bzhbБетон и железобетонConcrete and Reinforced Concrete0005-98893034-1302АО «НИЦ «Строительство»10.37538/8/0005-9889-2026-3-(634)-124-134CQMMQJbzhb-272Research ArticleУПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ОБЪЕКТОВ СТРОИТЕЛЬСТВАLIFECYCLE MANAGEMENT OF CONSTRUCTION PROJECTSМониторинг состояния каркасных домов с применением встроенных датчиков влажности и деформации: валидация цифровых двойников ограждающих конструкцийMonitoring the condition of frame houses using integrated moisture and deformation sensors: validation of digital double of fencing structuresЕвдокименкоС. О.EvdokimenkoS. O.

Сергей Олегович Евдокименко, независимый исследователь

Москва

Sergey O. Evdokimenko, independent researcher

Moscow

evdokimenko.s.o@mail.ruНезависимый исследовательРоссияIndependent researcherRussian Federation2026220720266343124134Copyright © Евдокименко С.О., 20262026Евдокименко С.О.Evdokimenko S.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.bzhb.ru/jour/article/view/272Введение

Введение. Предметом исследования являются методы встроенного мониторинга влажностного и деформационного состояния ограждающих конструкций каркасных домов и процедуры валидации их цифровых двойников по сенсорным данным.

Цель работы заключается в разработке методики интеграции встроенных датчиков температуры, относительной влажности, влагосодержания древесины и деформаций с цифровым двойником многослойной каркасной ограждающей конструкции для повышения достоверности оценки ее технического состояния.

Материалы и методы исследования включают анализ научных публикаций, нормативных источников, включая СП 31–105–2002 [13], формирование структуры цифрового двойника, разработку схемы размещения датчиков в критических зонах конструкции, проектирование лабораторной и натурной программы мониторинга, а также разработку критериев сопоставления расчетных и измеренных параметров.

Результаты

Результаты. Сформирована комплексная методика мониторинга состояния каркасных ограждающих конструкций, предложена архитектура цифрового двойника, определены наиболее информативные зоны установки сенсоров и разработаны критерии валидации модели по временным рядам контролируемых параметров. Установлено, что использование встроенного мониторинга позволяет повысить точность цифрового двойника за счет калибровки параметров тепловлажностной и механической подсистем, а устойчивое рассогласование расчетных и измеренных значений может рассматриваться как диагностический признак скрытого дефекта. 

Выводы

Выводы. Научная новизна исследования состоит в разработке комплексной методики валидации цифрового двойника каркасной ограждающей конструкции на основе данных встроенных датчиков влажности и деформации. Практическая значимость работы определяется возможностью раннего выявления скрытого увлажнения, прогнозирования деформационного поведения и повышения надежности эксплуатации каркасных зданий, проектируемых и возводимых в соответствии с действующей нормативной базой.

Introduction

Introduction. The subject of the study is the methods of embedded monitoring of the moisture and deformation state of envelope structures in timber frame houses and the procedures for validating their digital twins using sensor data.

The aim of the work is to develop a methodology for integrating embedded sensors of temperature, relative humidity, wood moisture content and deformations with a digital twin of a multilayer timber frame envelope structure in order to improve the reliability of its technical condition assessment.

Materials and methods

Materials and methods. The research methods include analysis of scientific publications and regulatory sources, including SP 31–105–2002 [13], development of the digital twin structure, design of the sensor placement scheme in critical zones of the structure, planning of laboratory and field monitoring programs, and development of criteria for comparing calculated and measured parameters.

Results

Results. As a result, a comprehensive methodology for monitoring the condition of timber frame envelope structures has been developed, the architecture of the digital twin has been proposed, the most informative zones for sensor placement have been identified, and validation criteria based on time series of controlled parameters have been developed. It has been established that the use of embedded monitoring improves the accuracy of the digital twin through calibration of the parameters of the hygrothermal and mechanical subsystems, while stable discrepancies between calculated and measured values can be considered as a diagnostic sign of a hidden defect. 

Conclusions

Conclusions. The practical significance of the work is associated with early detection of hidden moisture accumulation, prediction of deformation behavior and improved reliability of timber frame buildings designed in accordance with the current regulatory framework.

каркасный домограждающая конструкцияцифровой двойниквстроенный мониторингвлажность древесиныдеформациивалидация моделитехническое состояниестроительная физикапредиктивная диагностикаtimber frame housebuilding envelopedigital twinembedded monitoringwood moisture contentdeformationmodel validationtechnical conditionbuilding physicspredictive diagnosticsReferencesКудрявцев А.Н., Ливчак В.И. Строительная теплофизика ограждающих конструкций. Москва: АСВ. 2010. 432 с.Kudryavtsev A.N., Livchak V.I. Building thermal physics of enclosing structures. Moscow: ASV, 2010, 432 p.Гагарин В.Г., Козлов В.В. Тепловлажностный режим ограждающих конструкций зданий. Москва: Издательство АСВ. 2005. 320 с.Gagarin V.G., Kozlov V.V. Heat and moisture regime of building enclosing structures. Moscow: ASV Publishing House, 2005, 320 p.Тамразян А.Г. Мониторинг технического состояния строительных конструкций и зданий. Москва: МГСУ. 2012. 256 с.Tamrazyan A.G. Monitoring of the technical condition of building structures and buildings. Moscow: MGSU, 2012, 256 p.Hagentoft C.E. Introduction to Building Physics. Lund: Studentlitteratur. 2001. 320 p.Hagentoft C.E. Introduction to Building Physics. Lund: Studentlitteratur. 2001. 320 p.Künzel H.M. Simultaneous Heat and Moisture Transport in Building Components: One- and Two-Dimensional Calculation Using Simple Parameters. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag.1995.110 p.Künzel H.M. Simultaneous Heat and Moisture Transport in Building Components: One- and Two-Dimensional Calculation Using Simple Parameters. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag.1995.110 p.Straube J., Burnett E. Building Science for Building Enclosures. Westford: Building Science Press. 2005. 608 p.Straube J., Burnett E. Building Science for Building Enclosures. Westford: Building Science Press. 2005. 608 p.Glass S.V., Zelinka S.L. Moisture Relations and Physical Properties of Wood. Wood Handbook: Wood as an Engineering Material. Madison: USDA Forest Service, Forest Products Laboratory. 2010, pp. 4.1– 4.19.Glass S.V., Zelinka S.L. Moisture Relations and Physical Properties of Wood. Wood Handbook: Wood as an Engineering Material. Madison: USDA Forest Service, Forest Products Laboratory. 2010, pp. 4.1–4.19.Grieves M., Vickers J. Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems. Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems. Cham: Springer, 2017, pp. 85–113. https://doi.org/10.1007/978-3-319-38756-7_4Grieves M., Vickers J. Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems. Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems. Cham: Springer, 2017, pp. 85–113. https://doi.org/10.1007/978-3-319-38756-7_4O’Donnell J., Narayanan S., Ahuja A. Model Calibration and Inverse Modeling in Building Performance Studies. Building Performance Simulation for Design and Operation / ed. by J. Hensen, R. Lamberts. London: Spon Press, 2011, pp. 421–460.O’Donnell J., Narayanan S., Ahuja A. Model Calibration and Inverse Modeling in Building Performance Studies. Building Performance Simulation for Design and Operation / ed. by J. Hensen, R. Lamberts. London: Spon Press, 2011, pp. 421–460.Dong B., Wang C. Digital Twins for Built Environment Applications. Buildings, 2021, vol. 11, no. 2, article 63. https://doi.org/10.3390/buildings11020063Dong B., Wang C. Digital Twins for Built Environment Applications. Buildings, 2021, vol. 11, no. 2, article 63. https://doi.org/10.3390/buildings11020063EN ISO 13788. Hygrothermal Performance of Building Components and Building Elements – Internal Surface Temperature to Avoid Critical Surface Humidity and Interstitial Condensation – Calculation Methods. Brussels: CEN, 2012.EN ISO 13788. Hygrothermal Performance of Building Components and Building Elements – Internal Surface Temperature to Avoid Critical Surface Humidity and Interstitial Condensation – Calculation Methods. Brussels: CEN, 2012.ISO 15686–1. Buildings and Constructed Assets – Service Life Planning – Part 1: General Principles and Framework. Geneva: ISO, 2011.ISO 15686–1. Buildings and Constructed Assets – Service Life Planning – Part 1: General Principles and Framework. Geneva: ISO, 2011.СП 31–105–2002. Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом. Москва: Госстрой России, 2002.SP 31–105–2002. (2002). Design and construction of energy-efficient single-family residential buildings with a wooden frame. Moscow: Gosstroy of Russia.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.