ניטור קירות דיפון

 3 אפשרויות לניטור קירות דיפון- כולן טובות, מה היתרונות והחסרונות וכיצד להחליט?

קלינומטר, Tiltmeter, מד זוית, מד שיפוע (הכל אותו דבר)

כל השמות הכתובים בכותרת מתייחסים לסוג מכשיר זהה- מד זווית, המאפשר למדוד שינויים בנטיה של קירות דיפון או מבנים. רוב המכשירים המודרנים פועלים בשיטת MEMS- פיסות סיליקון המחוברת למסה זעירה אשר התנועה שלהם מומרת לאות חשמלי. ישנם מכשירים המוציאים פלט אנאלוגי (וולט) או מכשירים עם פלט דיגיטאלי (RS232) או פלט המבוסס על תייל רוטט (vibration wire)  אבל בכל מקרה כולם מאפשרים מדידה מדויקת של הזווית ברזולוציה של 0.001 מעלות. ישנם חיישנים המודדים ציר נטיה אחד בלבד (לרוב בדיוק יותר גבוה) וישנם חיישנים המודדים 2 צירי נטיה. כל החיישנים שלנו משדרים נתונים באופן אלחוטי לאוגר התונים אינטרנטי והוא מעביר את המידע לתוכנת הענן. 

את המכשירים מתקינים על הקיר במרחקים קבועים ובשורות קבועות. מומלץ להתקינם בכל חזית ובין כל שורת עוגנים. הייתרון של ניטור קיר דיפון באמצעות חיישני זווית (קלינומטרים) הינו מחיר יחסית זול מחד וניטור קבוע ורציף מאידך- זה היתרון המרכזי. החיסרון הינו כי יש לפרק את החיישנים עם התקדמות הבניה או להחליט כי "קוברים" אותם בבטון באופן אשר ימשיכו לשדר אך לא ניתן יהיה לפרקם בעתיד. חיסרון נוסף הינו כי החיישן מודד שינוי זווית באופן מקומי- היכן שהתקינו אותו- ולא מספק מידע על כל גובה הקיר ברציפות. יש לזכור כי המכשיר מודד שינוי זוית במעלות וכי נדרש לבצע חישוב פונקציה טריגונומטרית טנגנס של גובה החיישן והזוית שנמדדה על מנת לקבל את מרחק התזוזה.

תמונות של חיישני נטייה TiltMeter או קלינומטר (מילים נרדפות). החיישן התחתון תוצרת Level Development אנגליה והחיישן העליון תוצרת BeanAir גרמניה

למידע נוסף על אתר הניטור

ניטור קיר דיפון באמצעות אינקלינומטר Inclinometer

אינקלינומטר הוא מד זוית אותו ניתן לשלשל בתוך צינור שהוכן מראש ביציקת קיר הדיפון ולעקוב אחר שינויים לאורך הקיר- בעיקר לזהות מקומות בהם ישנו עומס רב על הקיר אשר דוחף אותו החוצה. ניטור זה אינו מתבצע באופן אוטומטי אלא מחייב צוות של המעבדה המבצע את פעולת המדידה באופן יזום. 

על מנת לבצע ניטור אינקלינומטר יש להכין תשתית מבעוד מועד:

קבלן הדיפון יכין לפני יציקת הקיר צינורות PVC רגילים בקוטר 5 צול מתחתית הקיר ועד חלקו העליון. לאחר היציקה ולפני תחילת החפירה המעבדה תכניס לתשתית זו צינור מיוחד מאלומיניום או PVC או ABS, את המרווח בין שני הצינורות המעבדה תדייס. בצינור של המעבדה ישנן חריצים פנימיים בתוכם מעבירים את האינקלינומטר- חריצים אלו מבטיחים כי המכשיר יעבור באופן זהה כל פעם. עם סיום העבודות מעבירים את המכשיר פעם ראשונה- מדידה זו תיקרא "מדידת אפס" וכל המדידות יבוצעו בייחס אליה. כדאי לבצע מדידה של ראש הצינור באמצעות מודד. עם התקדמות החפירה יגיע צוות המעבדה ויבצע קריאות נוספות עם אותו מכשיר ובאותם צינורות עם חריצים (זכרו כי החריצים מבטיחים שהמכשיר ירד באופן זהה בכל הפעמים). 

מה המכשיר בכלל מודד? 

במכשיר יש ראש מדידה (אנו קוראים לו פרוב) שנראה כמו גליל מאורך ובתוכו 2 חיישני זווית, כבל ארוך מחובר אליו באמצעותו מורידים את המכשיר אל תוך הצינור עד תחתית הקיר. מושכים את המכשיר למעלה וכל חצי מטר לוקחים קריאה אוטומטית של הזווית- כלומר המכשיר יודע באיזה גובה הוא מדד כל זווית. מכיוון שגם הגובה ידוע וגם הזווית ידועה (המכשיר מודד זווית) ניתן להציג גרף של מצב הקיר בייחס למדידת אפס שבוצעה. היתרון- מידע מקיף על כל אורך הקיר ברמת דיוק גבוהה מאוד, ואף ניתן לבצע את פעולות הניטור לאורך זמן רב גם עם התקדמות הבניה ובינוי קירות מעטפת חדשים. החיסרון- הניטור אינו רציף אלא תקופתי ולכן לא ניתן לשלוח התראות בזמן אמת

האמת? נראה כי הדרך הנכונה לניטור קיר דיפון הינה שימוש באינקלינומטרים וקלינומטרים בעת ובעונה אחד- הקלינומטרים יספקו מידע אמין 24/7 וישלחו התראות על חריגות והאינקלינומטרים יופעלו מידי תקופה ויאפשרו לקבל מידע מדויק ואמין על פרופיל ההתנהגות של קיר הדיפון.

רגע- ישנה עוד שיטה- ניטור תחנות מדידה אוטומטיות ATS באמצעות פריזמות.

תחנת מדידה רובוטית (ATS) מאפשרת לבצע ניטור אוטומטי בקצב גבוה והיא פיתרון מצויין לניטור קירות דיפון. תחנה רובוטית מבוססת על מכשיר מדידת מרחק וזווית בדיוק כמו זה של המודד המוסמך המטייל כל הזמן בפרויקט שלך, אך בניגוד אליו מדובר במכשיר שמקובע למקום קבוע והוא פועל ללא הפסקה באופן אוטומטי לפי מסלול מתוכנת מראש. עם התקדמות החפירה יש להתקין פריזמות על הקיר ולכוון את התחנה כך שתכלול אותם בסבבי המדידה. ניתן להגיע לרמות דיוק טובות מאוד (כ3/10 מ"מ) בציר האופקי ובציר האנכי ולקבל התראות בזמן אמת. הפריזמה תפקידה למרכז את קרן המדידה ולהחזיר את רוב האור לתחנת המדידה. הייתרון- ניתן לנטר עשרות ומאות נקודות מידי שעה, באופן רצוף כל השבוע- כאשר מדובר בכמות פריזמות גדולה המחיר יהיה אטרקטיבי ויעיל. חיסרון- מחיר גבוה לפרויקט בו נדרשת כמות קטנה של נקודות ניטור. הקמת תחנת מדידה והפעלתה משך שנה תעלה כ 140K שח והתקנת כל פריזמה תעלה כ300 ש"ח. בנוסף ובדומה לקלינומטרים גם כאן התקדמות הבניה תפריעה להמשך הניטור ויהיה צורך להסיר אט אט חלק מהחיישנים. אין ספק כי בפרויקטים גדולים מאוד מומלץ להתקין תחנה רובוטית אך במידה וכמות החיישנים קטנה מ30-40 רצוי להתקין קלינומטרים. בכל מקרה מעקב עם צינורות של אינקלינומטרים יכול ונכון שיתבצע יחד עם שימוש בחיישני זווית או יחד עם שימוש בתחנות אוטומטיות.

שלב ראשון- קבלן הדיפון מכין צינורות 5 צול לפני יציקת הקיר. יוצקים את הקיר עם הצינורות בתוכו.

שלב שני- המעבדה משחילה  בתוך הצינור שרוול מיוחד עם חריצים

מערכת אינקלינומטר- מד הזווית נמצא בתוך ראש הקריאה הכסוף בתחתית התמונה, הוא מחובר עם כבל המצוי בתוך התוף הצהוב, הנתונים עוברים לטלפון של המודד באופן אלחוטי.

שלב רביעי- מכניסים את ראש הקריאה לשרוול המחורץ. החריצים מבטיחים כי ראש הקריאה יעבור בשרוול באופן זהה בכל הפעמים. מבצעים קריאת אפס.

שלב שלישי- מדייסים את המרווח בין הצינור לשרוול המחורץ.

שלב חמישי- חוזרים על הקריאה מידי תקופה לפי הצורך ורגישות הפרויקט.

תוצרי המדידה- גרף המתאר שינויים בין מדידות שונות של הקיר. ניתן ללמוד משינויים אלו היכן יש עומסים חריגים בקיר, האם התזוזות עברו את הרף המותר והאם ישנה סכנה מקיר הדיפון.

סכמה המתארת את מעבר ראש הקריאה בתוך שרוול המדידה. (מימין הגדלה של ראש הקריאה המוקף עיגול)

פריזמה למדידת קרן לייזר אינפרא אדום. אם יהיו תזוזות בקיר אזי הפריזמה תזוז יחד עם הקיר וניתן יהיה לזהות שינויים מהמדידות הקודמות.

ATS

automatic total station

שלב שלישי- מדייסים את המרווח בין הצינור הראשון לשרוול המחורץ על מנת להבטיח כי תזוזות של הקיר יעברו אל השרוול

שלב חמישי- משחילים את ראש הקריאה עד תחתית השרוול בתוך האדמה, מתחילים למשוך למעלה, לוקחים קריאות זווית כל 50 סמ.

תרשים של אופן העברת ראש הקריאה בתוך השרוול. מימין הגדלה של ראש הקריאה.

כאשר יש עיוותים ודפורמציות בקיר הם יעברו עמובן לשרוול וניתן יהיה למדוד אותם באמצעות ראש הקריאה- לפי התרשים הזה

דוגמא לתוצר המדידה:

ניתן לראות את "מדידת אפס" כקו מנוקד ישר בצבע חום ואת הקריאות שנעשו לאחר מכן בהן ניתן לראות תזוזות בקיר. ציר Y מבטא את עומק הצינור (במטרים) וציר X מבטא "תרגום" של מדידה הזווית לתזוזה בכיוון אופקי (במ"מ)- כמובן שהתזוזות נראות חסרות פורפורציה שכן ציר Y בקנה מידה של מטרים וציר X בקנה מידה של מ"מ.