Spolja gledano, vodena brana Kelnbrajn, kojom upravlja Verbund u Koruškoj, koja je najviša brana u Austriji, i DC toranj u Beču, najviša zgrada u Austriji, nemaju mnogo zajedničkog, ali istraživačka grupa oko Karoline Šenberger i Vernera Linharta sa Instituta za inženjersku geodeziju i merne sisteme na Tehnološkom univerzitetu u Gracu (TU Graz), podjednako su zanimljivi sa naučnog stanovišta.
Uzimajući merenja na ove dve strukture, tim je razvio satelitski metod za statičko i dinamičko praćenje kritične infrastrukture kao deo projekta InfraHealth.
Ovo omogućava praćenje ne samo sporih deformacija pomoću statičkih merenja, na primer, usled promena u nivou akumulacije brane. Dinamička merenja se takođe mogu koristiti za snimanje vibracija zgrade i otkrivanje oštećenja ili drugih kritičnih promena na osnovu odstupanja. Do sada su se za statička i dinamička merenja morale koristiti različite metode. Nova metoda takođe omogućava kontinuirano praćenje čak i po kiši, snegu, magli ili jakom vetru.
„Visoki nivo tačnosti koji smo uspeli da postignemo merenjima u projektu InfraHealth koji finansira FFG je skoro jedinstven“, kaže menadžerka projekta Caroline Schonberger sa Instituta za inženjersku geodeziju i merne sisteme u TU Grac.
„Možemo da detektujemo vibracije u opsegu milimetara ili čak i manje sa satelitima koji su udaljeni oko 20.000 kilometara od nas. Ovaj projekat otvara put za masovnu upotrebu globalnih navigacionih satelitskih sistema (GNSS) za statičko i dinamičko praćenje kritične infrastrukture. a samim tim i za kontinuirano praćenje njegove bezbednosti, nezavisno od uticaja životne sredine. Ovo koristi ne samo operaterima zgrada već i njihovim korisnicima.“
Ovaj novi metod merenja koristi lokalne antene i javno dostupne GNSS signale sa Galileo, GPS i GLONASS satelita. Antene su pričvršćene za relevantne merne tačke na konstrukciji, dok se druga takozvana referentna antena nalazi relativno blizu na stabilnom tlu.
Antene određuju svoju poziciju pomoću satelita za dinamičko merenje svakih 0,05 sekundi, frekvencija od 20 Herca. Ovde su se GPS i Galileo signali pokazali kao korisni, jer omogućavaju antenama da pouzdanije beleže svoju poziciju. Istraživači koriste ove snimljene neobrađene podatke za izračunavanje frekvencijskog odziva strukture.
Statička merenja nisu toliko vremenska ključna, jer evaluacija merenja ima fiksni interval koji je uvek duži od jedne sekunde; može biti i jedan sat ili jedan dan. Ovde je kombinacija sva tri GNSS sistema dala najbolje rezultate, pri čemu je GLONASS dodat Galileu i GPS-u.
Kako bi osigurali da antene imaju kontakt sa satelitima na unapred predviđenim mernim mestima, istraživački tim je razvio alat koji im je omogućio da celokupno planiranje sprovedu u virtuelnoj stvarnosti.
Na brani Kelnbrajn, tim je prethodno utvrdio da ne samo dve antene u centru i na pola puta do ivice brane mogu da prime dovoljno satelitskih signala, već i one na samoj ivici. Prelazak na čvrsti teren je posebno važan prilikom praćenja brana.
Umesto šest antena, tim je postavio samo dve antene na DC toranj: jednu za merenje frekvencije zgrade i jednu za proveru da li se zgrada takođe pomera zbog spoljašnjih uticaja kao što je vetar. Tamošnji testovi su pokazali koliko tačno nova metoda može da otkrije promene. Tokom serije merenja, istraživači su uspeli da snime udarne talase zemljotresa udaljenog oko 550 kilometara u severnoj Italiji na osnovu kretanja tornja.
Zemljotres jačine 5,7 stepeni Rihterove skale dogodio se 9. novembra 2022. u 7.07 časova po srednjeevropskom vremenu u blizini jadranske obale severozapadno od Ankone. Talasi zemljotresa se šire brzinom od oko 3 kilometra u sekundi, tako da za tri minuta putuju oko 540 kilometara, a u 7.10 časova postoji odgovarajuća amplituda na tornju DC.
Verner Lienhart, šef Instituta za inženjersku geodeziju i merne sisteme u TU Grac, dodaje: „Kombinacija statičkog i dinamičkog praćenja infrastrukture u jednom mernom sistemu omogućava da se stekne dubinsko razumevanje trenutnog zdravstvenog stanja Ovo je posebno važno za velike inženjerske konstrukcije kao što su mostovi ili brane koje se približavaju kraju svog planiranog radnog veka.“
