Διερεύνηση λειτουργίας του γεωδαιτικού σταθμού Leica TCA-1800 για την παρακολούθηση κατασκευών σε συνθήκες ταλάντωσης με χρήση σεισμικής τράπεζας ακριβείας και μεθόδων φασματικής ανάλυσης

Abstract

Η συστηματική παρακολούθηση και ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς των τεχνικών έργων έναντι σεισμικής δράσης, των εναλλασσόμενων φορτίσεων του ανέμου και των μεταβολών της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος αποτελεί βασική προϋπόθεση για την ασφαλή λειτουργία τους. Παραδοσιακά, ο προσδιορισμός των κινηματικών χαρακτηριστικών μιας κατασκευής επιτυγχάνεται με έμμεσο τρόπο με χρήση αισθητήρων, όπως επιταχυνσιόμετρα και κλισίμετρα. Τα τελευταία χρόνια η εφαρμογή του συστήματος GPS (Global Positioning System) σε σχετικές εφαρμογές κατέδειξε τις δυνατότητες και τη συνεισφορά των γεωδαιτικών μεθόδων στην παρακολούθηση της δυναμικής συμπεριφοράς των τεχνικών έργων. Παράλληλα, εκτιμάται ότι οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία των σύγχρονων γεωδαιτικών σταθμών αυτόματης αναγνώρισης και παρακολούθησης στόχου (Tracking Total Stations), μπορούν να συμβάλλουν προς αυτή την κατεύθυνση. Σε αυτή την εργασία διερευνάται διεξοδικά η δυνατότητα χρησιμοποίησης σύγχρονων γεωδαιτικών σταθμών για την καταγραφή και ανάλυση των κινηματικών χαρακτηριστικών τεχνικών έργων λόγω δυναμικής φόρτισης που εκδηλώνονται με την μορφή ταλαντώσεων. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε ταλαντωτής μονής διεύθυνσης όπου προσαρμόσθηκε κατάλληλα κυκλικό πρίσμα. Ο ταλαντωτής τέθηκε σε παλινδρομική κίνηση για προκαθορισμένα ζεύγη συχνότητας και εύρους, ενώ ο γεωδαιτικός σταθμός εγκαταστάθηκε σε απόσταση μερικών εκατοντάδων μέτρων από τον ταλαντωτή. Από την ανάλυση των παρατηρήσεων προκύπτουν χρήσιμα συμπεράσματα ως προς την ακρίβεια και αξιοπιστία της μεθόδου να παρακολουθήσει την ονομαστική κίνηση. Ειδικότερα αναφέρεται ότι για εύρος ταλάντωσης έως και ±5 cm, ο προσδιορισμός της συχνότητας ταλάντωσης προκύπτει ότι δεν υπερβαίνει το 4% της οναμαστικής τιμής για συχνότητες ταλάντωσης έως 2 Hz.

The systematic monitoring and analysis of dynamic behavior of engineering structures against seismic action, alternating charge of wind and changes of environmental temperature constitute a basic condition for their safe operation. Traditionally, the determination of kinematic characteristics of constructions is achieved indirectly using sensors such as accellerometers and inclinometers. In the past few years, the use of GPS (Global Positioning System) in relative applications showed the possibilities and the contribution of geodetic methods to monitor the dynamic behavior of engineering structures. At the same time, it is appreciated that the recent developments in the technology of modern total stations with automatic target recognition (Tracking Total Stations), can contribute to this direction. In this diploma thesis, it is thoroughly investigated the utilisation of modern total stations for the recording and analysis of kinematic characteristic of engineering structures due to dynamic charge, which are expressed with the form of oscillations. For this purpose, a single-dimension oscillator with a suitably adapted circular prism was used. The oscillator was forced in reciprocation for predetermined pairs of frequency and amplitude, while the total station was installed in distance of certain hundreds of metres from the oscillator. Useful conclusions, concerning the presicion and accurancy of this method to monitor the nominal movement, result from the analysis of these observations. More specifically, it is reported that for amplitudes up to ±5 cm, the determination of oscillation frequency does not exceed the 4% of nominal value for frequencies up to 2 Hz.