Цивилизация
Инженеры Университета штата Орегон разработали новую систему дополнительной диагностики соединительных участков автомобильных мостов. Они утверждают, что применяя новый способ мониторинга состояния конструкции, можно за короткий срок оценить ее безопасность, предотвратить возможную аварию и спасти человеческие жизни. Кроме того, это путь к частичному решению проблемы стареющей инфраструктуры всего мира: правильная оценка состояния объекта позволит, по крайней мере, распределить ремонт по времени, разделяя мосты по степени опасности. На модернизацию инфраструктуры, которая со временем становится небезопасной, требуются триллионы долларов.
Новая система при условии полной установки и проведения тестирования конструкции моста позволяет в течение всего одного дня работы оператора-техника получить более качественную оценку состояния объекта, чем сейчас получают профессиональные инженеры за недели работы, говорится в сообщении пресс-службы университета.
Поводом для начала разработок послужило обрушение моста в Миннеаполисе в 2007 году.
Тогда погибли 13 человек и получили травмы 145. Причиной обрушения стали трещины в стальных креплениях, соединяющих прогоны моста через Миссисипи, причем дефект в конструкции был допущен еще на стадии проектирования. «Бракованные» детали — это стальные квадраты площадью больше 2 кв. м и толщиной около сантиметра. Большая часть мостов в стране построена по идентичной технологии. Это значит, что они могут рухнуть в любой момент. В 2007 году эксперты подсчитали, что американским транспортным властям необходимо серьезно проверить более 70 тысяч мостов.
Новая технология тестирования мостов уже была проверена в лабораторных условиях на повреждениях соединительных элементов, идентичных вышеописанным проблемным креплениям моста в Миннесоте.
Кроме того, ученые сфокусировали свое внимание на пока не объясненной особенности разрушений мостов: большая их часть происходит именно из-за дефектов соединительных элементов, а не балок или пролетов, как предполагалось. Проблема стареющей инфраструктуры характерна не только для США, но и для всего цивилизованного мира.
«Трагедия обрушения моста через реку Миссисипи в 2007 году привлекла большое внимание к проблемам инфраструктуры.
В течение десятилетий инженеры, проверяющие мосты, уделяли наибольшее внимание несущим конструкциям, балкам, а оказалось, что большая часть аварий происходит не из-за них.
Более того, разрушение одного критически важного соединительного элемента может обрушить весь мост, как это произошло в Миннеаполисе», — отметил Крис Хиггинс, профессор инженерной школы университета.
Многие мосты по всему миру были построены в 50-е годы и сейчас приближаются к завершению «гарантийного срока». В США это мосты, по которым проходят многочисленные автострады. Все эти конструкции требуют постоянного мониторинга, починки, а вскоре нужно будет начать их дорогостоящую замену.
Однако для правильного распределения средств, необходимых для обновления инфраструктуры, нужно в первую очередь понять, какие из мостов пока безопасны в эксплуатации, а какие нуждаются в немедленном ремонте или замене, а это отнюдь не очевидно, подчеркнул Хиггинс.
«Разрушение моста в Миннеаполисе произошло из-за повреждения всего одного соединительного элемента. Инженеры, проверявшие мост, неоднократно видели его, фотографировали, даже дотрагивались до него, потому что техническая лестница находилась вблизи. Однако тогда не было очевидным, что конструкция были изначально неправильной. Казалось, что повреждение законсервировано и не несет угрозы. Затем начались работы по замене асфальтового покрытия моста, груда породы оказалась прямо над этим слабым местом конструкции, и она разрушилась», — пояснил Хиггинс.
Он предложил свою
компьютеризированную систему диагностики проблемных соединительных элементов, включающую получение цифрового изображения объекта и обработку данных с помощью машинного зрения.
Еще одно преимущество системы в том, что она не требует высококвалифицированного оператора-инженера, достаточно обученного техника. Система предоставляет подробные данные, более точные, чем визуальный контроль, который может провести человек. Она анализирует состояние соединительных элементов, регистрируя возможные отклонения от нормы в их состоянии, и при широком внедрении способна выявить опасные элементы в работающих мостах и помочь избежать будущих трагедий, отмечают ученые.
Сходную технологию следует использовать и для оценки качества новых сооружений или мостов, чтобы быть уверенным, что они соответствуют конструкторским стандартам и будут безопасны в будущем. Не стоит забывать, что часть обрушений мостов происходит из-за их «врожденных» дефектов — такова история с «галопирующей Герти». Проблемы с недавно построенным мостом через Волгу в Волгограде также возникли из-за конструкторских недоработок.
«Мосты, построенные 40—50 лет назад, удовлетворяли стандартам, разработанным в то время. Тогда предполагаемая нагрузка на конструкции была куда ниже, чем сейчас. Сегодня у нас есть более качественные материалы, специальные строительные процедуры, более точные методы анализа. Поэтому мы задаем более четкие вопросы: какие явления предшествуют обрушению моста, какие силы в этом задействованы. И стараемся дать на них ответы», — подытожил Хиггинс.
Однако не стоит забывать, что большая часть мостов, по которым мы до сих пор ездим, построены без использования современных технологий и испытывают гораздо большую нагрузку, чем проектная (элементарно из-за увеличения числа автомобилей). Поэтому вопросы мониторинга состояния существующих конструкций стоят очень остро.