Susisiekimo statiniai (tiltai, viadukai, tuneliai, pralaidos) yra sudėtingi, brangūs ir didesnės avarijų rizikos inžineriniai statiniai, turintys svarbią reikšmę kiekvienos šalies ekonominiams, politiniams ir kultūriniams veiksniams.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia
tik entuziazmo.
Netinkamai suprojektuoti ar prižiūrimi statiniai greitai praranda eksploatacines ypatybes. Dažnos tokių statinių avarijos ir griūtys rodo, kad konstrukcijų projektavimui, statybai bei priežiūrai reikia esminių pokyčių.
Lietuvos transporto plėtros strategijoje vienas pagrindinių prioritetų skiriamas automobilių kelių ir geležinkelių plėtrai ir modernizavimui, saugaus ir patogaus eismo užtikrinimui bei neigiamo poveikio aplinkai mažinimui, siekiant, kad Lietuvos transporto magistralės ir mazgai taptų Europos tinklo lygiaverte dalimi.
Šiems tikslams įgyvendinti būtina kontroliuoti egzistuojančių ir naujai statomų transporto statinių techninį lygį.
Vilniaus Gedimino technikos universiteto Inovatyvių statybinių konstrukcijų mokslo laboratorijos mokslininkų atliktų Lietuvos mokslo tarybos finansuojamų tyrimų metu nustatyta, kad konstrukcijų būklės nuolatinio stebėjimo (KBNS) sistemų diegimas egzistuojančiuose ir naujai projektuojamuose transporto statiniuose yra viena efektyviausių priemonių, užtikrinančių konstrukcijos eksploatacines ypatybes.
Šios sistemos leidžia nustatyti temperatūros, deformacijų (įtempių) ar konstrukcijos formos pasikeitimus, įvertinti pokyčių grėsmės lygį ir imtis atitinkamų veiksmų. Pritaikius išsivysčiusių šalių KBNS sistemų taikymo patirtį Lietuvoje, bus galima gerokai padidinti projektuojamų konstrukcijų ir jau naudojamų statinių saugą ir patikimumą bei racionaliai naudoti materialinius ir energetinius išteklius.
Susisiekimo statinių techninių apžiūrų metu fiksuojami jau susidarę defektai ir pažeidimai, tačiau grėsmingi statinio būklės pokyčiai bei priežastys, dėl kurių jie atsirado, dažniausiai lieka nepastebėtos. Todėl konstrukcijos remontas ar rekonstrukcija tampa neišvengiami. Neretai dėl konstrukcijų apžiūros metu gautų stebėjimo duomenų klaidingo interpretavimo defektai ar pažaidos fiksuojami per vėlai – esant avarinei statinio būklei.
Sumanieji statiniai
Remiantis pasaulio tiltų avarijų statistiniais duomenimis, 27 proc. visų avarijų įvyksta dėl pavėluoto arba neteisingo kritinės konstrukcijų būklės nustatymo. Lietuvos automobilių kelių direkcijos (LAKD) duomenimis, apie 80 proc. visų eksploatuojamų Lietuvos tiltų yra senesni nei 35 metų.
Pasaulio praktika rodo, kad pirmasis tilto remontas atliekamas vidutiniškai po 25 metų nuo tilto pastatymo. Vėliau eksploatacinis statinio laikotarpis tarp remontų trumpėja, o avarijų prevencijai skiriamos lėšos didėja. Norint to išvengti, tiltai galėtų būti transformuojami į sumaniuosius, juose įrengiant konstrukcijų būklės nuolatinio stebėjimo sistemas.
Konstrukcijos būklės nuolatinis stebėjimas – tai neardantis konstrukcijos būklės vertinimo metodas, skirtas stebėti konstrukcijos reakcijoms į veikiančius poveikius, analizuoti statinių elementų parametrams bei jų pokyčiams. Šis metodas naudojamas įvertinti konstrukcijos pažeidimo ar nusidėvėjimo lygiui ir poveikiams, atsirandantiems dėl to bei turintiems įtakos konstrukcijos elgsenai, laikomosios galios bei eksploatavimo trukmės mažėjimui.
Nuolat konstrukcijoms stebėti taikomos daviklių sistemos, susidedančios iš tenzometrų, poslinkių daviklių, akselerometrų, dinamometrų, šviesolaidinių jutiklių, kuriais matuojamos konstrukcijos deformacijos, įlinkiai, temperatūros poveikiai, vėjo ar eismo srautų sukeliami svyravimai, apkrovos ir kitos charakteristikos, turinčios įtakos saugiam konstrukcijų eksploatavimui.
Informacija, gauta iš jutiklių, kurie yra integruojami arba pritvirtinami prie konstrukcijos, belaidžiais tinklais siunčiama į duomenų apdorojimo centrą. Pritaikius specializuotą programinę įrangą, duomenys analizuojami, gaunama detali informacija apie pažaidos pobūdį, vietą bei sudėtingumą pasitelkus kvalifikuotų ekspertų žinias, statinio prižiūrėtojui pateikiamos rekomendacijos dėl tolesnės tilto eksploatacijos.
KBNS taikymo pranašumus puikiai iliustruoja 2007 m. Mineapolyje (JAV) įvykusi avarija, kurios padariniai kasdien sudarė 400 tūkst. JAV dolerių nuostolius. Atstatytame „St. Anthony Falls“ tilte per Misisipės upę sumontuoti 323 jutikliai, skirti nuolatos stebėti konstrukcijų deformacijoms, įlinkiams, svyravimams, mazgų poslinkiams bei plyšių formavimosi procesui.
Perdangoje sumontuoti akselerometrai nustato eismo sukeltas vibracijas ir svyravimo dažnius. Konstrukcijų korozijai matuoti įrengti specialūs jutikliai.
Gauta informacija perduodama Minesotos universiteto mokslininkams, o jie analizuoja duomenis ir pateikia transporto srautų reguliavimo rekomendacijas.
Svarbu pabrėžti, kad KBNS sistemų taikymas ir projektavimas Lietuvoje, kaip ir pasaulyje, nėra reglamentuotas. Projektuotojams ar tiltus prižiūrinčioms įmonėms sudėtinga įvertinti, tinkamai įdiegti ir eksploatuoti sistemas, susijusias su konstrukcijų stebėjimu.
Remiantis sistemų įrengimo išlaidomis, kaip pagrindiniu vertinimo kriterijumi, konstrukcijų būklės nuolatinio stebėjimo sistemų taikymas Lietuvoje tampa praktiškai neįmanomas. Dėl šios priežasties autoriai rekomenduoja KBNS sistemų naudojimą reglamentuoti kaip privalomą tiltų priežiūros priemonę susisiekimo statinių projektavimo normose.
Tokių sistemų naudojimas padėtų geriau suprasti konstrukcijų elgseną ir tobulinti konstrukcinius sprendimus, kurie galėtų būti naudojami projektuojant ateities statinius.
Ankstyvas pažaidų atsiradimo nustatymas leistų sumažinti avarijų tikimybę, sutaupyti remontų ar rekonstrukcijų išlaidas bei efektyviai paskirstyti konstrukcijų priežiūrai skiriamus resursus.
KBNS sistemų taikymas padėtų planuoti konstrukcijų remontus, mažinant eismo srauto trikdymą. Taip pat žinant tikslią konstrukcijų būklę kiekvienu momentu galima adekvačiai vertinti konstrukcijų stiprumą ir patvarumą bei informuoti apie jų pasikeitimus ar artėjantį pavojų.
Svarbu paminėti tai, kad Lietuvai siekiant tapti aukštųjų technologijų šalimi statybų srityje bei plėtojant skaitmeninės statybos koncepciją KBNS sistemos galėtų būti pritaikytos kuriant statinių informacinės sistemos infrastruktūrą.
Ateities vizija
Pritaikius Lietuvoje kuriamų moderniųjų technologijų potencialą bei įvertinus sukauptą patirtį telekomunikacijų, elektrotechnikos ir lazerių gamybos srityje, konstrukcijų būklės stebėjimo sistemų sudedamąsias dalis būtų galima gaminti ir tobulinti Lietuvoje. Įvertinus kvalifikuotą darbo jėgą, šalyje pagaminti siųstuvai ar davikliai konkurencingomis kainomis galėtų būti tiekiami ne tik vidinei šalies rinkai, bet ir išsivysčiusioms pasaulio šalims.
Plečiantis Europos statybos konstrukcijų erdvės skaitmeninimo procesui, pritaikius KBNS sistemas, Lietuvoje galėtų būti kuriamas tarptautinis nuolatinės konstrukcijų būklės stebėjimo centras, kuriame būtų kaupiama ir analizuojama informacija iš visoje Europoje esančių sumaniųjų statinių (žr. 3 pav.).
Kvalifikuota darbo jėga Lietuvoje leistų teikti skaitmeninės konstrukcijų priežiūros paslaugas, kuriomis statinio savininkui būtų teikiama informacija apie faktinę konstrukcijų būklę bei pateikiamos rekomendacijos tolesnei saugiai eksploatacijai užtikrinti. Tarptautinio nuolatinės konstrukcijų būklės stebėjimo centro kūrimas bei kvalifikuotų informacinių technologijų, elektrotechnikos ir statybinių konstrukcijų specialistų rengimas turėtų būti strateginis Lietuvos siekis, kurio įgyvendinimas paspartintų Europos statybos skaitmeninimo procesą.
