ГКЗ 5-6 ' 2017
31
ИНЖЕНЕРНА ГЕОДЕЗИЯ
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА КОЛЕБАНИЯТА НА ВИСОКИ СЪОРЪЖЕНИЯ ПРИ ВЕТРОВО ВЪЗДЕЙСТВИЕ ЧРЕЗ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЕ
Доц. д-р инж. Тодор Костадинов, гл. ас. д-р инж Румяна Анева, УАСГ, София
SUMMARY
A method for determination of tilting of high facilities in wind action by using of data from video surveillance is suggested. The accuracy of the method and the possibilities of its application in different conditions - height of the facilities, the distance to them and the resolution of the cameras are analyzed.
Keywords: high facilities, dynamic deviations, wind action, video surveillance
РЕЗЮМЕ
Предложен е метод за определяне на наклоняването на високи съоръжения при ветрово въздействие с използване на материали от видео наблюдение. Анализирана е точността на метода и възможностите за приложението му при различни условия - височина на обектите, разстоянието до тях, разрешаваща способност на камерите и др.
Ключови думи: високи съоръжения, колебание, ветрово въздействие, видеонаблюдение
1. ВЪВЕДЕНИЕ
По време на експлоатация високите строителни обекти и съоръжения, в това число радио- и телевизионни кули, мачти и антени, промишлени комини и др., са подложени на различни видове въздействия, които, в зависимост от строителната конструкция, характера и силата на натоварване, предизвикват промени в тяхното статично състояние и динамично поведение [1], [5], [6].
Натоварването от вятър се отнася към категорията „кратковременни климатични въздействия” и е причина за появата на специфични динамични ефекти – наклоняване (люлеене), придружено с огъване и усукване на конструкциите, на промени в статичното им състояние, като например поява на остатъчен статичен наклон и др.
В нормативната уредба [3], [8], обикновено се регламентира наблюдението на статичното състояние на строителните конструкции в резултат на комплексното влияние на различните видове натоварвания, като следенето на вертикални деформации на фундаментите, отклоненията на върха на съоръженията от вертикалата и др. В нито един от тези документи, вкл. и в действащата у нас „Инструкция за изследване на деформации”[3], не се разглежда изследването на динамичното им поведение под въздействието на вятъра.
Следенето на динамичното поведение на високите съоръжения при значителни ветрови натоварвания е изключително важно за осигуряване на безопасната им експлоатация. Резултатите от систематични наблюдения на наклоняването на обектите (динамичния крен) при различни ветрови натоварвания, вкл. близки до проектното, дават възможност за анализ и оценка на съответствието между действителното поведение на конструкцията и неговия проектен модел, и съответно вземане на мерки за гасене на колебанията им, ако те са недопустими. Ето защо наблюдението на динамичния крен на високите обекти трябва да се включи като задължителна част от проектите за изследване на деформации и съответно да бъде регламентирано в специализираната нормативна уредба.
През последните години, редица производители на електронна апаратура предлагат системи за наблюдение на деформационни процеси в реално време, основаващи се на използване на различни видове измерителни сензори: GNSS, акселерометри, електронни либели, компаси и др. Тези системи могат да осигурят висока точност на измерваните параметри, но изискват периодично калибриране и са доста скъпи.
В настоящата статия се предлага един друг, дистанционен и сравнително евтин метод за определяне на динамичния крен на високи съоръжения, основаващ се на обработка на видеозаписи на обекта по време на ветрово въздействие.
2. ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА ВЯТЪРА ВЪРХУ СТРОИТЕЛНИТЕ
КОНСТРУКЦИИ - ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Ветровото натоварване, приложено върху която и да е точка от строителните конструкции, се разглежда като сума от статична и динамична (пулсационна) компонента [1], [5], [7], [9]. Статичното натоварване е силата, която упражнява вятърът, ако духа с постоянна средна скорост, и по този начин предизвиква наклоняване на конструкцията с постоянна стойност.
Фиг. 1. Компоненти на динамичния крен при ветрово натоварване
Динамичната компонента, която предизвиква трептения на конструкцията (люлеене), се дължи основно на следните причини:
- пориви на вятъра, пораждащи трептения на конструкцията в посоката на въздействието;
- завихряне на вятъра, пораждащо трептения перпендикулярни на посоката на вятъра;
- възбуждане на „бъфтинг” от наличието на съседни сгради или съоръжения, които могат да предизвикат усилване на турбулентността на въздушния поток.
Ето защо големината на вектора на динамичната