Monitorowanie stanu technicznego konstrukcji 80-letnich hangarów Królewskich Kanadyjskich Sił Powietrznych

Autor: TFD

Monitorowanie stanu konstrukcji 80-letnich hangarów należących do Królewskich Kanadyjskich Sił Powietrznych 

Wiele z pośpiesznie budowanych hangarów lotniczych zbudowanych podczas II wojny światowej jest nadal używanych w całej Kanadzie. Na przykład, Kanadyjskie Siły Zbrojne nadal utrzymują około 70 hangarów z kratownicami Warrena w całym kraju. Baza Sił Zbrojnych Kanady (CFB) w St-Jean w Québecu posiada kilka hangarów z kratownicami Warrena, o które dba w celu spełnienia aktualnych wymogów eksploatacyjnych. Mimo że hangary te nadal funkcjonują, budzą pewne obawy co do ich integralności konstrukcyjnej i użyteczności. Ograniczenia bezpieczeństwa umieszczone na budynkach mają wpływ na codzienną działalność CFB w SaintJean, dlatego też Kanadyjski Departament Obrony Narodowej (DND) zwrócił się do zespołu badawczego (The RMC Green Team) z Królewskiego Kolegium Wojskowego Kanady (RMC) o przeprowadzenie dochodzenia. Zespół ten opracował zdalny, ciągły, działający w czasie rzeczywistym program monitoringu strukturalnego (SHM), który obejmuje wykorzystanie instrumentów Leica Geosystems. SHM jest zarówno systemem alarmowym jak i narzędziem do dogłębnej analizy strukturalnej.

Opracowanie naukowego, opartego na danych podejścia do bezpieczeństwa budynków

Zabytkowe drewniane hanary, skonstruowane przy użyciu dwuprzęsłowych kratownic Warrena o długości 34 m, były częścią wkładu Królewskich Sił Powietrznych Kanady w plan szkolenia lotniczego Brytyjskiej Wspólnoty Narodów w 1942 roku. Braki materiałowe w czasie wojny, degradacja materiału, naprężenia środowiskowe i znaczące naprawy osłabiły lub zmieniły rozkład naprężeń w budynkach. Aby określić, czy są one nadal bezpieczne w użyciu, DND zwróciło się do dr Nicholasa Vlachopoulosa, profesora zwyczajnego Wydziału Inżynierii Lądowej, z RMC o zaprojektowanie i zainstalowanie programu monitorowania. Porucznik Henry Helmer-Smith, doktorant, jest głównym badaczem projektu, nadzorowanym przez dr Nicholasa Vlachopoulosa i dr Marca-André Dagenaisa z Wydziału Inżynierii Lądowej w RMC.

Hangar 1 - obecnie pełniący funkcję magazynu zaopatrzeniowego w CFB St Jean - został wybrany jako struktura, która ma być monitorowana. Hangar ten musi być ewakuowany, gdy śnieg na dachu przekracza 10 cm (4 cale), co z pewnością nie jest czymś niezwykłym w Québecu w miesiącach zimowych. Zespół chciał między innymi dowiedzieć się, czy ten limit akumulacji śniegu uzasadnia ewakuację.

Długoterminowe, ciągłe i zdalne monitorowanie z alarmami w czasie rzeczywistym

Zespół RMC Green zbudował system monitoringu obejmujący takie rozwiązania jak automatyczny tachimetr Leica Nova TM50 z bezreflektorowym EDM (R1000) i pakietem oprogramowania Leica GeoMoS . Dr Vlachopoulos mówi: "Kiedy po raz pierwszy zgłosił się do nas z propozycją rozwiązania do monitorowania stanu technicznego konstrukcji kratownicowych Warrena w Departamencie Obrony Narodowej, oczywiście automatyczne tachimetry, a w szczególności produkty Leica Geosystems, znalazły się na wstępnej liście możliwych rozwiązań".

Kluczowe wymagania dotyczyły tego, aby wszystkie tachimetry działały w sposób ciągły, były zdalnie dostępne, nadawały się do użytku przez długi czas i, co najważniejsze, były zdolne do nadawania komunikatów alarmowych. Do programu włączono monitoring odchyleń, przy czym urządzenia mogły wysyłać użytkownikom lub mieszkańcom hangaru alarm do ewakuacji na podstawie bezwzględnych, krótkoterminowych i długoterminowych przemieszczeń kratownic i innych elementów konstrukcyjnych w hangarze. Kompleksowy i elastyczny system GeoMoS Monitor obejmuje kilka innych opcji alarmowych, w tym utratę połączenia z czujnikami, awarie zasilania, utratę celu (problemy z linią widzenia) i wiele innych. System alarmowy został zaprogramowany do bezpośredniej komunikacji z użytkownikami za pomocą poczty elektronicznej (wbudowanej w GeoMoS Monitor) lub wiadomości tekstowych SMS za pomocą ASPSMS.com, rozwiązania monitoringu SMS kompatybilnego z GeoMoS Suite. Tachimetr Leica TM50 został wybrany, ponieważ spełnia wymagania i jest kompatybilny z oprogramowaniem Leica, które może w czasie rzeczywistym wysyłać alarmy przez e-mail i tekst w sytuacjach awaryjnych. Funkcja ta jest często wykorzystywana do monitorowania dyskretnych punktów budynków.

"Niezwykle skuteczny instrument do monitorowania sytuacji kryzysowych"

Automatyczny tachimetr Leica TM50 został zainstalowany w hangarze 1 wiosną 2018 roku i działa do dziś. Został zaprogramowany przy użyciu GeoMoS Monitor do pomiaru ponad 20 tarcz w całym budynku w dwugodzinnych odstępach. Analizator GeoMoS jest następnie używany do odczytu i wyświetlania wszystkich przetwarzanych danych zarówno zdalnie jak i w czasie rzeczywistym. W oparciu o przypisane limity, częstotliwość odczytów może być zwiększona i stać się ciągłą w razie potrzeby. Jeśli limity są przestrzegane, wysyłane są powiadomienia. Helmer-Smith mówi: "Zdalnie sterowane możliwości TM50 w połączeniu z transmisją i wyświetlaniem danych w czasie rzeczywistym czynią z niego niezwykle skuteczny instrument do monitorowania sytuacji kryzysowych". Dzięki dokładnej informacji zwrotnej w czasie rzeczywistym, przekazywanej przez tachimetr, baza była w stanie zmniejszyć liczbę ewakuacji z Hangaru 1.

"Znacznie bardziej przyjazny dla użytkownika niż inne urządzenia"

Przed zainstalowaniem urządzeń monitorujących, zespół badawczy zbudował model kratownicy jednoprzęsłowej do przetestowania w Laboratorium Konstrukcji w RMC w skali 1:4. Faza laboratoryjna miała na celu przetestowanie systemu monitoringu i rozwiązanie ewentualnych ograniczeń. Dr Vlachopoulos mówi: "Cała stacja była bardzo przyjazna dla użytkownika i nauka trwała tylko kilka godzin. Optymalizacja i pełne zrozumienie oprogramowania i konfiguracji komunikatów zajęło kilka dni. Co istotne, instrument był znacząco bardziej przyjazny dla użytkownika niż inne testowane przez nas urządzenia".

Rozszerzenie opłacalnego programu monitorowania na cały kraj

Oprócz udanego monitoringu kryzysowego, tachimetr Leica Geosystems wykorzystywany jest także do dogłębnej analizy strukturalnej hangarów z kratownicami Warrena. Ta dogłębna analiza dostarczyła ważnych informacji na temat rzeczywistego zachowania się konstrukcji kratownicy. Rozwiązanie to okazało się opłacalne, ponieważ ograniczyło liczbę koniecznych wizyt w terenie. Zespół ma zdalny dostęp do tachimetru za pośrednictwem GeoMoS Monitor i przeprowadza dyskretne pomiary z biura z oddalonego o ponad 300 km Kingston. Po zakończeniu próby program monitoringu zostanie zoptymalizowany w celu rozszerzenia projektu na cały kraj. Jeśli będzie to bezpieczne, hangary będą kontynuowały swoją długą i wzorcową służbę.

Jesteś zainteresowany monitoringiem? Zapraszamy do zapoznania się z dalszymi studiami przypadków, pokazującymi, w jaki sposób nasi klienci wykorzystują nasze rozwiązanie do usprawnienia procesu monitorowania:

Studia przypadków dotyczące monitoringu