Hale produkcyjne z dużymi rozpiętościami dachów, takie jak obszerne magazyny, fabryki, centra handlowe czy terminale lotniskowe w regionach narażonych na intensywne opady śniegu, mogą być szczególnie podatne na uszkodzenia lub nawet zawalenie się pod ciężarem nagromadzonego śniegu w zimowe miesiące.
Z uwagi na różnorodność potencjalnych sytuacji nadmiernego obciążenia, w tym ekstremalne ilości śniegu oraz deszczu przy niskich temperaturach, istnieje ryzyko, że dachy hal produkcyjnych mogą zostać przeciążone ponad przewidywane maksymalne obciążenie. To zwiększa konieczność uwzględnienia w projektowaniu tych obiektów potencjalnych ekstremalnych warunków pogodowych, aby zapewnić ich bezpieczeństwo i trwałość przez cały okres użytkowania.
Awaria strukturalna dachów hal produkcyjnych pod wpływem obciążenia śniegowego może wynikać z wielu czynników, w tym między innymi z: rzeczywistego obciążenia śniegiem przekraczającego projektowane normy, warunków związanych z zasypywaniem i ślizganiem się śniegu, niewłaściwego wykonania, braku odpowiedniej konserwacji, błędów w projektowaniu, nieadekwatnego systemu drenażu, a także z przestarzałej konstrukcji w starszych obiektach. Często problemem jest nieodpowiednie uwzględnienie norm obciążenia śniegiem w przepisach budowlanych, które były aktualne w czasie projektowania budynku.
W sytuacjach ekstremalnych lub nieprzewidzianych zjawisk pogodowych, które powodują przeciążenie, słaba jakość wykonania lub błędy projektowe mogą sprawić, że elementy konstrukcyjne budynków w dotkniętych regionach nie będą w stanie sprostać ekstremalnym obciążeniom spowodowanym przez intensywne opady śniegu lub inne złożone warunki pogodowe.
W rejonach, gdzie spodziewane są wyjątkowo duże obciążenia śniegiem, jak na przykład w obszarach górskich, konstrukcja budynków jest dostosowana do znacznych obciążeń śniegowych. Natomiast w regionach, gdzie opady śniegu są rzadkością, obciążenia śniegiem na dachach są mniej istotne. To zwiększa ryzyko, że nietypowe warunki pogodowe mogą prowadzić do uszkodzenia lub nawet zawalenia się dachów.
Zimowe burze, przynoszące deszcz, śnieg i lód, mogą co roku powodować kilka zawaleń dachów. Tego rodzaju uszkodzenia mogą generować koszty sięgające milionów dolarów, a także zakłócać normalne funkcjonowanie przedsiębiorstw. Dlatego istotne jest regularne monitorowanie tych dachów, aby zapobiec znacznym stratom finansowym i materialnym.
Ponadto, niezauważone uszkodzenia powstałe podczas jednego zdarzenia pogodowego mogą osłabić zdolność konstrukcji do wytrzymania przyszłych, nawet mniejszych zdarzeń, które normalnie byłyby bez szkody. Nie tylko duże śnieżyce mogą zaszkodzić dachom. Nawet bez pojedynczej, dużej burzy śnieżnej, częste opady śniegu, które nie zdążą się stopić, mogą się kumulować, przekraczając dopuszczalne obciążenie dachu. Deszcz, następujący po opadach śniegu, może dodatkowo nasycić śnieg, znacząco zwiększając jego masę.
System monitorowania strukturalnego może zapewnić właścicielom budynków i władzom spokój ducha w kwestii potencjalnych zagrożeń związanych z przeciążeniem oraz ryzyka uszkodzeń strukturalnych i możliwych obrażeń ludzi. System ten jest skuteczny w mierzeniu obciążeń statycznych i dynamicznych konstrukcji budynku, co pozwala na ocenę, jak krytyczne elementy konstrukcyjne reagują na różne warunki obciążenia.
Bezprzewodowe czujniki mogą monitorować naprężenia i odpowiadające im obciążenia na płaskich dachach lub dachach z nachyleniem, instalowane w strategicznych punktach pomiarowych. Te czujniki pozwalają na monitorowanie obciążeń na różnych typach dachów, mierząc obciążenie głównych elementów konstrukcyjnych dachu, co umożliwia ocenę całkowitego obciążenia budynku i dostarcza informacji o stanie naprężenia dachu w czasie rzeczywistym, nawet w trudnych warunkach pogodowych, takich jak oblodzenie czy wilgoć.
Obciążenie dachu można obliczyć, analizując ugięcie głównych elementów konstrukcyjnych, takich jak dźwigary. Wykorzystując parametry strukturalne i cechy geometryczne, takie jak moduł Younga i współczynniki bezwładności materiału dachu, a także kształt i wymiary przęseł, dźwigarów i kratownic, możliwe jest dokładne określenie obciążenia dachu.
Bezprzewodowe czujniki są idealne do monitorowania dachów budynków i konstrukcji ze względu na ich ciągłe, precyzyjne zbieranie danych, szybką transmisję danych i odporność na trudne warunki pogodowe. Są one bezprzewodowe i energooszczędne, co sprawia, że ich instalacja i konserwacja są łatwe i ekonomiczne. Czujniki te oferują regulowany próg wyzwalania i interwały próbkowania, zapewniając dokładne i wiarygodne wyniki bez potrzeby kalibracji na miejscu.
Dodatkowo, technologia zastosowana w czujnikach może wykrywać zdarzenia związane z dużym obciążeniem, jakie mogą wystąpić w przypadku zmieniających się warunków śniegu, który przemieszcza się, dryfuje lub ślizga na dachu. Ta technologia zbiera dane z częstotliwością 50-100 próbek na sekundę, umożliwiając szczegółową analizę zdarzeń o wysokim naprężeniu i ich porównanie z ogólnymi danymi o naprężeniu.
Zdolność do pomiaru wysokiego obciążenia jest ważna dla monitorowania dachu, ponieważ przytłaczające zmiany odkształceń mogą powodować potrzebę gromadzenia i przesyłania danych o wysokiej szybkości. Bezprzewodowe czujniki dobrze nadają się do tego zastosowania, ponieważ próg wyzwalania można regulować w zakresie od 16μStrain do 512μStrain, a interwał próbkowania można zmienić z 25 na 200 ms. Wskaźniki te są zatem w stanie zarejestrować przebieg nagłej zmiany odkształcenia, umożliwiając gromadzenie danych przez te czujniki (w szczególności, dokładne dane o zdarzeniach przy dużym obciążeniu), aby były odpowiednie do dokładnego monitorowania dachu.
Dane z czujek pomagają inżynierom podejmować świadome decyzje dotyczące warunków obciążenia dachu konstrukcji, aby umożliwić im wykonywanie możliwych czynności ewakuacyjnych, podparcia dachu i obciążenia/odśnieżanie lub potrzeba dalszej kontroli lub naprawy dachu w odpowiednim czasie reakcji. Ponadto produkty te mogą wcześnie ostrzegać o nieuchronnej awarii / zawaleniu się dachu i katastrofie dzięki funkcji Alarm, ostrzegając o przekroczeniu wstępnie ustawionych progów danych (wysyłając e-mail ostrzegawczy / tekst/powiadomienie odpowiedniego organu). System monitorowania w czasie rzeczywistym może zatem wstępnie ostrzegać o potencjalnych skutkach obciążeń śniegiem przed możliwym uszkodzeniem lub zawaleniem dachu. Ponadto, korzystając z odpowiednich danych lokalizacji ,władze mogą łatwo znaleźć miejsce przeciążenia i ocenić jego status za pomocą danych dotyczących odkształcenia / naprężenia / obciążenia i temperatury. Ponieważ wpływ temperatury na elementy konstrukcyjne dachu może być również ważny i mieć znaczenie dla gromadzenia i interpretacji danych; Czujniki mają wbudowane czujniki temperatury otoczenia, dzięki czemu informacje te można uwzględnić we wszystkich systemach zbierających dane.
System monitorowania dachów dzięki swoim energooszczędnym czujnikom jest idealny zarówno do krótko-, jak i długoterminowego użytkowania. Kluczową zaletą tej wydajności energetycznej jest możliwość wielokrotnego wykorzystania czujników w różnych aplikacjach bez konieczności wymiany baterii lub ładowania w trakcie testów. Użytkownicy mogą przenosić te urządzenia z jednego miejsca na drugie lub wykorzystywać je do eksperymentalnych testów. Po zakończeniu testów, te same czujniki mogą pozostać na konstrukcjach do długotrwałego i stałego monitorowania dachów, nie wymagając wymiany baterii ani innej konserwacji przez cały okres użytkowania.
Konstrukcja bezprzewodowa systemu jest szybka i łatwa w instalacji, ponieważ nie wymaga dodatkowego okablowania. To obniża koszty instalacji i skraca czas potrzebny na uruchomienie systemu, czyniąc te rozwiązania opłacalnym wyborem dla właścicieli budynków, którzy potrzebują wysokiej jakości danych do monitorowania dachu i podejmowania decyzji.
Autor: Tomasz Matuszek; Dział Marketingu - Firma Gulajski