הערכת נזקי רעידות אדמה לבניינים

מחקר: הערכת נזקי רעידות אדמה לבניינים באמצעות מודל בניין ממוחשב וסריקות לייזר

המחקר נעשה בחסות קרן מחקרים שליד אגוד חברות הביטוח ע"י  החוקרים מהמכון הלאומי לחקר הבניה:

פרופ"ח רפאל זקס    גב' רים זיבק-שיני    ד"ר לינג מה   פרופ"ח שגיא פילין

תקציר

רעידות אדמה מכות ללא אזהרה ובדרך כלל גורמות נזק מסיבי למתקנים עירוניים, כולל בניינים ותשתיות. אחרי אירועים כאלה, מתעורר צורך לאסוף במהירות ובאופן בטוח מידע על הנכסים שניזוקו. הערכה מהירה וייצוג מקיף של תוצאות הערכת הנזקים חיוניים להתאוששות שלאחר רעידת אדמה.

סריקת לייזר קרקעית (Terrestrial Laser Scanning - TLS) היא טכנולוגיית מדידה חדשה שמטרתה הצגה מהירה של זירה כנתוני ענן נקודות תלת מימדי (Point Cloud Data - PCD). טכנולוגיית TLSיושמה במחקר למיקום וזיהוי של סדקים ברכיבי בניין. ואולם, הערכת ההתאוששות לאחר רעידת אדמה דורשת מידע אודות רכיבי הבניין עצמם ואודות תנאי הבניין הכלליים. כדי לספק מידע זה, נדרש ייצוג נזקים עשיר מבחינה סמנטית אשר מצריך יכולת סיווג עצמים נוספת. הערכת נזקים דורשת גם מידע המגדיר את מצב הבניין לפני האירוע. מידול מידע בניין (Building Information Modeling - BIM) הוא טכנולוגיית מידול חדשה לאיסוף מקיף של המאפיינים הפיסיים והתפקודיים של בניינים ושל רכיביהם. BIM יושם באופן נרחב במידול המצב "כפי שתוכנן" ו"לאחר ביצוע" של בניינים, אך עדיין לא נעשה כל ניסיון למדל את מצבם של בניינים "לאחר הנזק".

עבודת מחקר זו מינפה את הסינרגיה שקיימת בין TLSל-BIMלפיתוח מערכת אוטומטית למחצה שמסייעת בתהליך הערכת נזקים, על ידי הפקת מודלים עשירים מבחינה סמנטית של בניינים שניזוקו. קלטי המערכת הם מודל BIM"לאחר ביצוע" ו-PCDשמתקבל מסריקת לייזר של הבניין שניזוק אשר מבוצעת זמן קצר לאחר רעידת האדמה. פלט המערכת הוא מודל BIM "לאחר הנזק".

במערכת ארבעה שלבים עיקריים: (1) התאמה (registration) ראשונית גסה של המודל "לאחר ביצוע" עם ה-PCD; (2) התאמת פאות צפויות שמופקות ממודל ה-BIM למקטעים מישוריים  שמופקים מה-PCDבשיטת סגמנטציה; (3) שחזור תלת-ממדי של רכיבי בניין "לאחר הנזק"; ו-(4) מורפינג/מיפוי של עצמי BIMשלא הותאמו לתוך ה-PCD. צעדים 2, 3, ו-4 מבוצעים בצורה רקורסיבית. בכל איטרציה של שלב 2, הזוג בעל ההתאמה הטובה ביותר משמש לצעד 3 ונוסף למודל "לאחר הנזק"; בדרך זו, עם כל איטרציה, צעד 4 מוביל לפתרון מדויק יותר ויותר. במקרים בהם אין הגעה לדיוק הסף של ההתאמה, המערכת מבקשת קלט מהמשתמש.