Casi di studio

Il progetto pilota ArchiSense è stato implementato nel 2017-2018 su uno dei ponti della città di Nizhny Novgorod. È diventata la prima fase di test pratici per il concetto di monitoraggio dell'infrastruttura digitale e la fondazione della piattaforma ArchiSense. All'epoca, i sensori di terze parti sono stati utilizzati e l'obiettivo principale era quello di sviluppare e testare un nucleo software proprietario per la raccolta e l'analisi dei dati.

Il sito è stato dotato di sensori di tensione, temperatura e vibrazione installati sui giratori primari, supporti, e vicino alla superficie del tetto. Il sistema ha raccolto dati a intervalli minuti, formando set di dati di serie di tempo e visualizzando le lettura nell'interfaccia prototipo ArchiSense. Lo scopo dell'esperimento era quello di capire come integrare correttamente i dati da diversi tipi di sensori e garantire una trasmissione stabile dei dati in tempo reale.

Oltre sei mesi di monitoraggio continuo, è stato raccolto un rilevante set di dati, che copre le variazioni di deflusione sotto i carichi di traffico, le fluttuazioni di temperatura delle strutture in acciaio e le caratteristiche di frequenza delle vibrazioni. L'analisi comparativa ha dimostrato che il comportamento dinamico del ponte è rimasto all'interno dei limiti accettabili, ma alcuni supporti hanno mostrato una maggiore sensibilità ai cambiamenti di temperatura, fornendo preziose informazioni per le ispezioni pianificate.

Alla fine del progetto, è stato compilato un rapporto analitico - il primo a descrivere sistematicamente la facoltà di creare una doppia digitale di una struttura ingegneristica basata su misurazioni di campo. Questa esperienza definì l'architettura del futuro sistema ArchiSense, tra cui la struttura del modulo di acquisizione dei dati, gli algoritmi di filtraggio e la logica di elaborazione dei segnali.

Le principali attività e le soluzioni del progetto:

• Integrazione dei dati da 12 sensori di diversi produttori in un sistema di archiviazione e analisi unificato
• Sviluppo di un'interfaccia software di base per la visualizzazione grafica e la correlazione dei parametri
• Modellazione di variazioni giornaliere e stagionali di carico per stabilire un normale range operativo per la struttura
• Preparazione delle raccomandazioni per il dipartimento di ingegneria della città per ottimizzare gli orari di ispezione e il controllo del supporto

Il progetto di ponte a Nizhny Novgorod è diventato la base per le future attuazioni. ha dimostrato che anche con i sistemi sensori eterogeni, potrebbe essere costruito un stabile loop di monitoraggio digitale. Da questo progetto, la metodologia ArchiSense ha cominciato ad assumere forma - dai protocolli di calibrazione all'architettura dell'analisi basata sul cloud. Da quel momento, il sistema ha iniziato ad evolvere come un prodotto tecnologico indipendente.

Nel 2020, il sistema ArchiSense è stato applicato durante la costruzione di una casa residenziale single-familiare nel settlement Voyennosluzhashchiy, Regione di Mosca. L'obiettivo era quello di monitorare lo stato della fondazione, sito e tetto durante la costruzione e l'operazione iniziale. È stata una delle prime applicazioni di ArchiSense in alloggi individuali a basso livello.

Prima di iniziare la costruzione, gli accelerometri e i sensori di tensione sono stati installati per misurare le micro-vibrazioni e i cambiamenti del suolo durante l'equilibrio del sito. Il sistema ha catturato le dinamiche vibrazioni durante l'installazione e il gradiamento della batteria di scorrimento. Queste lettura hanno dimostrato che un crollo sulla facciata dell'edificio vicina non è stato causato da terremoti attuali - l'analisi ha mostrato che la deformazione ha predato la costruzione, mentre gli amplitudini di vibrazione durante i lavori erano troppo bassi per provocare nuovi danni.

I sensori di strisce e temperatura sono stati installati sulla base per monitorare il comportamento concreto dopo l'alluvione. Le misure hanno rivelato che il contraente aveva utilizzato il concetto di un grado inferiore rispetto a quello specificato nel design. Con ArchiSense, è stato possibile tracciare la regolazione e curare le condizioni di temperatura, confermando che la struttura ha ottenuto abbastanza forza e non ha richiesto ricostruzione - impedendo il potenzialmente costoso ripristino.

A richiesta del cliente, il sistema ha misurato la deformazione termica e la vibrazione del tetto metalico stand-seam con pannelli di sandwich. Questo ha reso possibile valutare il comportamento del tetto in periodi caldi e freddi e adeguare i dettagli di fissaggio per ridurre il carico rumore nelle condizioni del vento.

Le soluzioni chiave e i risultati del progetto:

• Accelerometri e sensori di tensione nel suolo per registrare micro-displazioni e vibrazioni durante l'equilibrio del sito
• Sensori di temperatura e tensione nella base per monitorare il regolamento e lo sviluppo della forza concreta
• Moduli montati sul tetto per analizzare l'espansione termica dei pannelli standing-seam e delle oscillazioni indotte dal vento
• Generazione di rapporti automatica con visualizzazione del tempo-seria e confronto dello spettro vibrazione

Di conseguenza, il proprietario della casa ha ottenuto dati affidabili che confermano l'assenza di violazioni di costruzione e evitano le rivendicazioni legali da parte dei vicini. Il sistema ha anche aiutato a prevedere una potenziale zona di risoluzione vicino a una pila, consentendo un rafforzamento localizzato. Il risultato è stato ridotto il rischio e significative risparmi costi mentre mantenendo alta qualità della costruzione.

Nel 2021, il sistema ArchiSense è stato implementato durante la costruzione e il monitoraggio successivo di un unico edificio al dettaglio di circa 900 m2, situato a Balashikha (Shchyolkovskoye Highway, Regione di Mosca).

I sensori ArchiSense sono stati installati all’inizio della primavera, dopo il completamento delle fondazioni e delle pareti. L’impianto comprendeva sensori di spostamento, estensimetri sulle armature, accelerometri e moduli di temperatura. Il sistema registrava deformazioni e micromovimenti ogni minuto. Nelle settimane successive al disgelo ha rilevato il progressivo sollevamento di un angolo della fondazione, con uno spostamento di circa 10 cm lungo una diagonale.

Visualmente, il dislocamento era minore e poteva essere andato inosservato senza monitoraggio. Tuttavia, l'analisi della serie di tempo ha rivelato aumentati stress nella barra concreta e distribuzione diseguale di carico attraverso il quadro. La rilevazione precoce ha impedito tintura critica e potenziali danni alla facciata.

L'ascensione è stata causata da un'ineguale congelamento e la saldatura del suolo in una zona angolare, dove la striscia di drenaggio era stata compromessa. Sulla base dei dati ArchiSense, l'equipaggio ha deciso di aprire una sezione della fondazione e adattare il cespuglio di sabbia. Inoltre, la fondazione è stata rafforzata, e i sensori metalli Enso sono stati integrati per monitorare i movimenti axiali e laterali.

Le principali fasi di monitoraggio e i risultati:

• Installazione di sensori di spostamento, gauge di tensione, accelerometri e moduli termali lungo il perimetro di base
• La rilevazione precoce dell'ascensione della base angolare (~10 cm) prima che la deformazione visiva diventi nota
• Diagnosi dell'ineguaglianza e adeguamento del subgrado con il rafforzamento della zona localizzata
• Monitoraggio di un anno di follow-up confermando la stabilizzazione strutturale e l'assenza di ulteriori spostamenti

Il sistema ArchiSense è rimasto attivo per un anno dopo i lavori di correzione. I sensori hanno mostrato letture stabili senza segni di ripetuto spostamento o accumulo di stress residuale. Questo caso è diventato un esempio chiaro di come il monitoraggio continuo non solo identifica i problemi ma anche valida l'efficacia delle soluzioni ingegneristiche.

Dal 2023, il sistema ArchiSense è stato impiegato su una torre ufficiale ad alto livello nel distretto aziendale di Mosca-City. Questo progetto a grande scala implementa un'architettura di monitoraggio completa che copre tutto dalla base e dal frame di carico fino al tetto e ai sistemi utili. L'implementazione viene eseguita in fasi, con l'integrazione progressiva di nuovi sottosistemi e moduli sensori proprietari.

Nell'attuale fase, gli accelerometri, i sensori di vibrazione e i gauges di spostamento sono installati per catturare il comportamento dinamico sotto le carie del vento e operativo. Su la base, i moduli di temperatura e tensione analizzano la redistribuzione della carica attraverso le zone di trasporto. Intorno ai livelli più bassi, i sensori di umidità e corrosione sono montati per fornire una rilevazione precoce dell'ingresso dell'umidità e potenziale degradazione concreta.

La fase successiva comprende l'integrazione di moduli sviluppati da ArchiSense per il controllo dell'umidità, della temperatura e delle vibrazioni all'interno dei locali, insieme a un sistema intelligente di rilevamento dei microcrack. funzionerà utilizzando i gugli di tensione ad alta sensibilità e i sensori ultrasuoni capaci di rilevare l'inizio delle micro-deformazioni negli elementi strutturali molto prima che si verifichi il danno visibile.

Il progetto comprende la creazione di un doppio digitale completo dell'edificio - un modello 3D sincronizzato con i flussi dati del sensore dal vivo. Il modello riflette lo stato delle strutture, i sistemi MEP e gli elementi sotterranei in tempo reale. Questo consente gestione data-driven, rilevamento precoce dei rischi e pianificazione di manutenzione altamente accurata.

Le principali caratteristiche tecnologiche del progetto:

• Accelerometri e sensori di vibrazione che tracciano le oscillazioni della struttura ad alta altezza sotto carico vento
• Sensori di spostamento e tensione nel quadro e nella base per analizzare la risoluzione e la redistribuzione dello stress
• Sensori di umidità e corrosione a livelli sotterranei per rilevare le lacune e la degradazione di rafforzamento
• Modulo di rilevamento del microcracco intelligente basato su misurazioni ultrasoniche e strin-gauge
• Costruire un doppio digitale con visualizzazione dati in tempo reale nel modello BIM

Il progetto Mosca-Città segna un passo importante verso l'integrazione di monitoraggio a pieno ciclo - dai parametri subgradi alla condizione dei sistemi MEP. Essa stabilisce una base per nuovi standard di sicurezza ad alto livello e posizioni tecnologie ArchiSense per la implementazione su progetti di qualsiasi scala, comprese le attuazioni internazionali.