Monitorowanie historycznego stadionu Harvarda

Autor: T/F/D

Stadion Harvarda, który został ukończony w 1904 roku, uzyskał status Narodowego Punktu Historycznego w 1987 roku. Był to pierwszy z wielu stadionów uniwersyteckich zbudowany w kształcie litery U w stylu Colosseum i pierwsza konstrukcja wykorzystująca żelbeton na taką skalę. Jak można się spodziewać w przypadku ponad 100-letniego budynku o pionierskiej technologii budowy, należy się liczyć z korozją, a koszty utrzymania są wysokie. Jego właściciel, Uniwersytet Harvarda, musi co roku podejmować decyzje dotyczące budżetu na konserwację. W 2018 roku Harvard zakontraktował firmę Silman, zajmującą się inżynierią strukturalną, jako doradcę. Aby pomóc Harvardowi w podjęciu odpowiednich decyzji dotyczących bezpieczeństwa na stadionie, Silman opracował niestandardową strategię testowania i monitorowania materiałów. Obejmowało to tachimetry Leica Geosystems i oprogramowanie, które zbiera dane w czasie rzeczywistym o pracy budynku, aby przygotować zalecenia dotyczące przyszłości zabytku.

Utrzymanie macierzy podań i przyłożeń

Stadion Harvarda jest znaczący zarówno pod względem kulturowym, jak i architektonicznym. Wymiary stadionu miały nawet wpływ na ewolucję futbolu amerykańskiego. W 1906 roku komitet szkół wyższych i uniwersytetów spotkał się, aby ustalić zasady, które uczyniłyby początkującą grę bezpieczniejszą, a jedną z sugestii było poszerzenie boiska. Stadion Harvarda był jednak niedawno ukończony i nie można było go poszerzyć. W związku z tym propozycja została odrzucona na rzecz umożliwienia podawania do przodu. Stadion, będący przełomowym dziełem architektury, jest pierwszą pionową konstrukcją betonową, w której zastosowano wzmocniony beton konstrukcyjny. Inżynierem odpowiedzialnym za tę innowację był Lewis Jerome Johnson, profesor inżynierii lądowej na Harvardzie.

Stadion jest bardzo lubiany i często odwiedzany. Jednak pozostawiony bez nadzoru może stać się kosztownym budynkiem, wymagającym konserwacji i zapewnienia bezpieczeństwa. Justin Den Herder, wspólnik w firmie Silman, wyjaśnia: "Ze względu na początki tej technologii budowlanej, istniały poważne obawy, o których nie wiedzieli ówcześni inżynierowie i wykonawcy, takie jak konieczność zastosowania szczelin dylatacyjnych, brak odpowiednich detali prętów zbrojeniowych, kołków i wiązań między elementami konstrukcyjnymi lub niewystarczające pokrycie betonowe, a nawet chemiczny skład samego betonu okazał się problematyczny. Wszystkie te kwestie w znacznym stopniu przyczyniły się do tempa i poziomu degradacji."

Podejście do decyzji dotyczących konserwacji oparte na danych

Każdego roku Uniwersytet Harvarda musi zrównoważyć wartość zabytku z kosztami jego naprawy. Celem projektu monitorowania było zastosowanie dodatkowego podejścia do decyzji opartego na danych. Den Herder mówi: "Naszą rolą było w zasadzie uzyskanie większej ilości informacji poprzez połączenie badań materiałowych i elektrochemicznych, a także monitorowanie optyczne i wibracyjne w czasie rzeczywistym, aby lepiej zrozumieć sezonowe zachowanie budynków, a tym samym pomóc Harvardowi w podjęciu bardziej świadomej decyzji o przyszłości stadionu."

Silman współpracował z partnerem Geotech Instruments w celu opracowania systemu monitoringu. W jego skład wchodziły monitory szczelinowe, monitory pochyleniowe, stacja pogodowa oraz pięć tachimetrów Leica Nova TM50. Oprogramowanie Leica GeoMoS Monitor zostało wykorzystane do zbierania i przetwarzania danych, Leica GeoMoS Adjustment do regulacji sieci, a Leica GeoMoS Now! do wizualizacji i analizy danych. Den Herder wyjaśnia: "Chcieliśmy monitorować budynek niemal w czasie rzeczywistym, aby zrozumieć, jak rozszerzał się lub kurczył pod wpływem różnych warunków meteorologicznych i różnych obciążeń. Scott Kavalek z Geotech Instruments wybrał instrumenty Leica Geosystems z funkcją obrazowania i "pomógł nam zdefiniować punkty, które chcieliśmy monitorować, aby to osiągnąć." 

Wskazywanie punktów zapalnych na stadionie

Dane ze szczelinomierzy i pochyłomierzy zostały przetworzone przez firmę Geotech Instruments przy użyciu produktów firmy Microsoft. Z kolei dane z tachimetru i dane pogodowe zostały przetworzone przez oprogramowanie Leica. Korzystając z programu Leica GeoMoS Now, Silman posegregował dane w interesujących go okresach czasu, aby sprawdzić, jak przesunęły się poszczególne części Stadionu. Oprogramowanie wygenerowało wykresy, które zostały wyeksportowane jako łatwe do odczytania raporty do omówienia z Uniwersytetem Harvarda. Porównanie różnych elementów monitoringu dało zespołowi szczegółowy obraz słabych punktów budynku. Den Herder mówi: "To, co jest przydatne w interpretacji danych geosystemów z wynikami monitoringu optycznego, to fakt, że jesteśmy w stanie wskazać gorące punkty lub części budynku, które poruszają się bardziej w stosunku do reszty budynku." Obszary budynku, które poruszają się najbardziej mogą być skorelowane z obszarami o większej ilości pęknięć i korozji

Podejmowanie decyzji w oparciu o właściwe informacje

Na podstawie danych zespół Silmana może przewidzieć i wyjaśnić pęknięcia oraz zasugerować, gdzie naprawy będą miały największy wpływ. "Jesteśmy w stanie określić, gdzie budynek porusza się najbardziej i przewidzieć, gdzie potrzebne będą naprawy lub łączenia. Na przykład, na górnym poziomie stadionu, jest trzy czwarte cala ruchu w poziomie w stosunku do podłogi bezpośrednio pod nim. To prawie zawsze prowadzi do pęknięć, wykruszania się i degradacji budynku, ponieważ woda może dostać się do tych pęknięć i zacząć korodować i niszczyć materiały."

Opieka nad Narodowym Obiektem Zabytkowym to wymagające zadanie. Fani Stadionu chcieliby, aby służył on tak długo, jak jego starożytna rzymska inspiracja. Jednak dostosowanie stuletniego budynku do nowoczesnych standardów bezpieczeństwa wiąże się z wysokimi kosztami. Takim, który wymaga uzasadnienia. Jak mówi Den Herder z firmy Silman: "Chcielibyśmy znaleźć sposób na utrzymanie przydatności i bezpieczeństwa Stadionu, więc to jest nasz cel. Ale ostatecznie chcemy po prostu przedstawić twarde dane i wyciągnąć odpowiednie wnioski z właściwych informacji."

Zainteresowany monitoringiem? Zapraszamy do zapoznania się z kolejnymi przykładami, pokazującymi jak nasi klienci wykorzystują nasze rozwiązanie do usprawnienia procesu roboczego związanego z monitoringiem:

Przykłady wdrożeń monitoringu