуса по угловым точкам установлены 4 роверные станции, позволяющие контролировать помимо вертикальных и горизонтальных перемещений крутильные деформации сооружения. Базовая станция располагается на кровле одноэтажного корпуса университета, устойчивость ее положения и достоверность измерений контролируется с помощью введения в измерительную сеть сторонних базовых станций.

С помощью созданной сети GPS приемников осуществляются измерения динамических параметров колебания здания при ветровом воздействии в режиме реального времени (real time kinematic – RTK), а также последующая постобработка результатов для получения данных с заданной точностью.

Информация с приемников по сети интернет передается на диспетчерский пункт, где в дальнейшем обрабатывается с помощью программного обеспечения Trimble 4D control. Данное ПО является ядром системы автоматического мониторинга и позволяет комбинировать и совместно уравнивать данные с разных приемников в режиме RTK, а также производить в режиме постобработкианализ деформаций, создание отчетов, графиков и выдачу тревожных сообщений о происходящих изменениях.

В режиме постобработки информации определяются фоновые и резонансные компоненты смещения в направлениях по ветру и перпендикулярно ему, что дает представление об общей картине реакции высотного сооружения на ветровое воздействие для сравнения с его расчетами.

Производственные задачи проекта:

отработка методики автоматического мониторинга высотного здания в условиях мегаполиса
повышение точности GPS измерений за счет использования дополнительных базовых станций
оценка эффективности использования различного оборудования для контроля динамических параметров
расширение системы мониторинга за счет использования дополнительного оборудования.

Научные задачи проекта:

оценка точности и анализ GPS измерений
оценка направления и величин ветровых нагрузок, действующих на сооружение в ходе мониторинга
проверка норм расчета конструкций на ветровые нагрузки
проверка возможности использования GPS при измерении относительно небольших отклонений для оценки нагрузочного воздействия и отклика сооружения
анализ полученных данных с помощью численного анализа напряженно-деформированного конструкций методом конечных элементов.