Deformation Monitoring of the Structures of the Steel Roof of a Swimming Pool

G. N. Gusev; V. V. Epin

doi:10.17804/2410-9908.2024.6.152-162

G. N. Gusev, V. V. Epin

DEFORMATION MONITORING OF THE STRUCTURES OF THE STEEL ROOF OF A SWIMMING POOL

DOI: 10.17804/2410-9908.2024.6.152-162

This paper reports a long-term experience of using an intelligent deformation monitoring system for the steel structures of the roof of two blocked buildings of a sports complex with swimming pools, as well as the operating problems. The steel structures of the trussed roof were affected by various adversities during construction and operation, which created a history of the formation of a complex strain state of the facility. The system of intelligent deformation monitoring, together with mathematical simulation methods, organized in 2012 and put into operation a little later, made it possible to monitor the strain state of the complex object for many years. However, long-term measurements of the reference parameters of a structure by means of various sensors are associated with a number of known problems. One of them is the degradation of sensitive measuring elements, particularly, strain gauges. The paper proposes a method developed by the staff of the ICMM, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, and tested on a full-scale object, which enabled the degrading measuring elements of the monitoring system to be detected and differentiated without disrupting its operation.

Acknowledgement: The study was conducted under a state assignment, theme registration number 124020700047-3.

Keywords: intelligent deformation monitoring, large-span steel structures, strain gauges, measuring element degradation, duplication, verification

References:

Anderegg, P., Bronnimann, R., and Meier, U. Reliability of long-term monitoring data. Journal of Civil Structural Health Monitoring, 2014, 4 (1), 69–75. DOI: 10.1007/s13349-013-0047-2.
Figuli, L., Papán, D., Vavák, B., Dvořák, Z., Ottaviano, E., and Daponte, P. Long life structural health monitoring of selected bridges. Transportation Research Procedia, 2023, 74, 1524-1531. DOI: 10.1016/j.trpro.2023.11.133.
Sawicki, B. and Brühwiler, E. Long-term strain measurements of traffic and temperature effects on an RC bridge deck slab strengthened with an R-UHPFRC layer. Journal of Civil Structural Health Monitoring, 2020, 10, 333–344. DOI: 10.1007/s13349-020-00387-3.
Tong, Y., Xue, S., Xie, L., and Tang, H. Long-term seismic monitoring of a passively-controlled steel building on performance assessment under strong earthquake. Structural Control and Health Monitoring, 2023, 2023, 8091965. DOI: 10.1155/2023/8091965.
Ceravolo, R., De Marinis, A., Pecorelli, M.L., and Zanotti Fragonara, L. Monitoring of masonry historical constructions: 10 years of static monitoring of the world's largest oval dome. Structural Control and Health Monitoring, 2017, 24 (10), e1988. DOI: 10.1002/stc.1988.
Kolotovichev, Yu.A. and Shakhramanyan, A.M. An automated structural health monitoring system developed for Ekaterinburg Arena. Vestnik MGSU, 2022, 17 (3), 314–330. (In Russian).
Osadchy, G.V., Belyi, A.A., Efanov, D.V., and Shestovitskiy, D.A. Monitoring of technical condition of the St. Petersburg Arena stadium sliding roof. Stroitelstvo Unikalnykh Zdaniy i Sooruzheniy, 2018, 6 (69), 10–24. (In Russian).
Stepanov, D.V., Makarov, A.V., Valov, A.V., Zubanov, E.S., and Obletov, E.N. Operational experience of the monitoring system for radio and television tower structures in Volgograd. Promyshlennoe i Grazhdanskoe Stroitelstvo, 2024, 2, 46–51. (In Russian). DOI: 10.33622/0869-7019.2024.02.46-51.
Guriev, V.V., Granev, V.V., Dmitriev, A.N., Dorofeev, V.M., Kelasyev, N.G., and Lysov, D.A. Experience in the use of automated monitoring stations at unique construction sites. Promyshlennoe i Grazhdanskoe Stroitelstvo, 2021, 12, 6–14. (In Russian). DOI: 10.33622/0869-7019.2021.12.06-14.
Torres, B., Poveda, P., Ivorra, S., and Estevan, L. Long-term static and dynamic monitoring to failure scenarios assessment in steel truss railway bridges: a case study. Engineering Failure Analysis, 2023, 152, 107435. DOI 10.1016/j.engfailanal.2023.107435.
Chmelko, V., Garan, M., and Šulko, M. Strain measurement on pipelines for long-term monitoring of structural integrity. Measurement, 2020, 163, 107863. DOI: 10.1016/j.measurement.2020.107863.
Shardakov, I., Glot, I., Shestakov, A., Tsvetkov, R., Gusev, G., and Yepin, V. System for monitoring deformation processes in high-rise metal structure. Procedia Structural Integrity, 2023, 48, 127–134. DOI: 10.1016/j.prostr.2023.07.138.
Gusev, G.N. and Tsvetkov, R.V. Verification of the numerical model of the basin roof based on monitoring results. Promyshlennoe i Grazhdanskoe Stroitelstvo, 2024, 5, 47–53. (In Russian). DOI: 10.33622/0869-7019.2024.05.47-53.
Marschall, C.W. and Held, P.R. Measurement of long-term dimensional stability with electrical resistance strain gauges. Strain, 1977, 13 (1), 13–16. DOI: 10.1111/j.1475-1305.1977.tb00216.x.
Zhao, Y., Tan, S., Zhang, C., Liu, Y., Wang, L., Li, Y., and Hao, Q. Dependence of creep strain and fatigue behavior on surface characteristics of resistive strain gauges. Micromachines, 2022, 13 (3), 379. DOI: 10.3390/mi13030379.
Gusev, G., Glot, I., Epin, V., Tsvetkov, R., Shardakov, I., and Shestakov, A. Experience of using tensoresistive strain gauges in corrosive environments. Procedia Structural Integrity, 2021, 32, 49–55. DOI: 10.1016/j.prostr.2021.09.008.

Г. Н. Гусев, В. В. Епин

ДЕФОРМАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ КОНСТРУКЦИЙ СТАЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ ПЛАВАТЕЛЬНОГО БАССЕЙНА

В настоящей работе рассмотрен многолетний опыт эксплуатации и проблематика работы системы интеллектуального деформационного мониторинга для стальных конструкций покрытия двух блокированных зданий спортивного комплекса с бассейнами. Стальные конструкции ферменного покрытия объекта в процессе возведения и эксплуатации находились под влиянием различных неблагоприятных факторов, которые создали историю формирования сложного деформационного состояния объекта. Организованная в 2012 г. и запущенная в работу несколько позже система интеллектуального деформационного мониторинга вкупе с методами математического моделирования позволила на протяжении многих лет осуществлять контроль деформационного состояния сложного объекта. Однако долгосрочные измерения контрольных параметров сооружения посредством различных датчиков сопряжены с рядом известных проблем. Одна из них – это деградация чувствительных измерительных элементов, в частности тензодатчиков деформации. В работе предложен разработанный сотрудниками ИМСС УрО РАН и опробованный на натурном объекте метод, позволивший выявить и дифференцировать деградирующие измерительные элементы системы мониторинга без нарушения ее работы.

Благодарность: Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания, регистрационный номер темы 124020700047-3.

Ключевые слова: интеллектуальный деформационный мониторинг, большепролетные стальные конструкции, датчики деформации тензометрического типа, деградация измерительного элемента, дублирование, верификация

Библиография:

Anderegg P., Bronnimann R., Meier U. Reliability of long-term monitoring data // Journal of Civil Structural Health Monitoring. – 2014. – Vol. 4 (1). – P. 69–75. – DOI: 10.1007/s13349-013-0047-2.
Long life structural health monitoring of selected bridges / L. Figuli, D. Papán, B. Vavák, Z. Dvořák, E. Ottaviano, P. Daponte // Transportation Research Procedia. – 2023. – Vol. 74. – P. 1524–1531. – DOI: 10.1016/j.trpro.2023.11.133.
Sawicki B., Brühwiler E. Long-term strain measurements of traffic and temperature effects on an RC bridge deck slab strengthened with an R-UHPFRC layer // Journal of Civil Structural Health Monitoring. – 2020. – Vol. 10. – P. 333–344. – DOI: 10.1007/s13349-020-00387-3.
Long-term seismic monitoring of a passively-controlled steel building on performance assessment under strong earthquake / Y. Tong, S. Xue, L. Xie, H. Tang // Structural Control and Health Monitoring. – 2023. – Vol. 2023. – P. 8091965. – DOI: 10.1155/2023/8091965.
Monitoring of masonry historical constructions: 10 years of static monitoring of the world's largest oval dome / R. Ceravolo, A. De Marinis, M. L. Pecorelli, L. Zanotti Fragonara // Structural Control and Health Monitoring. – 2017. – Vol. 24 (10). – P. e1988. – DOI: 10.1002/stc.1988.
Колотовичев Ю. А., Шахраманьян А. М. Автоматизированный мониторинг деформации несущих конструкций «Екатеринбург Арены» // Вестник МГСУ. – 2022. – № 17 (3). – С. 314–330.
Мониторинг технического состояния раздвижной крыши стадиона «СанктПетербург Арена» / Г. В. Осадчий, А. А. Белый, Д. В. Ефанов, Д. А. Шестовицкий // Строительство уникальных зданий и сооружений. – 2018. – № 6 (69). – С. 10–24.
Опыт эксплуатации системы мониторинга конструкций радиотелевизионной башни в Волгограде / Д. В. Степанов, А. В. Макаров, А. В. Валов, Е. С. Зубанов, Е. Н. Облетов // Промышленное и гражданское строительство. – 2024. – № 2. – С. 46–51. – DOI: 10.33622/0869-7019.2024.02.46-51.
Опыт применения автоматизированных станций мониторинга на уникальных строительных объектах / В. В. Гурьев, В. В. Гранев, А. Н. Дмитриев, В. М. Дорофеев, Н. Г. Келасьев, Д. А. Лысов // Промышленное и гражданское строительство. – 2021. – № 12. – С. 6–14. – DOI: 10.33622/0869-7019.2021.12.06-14.
Long-term static and dynamic monitoring to failure scenarios assessment in steel truss railway bridges: a case study / B. Torres, P. Poveda, S. Ivorra, L. Estevan // Engineering Failure Analysis. – 2023. – Vol. 152. – P. 107435. – DOI 10.1016/j.engfailanal.2023.107435.
Chmelko V., Garan M., Šulko M. Strain measurement on pipelines for long-term monitoring of structural integrity // Measurement. – 2020. – Vol. 163. – P. 107863. – DOI: 10.1016/j.measurement.2020.107863.
System for monitoring deformation processes in high-rise metal structure / I. Shardakov, I. Glot, A. Shestakov, R. Tsvetkov, G. Gusev, V. Yepin // Procedia Structural Integrity. – 2023. – Vol. 48. – P. 127–134. – DOI: 10.1016/j.prostr.2023.07.138.
Гусев Г. Н., Цветков Р. В. Верификация численной модели кровли бассейна по результатам мониторинга // Промышленное и гражданское строительство. – 2024. – № 5. – С. 47–53. – DOI: 10.33622/0869-7019.2024.05.47-53.
Marschall C. W., Held P. R. Measurement of long-term dimensional stability with electrical resistance strain gauges // Strain. – 1977. – Vol. 13 (1). – P. 13–16. – DOI: 10.1111/j.1475-1305.1977.tb00216.x.
Dependence of creep strain and fatigue behavior on surface characteristics of resistive strain gauges / Y. Zhao, S. Tan, C. Zhang, Y. Liu, L. Wang, Y. Li, Q. Hao // Micromachines. – 2022. – Vol. 13 (3). – P. 379. DOI: 10.3390/mi13030379.
Experience of using tensoresistive strain gauges in corrosive environments / G. Gusev, I. Glot, V. Epin, R. Tsvetkov, I. Shardakov, A. Shestakov // Procedia Structural Integrity. – 2021. – Vol. 32. – P. 49–55. – DOI: 10.1016/j.prostr.2021.09.008.

Библиографическая ссылка на статью

Gusev G. N., Epin V. V. Deformation Monitoring of the Structures of the Steel Roof of a Swimming Pool // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2024. - Iss. 6. - P. 152-162. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2024.6.152-162. -
URL: http://dream-journal.org/issues/content/article_482.html
(accessed: 21.01.2025).