Як оптичні волоконні датчики використовуються при реконструкції церкви, зруйнованої під час землетрусу

Церква Санта-Марія-дель-Суфраджо в Італії, побудована у XVIII столітті, була зруйнована землетрусом у 2009 році. З метою постійного моніторингу та контролю поведінки конструкції оптична вимірювальна техніка від компанії HBK FiberSensing забезпечує моніторинг деформації та температури в попередньо напружених стяжних стрижнях, що використовуються для армування.

Виклик

Оптичні датчики збирають важливі дані для проекту відновлення

Л’Акуїла — старовинне місто в центральній Італії з багатим культурним спадком. Вулиці історичного центру міста прикрашають будівлі та церкви в стилі бароко та ренесансу. У місті проживає приблизно 70 000 людей. Проте місто стало відомим не завдяки своїй архітектурі чи краєвидам навколишніх Апеннінських гір, а через катастрофу. У 2009 році землетрус потряс регіон і зруйнував незліченну кількість будівель, включаючи житлові будинки та історичні пам’ятки. Церква Санта-Марія-дель-Суфраджо 18 століття стала символом цього землетрусу.
З того часу минуло сім років. Санта-Марія-дель-Суфраджо була однією з перших пам’яток архітектури, яку частково відреставрували. Завдяки використанню тимчасових опор її частково відкрили для відвідувачів через рік після трагедії. Повна реконструкція церкви розпочалася у 2013 році і триває досі. Землетрус не лише спричинив обвал купола, а й призвів до структурних пошкоджень у всій будівлі.

Рішення

Реконструкція та сейсмоукріплення

Споруда не тільки реконструюється, а й сейсмоукріплюється, щоб гарантувати стабільність і безпеку цієї важливої історичної пам’ятки на довгі роки. З метою постійного моніторингу та контролю поведінки конструкції випробування систем сейсмоукріплення проводять компанії I.A.T. Ingegneria A&T та Earth System, що спеціалізуються на вимірюваннях у сфері геотехнічного, екологічного та структурного моніторингу. Оптична вимірювальна технологія від HBK FiberSensing забезпечує моніторинг деформації та температури в попередньо напружених стяжних стрижнях, що використовуються для підсилення.

Одночасне вимірювання деформації та температури

Датчики на основі волоконної решітки Брегга (FBG) були приклеєні до стяжних стрижнів Dywidag 32WR для одночасного вимірювання деформації та температури. Кожен з’єднувач стрижня містить один масив, що складається з двох оголених FBG – одного для вимірювання деформації та іншого для теплової компенсації. Після калібрування датчики теплової компенсації надають абсолютні значення температури. Щоб спростити роботу на об’єкті, датчики були розроблені таким чином, щоб їх попередньо встановлювали на заводах HBK FiberSensing, а потім транспортували на об’єкт. Використання оптичних розгалужувачів спростило встановлення системи та оптимізувало пропускну здатність запитувача. Оскільки згадані вище масиви FBG є кінцевими (тобто підключені лише з одного боку), оптичні розгалужувачі використовуються для об’єднання сигналів від декількох масивів FBG в один оптичний канал. Розгалужувачі, що використовуються в цьому випадку, забезпечують мультиплексування 1×4 або 1×8.

Результат

Дистанційний доступ до даних

Інтеррогатор BraggMETER одночасно зчитує дані з усіх оптичних каналів зі швидкістю один зразок на секунду (S/s). Використовуване 19-дюймове пристрій для монтажу в стійку має вісім оптичних каналів. Промислові BraggMETER FS22 можна підключити до стандартного комп’ютера за допомогою кабелю Ethernet і керувати ними за допомогою програмного забезпечення BraggMONITOR від HBK FiberSensing, а також за допомогою команд SCPI або через catman®. У цьому застосуванні дуже знадобилася можливість статичного інтеррогатора працювати як автономний пристрій і зберігати дані у внутрішній пам’яті. Інтеррогатор було підключено до 3G-маршрутизатора, тому на місці не було потреби в комп’ютері. Доступ до даних можна отримати дистанційно, не виходячи з офісу, за допомогою ноутбука технічного спеціаліста.