Methodology for Collecting and Processing Data to Diagnose the Technical Condition of a Building: A Case Study of the State Tax University in Irpin (Ukraine)

Abstract

The study focuses on assessing the damage to the main building of the State Tax University in Irpin (Ukraine), which was heavily damaged during the Russian occupation in 2022. The building was subjected to artillery shelling, blast waves, and direct shell hits, which caused significant damage to load-bearing structures, ceilings, and walls. In this regard, there was a need to conduct a comprehensive analysis of the building’s condition to determine the extent of the damage and develop further restoration measures. The proposed methodology is based on the use of modern technologies, including terrestrial laser scanning, digital photogrammetry, UAV aerial surveys, and GNSS measurements. The combination of these methods allows for obtaining a detailed 3D model of the building. The obtained data allow not only for a qualitative assessment of load-bearing structures deformation but also for the identification of defects that may impact the building’s operational safety. Considerable attention is paid to the analysis of deformations and collapse of floors, displacement of load-bearing walls, and deformations of the roof frame. To estimate these parameters, transverse and longitudinal cross-sections of the 3D model were used, which made it possible to identify critical areas of the building. In particular, the study revealed significant changes in the geometry of structural elements, indicating a possible loss of their strength. Particular attention is paid to the benefits of a combined approach that integrates traditional engineering methods with modern digital technologies. This approach ensures high accuracy in damage documentation and lays the foundation for further reconstruction planning. The use of laser scanning, digital photogrammetry, and UAVs significantly reduced data collection time and allowed for obtaining data about the building in hard-to-reach places. The results confirm the effectiveness and reliability of the proposed methodology, demonstrating its high accuracy and reliability for rapid assessment of the condition of buildings after damage. The proposed approach can be used not only to analyze the damage to individual buildings but also for comprehensive monitoring of the condition of urban development in the context of military conflicts.Diese Studie befasst sich mit der Bewertung der Schäden am Hauptgebäude der Staatlichen Finanzuni- versität in Irpin (Ukraine), das während der russischen Besatzung im Jahr 2022 stark beschädigt wurde. Das Gebäude war Artilleriebeschuss, Explosionsdruckwellen und direkten Treffern ausgesetzt, was erheb- liche Schäden an tragenden Konstruktionen, Geschossdecken und Wänden verursachte. Vor diesem Hin- tergrund war eine umfassende Analyse des Gebäudezustands erforderlich, um das Ausmaß der Schäden zu bestimmen und geeignete Maßnahmen für die Wiederherstellung zu entwickeln. Die vorgeschlagene Methodik basiert auf dem Einsatz moderner Technologien, wie terrestrischem Laserscanning, digitaler Photogrammetrie, UAV-Luftbildaufnahmen und GNSS-Messungen. Die Kombination dieser Verfahren ermöglicht die Erstellung eines detaillierten dreidimensionalen Modells des Gebäudes. Die gewonnenen Daten erlauben nicht nur eine qualitative Bewertung der Deformationen tragender Strukturen, sondern auch die Identifikation von Defekten, welche die Betriebssicherheit des Gebäudes beeinträchtigen könn- ten. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Analyse von Verformungen und Einstürzen von Geschossdecken, der Verschiebung tragender Wände sowie der Deformation des Dachtragwerks. Zur Ermittlung dieser Parameter wurden Quer- und Längsschnitte des 3D-Modells verwendet, wodurch strukturell kritische Bereiche des Gebäudes identifiziert werden konnten. Die Untersuchung zeigte insbesondere signifikante Veränderungen in der Geometrie der Konstruktionselemente, was auf einen möglichen Verlust ihrer Tragfähigkeit hindeutet. Hervorgehoben werden die Vorteile eines kombinierten Ansatzes, der klassische ingenieurtechnische Verfahren mit modernen digitalen Technologien verbindet. Dieser Ansatz gewähr- leistet eine hohe Genauigkeit bei der Schadensdokumentation und bildet die Grundlage für die weitere Wiederaufbauplanung. Der Einsatz von Laserscanning, Photogrammetrie und UAV verkürzte die Dauer der Datenerfassung erheblich und ermöglichte die Untersuchung auch schwer zugänglicher Gebäude- bereiche. Die Ergebnisse bestätigen die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der vorgeschlagenen Methodik und zeigen deren hohe Präzision für die schnelle Bewertung des baulichen Zustands nach Schäden. Der Ansatz eignet sich nicht nur zur Analyse einzelner Gebäude, sondern auch für ein umfassendes Monitoring der städtischen Infrastruktur im Kontext militärischer Konflikte.Дослідження зосереджене на оцінці пошкоджень основної будівлі Державного податкового університету в Ірпені (Україна), яка була сильно пошкоджена під час російської окупації в 2022 році. Будівля піддавалася артилерійському обстрілу, вибуховим хвилям та прямим влученням снарядів, що спричинило значні пошкодження несучих конструкцій, стель і стін. У зв'язку з цим виникла потреба провести комплексний аналіз стану будівлі, щоб визначити ступінь пошкоджень і розробити подальші заходи з відновлення. Запропонована методологія базується на використанні сучасних технологій, включаючи наземне лазерне сканування, цифрову фотограмметрію, аерофотозйомку з БПЛА та вимірювання GNSS. Комбінація цих методів дозволяє отримати детальну 3D-модель будівлі. Отримані дані дозволяють не лише провести якісну оцінку деформації несучих конструкцій, але й виявити дефекти, які можуть вплинути на експлуатаційну безпеку будівлі. Значна увага приділяється аналізу деформацій і обрушень підлог, зміщення несучих стін та деформацій каркасу даху. Для оцінки цих параметрів використовувалися поперечні та поздовжні перетини 3D-моделі, що дозволило виявити критичні зони будівлі. Зокрема, дослідження виявило значні зміни в геометрії конструктивних елементів, що вказує на можливу втрату їхньої міцності. Особлива увага приділяється перевагам комбінованого підходу, який інтегрує традиційні інженерні методи з сучасними цифровими технологіями. Цей підхід забезпечує високу точність у документації пошкоджень і закладає основу для подальшого планування реконструкції. Використання лазерного сканування, цифрової фотограмметрії та БПЛА значно скоротило час збору даних і дозволило отримати дані про будівлю в важкодоступних місцях. Результати підтверджують ефективність і надійність запропонованої методології, демонструючи її високу точність і надійність для швидкої оцінки стану будівель після пошкоджень. Запропонований підхід може бути використаний не лише для аналізу пошкоджень окремих будівель, але й для комплексного моніторингу стану міського розвитку в умовах військових конфліктів.