Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe wytyczne ver. 1.4c Warszawa, kwiecień 2014r.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -2- Spis treści 1. Wstęp... 3 2. Projekt realizacyjny... 5 3. Zasady ogólne... 7 4. Typowe konstrukcje... 9 5. Wartości dopuszczalne i progowe... 12 6. Podsumowanie... 15 7. Ilustracje... 16

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -3-1. Wstęp System WiSeNe jest telemetrycznym systemem monitorowania zagrożenia przeciążeniem konstrukcji obiektu budowlanego, wykorzystującym pośrednie pomiary zmiany ugięcia elementów konstrukcji dachu pod wpływem obciążeń zmiennych, głównie ciężaru zalegającego śniegu. Zmiany ugięcia elementów konstrukcji wyznaczane są z wyników bezpośrednich pomiarów przemieszczenia pionowego wybranych punktów elementów konstrukcji dachowej obiektu. Technicznie jest to realizowane przez wykonywanie bezpośrednich pomiarów odległości wybranych punktów 1 konstrukcji dachowej do stałych elementów konstrukcji lub stałego podłoża, czyli pomiarów przemieszczenia pionowego. Ze zmierzonych wartości przemieszczenia pionowego odpowiednio dobranych Punktów Pomiarowych (PP) obliczane są wartości zmiany ugięcia elementów konstrukcji. W Systemie WiSeNe mogą występować dwa rodzaje Punktów Pomiarowych: 1. Punkty Monitoringu 2, 2. Punkty Kontrolne 3. 1 Większość wielkopowierzchniowych obiektów budowlanych wykazuje, z punktu widzenia obciążeń zmiennych, dużą symetrię translacyjną. W projekcie realizacyjnym Systemu WiSe- Ne dla takich obiektów można i trzeba wykorzystać tę symetrię. Wykorzystanie symetrii pozwala osiągnąć duże prawdopodobieństwo prawidłowego zadziałania systemu monitorując tylko kilka odpowiednio dobranych fragmentów konstrukcji obiektu, które - z punktu widzenia obciążeń zmiennych - w danej konstrukcji są powielane w przestrzeni z niezłą dokładnością. Chodzi tu zarówno o wartości obciążeń jak i sposób reakcji konstrukcji na te obciążenia. Czasami wystąpią pewne zaburzenia takiej symetrii, np. w postaci klimatyzatorów czy tablic reklamowych, które trzeba uwzględniać indywidualnie. Niniejszy dokument opracowany został przy założeniu występowania takiej symetrii w obiektach, dla których opracowywany jest projekt realizacyjny Systemu WiSeNe. 2 Punkt Monitoringu (PM) podstawowy Punkt Pomiarowy w Systemie WiSeNe, umieszczony na wybranym elemencie konstrukcji dachu obiektu, w którym spodziewana jest maksymalna, w stosunku do wartości dopuszczalnej, zmiana ugięcia pod wpływem obciążeń zmiennych, lub w miejscu, w którym zmiany ugięcia najlepiej charakteryzują zachowanie się konstrukcji pod wpływem obciążenia zmiennego są reprezentatywne dla znaczącego fragmentu/fragmentów danej konstrukcji. W Systemie musi być przynajmniej jeden Punkt Monitoringu. 3 Punkt Kontrolny (PK) pomocniczy Punkt Pomiarowy w Systemie WiSeNe, umieszczony na wybranym elemencie konstrukcji obiektu, który nie będzie uginał/przemieszczał się pod wpływem obciążenia zmiennego, ale którego przemieszczenie pionowe będzie odzwierciedlało osiadanie podpór (fundamentów) związane z nieodwracalnymi efektami starzeniowymi i będzie reprezentatywne dla całego obiektu lub jego fragmentu zawierającego co najmniej jeden Punkt Monitoringu. W Systemie nie musi, ale może być jeden lub więcej Punktów Kontrolnych.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -4- Odległość mierzona jest dalmierzem laserowym zintegrowanym z Urządzeniem Pomiarowym zamocowanym bezpośrednio, wahliwie i nierozciągliwie do elementu konstrukcyjnego monitorowanego obiektu. Dalmierz laserowy stosowany w Urządzeniach Pomiarowych, zawiera laser klasy 2 4 (moc emitowanego promieniowania < 1 mw) emitujący światło czerwone o długości fali 635 nm. Dalmierz ten może mierzyć odległość w zakresie do 25 m z rozdzielczością pomiaru 5 równą 1 mm (najmniej znacząca cyfra wyniku). W niekorzystnych warunkach, takich jak silne nasłonecznienie lub powierzchnia słabo odbijająca/rozpraszająca promień lasera, dalmierz wykonuje pomiary z odchyłką do 0,5 mm/m. W typowych warunkach dokładność pomiaru powinna być lepsza niż 1,5 mm 6. Dla typowego błędu pomiaru rzędu 1,5 mm oraz rozdzielczości 1 mm należy liczyć się z otrzymywaniem wyników z przedziału 3 mm wokół rzeczywistej wartości. UWAGA! System WiSeNe może być stosowany w obiektach, w których wartości dopuszczalne zmiany ugięcia są znacznie większe od 4 mm. Wysoką wiarygodność pracy systemu, z użyciem wszystkich 4 progów, można osiągnąć dla wartości dopuszczalnych równych co najmniej kilkanaście mm. Dla osiągnięcia wysokiej wiarygodności pracy systemu należy unikać kontroli krótkich elementów, np. blach trapezowych na płatwiach o małych rozpiętościach, dla których dopuszczalne wartości składowej zmiennej ugięcia mogą być bardzo małe. Dla mniejszych wartości dopuszczalnych celowe jest zmniejszenie liczby aktywnych progów tak, aby minimalna odległość między kolejnymi wartościami progowymi nie była mniejsza od 4 mm. 4 Klasa 2: Lasery emitujące promieniowanie widzialne o długości fali do 700 nm. Ochrona oka zapewniona w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne. 5 Rozdzielczość pomiaru jest wyrażana w jednostkach wielkości mierzonej i określa najmniejszą zmianę wartości mierzonej, na którą przyrząd reaguje. 6 Jest to wartość adekwatna do temperaturowych zmian wymiarów liniowych typowego obiektu stalowego. Jest ona porównywalna z temperaturową zmianą wysokości stalowego słupa o wysokości 8 m, wynoszącą 1,5 mm dla zmiany temperatury o T = 15ºC (10 40ºC) i przyjęciu typowej wartości współczynnika liniowej rozszerzalności stali λ T = +0,000012 0 C -1 (+12 ppm/ºc).

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -5-2. Projekt realizacyjny Zastosowanie Systemu monitoringu WiSeNe w konkretnym obiekcie musi być poprzedzone opracowaniem projektowym, w którym zdefiniowane zostaną parametry Systemu związane z monitorowanym ustrojem konstrukcyjnym. Należą do nich: a) liczba i rozmieszczenie Punktów Monitoringu, b) liczba i rozmieszczenie Punktów Kontrolnych, c) współczynniki określające współzależność pomiędzy Punktami Kontrolnymi a Punktami Monitoringu, d) współczynniki korelacji przemieszczeń odczytanych dla różnych Punktów Monitoringu, e) dopuszczalne wartości [mm] ugięcia dla poszczególnych Punktów Monitoringu, f) progowe wartości [%] ugięcia dla poszczególnych Punktów Monitoringu, przy których będzie następowała reakcja Systemu, g) dopuszczalne wartości [mm] przemieszczenia pionowego Punktów Kontrolnych, h) progowa wartość [%] przemieszczenia pionowego poszczególnych Punktów Kontrolnych, przy której będzie następowała reakcja Systemu. Wymienione wyżej parametry są związane z właściwościami konstrukcji, zatem powinny być ustalone przez projektanta monitorowanej konstrukcji. W przypadku obiektów istniejących i utrudnionego kontaktu z ich projektantem, wzmiankowane wyżej opracowanie projektowe może być wykonane przez konstruktora mającego odpowiednią wiedzę na temat przedmiotowej konstrukcji. Jednym z podstawowych warunków prawidłowego funkcjonowania Systemu monitoringu ugięć konstrukcji dachu jest właściwe rozmieszczenie Punktów Monitoringu (PM) oraz ewentualnych Punktów Kontrolnych (PK). Właściwa lokalizacja Punktów Monitoringu (PM) i Punktów Kontrolnych (PK) wpływa na reprezentatywność otrzymywanych wyników, co w konsekwencji pozwala na prawidłową interpretację zachowania się monitorowanych elementów i odniesienia tego zachowania do całej konstrukcji. Zamieszczone w niniejszym dokumencie ogólne wytyczne rozmieszczania Punktów Monitoringu (PM) oraz Punktów Kontrolnych (PK) przemieszczeń pionowych elementów konstrukcji należy traktować jako wskazówki przy ustalaniu położenia ww. Punktów w rzeczywistych konstrukcjach. Miejsca, w których będą wykonywane pomiary, powinny uwzględniać charakter pracy konstrukcji dachu i poszczególnych jej elementów. Lokalizację Punktów Monitoringu należy dobrać tak, aby umożliwiały one monitorowanie ugięć tych elementów konstrukcji, które są najbardziej charakterystyczne i reprezentatywne dla całej konstrukcji. Zasadą sytuowania Punktów Monitoringu powinno być rozmieszczanie ich w miejscach spodziewanych maksy-

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -6- malnych ugięć konstrukcji lub w miejscach, w których ugięcia najlepiej charakteryzują zachowanie się konstrukcji. W szczególności należy wziąć pod uwagę następujące aspekty: rodzaj konstrukcji (układy jedno- i wielonawowe, przegubowe, ramowe, przestrzenne, itp.), rodzaj poszycia dachu (dachy bezpłatwiowe i z płatwiami ciągłymi lub jednoprzęsłowymi, układy blach jedno- i wieloprzęsłowych oraz na tzw. mijankę, itp.), występowanie attyk oraz innych przeszkód na dachu (attyki na całym obwodzie lub na jego fragmentach, sposób rozwiązania elementów konstrukcyjnych narażonych na zwiększone obciążenie śniegiem przy attykach, przyleganie do wyższych budynków, centrale dachowe, przegrody pożarowe, itp.), występowanie transportu wewnątrz hali (suwnice natorowe, suwnice podwieszone, wciągniki podwieszane do dachu, itp.), izolację termiczną dachu (dach ocieplony lub nieocieplany), wiek konstrukcji obiektu (obiekt nowo wybudowany lub istniejący). Uwzględnienie powyższych aspektów, połączone ze znajomością konstrukcji obiektu, pozwoli ustalić optymalny rozkład Punktów Pomiarowych, umożliwiający uzyskiwanie wiarygodnych i reprezentatywnych informacji o ugięciach monitorowanych elementów. Aspekty te zostały uwzględnione w przykładowych schematach rozmieszczania Punktów Monitoringu (PM) i Punktów Kontrolnych (PK), zamieszczonych w niniejszym dokumencie.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -7-3. Zasady ogólne W typowych układach konstrukcyjnych przemieszczenia elementów drugorzędnych są zależne od przemieszczeń podpierających je głównych elementów konstrukcji. Z tego powodu odczyty w Punktach Monitoringu (PM), zlokalizowanych na elementach drugorzędnych, powinny być korygowane o odpowiednie części odczytów z PM zlokalizowanych na głównych elementach konstrukcji. Sytuacja taka zawsze ma miejsce w przypadkach blach trapezowych opartych na płatwiach lub dźwigarach oraz płatwii opartych na dźwigarach. W takich przypadkach od zmierzonych przemieszczeń elementów drugorzędnych należy odjąć odpowiednie części przemieszczeń podpierających je ustrojów głównych 7. W przypadkach tego typu ważne jest takie usytuowanie PM, aby możliwe było ustalenie zależności ilościowej pomiędzy powiązanymi ze sobą odczytami najbardziej właściwe jest więc wykonywanie pomiarów przemieszczeń bezpośrednio współpracujących elementów konstrukcji. W początkowym okresie użytkowania Systemu monitoringu ugięć, w szczególności gdy został on zainstalowany w nowo wybudowanym obiekcie, konieczne jest kontrolowanie wyznaczanych ugięć w aspekcie wzajemnego dopasowywania się elementów konstrukcji do konkretnych sytuacji i tzw. układania się konstrukcji. W zależności od typu konstrukcji, przyjętego układu konstrukcyjnego, a także wartości obciążeń, amplitudy i częstości zmian tych obciążeń, dopasowywanie się poszczególnych ustrojów konstrukcyjnych do siebie będzie skutkowało mniejszymi bądź większymi trwałymi ich ugięciami (ugięciami, które pozostaną po zdjęciu obciążenia). Efekt ten może być uwzględniony np. w postaci korekty danych wejściowych do Systemu monitoringu ugięć, wprowadzonej w trakcie przeglądów okresowych 8 Systemu lub częściej, zależnie od sytuacji. Przy kontroli wielkości trwałych ugięć konstrukcji spowodowanych dopasowywaniem się elementów konstrukcji należy wziąć pod uwagę odczyty z Punktów Kontrolnych (PK). Punkty te należy sytuować w miejscach, gdzie nie będą występowały ugięcia konstrukcji i jednocześnie spodziewane są największe osiadania podpór (fundamentów). Odczyty z PK pozwolą stwierdzić, jaka część przemieszczeń zmierzonych w Punktach Monitoringu (PM) wynika z osiadania podpór. Ważne jest tu odpowiednie skojarzenie PK z zależnymi od nich Punktami Monitoringu, a następnie wprowadzanie 9 odpowiednich korekt przy poszczególnych odczytach PM. W przypadku typowych osiadań odczyty z PK będą zmniejszać od- 7 Realizuje się to poprzez zaplanowanie odpowiednich Punktów Monitoringu oraz określenie odpowiednich współczynników określających stopień korelacji wyników pomiaru w tych punktach i wprowadzenie ich do Systemu podczas parametryzacji. 8 W Systemie wprowadzone jest pojęcie alarmu inspekcyjnego, mającego pełnić tę rolę. 9 W Systemie realizowane jest to poprzez określenie odpowiednich współczynników (kojarzących ze sobą PM i PK) określających stopień zależności wyników pomiaru w PM od wyników pomiaru w PK i wprowadzenie ich do Systemu podczas parametryzacji.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -8- czytane wartości przemieszczeń w skojarzonych z nimi Punktach Monitoringu, tzn. rzeczywiste ugięcia elementów konstrukcji będą (o odpowiednie części odczytów z PK) mniejsze niż odczyty przemieszczeń wykonane w Punktach Monitoringu. Opisane wyżej zjawisko dopasowywania się elementów konstrukcji i osiadania, może mieć istotne znaczenie w pierwszym okresie eksploatacji obiektu. W szczególności należy spodziewać się tego typu korekt odczytów z PM po pierwszej zimie, a nawet po pierwszych intensywnych opadach śniegu. Pomimo tego, że odczyty z PK można zastąpić pomiarami geodezyjnymi, to w przypadku montażu Systemu monitorowania ugięć w nowo wybudowanych obiektach, Punkty te są zalecane i powinny być instalowane. W obiektach istniejących, w których konstrukcja już się dopasowała, rola Punktów Kontrolnych jest mniejsza, ale także w tych przypadkach są one wskazane.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -9-4. Typowe konstrukcje W celu zobrazowania opisanych wyżej zasad przedstawiono typowe rozmieszczenie Punktów Monitoringu (PM) i Punktów Kontrolnych (PK) na przykładowych schematach konstrukcji hal. W większości przypadków założono, że wszystkie dźwigary są jednakowe, podobnie jak rozstawy układów poprzecznych. W kilku schematach (przypadki przedstawione na Fig. 7-3, 7-9, 7-13 i 7-18) przyjęto przedskrajne układy poprzeczne o większej nośności. Rozwiązanie takie jest uzasadnione przy nierównomiernym przekazywaniu obciążeń na dźwigary, czyli przy płatwiach ciągłych lub przy ciągłym poszyciu z blachy trapezowej, szczególnie gdy nie jest ona układana w sposób mijankowy. W przedstawionych schematach założono spadki typowe dla układów halowych, tzn. kilka lub kilkanaście stopni. Przy bardzo dużych spadkach połaci dachów, mogących skutkować okresowym zacienianiem pewnych obszarów, należy rozważyć także wpływ nierównomiernego topnienia śniegu pod wpływem promieni słonecznych i wprowadzić Punkty Monitoringu (PM) w takich miejscach, aby możliwe było zidentyfikowanie tego typu sytuacji. Założono ciągłe lub jednoprzęsłowe rygle ścian szczytowych o stałym przekroju na całej szerokości hali. Na schematach zamieszczonych na Fig. 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 7-5, 7-11, 7-12, 7-13, 7-14 i 7-15 przedstawiono układy z płatwiami. Poza przypadkami przedstawionymi na Fig. 7-3 i 7-13 przyjęto płatwie jednakowe na całej szerokości hali, ciągłe o przekroju stałym na długości hali lub ze zmianą przekroju w skrajnych przęsłach. Na schematach przedstawionych na Fig. 7-3 i 7-13 uwzględniono zwiększenie przekroju płatwii przedskrajnych (przyokapowych) wynikające z ich większego obciążenia ( kosz śniegowy przy attykach lub wyższym budynku oraz ciągłość blachy poszycia). Blacha pokrycia, ułożona na płatwiach, może być jednoprzęsłowa, wieloprzęsłowa lub układana w sposób tzw. mijankowy, czyli z przesunięciami sąsiednich styków względem siebie. Na schematach zamieszczonych na Fig. 7-6, 7-7, 7-8, 7-9, 7-10, 7-16, 7-17, 7-18, 7-19 i 7-20 przedstawiono układy bezpłatwiowe. Blacha pokrycia, ułożona na dźwigarach, może być jednoprzęsłowa, wieloprzęsłowa lub układana w sposób mijankowy. W przypadku dachów z attykami oraz przylegających do wyższych budynków przyjęto, że pasma blachy w obszarach koszy śniegowych, wzdłuż attyk ścian podłużnych i wzdłuż wyższych budynków, mają większe nośności (grubości). W przypadku zastosowania jednakowej blachy na całym dachu, wyczerpanie nośności blachy następuje najpierw przy attykach, w obszarach koszy śniegowych, co oznacza brak konieczności pomiarów ugięć blachy poza tym obszarem. W dachach bez attyk i innych przeszkód na dachu, Punkty Monitoringu pod blachą trapezową nie muszą być stosowane w przypadku, gdy jej nośność jest na tyle duża, że w żadnej kombinacji obciążeń nie jest ona najsłabszym elementem konstrukcji. W przypadku dachów z attykami/wyższymi budynkami (przypadki przedstawione na Fig. 7-2, 7-3, 7-4, 7-5, 7-12, 7-13, 7-14 i 7-15), ze względu na możliwość

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -10- niekontrolowanego ukształtowania się koszy śniegowych, Punkty Monitoringu ugięć blachy powinny być stosowane. W dachach bezpłatwiowych (przypadki przedstawione na Fig. 7-6, 7-7, 7-8, 7-9, 7-10, 7-16, 7-17, 7-18, 7-19 i 7-20), blacha trapezowa pełni istotną rolę. W związku z tym jej ugięcia powinny być kontrolowane na równi z pomiarami ugięć dźwigarów. W przypadkach dachów z attykami/wyższymi budynkami (przypadki przedstawione na Fig. 7-7, 7-8, 7-9, 7-10, 7-17, 7-18, 7-19 i 7-20), podwójne pomiary ugięć blachy (w kalenicy i przy okapie) mogą być ograniczone do pojedynczych miejsc (tylko przy okapie) w przypadkach, kiedy na całej połaci jest zastosowana taka sama blacha i wysokość attyki przy okapie jest nie mniejsza niż w kalenicy. Podobnie można postąpić w sytuacji, gdy jednoznacznie można ustalić miejsce najmniejszej rezerwy nośności blachy tam należy umieścić PM. W układach z płatwiami (przypadki zamieszczone na Fig. 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 7-5, 7-11, 7-12, 7-13, 7-14 i 7-15) przedstawiono podwójne monitorowanie ugięć płatwi w skrajnym i przedskrajnym przęśle. W sytuacjach, gdy płatwie mają stały przekrój na całej długości (ciągłe lub jednoprzęsłowe), pomiary można ograniczyć do miejsc o największym wykorzystaniu nośności płatwi, czyli do skrajnych przęseł. W obiektach, w których płatwie skrajne (okapowe) mają mniejszą, dostosowaną do obciążenia nośność, należy rozważyć konieczność monitoringu ugięć także tych płatwi, szczególnie w obszarach koszy śniegowych. W każdym ze schematów występuje Punkt Monitoringu ugięcia rygla ściany szczytowej. W sytuacji dachów bez attyk, kiedy jest możliwe jednoznaczne stwierdzenie, że w ryglu tym występuje większy zapas nośności niż w dźwigarach pośrednich, można nie stosować tego Punktu Monitoringu. W przypadku dachów z attykami, monitorowanie ugięć belek szczytowych powinno być stosowane obszary dachów wzdłuż attyk stanowią miejsce kumulacji obciążeń śniegiem nawiewanym przez wiatr i mogą być przeciążone nawet w sytuacjach niewielkich obciążeń śniegiem pozostałych części dachu. Oddzielnego komentarza wymaga centrala lub przeszkoda na dachu (przypadki przedstawione na Fig. 7-4, 7-8, 7-14 i 7-19). Na schematach zostały przedstawione Punkty Monitoringu: dla blachy, dla konstrukcji głównej oraz dla płatwi. W przypadkach występowania central/przeszkód na dachach płatwiowych przy płatwi przedskrajnej o zwiększonym przekroju, Punkty Monitoringu powinny być związane zarówno z płatwią typową jak też z płatwią przedskrajną. Przedstawione schematy (przypadki zamieszczone na Fig. 7-4, 7-8, 7-14 i 7-19) należy traktować jako wskazówki ze względu na różnorodność urządzeń/przeszkód dachowych oraz zróżnicowane metody ich opierania na konstrukcji głównej, każde takie urządzenie/przeszkoda wymaga oddzielnej analizy. W przypadku większych i cięższych central może być wskazane zastosowanie większej liczby PM. Podobnie, w sytuacjach nietypowych

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -11- oparć urządzeń na kilku elementach konstrukcji dachu, pomiarami powinny być objęte reprezentatywne elementy tej konstrukcji będące w obszarze wpływu tych urządzeń. Na schematach ze zwiększonymi przekrojami płatwi przedskrajnych (przypadki przedstawione na Fig. 7-3 i 7-13), przyjęto Punkty Monitoringu także pod typowymi płatwiami. Na schematach zlokalizowano je pod płatwiami nie sąsiadującymi z płatwiami przedskrajnymi. W niektórych przypadkach mogą to być jednak płatwie zlokalizowane bezpośrednio obok płatwi przedskrajnych pomiary powinny być związane z najbardziej obciążonymi płatwiami typowymi. Przy dużym zasięgu kosza śniegowego mogą nimi być płatwie zlokalizowane najbliżej płatwi wzmocnionych, podczas gdy przy mniejszych obciążeniach i zasięgach kosza śniegowego, ze względu na nierównomierne przekazywanie obciążeń przez ciągłą blachę, bardziej obciążone mogą być płatwie położone dalej (jak na schematach przedstawionych na Fig. 7-3 i 7-13) W przypadkach układów wieloprzęsłowych o różnych rozpiętościach, rozmieszczenie Punktów Monitoringu będzie analogiczne do rozmieszczeń przedstawionych na zamieszczonych schematach. Przy znacznych różnicach szerokości naw, większą uwagę należy zwrócić na dźwigary o większych rozpiętościach. Podobnie wygląda sytuacja przy układach wielonawowych ciągłych w tym przypadku Punkty Monitoringu dźwigarów powinny być usytuowane w miejscach spodziewanych największych ich ugięć. Także w sytuacjach hal wielonawowych o różnych wysokościach naw można opierać się na zamieszczonych niżej przykładach. Dachy na mniejszych wysokościach będą w sytuacji analogicznej do sytuacji dachów hal przylegających do wyższych budynków (przypadki przedstawione na Fig. 7-5, 7-10, 7-15 i 7-20). Do pomiarów ugięć w dachach o różnych rozstawach układów poprzecznych należy wytypować najbardziej obciążone dźwigary, płatwie i obszary blach trapezowych.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -12-5. Wartości dopuszczalne i progowe Oprócz prawidłowego rozmieszczenia Punktów Monitoringu (PM) i Punktów Kontrolnych (PK) oraz właściwej interpretacji wyników pomiarów dokonanych w tych Punktach, bardzo istotną kwestią jest ustalenie odpowiednich wartości progowych, przy których będzie następowała adekwatna reakcja Systemu monitoringu. Właściwe rozwiązanie tego zagadnienia będzie miało bezpośredni wpływ na skuteczność i efektywność zainstalowanego Systemu monitoringu ugięć. Podobnie jak w przypadku ustalenia rozmieszczenia PM i PK, tak i tu decyzja powinna być podejmowana w porozumieniu z projektantem konstrukcji obiektu lub konstruktorem posiadającym odpowiednią wiedzę na temat konstrukcji, której ugięcia będą monitorowane. Ogólnie rzecz ujmując wartości progowe powinny być ustalone w taki sposób, aby informacja o ich przekroczeniu była istotna z punktu widzenia bezpieczeństwa konstrukcji oraz umożliwiała użytkownikowi obiektu zaplanowanie i podjęcie odpowiednich działań zapobiegawczych. W przypadku hal stalowych chodzi głównie o odśnieżanie dachu, ale także o udrażnianie systemów odprowadzania wód opadowych i wód powstałych z topniejącego śniegu. W niektórych przypadkach wskazane będzie też monitorowanie skutków obciążeń wiatrem wielkogabarytowych urządzeń i elementów zlokalizowanych na dachu bądź powiązanych z dachem, jak np. duże centrale dachowe, panele reklamowe, duże zespoły baterii słonecznych, itp. Wartości progowe ugięć powinny być odniesione głównie do poziomów ugięć, przy których następuje wyczerpanie nośności obliczeniowych elementów konstrukcji, ale także do granicznych ugięć normowych, zgodnie z PN-90/B-3200 lub innymi normami, na podstawie których przedmiotowa konstrukcja została zaprojektowana. Graniczne, normowe wartości ugięć są różne dla różnych typów elementów konstrukcyjnych - generalnie, im element/ustrój konstrukcyjny ma większe znaczenie w całości konstrukcji, tym mniejsze są dopuszczalne normami ugięcia. W zależności od typu konstrukcji, zastosowanej stali, rozpiętości, wykorzystania nośności, charakteru obciążenia, itp., o wyczerpaniu Stanów Granicznych może decydować SG nośności lub SG użytkowalności (ugięć). Głównym zadaniem Systemu monitoringu ugięć jest informowanie użytkownika o bezpieczeństwie konstrukcji, a więc wartości progowe powinny uwzględniać stowarzyszone z nimi wytężenia elementów konstrukcji, a progowa wartość ugięcia na poziomie 100% może oznaczać wykorzystanie nośności obliczeniowej na poziomie co najwyżej 100%. W sytuacjach, w których o przyjętych przekrojach konstrukcji decydował SG użytkowalności (ugięcia graniczne), konstruktor w porozumieniu z użytkownikiem obiektu powinien podjąć decyzję, czy wartości progowe zostaną odniesione do ugięć granicznych, czy też do ugięć odpowiadających granicznej nośności elementów. W drugim przypadku progowe wartości ugięć będą większe, ale będzie to oznaczało możliwość przekroczenia normowych ugięć granicznych.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -13- Przy ustalaniu progowych wartości ugięć należy wziąć pod uwagę fakt, że monitorowana będzie tylko część całkowitych ugięć, pochodząca od obciążeń dodanych po zamontowaniu Urządzeń Pomiarowych. W przypadku instalacji Systemu monitoringu ugięć dachu w okresie letnim, po kompletnym wykonaniu obiektu (włącznie ze wszystkimi instalacjami), dodatkowymi obciążeniami uwzględnianymi przez Punkty Monitoringu będą wszystkie obciążenia zmienne pojawiające się po zainstalowaniu Systemu, czyli głównie śnieg, wody opadowe i ew. wiatr. Oczywiście zasadą powinno być uruchamianie Systemu w obiekcie nie poddanym w trakcie uruchamiania tego typu obciążeniom klimatycznym. Każda, następująca później zmiana obciążeń długotrwałych dachu, np. w postaci urządzeń dachowych, instalacji, elementów pokrycia, itp., zostanie uwzględniona w Systemie monitoringu ugięć tak, aby zakres zmian pomiarów obejmował tylko ugięcia wywołane obciążeniami zmiennymi. W Systemie monitoringu WiSeNe wszystkie wartości progowe dla obiektu są programowalne (parametryzowane) podczas instalacji Systemu na obiekcie. Ustawione wartości progów mogą być zmienione w dowolnym momencie przez upoważnioną osobę. W ogólnym przypadku, pierwszy wyraźny sygnał o zmianie ugięć informuje użytkownika obiektu o znaczącym wzroście obciążeń oraz automatycznie inicjuje zwiększenie częstotliwości wykonywania pomiarów. Typowo próg ten może być przyjmowany na poziomie około 30% całkowitych ugięć od obciążeń zmiennych. Biorąc pod uwagę fakt, że obciążenie zmienne pochodzenia klimatycznego, jakim jest śnieg, w przeciętnych warunkach stanowi około 50% całości obciążeń dachu hal, osiągnięcie tego progu będzie oznaczało sumaryczne ugięcia na poziomie 65% wartości granicznej 10. Następny, drugi próg ostrzega o prawdopodobieństwie zaistnienia sytuacji, w której konieczne będzie podjęcie działań zapobiegawczych mających na celu niedopuszczenie do przeciążenia konstrukcji. Powinien on być ustalony na takim poziomie, aby użytkownik miał wystarczająco dużo czasu na podjęcie odpowiednich działań, np. na zorganizowanie/zarezerwowanie ekipy odśnieżającej. Typowo próg ten może być przyjmowany na poziomie około 60% ugięć od obciążeń zmiennych (będzie to oznaczało zbliżanie się do 80% ugięć całkowitych). Kolejny, trzeci próg oznacza już ostrzeżenie o zwiększającym się prawdopodobieństwie przeciążenia konstrukcji i alarmuje konieczność rozpoczęcia działań zapobiegawczych, np. odśnieżania dachu. W tym przypadku poziom ugięć powinien być uzależniony od wielkości dachu oraz możliwości ekipy interwencyjnej, np. odśnieżającej (powinien uwzględniać czas potrzebny do odśnieżenia dachu), a także powinien, w miarę możliwości, uwzględniać intensywność opadów śniegu, oraz prognozowany czas trwania tych opadów. W większości typowych przypadków próg ten 10 Sumaryczne ugięcie = 50% (obciążenia trwałe) + (30% z 50%) = 50% + 15% = 65%.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -14- może być przyjmowany na poziomie około 70-90% ugięć od obciążeń zmiennych. Jest to równoznaczne z osiągnięciem poziomu około 90% ugięć całkowitych. Ostatni, czwarty próg powinien oznaczać duże prawdopodobieństwo przeciążenia konstrukcji i alarmować konieczność rozpoczęcia ewakuacji obiektu. Osiągnięcie i przekroczenie poziomu 100% ugięć głównych elementów konstrukcji, w przypadku, gdy poziom ten jest stowarzyszony z nośnością obliczeniową, powinien oznaczać niebezpieczeństwo przekroczenia nośności konstrukcji i związaną z tym konieczność ewakuacji obiektu. W zależności od wielkości obiektu i liczby pracujących w nim osób, wartość ugięć, przy których powinna rozpocząć się ewakuacja, może zostać ustalona na poziomie niższym niż 100%. Jeżeli ugięcia zostają przekroczone lokalnie, w elementach drugorzędnych (np. blacha trapezowa w miejscu kumulacji obciążeń śniegiem), całkowita ewakuacja obiektu na ogół nie jest konieczna należy jedynie zabezpieczyć miejsca zagrożone ewentualną awarią. W ogólnym przypadku osiągnięcie i przekroczenie progu 100% ugięć w głównych elementach powinno oznaczać, poza ewakuacją obiektu, także zabezpieczenie terenu zagrożonego ewentualną awarią przed dostępem osób postronnych. W większości konstrukcji istnieją jednak rezerwy nośności rzeczywistej w stosunku do normowej nośności obliczeniowej, jest więc możliwość - również w tym przypadku - prowadzenia prac odśnieżających dach, ale wyłączenie za zgodą i wg wytycznych konstruktora odpowiedzialnego za konstrukcję.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -15-6. Podsumowanie Na schematach zamieszczonych w niniejszym dokumencie przedstawiono przykładowe układy konstrukcyjne hal i lokalizację punktów pomiaru przemieszczenia pionowego w liczbie będącej niezbędnym minimum w każdym z wyszczególnionych przypadków. Liczba tych punktów powinna być zależna od wymiarów monitorowanych obiektów i ilości elementów konstrukcyjnych - przy znacznych wymiarach monitorowanych obiektów i dużej ilości elementów konstrukcji powinna być ona odpowiednio zwiększona, zgodnie z wytycznymi konstruktora. Ponieważ pojęcie znaczne wymiary nie jest jednoznaczne i może być w różnych przypadkach różnie interpretowane, można przyjąć, że odnosi się ono do obiektów wymagających dwukrotnego przeglądu w ciągu roku, czyli o powierzchni zabudowy powyżej 2000m 2. Należy zaznaczyć, że generalnie, im więcej Punktów Monitoringu, tym bardziej wiarygodny będzie System monitoringu ugięć. Idealnym rozwiązaniem byłoby umieszczenie czujników pomiaru przemieszczeń pod wszystkimi istotnymi elementami konstrukcji dachu. Ponieważ jednak wiązałoby się to ze znacznymi kosztami, to uwzględniając powtarzalność elementów konstrukcji i obciążeń, można znacznie zredukować liczbę punktów monitorowania ugięć, zdając sobie sprawę z tego, że takie monitorowanie nie daje pełnego obrazu ugięć występujących w całej konstrukcji. Przy znacznej redukcji liczby Punktów Monitoringu nie można np. uwzględnić niejednorodności wykonania i montażu konstrukcji ani ewentualnych odchyłek i błędów wykonawczych czy montażowych. W celu zwiększenia pewności uzyskiwanych rezultatów, przy małej liczbie Punktów Monitoringu, wskazane jest obniżenie progów, przy których następują odpowiednie reakcje Systemu, w szczególności progu sygnalizującego konieczność podjęcia działań zapobiegawczych, np. odśnieżania dachu, czy progu oznaczającego konieczność ewakuacji. W celu zwiększenia niezawodności działania Systemu monitoringu, szczególnie instalowanego w nowym obiekcie, wskazane jest przeprowadzenie ogólnego przeglądu 11 głównych elementów konstrukcji po osiągnięciu jednego z progów ugięć może to być próg na poziomie 50-60%. Przegląd taki powinien być przeprowadzony po pierwszym i ew. drugim przypadku osiągnięcia takiego stanu i powinien obejmować sprawdzenie ogólnego stanu głównych elementów konstrukcji oraz pomiar ich ugięć. Pozwoli to zlokalizować, nieobjęte pomiarami, ewentualne słabsze elementy konstrukcji będące np. wynikiem nieprawidłowości wykonawczych, czy też nieprzewidziane miejsca zwiększonych obciążeń klimatycznych. Na tej podstawie możliwe będzie ewentualne skorygowanie rozmieszczenia Punktów Monitoringu ugięć dodanie nowych lub zmiana lokalizacji istniejących. 11 W Systemie wprowadzone jest pojęcie alarmu inspekcyjnego, mającego pełnić tę rolę.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -16-7. Ilustracje Tabela 1. Legenda do Fig. 7-1 7-20 L.p. Symbol Znaczenie symbolu 1 Dźwigar (kratowy lub blachownicowe) 2 Dźwigar wzmocniony 3 Rygiel ściany szczytowej 4 Płatew 5 Płatew wzmocniona 6 Attyka 7 Wyższy budynek 8 Centrala lub przeszkoda na dachu 9 Słup główny hali 10 Słup ściany szczytowej 11 Punkt Monitoringu ugięć konstrukcji 12 Punkt Monitoringu ugięć blachy trapezowej 13 Punkt Kontrolny

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -17- Fig. 7-1. Hala jednonawowa z dźwigarami kratowymi i płatwiami, bez attyk.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -18- Fig. 7-2. Hala jednonawowa z dźwigarami kratowymi, płatwiami oraz attyką.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -19- Fig. 7-3. Hala jednonawowa z dźwigarami kratowymi, płatwiami oraz attyką. Dźwigary i płatwie przedskrajne o zwiększonej nośności.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -20- Fig. 7-4. Hala jednonawowa ramowa, z płatwiami i attyką oraz centralą na dachu.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -21- Fig. 7-5. Hala jednonawowa ramowa z płatwiami i attyką. Hala przylegająca do wyższego budynku.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -22- Fig. 7-6. Hala jednonawowa z dźwigarami kratowymi, bez płatwi i attyk.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -23- Fig. 7-7. Hala jednonawowa z dźwigarami kratowymi, bez płatwi, z attyką.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -24- Fig. 7-8. Hala jednonawowa z dźwigarami kratowymi, bez płatwi, z attyką i centralą na dachu.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -25- Fig. 7-9. Hala jednonawowa z dźwigarami kratowymi, bez płatwi, z attyką. Dźwigary przedskrajne o zwiększonej nośności.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -26- Fig. 7-10. Hala jednonawowa z dźwigarami kratowymi, bez płatwi. Hala przylegająca do wyższego budynku.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -27- Fig. 7-11. Hala dwunawowa z dźwigarami kratowymi i płatwiami, bez attyk.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -28- Fig. 7-12. Hala dwunawowa ramowa, z płatwiami oraz attyką.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -29- Fig. 7-13. Hala dwunawowa ramowa, z płatwiami i attyką. Dźwigary i płatwie przedskrajne o zwiększonej nośności (wzmocnione).

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -30- Fig. 7-14. Hala dwunawowa z dźwigarami kratowymi, płatwiami i attyką oraz centralą na dachu.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -31- Fig. 7-15. Hala dwunawowa z dźwigarami kratowymi i płatwiami. Hala przylegająca do wyższego budynku.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -32- Fig. 7-16. Hala dwunawowa z dźwigarami kratowymi, bez płatwi i attyk.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -33- Fig. 7-17. Hala dwunawowa z dźwigarami kratowymi, bez płatwi, z attyką.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -34- Fig. 7-18. Hala dwunawowa ramowa, bez płatwi, z attykami. Przedskrajne rygle o zwiększonej nośności.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -35- Fig. 7-19. Hala dwunawowa ramowa, bez płatwi, z attykami i centralą dachową.

Projekt realizacyjny Systemu WiSeNe : wytyczne -36- Fig. 7-20. Hala dwunawowa ramowa, bez płatwie i attyk. Hala przylegająca do wyższego budynku.