«Цифровой двойник» объекта как основа системы интерактивного мониторинга при эксплуатации зданий и сооружений

Представлены основы организации системы мониторинга обеспечения механической безопасности конструкций при эксплуатации зданий и сооружений, в основе которой находится математическая модель («цифровой двойник») объекта. Показано, что математическая модель для организации мониторинга должна строиться на иных подходах по сравнению с расчетной моделью сооружения, созданной при разработке проектной документации. Для целей мониторинга «цифровой двойник» объекта должен отражать наиболее вероятное состояние его конструкций, быть свободным от принятых «в запас» допущений, которые практикуются при построении проектной расчетной модели, отражать фактические характеристики материалов конструкций, реально действующие нагрузки и воздействия, зафиксированные в исполнительной документации и отклонения от проекта. В этом случае математическая модель становится основой системы интерактивного мониторинга, позволяющего построить его по принципу светофора, определив критерий тревоги (желтый сигнал), что позволяет своевременно принять организационно-технические решения, когда появившаяся негативная тенденция еще не привела к возникновению опасных последствий (красному сигналу). Математическая модель позволяет также осуществить интерполяцию дискретных показаний установленных датчиков по законам работы самой конструкции (вместо обычного пропорционального вычисления между точками), что позволяет верифицировать результаты измерений. Кроме того, открывается возможность выполнения континуальных определений напряженно-деформированного состояния объекта, когда картина деформаций определяется фотограмметрическим способом, а напряжений – вычисляется с помощью математической модели. В статье представлено описание программного обеспечения, реализующего предложенный подход.

К.Г. ШАШКИН^1,2, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
В.А. ШАШКИН^1,2, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
С.В. НИКОЛАВЦЕВ³, ген. директор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Институт «Геореконструкция» (190005, г. Санкт-Петербург, Измайловский пр., 4)
² Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4)
³ ООО «Магистраль двух столиц» (196158, Санкт-Петербург, Пулковское ш., 28, лит. А)

1. Шашкин А.Г., Шашкин К.Г., Богов С.Г., Шашкин В.А., Шашкин М.А. Мониторинг зданий и сооружений при строительстве и эксплуатации. СПб.: Геореконструкция, 2021. 632 с. EDN: IKWEVG
2. Шашкин А.Г., Улицкий В.М. Основы мониторинга механической безопасности сооружений при строительстве и эксплуатации // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 12. С. 6–14. EDN: YLSULV
3. Ван Импе В., Верастеги Флорес В.Д. Проектирование, строительство и мониторинг насыпей на шельфе в условиях слабых грунтов / Пер. с англ. СПб.: Геореконструкция, 2007. 168 с. EDN: RTFEPB
4. Катценбах Р., Шмит А., Рамм Х. Основные принципы проектирования и мониторинга высотных зданий Франкфурта-на-Майне. Случаи из практики // Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2005. № 9. С. 80–99.
5. Шашкин А.Г. Основы геотехнического мониторинга // Инженерные изыскания. 2013. № 8. С. 18–20. EDN: RMTVBT
6. Powderham A.J. The Observational Method – learning from projects // Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Geotechnical Engineering. 2004. No. 1, рр. 59–69.
https://doi.org/10.1680/geng.2002.155.1.59
7. Шулятьев О.А., Мозгачёва О.А., Поспехов В.С. Освоение подземного пространства городов. М.: АСВ, 2017. 510 с. EDN: JZQABN
8. Белостоцкий А.М., Калачева Д.К. Математическое моделирование как основа и в составе системы мониторинга несущих конструкций зданий и сооружений // Вестник МГСУ. 2010. № 4. С. 191–196. EDN: RTUJSV
9. Травуш В.И., Шахраманьян А.М., Колотовичев Ю.А., Шахворостов А.И., Десяткин М.А., Шулятьев О.А., Шулятьев С.О. «Лахта Центр»: автоматизированный мониторинг деформаций несущих конструкций и основания // Academia. Архитектура и строительство. 2018. № 4. С. 94–108. EDN: YWTYQX https://doi.org/10.22337/2077-9038-2018-4-94-108
10. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г., Шашкин В.А. Основы совместных расчетов зданий и оснований. СПб.: Геореконструкция, 2014. 328 с. EDN: MXTDLR
11. Шашкин К.Г. Теоретические основы интерактивного мониторинга сложных зданий и подземных сооружений // Геотехника. 2018. № 3. С. 26–37. EDN: XWOWJF