Mosty i wiadukty

fighter napisał(a):

Zwróciłbym uwagę na częstości własne, poziome i pionowe.

Pozdr,

fighter [### snipped-for-privacy@mnc.pl.###] napisa³:

Ja bym opar³ siê na pomiarze odkszta³cenia. Bo takie drgania bêd± niebezpieczne, jakie spowoduj± zbyt du¿e odkszta³cenia.

Lukasz Kozicki [### snipped-for-privacy@vg.cy.invalid.###] napisa³:

Pomys³ dobry, ale ma wady. Po pierwsze ta czêsto¶æ drgañ w³asnych jest trudna do teoretycznego wyznaczenia. Po drugie mo¿e ulegaæ zmianie na skutek zmiany rozmieszczonych na ustroju no¶nym mas. Tymi zmiennymi masami mo¿e byæ kilka ciê¿arówek (osobówki raczej mo¿na pomin±æ), albo zgo³a przemieszczaj±cy siê poci±g. Po trzecie zaproponowany przeze mnie sposób oparty na pomiarze odkszta³cenia za³atwia przy okazji zabezpieczenie przed zniszczeniem konstrukcji z innych, ni¿ drgania przyczyn.

Robert Tomasik napisał(a):

Mysle, ze wlasnie zajme sie pomiarem odksztalcen. Bo problem mam bardzo ogolnie postawiony. Mysle o zastosowaniu tensometrow. Czy wiecie gdzie takie tensometry sie montuje? Chodzi o to, czy moge zastosowac tensometry do istniejacych juz konstrukcji, czy raczej powinienem projekt wdrazac w momencie budowania mostu? Dzieki za rady. Pozdrawaim, Karol.

fighter napisał(a):

Są różne rodzaje tensometrów, np. takie które można przykleić do elementów konstrukcyjnych.

Pozdr,

fighter [### snipped-for-privacy@mnc.pl.###] napisa³:

Tensometry spokojnie mo¿esz za³o¿yæ do istniej±cej konstrukcji. Najsensowniej bêdzie je zamontowaæ tam, gdzie odkszta³cenia bêd± najwiêksze. No i powiniene¶ wybraæ taki element, gdzie odkszta³cenie w jaki¶ tam sposób obrazuje pracê konstrukcji. W wypadku mostu kratownicowego czy wisz±cego, to wcale nie jest takie oczywiste, gdzie je umie¶ciæ.

Przy czym ja bym na Twoim miejscu pomy¶la³ o zastosowaniu innych, ni¿ tensometry sposobów pomiaru odkszta³ceñ. Nie wiem, jak bêd± siê zachowywa³y tensometry podczas kilkudziesiêcioletniej eksploatacji systemu.

Ten projekt to takie zaliczenie przedmiotu (Systemy czasu rzeczywistego). Nie zajmuje sie konstrukcja, jestem na informatyce i mam zaprojektowac system, ktory wstrzyma ruch (czesc sprzetowa i programowa). Czytalem o tych tensometrach i jesli chodzi o rozmieszczenie i ilosc, to mysle ze powinien to zrobic ktos kompetentny (raczej nie ja :) ). Wiem, ze moga byc one wrazliwe na wilgotnosc i inne warunki atmosferyczne, ale problemy beda tez z reszta systemu, zeby dzialala w temp. powiedzmy -40%. Dzieki za wszystko, jesli przychodzi Wam cos jeszcze do glowy to na pewno mi sie przyda kazde spojrzenie na problem. Pozdrawiam, Karol.

fighter [### snipped-for-privacy@mnc.pl.###] napisa³:

Ale tego siê nie da rozwa¿aæ bez choæby wspomnienia o tym, co ma byæ mierzone. Najprostszym rozwi±zaniem - ale ma³o naukowym - to tzw. krañcówka w po³owie przês³a umocowana do czego¶ niezwi±zanego z belk± której ugiêcie mierzymy. Albo umocowana linka z podparciem w po³owie mierzonej belki i pomiarem zmiany jej d³ugo¶ci na podporze. Odpowiednia regulacja krañcówki i przy ugiêciu przekraczaj±cym za³o¿one (rz±d wielko¶ci 1/700 rozpiêto¶ci) krañcówka zapala czerwone ¶wiat³o, czy nawet opuszcza szlaban. No ale to z informatyk± nie ma nic wspólnego i pewnie nie o takie rozwi±zanie Ci chodzi. Choæ jestem pewien, ¿e to by zadzia³a³o bezb³êdnie. Bo nie ma co nie zadzia³aæ.

ilosc, to

powiedzmy -40%.

A to ju¿ sensowne rozwi±zanie. A zatem musisz mieæ uk³ad tego typu, ¿e masz dowoln± jak±¶ tam za³o¿on± ilo¶æ czujników czegokolwiek. Jak±¶ "czarn± skrzynkê" która zmieni sygna³ analogowy (bo tensometr albo jakikolwiek miernik odkszta³ceñ daje sygna³ analogowy) zamieni na cyfrowy. No i program, który to bêdzie analizowa³. I teraz masz generalnie kilka mo¿liwo¶ci oceny.

Mo¿esz po prostu zastosowaæ uk³ad logiczny polegaj±cy na tym, ¿e je¶li którakolwiek z warto¶ci przekroczy za³o¿on±, to wszczynany jest alarm. Ale to jest jednak moim zdaniem ma³o ambitne rozwi±zanie. Mo¿esz analizowaæ przyk³adowo gradient odkszta³cenia, albo czêsto¶æ drgañ?

Moim zdaniem kluczowym dla ciebie rozwi±zaniem bêdzie zamiana danych wej¶ciowych, która dla urz±dzenia cyfrowego bêdzie dyskretna w funkcjê ci±g³a, któr± ju¿ spokojnie mo¿esz analizowaæ w dowolny sposób. Sposobów na to jest wiele i studentowi informatyki ich nie bêdê przytacza³.

Moim zdaniem uk³ad powinien analizowaæ:

- strza³kê ugiêcia (dopuszczalna dla ustroju w budownictwie bodaj

- czêstotliwo¶æ drgañ (w porównaniu z krytyczn± dla danego ustroju).

Kluczowym dla pomiaru ugiêcia bêdzie kalibracja uk³adu. Bo nie zapominaj, ¿e nawet nieobci±¿ony most jest ugiêty. Przecie¿ jest obci±¿ony w³asn± mas±. Ale to obecnie mo¿na spokojnie zrealizowaæ w oparciu o przyk³adowo poziomicê laserow±. Czyli przyklejasz w po³owie d³ugo¶ci tensometr. Puszczasz poziom poziomic± i mierzysz na koñcach i w ¶rodku odleg³o¶æ od bazy. To mierzenie na koñcach potrzebujesz do wyznaczenia b³êdu bazy (to bêdzie funkcja liniowa). W ¶rodku masz ugiêcie. Odczytujesz opór z tensometru, albo inn± wielko¶æ z urz±dzenia pomiarowego.

Teraz na most wprowadzasz samochód o du¿ym ciê¿arze (niekoniecznie znanym, bo i tak nie jest on Ci do niczego potrzebny). Mierzysz ugiêcie od bazy i odczytujesz opór z tensometru albo inn± wielko¶æ. Wprowadzasz drugi samochód. My¶lê, ¿e 4-5 pomiarów z powodzeniem wystarczy, by zbudowaæ funkcje pozwalaj±c± zamieniæ wielko¶æ zmierzon± na wielko¶æ faktycznego odkszta³cenia. S±dzê, ¿e w zupe³no¶ci wystarczy tu funkcja liniowa, bowiem przyjmuje siê w mechanice, ¿e konstrukcje pracuj± w tzw. zakresie sprê¿ystym.

Teraz, to ju¿ jest z górki. Z wyznaczonej funkcji spokojnie obliczasz odpowiadaj±c± za³o¿onemu maksymalnemu ugiêciu. Ta wielko¶æ, to pierwszy wyznacznik "Alarmu".

Teraz zajmiemy siê analiz± drgañ. Tak naprawdê gro¼ne dla mostu s± drgania o czêstotliwo¶ci góra kilku Hz, a faktycznie to czê¶ci u³amkowych. ¯eby jakakolwiek analiza mia³a sens musisz uzyskaæ warto¶æ ugiêcia conajmniej kilka razy w ci±gu jednego okresu, czyli wychodzi, ¿e minimum, to jakie¶ 10 razy na sekundê. I teraz moim zdaniem s± dwa podej¶cia. Jedno teoretyczne polegaj±ce na dobraniu tutaj funkcji sinusoidalnej i analizowaniu tej funkcji w sposób analityczny. Drugie mniej dok³adne, ale moim zdaniem prostsze, polegaj±ce na badaniu maksimów dyskretnych tych funkcji i za³ó¿my ich u¶rednianiu w skali 10 okresów. B³±d nie powinien byæ znacz±cy dla naszego celu, za to uproszczenie ogromne. Zak³adam, ¿e algorytm sam sobie napiszesz, bo jest oczywisty.

Z uwag praktycznych. Pamiêtaj, ¿e je¿eli umie¶cisz kilka tensometrów na jednym elemencie, to maj± mieæ wspóln± podstawê czasu do odczytu. Najlepiej wówczas ³±czyæ je szeregowo i dokonywaæ wspólnego sumowanego analogowo pomiaru. Inaczej robi siê kaszana, bo okresy drgañ siê sztucznie przesuwaj±.

Podchodz±c w opisany przeze mnie sposób do zagadnienia zasadniczo nie musisz o tych tensometrach nic wiedzieæ. Odpowiednia kalibracja uk³adu skoreluje wiêkszo¶æ b³êdów. Jedynym krytycznym elementem tutaj jest sta³a podstawa czasu. Bo jak zaczniesz o u³amek sekundy w innych miejsca odczytywaæ w skali czasu odkszta³cenia, to b³±d pomiaru czêstotliwo¶ci siê zwiêkszy.

Przy okazji przysz³o mi do g³owy, ¿e w chwili kalibracji mo¿na w ten sposób do¶wiadczalnie wyznaczyæ czêstotliwo¶æ drgañ w³asnych uk³adu. Do¶æ fajno opisano to przyk³adowo pod tym adresem:

Robert Tomasik napisał(a):

Dzieki wielkie, ale to na prawde wielkie. Bardzo mi pomogles.

Eee, skoro tak to mozesz rozwinac fantazje :-)

Mowiac szczerze to najbardziej bym sie bal starzenia i stabilnosci tych termistorow. Czy one raz zamontowane i wyzerowane/skalibrowane utrzymaja to przez wiele lat ? Bo bedziesz mial sytuacje taka ze oscylacje, przejazdy pojazdow odnotujesz, ale w obciazenia statyczne nie bedziesz mogl wierzyc. A tu przyjdzie zima i spadna dwa metry sniegu .. a potem wojsko uprze sie czolgami przejechac.

Jak czesto trzeba czujniki od wag kalibrowac ?

Laserek. Laserek na jednym koncu, fotokomorka na drugim, a na srodku przeslona. Jak sie most za bardzo ugnie to przeslona przesloni.

Pod most sie imho nie nadaje, ale w Katowicach moze by sie przydalo. A na projekt moze wystarczyc :-)

J/

Dnia 2006-06-15 19:07, Użytkownik fighter napisał:

Przyczółki - czujniki mierzące przemieszczenia poziome. Jeżeli coś niedobrego dzieje się z przyczółkami (na tle współpracy z gruntem np.) warto to wyłapać. Jeżeli most ma filar zafundowany w rzece to może warto mierzyć jego przemieszczenia poziome w kierunku poprzecznym do osi mostu - przynajmniej w warunkach powodziowych.

Robert Tomasik napisał(a):

Tu się raczej nie zgodzę. Po długim weekendzie będę mógł zajrzeć do książki, ale AFAICR w przypadku mostów mamy do czynienia nawet z częstotliwościami poniżej 1 Hz i gdzieś w tej okolicy należy szukać minimum.

Pozdr,

J.F. napisał(a):

Też o tym pomyślałem w pierwszej chwili, ale troche to zależy od długości mostu. Obawiam się że w czasie mgły, deszczu lub opadów śniegu laser może się stać bezużyteczny.

Pozdr,

Lukasz Kozicki [### snipped-for-privacy@vg.cy.invalid.###] napisa³:

wychodzi,

Nie bardzo zrozumia³e¶ zagadnienie moim zdaniem. 1 Hz, to jedno wahniêcie na sekundê. Poni¿ej, to za³ó¿my 0,5 Hz, czyli 1 wahniêcie na dwie sekundy. St±d jak bêdziesz to próbkowa³ 10 razy na sekundê i zbadasz ¶redni± z kilku przebiegów, to powinni¶my dostaæ wystarczaj±co poprawny wynik. Zauwa¿ równie¿, ¿e dok³adno¶æ tego typu pomiaru ro¶nie w miarê zmniejszania czêstotliwo¶ci. Dla 1 HZ mamy 10 próbek na okres, a dla 0,5 Hz ju¿ 20 pomiarów. Tak naprawdê gro¼ne dla ustroju s± te niskie czêstotliwo¶ci. To one mog± spowodowaæ ewentualne zniszczenie konstrukcji.

Robert Tomasik napisał(a):

Całkowicie się zgadzam. Może już za późno i nie doczytałem uważnie co miałeś na myśli w poprzednim postingu ;-)

Pozdr,

Lukasz Kozicki [### snipped-for-privacy@vg.cy.invalid.###] napisa³:

Poza tym wystarczy ptak, a nagle zamknie siê most. O motylku czy wiêkszym owadzie nie wspomnê. Przy tym optyczny uk³ad jest wra¿liwy na zabrudzenia. Moim zdaniem nie zadzia³a.

Je¶li ju¿ nie tensometry, to moim zdaniem spokojnie mo¿na zastosowaæ prost± linkê stalow±. Z jednej strony fundamentujemy j± w pocz±tku belki. Na ¶rodku belki opieramy o ni± wspornik po³±czony z belk± trwale. Na koñcu mamy kr±¿ek i odpowiedni ciê¿arek. Mierzymy sobie obroty kr±¿ka, co mo¿na zrealizowaæ choæby wierc±c to kó³ko w równych odstêpach k±towych po jakim¶ ram promieniu i przepuszczaj±c przez nie ¶wiat³o. Mierzymy czêstotliwo¶æ b³ysków i mamy prêdko¶æ obrotow± kr±¿ka. Ca³kujemy i mamy przemieszczenie. Tylko jako¶ trzeba by by³o przemy¶leæ oznaczanie znaku gradientu, ale to drobiazg :-) Robimy drugi wieniec o rozstawie w koncie otworów 1/3 : 2/3 podzia³ki. teraz sprawdzamy przemieszczenie w czasie migania w jednym i drugim rzêdzie. W jedna stronê bêdziemy mieæ 1_rz±d 1/3 2_rz±d 2/3 1_rz±d, a w drug± stronê 1_rz±d 2/3 2_rz±d 1/3 1_rz±d. Moim zdaniem powinno spokojnie i niezawodnie dzia³aæ wiele lat, bo tu nie ma siê co spier.... Sam mechanizm mo¿na wszak nawet hermetyczny zrobiæ. Byle jaki¶ kretyn linki na z³om nie ukrad³.

Inny sposób, to po prostu mierzenie przemieszczenia koñców tej belki w kierunku poziomym. Przecie¿ to jest zale¿no¶æ funkcyjna z ugiêciem. Belka jest zazwyczaj na jednym koñcu wsparta o ³o¿ysko wzd³u¿ne (najczê¶ciej chyba wa³ek stalowy po prostu). To rozwi±zaniem ma tak± zaletê, ¿e nasze urz±dzenie mie¶cimy na podporze, wiêc jest mniej nara¿one na uszkodzenie. No bo a¿ strach pomy¶leæ, jak by wygl±da³ ten laserek, po przej¶ciu wody powodziowej która dochodzi do belki. Wad± jest to, ¿e musimy mieæ o wiele dok³adniejszy czujnik, bo przemieszczenie poziome jest mniejsze od ugiêcia wiele razy. No i trzeba ewentualnie kompensowaæ temperaturê, ale to ju¿ drobiazg, gdy¿ to zale¿no¶æ liniowa. Zmierzymy d³ugo¶æ bez obci±¿enia w s³oneczny dzieñ i w noc deszczow±. Ró¿nica 20*C spokojnie powinna wystarczyæ. Potem interpolujemy to liniowo.

Ale zauwa¿cie, ¿e te sposoby zadzia³aj± tylko w stosunku do drgañ takich, gdzie ¶rodek mostu drga najwiêcej. Przy wiêkszo¶ci konstrukcji to jest wystarczaj±ce. Ale dla wiotkich konstrukcji (za³ó¿my wisz±cych mostów o du¿ych rozpiêto¶ciach) to nie zadzia³a. Nie zadzia³a, bo nam siê most po prostu mo¿e pofalowaæ. Tam nie ma innego wyj¶cia, tylko pomiar w wielu miejscach konstrukcji. Te miejsca mo¿na w sumie policzyæ wg wzoru

gdzie n, to kolejne liczby ca³kowite. Im do wiêkszego n dojdziemy, tym wiêksza dok³adno¶æ, przy czym na moje oko 4-5 w zupe³no¶ci wystarcza.

kolejno za³atwiamy wiêc ugiêcia typu:

/\ / \ / \ 1/2 / \ ^ ^

/\ / \ ^ \ /^ 1/4 \/

/\ /\ ^ \/ ^ 1/6

/\ /\ ^ \ / ^ 1/8 \/

Przysz³o mi do g³owy jeszcze inne rozwi±zanie. Ciekawe, czy da³o by siê to zrobiæ w oparciu o cyfrow± kamerê umieszczon± odpowiednio daleko na trawersie mostu. Na ustroju no¶nym umieszczamy odpowiednio jaskrawe punkty, a komputer sobie to skanuje, znajduje te punkty i na tej podstawie zna przemieszczenia. Tyle, ¿e albo taka kamera musia³a by mieæ potworn± rozdzielczo¶æ, albo mieliby¶my niedok³adny pomiar ugiêæ. Bo czêstotliwo¶ci powinno siê spokojnie daæ interpolowaæ. Wystarczy, by przemieszczenie by³o na poziomie kilku pikseli. Tak robiono przy ustalaniu przemieszczeñ punktów na ciele ludzkim dla potrzeb filmów.

No i jeszcze inne ekstrawaganckie rozwi±zanie dla d³ugich i wiotkich mostów. Co¶ w rodzaju ma³ego GPS-u. Zak³adaj±c, ¿e mamy d³ugi na kilka kilometrów most wisz±cy z dwoma podporami. Na wierzcho³kach podpór (albo gdzie indziej, je¶li mamy co¶ tam stabilnego, byle w miarê wysoko, albo w miarê nisko) umieszczamy dwa nadajniki nadaj±ce sygna³ na dwóch czêstotliwo¶ciach ze znacznikiem czasu wspólnym dla obydwu nadajników w odstêpie wykluczaj±cym przeskoczenie cyklu. W odpowiednich miejscach ustroju no¶nego mamy odbiorniki dwukana³owe, które przesy³aj± sygna³ odebrany do komputera. Komputer na ka¿dym torze pomiarowym mierzy przemieszczenie odebranych sygna³ów i znaj±c odleg³o¶æ w poziomie (wiemy gdzie s± odbiorniki i zak³adamy, ¿e siê poziomo nie przemieszczaj±) spokojnie liczy sobie przemieszczenia pionowe. W wypadku GPS przy wspomaganiu sygna³em koryguj±cym z ziemi mamy dok³adno¶æ rzêdu centymetrów (vide

Dzieki za obszerny opis, chociaz tak na dobra sprawe wydaje mi sie, ze im dluzej w tym siedze, tym mniej rozumiem. Staram sie zrobic "najprosciej jak sie da ale nie prosciej" :) . A co myslicie o czujnikach przyspieszenia? Np za pomoca pomiaru przyspieszenia statycznego sprawdzac o ile sie most odchyla (o jaki kat). Wole te czujniki od tensometrow, bo z tymi ostatnimi rzeczywiscie moga byc problemy. Pozdrawiam, Karol.

Przeciez nie proponowalem do mostu, ale do studenckiego projektu :-)

Natomiast w Katowicach mogloby cos takiego zadzialac ..

Enkoder absolutny dajemy. I nawet nie pytamy ile kosztuje - na pewno duzo mniej niz most :-)

A zadziala sprawnie od -30 do +40 ? A jak lod osiadzie na lince ?

Laser tez kosztuje wielokrotnie mniej niz most, a w tym przypadku to istotne jest jak wyglada belka :-)

I tak i nie - zobacz jakie rozdzielczosci maja kamery, a jaka jest potrzebna.

No i co bedzie jak ptak, mgla, rosa, szron.

J.

J.F. [###jfox snipped-for-privacy@poczta.onet.pl.###] napisa³:

Czemu akurat w Katowicach?

Ró¿nica temperatur tutaj problemem nie bêdzie. Bo przecie¿ nie ma skoków temperatury od +40 do -30 . A my mierzymy tak naprawdê prêdko¶æ, a nie przesuniêcie. Prêdko¶æ wynikaj±ca ze zmiany d³ugo¶ci linki pod wp³ywem temperatury bêdzie na pewno znikomo ma³a w stosunku do drgañ mostu.

To oczywi¶cie sporo racji. Ale belki spokojnie takie do¶wiadczenia wytrzymuj±.

tego w³a¶nie nie jestem pewien.

Nic. ¯adne z tych zjawisk nie przesunie przecie¿ markera, a co najwy¿ej przestanie on byæ widoczny i tyle. W ostateczno¶ci system przez pewien czas nie bêdzie dzia³a³.

Coraz bardziej dochodzê do wniosku, ¿e najlepszym tu rozwi±zaniem s± te czujniki a'la GPS.