Pomiary konstrukcji wykonane przy użyciu technologii P2P oraz LiDAR usprawniają pracę w obiektach, a w wielu sytuacjach sprawiają, że staje się ona bezpieczna i nie wymaga stosowania technik alpinistycznych.
Zgodnie z wymaganiami Prawa budowlanego każda zmiana sposobu użytkowania, przebudowa, rozbudowa lub nadbudowa obiektu budowlanego wymaga opracowania ekspertyzy budowlanej, w której należy dokonać oceny stanu technicznego. W większości przypadków zarządca obiektu nie dysponuje archiwalną dokumentacją projektową lub jest ona jedynie szczątkowa. Do prawidłowego sporządzenia ekspertyzy konieczne jest wówczas samodzielne zinwentaryzowanie geometrii analizowanej konstrukcji.
W artykule przedstawiono dwie technologie – P2P firmy Leica oraz LiDAR. Jako przykład obrazujący możliwości ich zastosowania wybrano skomplikowaną więźbę dachową, która znajduje się w zabytkowym, pochodzącym z 1911 r. budynku Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.
Fot. 1. Zastosowanie technologii P2P [1]
Zastosowane technologie – P2P oraz LiDAR
Technologia P2P (point-to-point) firmy Leica łączy dane dotyczące obrotu, kąta i odległości w celu uzyskania bardzo precyzyjnych pomiarów. Zastosowanie tego rozwiązania pozwala użytkownikowi na wykonanie pomiarów geometrii dowolnej konstrukcji z dogodnego dla niego miejsca (fot. 1). Ponadto współrzędne mierzonych punktów przesyłane są w czasie rzeczywistym do urządzenia odbiorczego (rys. 1). Przesył tych informacji może się odbywać przez wi-fi lub bluetooth i umożliwia osobie wykonującej pomiary bieżącą, wizualną kontrolę na ekranie laptopa czy tabletu. Zastosowana technologia pozwala na bezpośrednie przesyłanie współrzędnych mierzonych punktów do programów typu CAD. Dzięki temu ewentualne błędy pomiarowe możliwe są do wyeliminowania już w trakcie prowadzenia inwentaryzacji w obiekcie.
Rys. 1. Zasada działania technologii P2P [1]
Druga z zastosowanych technologii – LiDAR (light detection and ranging) – jest metodą pomiaru odległości przez oświetlanie celu światłem laserowym i pomiaru odbicia za pomocą czujnika. Różnice w czasie powrotu wiązki lasera oraz zmiana długości fali są następnie przetwarzane i w rezultacie służą do stworzenia trójwymiarowego modelu analizowanego obiektu [2].
Użytkownik, posługując się urządzeniem, jest w stanie wykonać skan analizowanej konstrukcji nawet w miejscach trudno dostępnych oraz w niekorzystnych warunkach oświetleniowych. W rezultacie zaraz po wykonaniu pomiarów uzyskuje model 3D, który może wyeksportować bezpośrednio do programów typu BIM.
>>> Naprawa i ochrona konstrukcji żelbetowych – dobór materiałów
>>> Konstrukcje żelbetowe – przykłady awarii
>>> Błędy popełniane przy realizacji konstrukcji drewnianych łączonych na płytki kolczaste
Inwentaryzacja konstrukcji
Autorzy, mając za zadanie ocenę stanu technicznego oraz określenie nośności drewnianej więźby dachowej zabytkowego budynku Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, zdecydowali się na równoległe zastosowanie obu wymienionych technologii. Pozwoliło to znacznie przyspieszyć czas wykonywania pomiarów w obiekcie oraz uniknąć, wymaganych ze względu na znaczną wysokość konstrukcji (11,4 m), użycia technik alpinistycznych, które w tym przypadku byłyby dość uciążliwe.
Fot. 2. Stanowisko pomiarowe – urządzenie Leica S910 na adapterze DST360
>>> Ściany szkieletowe – zasady konstruowania
>>> Drewniane budynki mieszkalne – rozwiązania konstrukcyjne
>>> Ciągła Ścieżka Obciążenia i jej znaczenie dla konstrukcji budynków szkieletowych
Jako narzędzie pomiarowe P2P posłużyło urządzenie Leica S910 zamontowane na statywie z adapterem DST360, połączone z komputerem przenośnym, do którego w czasie rzeczywistym wysyłane były współrzędne mierzonych punktów (fot. 2). Na tej podstawie w programie rysującym CAD powstawał model przestrzenny konstrukcji analizowanej więźby.
Rys. 2. Model przestrzenny analizowanej więźby dachowej
Każdy punkt pomiarowy przesyłany był do komputera za pośrednictwem oprogramowania Leica Disto Transfer do programu rysującego CAD, w którym tworzony był trójwymiarowy model analizowanej więźby.
Natomiast jako urządzenie skanujące LiDAR posłużył smartfon iPhone 12 Pro firmy Apple z zainstalowanym oprogramowaniem 3D Scanner – fot. 3 [3].
Fot. 3. Skany w programie 3D Scanner
Obie przedstawione technologie zostały użyte równolegle jako wzajemnie się uzupełniające. Przy ich zastosowaniu wykonano model 3D (BIM) analizowanej więźby. Wyniki pracy przedstawiono na rys. 2, fot. 4 i rys. 3.
Fot. 4, rys. 3. Detale analizowanej więźby oraz jej model komputerowy
Podsumowanie
Zastosowanie nowoczesnych narzędzi, jakimi są technologie P2P oraz LiDAR, pozwoliło znacznie skrócić czas pracy potrzebny do zbudowania trójwymiarowego modelu analizowanej konstrukcji. Wykonanie pomiarów oraz wstępna analiza modelu zostały zrealizowane praktycznie w czasie wizji w obiekcie. Uniknięto konieczności stosowania technik alpinistycznych, a wszelkie wątpliwości przy dopracowywaniu modelu obliczeniowego można było rozwiązać, posługując się skanami obrazującymi poszczególne elementy drewnianej więźby. Klasyczne rozwiązania wymagałyby w tym przypadku zdecydowanie więcej czasu, na co składałyby się m.in.: prace alpinistyczne, trudne warunki oświetleniowe, niska temperatura, wiele trudno dostępnych miejsc, wiek i stan elementów drewnianej konstrukcji, wykonanie pomiarów poszczególnych elementów drewnianych, sporządzenie notatek lub konieczność wykonania wielu zdjęć, z których należałoby następnie zbudować model więźby. Ponadto przy zastosowaniu rozwiązań klasycznych zwykle koniecznych jest kilka wizyt w obiekcie, co znacznie zwiększa koszty, a także wydłuża proces opracowywania dokumentacji.
dr inż. Rafał Domagała
X-DOM Sp. z o.o.
dr inż. Katarzyna Domagała
X-DOM Sp. z o.o.
inż. Paweł Undas
Politechnika Śląska, Wydział Budownictwa (student)
Fot. i rys. X-Dom
Literatura
- Strona internetowa firmy Leica: https://shop.leica-geosystems.com/leica-point-point-technology
- Lidar, 06.2021, https://pl.wikipedia.org/wiki/Lidar.
- Strona internetowa aplikacji 3D Scanner: https://3dscannerapp.com.
