211service.com
Högteknologiska broinspektioner
Den tragiska totala och omedelbara kollapsen av motorvägsbron Interstate 35 i Minneapolis borde tvinga oss som nation att göra en noggrann omvärdering av de metoder vi använder för att inspektera och reparera vår infrastruktur.
Materialförsämring, utmattning, vibrationer, effekterna av ihållande belastningar och överbelastningar, problem relaterade till fundamentets integritet, designsvagheter – allt kan vara bland de faktorer som bidrog till Minneapolis-kollapsen. Tråkigt nog kan denna bro ha inspekterats under de senaste åren, men den konventionella tekniken som vanligtvis används för sådana inspektioner klarar i allmänhet inte jobbet. Många inspektioner utförs helt enkelt med blotta ögat eller med mycket enkla metoder, som att pinga brons yta med en hammare.
Vi kan uppnå en mer definitiv bedömning av beteendet och säkerheten hos bromaterial och brokonstruktioner genom att använda systematiska och effektiva oförstörande testmetoder som redan finns.
De flesta av landets motorvägar och motorvägsbroar byggdes på 1950-talet; våra järnvägsbroar är nästan ett sekel gamla. Faktum är att många av dessa strukturer kan vara i ett kritiskt tillstånd eftersom vi utsätter dem för trafikbelastningar och vibrationer som är större än deras ursprungliga designkapacitet och livslängd. Dagens fordon är ofta mycket tyngre än sina motsvarigheter från mitten av århundradet.
Betong och stål, de mest använda materialen i vår infrastruktur, försämras naturligtvis med åldern. Mekanismer för frysning och upptining som används under hårda vintrar är särskilt skadliga för betong, liksom varma och fuktiga förhållanden och applicering av salt för att smälta vinterisen. De senare förhållandena kan leda till korrosion av stålet som används för att armera betong, vilket utökar stålets volym. Den utökade volymen resulterar i inre belastningar på strukturen och kan leda till brott på materialet eller hela struktursystemet. Pelare (pelare), däcksystem och skarvar i en brokonstruktion är alla påverkade.
Forskning har gjorts om avancerade koncept och laboratorietekniker för oförstörande testning med t.ex. radar, infraröd termografi och akustiska metoder, men vanligtvis har sådana utvecklingar inte genomförts till implementeringsfasen för att producera bärbara enheter som är användbara i fältförhållanden. De högteknologiska, oförstörande verktyg som för närvarande finns tillgängliga för inspektion av infrastruktur har inte anammats av byggbranschen för utbredd och systematisk användning.
Vi måste noggrant utvärdera och implementera de redan existerande högteknologiska metoderna för att övervaka och testa broar och andra strukturer i vår ingenjörs- och förvaltningspraxis, och vi måste uppmuntra utvecklingen av ny teknik efter behov.
Vi bör utveckla fältspecifikationer för oförstörande testnings- och övervakningstekniker och kräva att byggindustrin antar användningen av dessa tekniker. De offentliga myndigheter som ansvarar för vår infrastruktur bör schemalägga systematiska inspektioner, kräva förutbestämda nivåer av strukturell tillförlitlighet och kräva snabb genomlysning och detaljerade utredningar. En systematisk högteknologisk inspektionsprocess av detta slag skulle göra det möjligt för oss att bedöma tillståndet på broar och andra strukturer och prioritera dem för reparation, eftermontering och uppgradering. Beslut om alternativen att reparera, uppgradera, implementera en temporär lösning eller bygga en ny struktur bör fattas av skickliga ingenjörer och baseras på vetenskapliga fakta och sunda tekniska bedömningar, med hänsyn till de tillgängliga monetära resurserna.
Slutligen bör vi införliva vetenskapen om materialförsämring i vår tekniska läroplan, metoder för att utveckla avancerad teknik för bedömning och reparation av infrastruktur och design av nya och innovativa material för infrastrukturtillämpningar. Och vi bör insistera på att fortbildning för praktiserande ingenjörer och ledningspersonal inom detta område är avgörande.
Det är möjligt att undvika en annan tragedi som den i Minneapolis, men bara om vi agerar snabbt för att göra snabba och noggranna inspektioner som använder högteknologiska enheter som utvecklats för uppgiften.
Oral Buyukozturk är professor i Civil-och miljöteknik vid Massachusetts Institute of Technology.