Χάρη στις σύγχρονες τεχνολογίες μπορούμε να ελέγξουμε τις δομοστατικές παραμέτρους και την τρωτότητα, και να αντλήσουμε σημαντικές πληροφορίες για την κατάσταση των γεφυρών.
Των κ. Ι. Σιγάλα και Ι. Σπινάσα*
Οι γέφυρες και γενικότερα τα τεχνικά έργα υποδομής αποτελούν σημαντικό μέρος του εθνικού μας πλούτου, και είναι ιδιαίτερα σημαντική η διατήρηση ασφαλών συνθηκών λειτουργίας στα έργα αυτά. Προς την κατεύθυνση αυτή έχουμε σημειώσει σημαντικά βήματα προόδου ως τώρα, με κυριότερο τη θεσμοθέτηση της Διοικητικής Αρχής Γεφυρών.
Για τη διασφάλιση της ομαλής λειτουργικότητας και της μακροζωίας των γεφυρών, είναι απαραίτητο να ακολουθείται συστηματικά μια δέσμη απαιτητικών διαδικασιών και ενεργειών, καθώς οι γέφυρες και γενικότερα τα έργα συγκοινωνιακής υποδομής υπόκεινται σε ακραίες περιβαλλοντικές καταπονήσεις, όπως είναι π.χ. καταιγίδες και καύσωνες. Παράλληλα, οι υδραυλικές υποσκαφές και οι σεισμοί επιταχύνουν την υποβάθμιση των φυσικών χαρακτηριστικών και μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών κατασκευών.
Οι παραπάνω παράγοντες, συνδυαζόμενοι μάλιστα και με τις καταπονήσεις λόγω των φορτίων λειτουργίας, είναι δυνατό να αυξήσουν τις διαδικασίες γήρανσης, με αποτέλεσμα την αδυναμία ικανοποίησης των απαιτήσεων αντοχής, λειτουργικότητας και αισθητικής των γεφυρών.
Στις περιπτώσεις αυτές είναι επιτακτικό να γίνουν επεμβάσεις αποκατάστασης οι οποίες είναι χρονοβόρες και κοστοβόρες, ενώ επιπλέον απαιτείται να συνδυάζονται και με άλλες –ομοίως χρονοβόρες και κοστοβόρες– ενέργειες όπως είναι π.χ. ο περιορισμός ή ο αποκλεισμός της κυκλοφορίας, με ταυτόχρονη εκτροπή μέσω εναλλακτικών διαδρομών.
Για τη διατήρηση των επιθυμητών –για την ασφάλεια της γέφυρας– επιπέδων λειτουργικότητας, είναι επιπλέον απαραίτητο να εφαρμόζεται ένα συνεχές πρόγραμμα επιθεώρησης και ελέγχων, ώστε να αντιμετωπίζονται έγκαιρα οι αναπόφευκτες φθορές.
Δίκτυο ενόργανης παρακολούθησης
Μέχρι πρόσφατα, οι επιθεωρήσεις των γεφυρών είχαν έναν περιοδικό χαρακτήρα και βασίζονται κυρίως σε οπτικές παρατηρήσεις και σε καθιερωμένες μεθόδους δοκιμών και μετρήσεων.
Σήμερα όμως, με την αύξηση των απαιτήσεων μακράς λειτουργικής ζωής των έργων υποδομής, διαπιστώθηκε ότι η αποκλειστική εφαρμογή των μεθόδων αυτών είναι ανεπαρκής, δυσχερής και δαπανηρή, όπως π.χ. σε περιπτώσεις δυσπρόσιτων θέσεων.
Ο λόγος αυτός οδήγησε στην ανάπτυξη και χρήση τεχνολογικών συστημάτων ενόργανης παρακολούθησης, τα οποία, σε συνδυασμό με τις σημερινές μεθόδους, αναμένεται πως θα εξασφαλίσουν την πολυπόθητη μακροζωία των γεφυρών (βλέπε την παρακάτω εικόνα).
Ενδεικτική διάταξη θέσεων ενόργανων μετρήσεων
Στόχος
Τα δίκτυα ενόργανης παρακολούθησης χρησιμοποιούνται για την απόκτηση των αναγκαίων πληροφοριών όσον αφορά ένα πλήθος δομοστατικών παραμέτρων του εκάστοτε επιτηρούμενου φορέα. Με την περαιτέρω επεξεργασία των παραμέτρων αυτών προσδιορίζονται ενδεχόμενες θέσεις τρωτότητας ή υποβάθμισης και προγραμματίζονται επεμβάσεις συντήρησης ή και επισκευών. Αναλυτικότερα, με την εγκατάσταση και λειτουργία δικτύου παρακολούθησης επιτυγχάνεται:
- Επαλήθευση των παραμέτρων και παραδοχών της αρχικής μελέτης.
- Ανίχνευση αποκλίσεων από τις παραδοχές της μελέτης σχετικά με το μέγεθος των κυκλοφορούντων φορτίων και την απόκριση σε αυτά.
- Απόκτηση σε παρόντα χρόνο δεδομένων για την άμεση εκτίμηση του επιπέδου ασφαλείας.
- Απόκτηση δεδομένων για τον προγραμματισμό και την ιεράρχηση των εργασιών επιθεώρησης, συντήρησης, επισκευών και αποκατάστασης.
- Επιτήρηση της εκτέλεσης των εργασιών επισκευής και εκτίμηση της αποτελεσματικότητάς τους.
- Συλλογή στοιχείων για χρήση τους σε νέες έρευνες.
- Βελτίωση των αρχών σχεδιασμού.
Παραγωγή, συλλογή, μεταφορά, επεξεργασία, διάγνωση και λήψη αποφάσεων
Συλλεγόμενα στοιχεία
Με την ενόργανη παρακολούθηση είναι δυνατό να εντοπισθούν φθορές υπό τη μορφή αλλοιώσεων των υλικών ή αλλαγή της γεωμετρίας. Κατά γενικό κανόνα, η συνολική διαδικασία εντοπισμού και περαιτέρω επεξεργασία των φθορών περιλαμβάνει τα παρακάτω επιμέρους στάδια (βλ την παρακάτω εικόνα ):
- Ανίχνευση ανάπτυξης.
- Εντοπισμός των πιθανών θέσεων φθοράς.
- Εκτίμηση του είδους και της έκτασης των φθορών.
- Κατάταξη των φθορών ανά είδος και βαθμό.
- Πρόβλεψη του βαθμού επικινδυνότητας για το κοινό.
- Πρόγνωση του εναπομένοντος χρόνου λειτουργικότητας.
Διάγραμμα που αποδίδει τη ροή των δεδομένων από τη θέση καταγραφής έως την αποθήκευση
Κύρια μέρη και εξοπλισμός δικτύων
Οι διαδικασίες και τα μέρη που απαρτίζουν ένα τυπικό δίκτυο ενόργανης παρακολούθησης είναι τα εξής:
- Ελεγχόμενος φορέας.
- Αισθητήρες επαφής ή άλλου τύπου.
- Σύστημα απόκτησης πληροφοριών.
- Διατάξεις επεξεργασίας σημάτων.
- Λογισμικό τυποποίησης μορφών σε συνδυασμό με αλγόριθμους αντιστοίχων ανιχνεύσεων.
- Συσκευές μεταφοράς και αποθήκευσης δεδομένων.
- Επεξεργασία και διαχείριση δεδομένων.
Αξίζει να σημειωθεί ότι το σύστημα της ενόργανης παρακολούθησης των τεχνικών έργων έχει εντυπωσιακές αναλογίες με το ανθρώπινο νευρικό σύστημα.
Πλεονεκτήματα
Με την παράλληλη εφαρμογή των ενόργανων μεθόδων παρακολούθησης γεφυρών προκύπτουν τα εξής:
- Πληρέστερη κατανόηση της πραγματικής συμπεριφοράς των γεφυρών υπό τα φορτία λειτουργίας και την επίδραση των περιβαλλοντικών δράσεων.
- Εντοπισμός φθορών σε εναρκτήριο ή προχωρημένο στάδιο.
- Μείωση του χρόνου και του κόστους των επιθεωρήσεων και των επισκευών.
- Άμεση αξιολόγηση των μετρήσεων, έγκαιρη προειδοποίηση και υποβοήθηση στην ανάπτυξη αποτελεσματικότερων στρατηγικών διαχείρισης των γεφυρών.
Παρά τη σχετική ωριμότητα των συστημάτων ενόργανης παρακολούθησης που διαθέτουμε σήμερα, η κατ’ αποκλειστικότητα χρήση τους δεν είναι επί του παρόντος επιτρεπτή, για λόγους που σχετίζονται τόσο με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των γεφυρών (με την ανομοιομορφία υλικών και τις απαιτήσεις μεγάλης λειτουργικής ζωής), όσο και με τις τρέχουσες αδυναμίες των ίδιων των συστημάτων. Για το λόγο αυτό ενδείκνυται η συνδυασμένη εφαρμογή τους με τις κλασικές μεθόδους παρακολούθησης.
*Ο Ιωάννης Ν. Σιγάλας είναι πρόεδρος και ο κ. Ιωάννης Γ. Σπινάσας γενικός γραμματέας του Ελληνικού Τμήματος της Διεθνούς Ένωσης Επιχειρηματικής Εκπαίδευσης (International Association for Business Education [IASBE])
