211service.com
High-tech bruginspecties
De tragische totale en onmiddellijke ineenstorting van de Interstate 35-snelwegbrug in Minneapolis zou ons als natie moeten dwingen tot een zorgvuldige herbeoordeling van de methoden die we gebruiken voor het inspecteren en repareren van onze infrastructuur.
Materiële verslechtering, vermoeidheid, trillingen, de effecten van aanhoudende belastingen en overbelastingen, problemen met betrekking tot de integriteit van de fundering, ontwerpgebreken - dit kunnen allemaal factoren zijn die hebben bijgedragen aan de ineenstorting van Minneapolis. Helaas is deze brug de afgelopen jaren misschien geïnspecteerd, maar de conventionele technologieën die gewoonlijk voor dergelijke inspecties worden gebruikt, zijn over het algemeen niet geschikt voor het werk. Veel inspecties worden eenvoudig met het blote oog of met zeer eenvoudige methoden uitgevoerd, zoals het pingelen van het oppervlak van de brug met een hamer.
We kunnen een meer definitieve beoordeling van het gedrag en de veiligheid van het brugmateriaal en de constructie bereiken door het gebruik van systematische en effectieve niet-destructieve testmethoden die al bestaan.
De meeste snelwegen en snelwegbruggen van het land zijn gebouwd in de jaren vijftig; onze spoorbruggen zijn bijna een eeuw oud. Veel van deze constructies bevinden zich mogelijk in een kritieke toestand omdat we ze blootstellen aan verkeersbelastingen en trillingen die groter zijn dan hun oorspronkelijke ontwerpcapaciteit en levensduur. De voertuigen van vandaag zijn vaak veel zwaarder dan hun tegenhangers uit het midden van de eeuw.
Beton en staal, de meest gebruikte materialen in onze infrastructuur, verslechteren natuurlijk met de jaren. Vries- en dooimechanismen die in strenge winters worden gebruikt, zijn vooral schadelijk voor beton, net als warme en vochtige omstandigheden en de toepassing van zout om winterijs te smelten. Deze laatste omstandigheden kunnen leiden tot corrosie van het staal dat wordt gebruikt om beton te versterken, waardoor het volume van het staal toeneemt. Het geëxpandeerde volume leidt tot interne spanningen op de constructie en kan leiden tot het bezwijken van het materiaal of het gehele constructiesysteem. De kolommen (pijlers), het deksysteem en verbindingen in een brugconstructie worden allemaal beïnvloed.
Er is onderzoek gedaan naar geavanceerde concepten en laboratoriumtechnieken voor niet-destructief testen met behulp van bijvoorbeeld radar, infraroodthermografie en akoestische methoden, maar meestal zijn dergelijke ontwikkelingen niet doorgevoerd in de implementatiefase om draagbare apparaten te produceren die toepasbaar zijn in veldomstandigheden. De hightech, niet-destructieve tools die momenteel beschikbaar zijn voor infrastructuurinspectie, zijn door de bouwsector niet omarmd voor wijdverbreid en systematisch gebruik.
We moeten de reeds bestaande hoogtechnologische methoden voor het bewaken en testen van bruggen en andere constructies zorgvuldig evalueren en in onze engineering- en beheerpraktijken implementeren, en we moeten de ontwikkeling van nieuwe technologieën waar nodig aanmoedigen.
We moeten veldspecificaties ontwikkelen voor niet-destructieve test- en bewakingstechnologieën en van de bouwsector eisen dat deze het gebruik van deze technologieën overneemt. De overheidsinstanties die verantwoordelijk zijn voor onze infrastructuur zouden systematische inspecties moeten plannen, vooraf bepaalde niveaus van structurele betrouwbaarheid moeten eisen en snelle screening en gedetailleerd onderzoek moeten eisen. Een dergelijk systematisch hightech inspectieproces zou ons in staat stellen de staat van bruggen en andere constructies te beoordelen en prioriteit te geven voor reparatie, retrofit en upgrade. Beslissingen met betrekking tot de opties om te repareren, upgraden, een tijdelijke oplossing te implementeren of een nieuwe structuur te bouwen, moeten worden genomen door bekwame ingenieurs en op basis van wetenschappelijke feiten en gedegen ingenieursinzichten, rekening houdend met de beschikbare financiële middelen.
Ten slotte moeten we in ons technische curriculum de wetenschap van materiële achteruitgang opnemen, methoden voor het ontwikkelen van geavanceerde technologieën voor de beoordeling en reparatie van infrastructuur, en het ontwerp van nieuwe en innovatieve materialen voor infrastructuurtoepassingen. En we moeten erop aandringen dat permanente educatie voor praktiserende ingenieurs en managementpersoneel op dit gebied essentieel is.
Het is mogelijk om nog zo'n tragedie in Minneapolis te voorkomen, maar alleen als we snel handelen om snelle en grondige inspecties uit te voeren met behulp van hightech-apparaten die voor de taak zijn ontwikkeld.
Mondelinge Buyukozturk is een professor van Civiele en Milieutechniek aan het Massachusetts Institute of Technology.