Nakon delimičnog urušavanja mosta Karola u Drezdenu u septembru 2024. godine, nemačka javnost i nadležne institucije usmerile su pažnju na alarmantno stanje infrastrukture.
.jpg)
Urušavanje mosta Karola (Foto: Fraunhofer-Gesellschaft)
Prema trenutnim procenama, čak 8.000 mostova na auto-putevima i oko 18.000 kilometara železničkih pruga zahtevaju hitnu sanaciju, a ukupan trošak tih radova mogao bi dostići i 100 milijardi evra. Iako bi kontinuirano praćenje stanja objekata moglo sprečiti ovakve incidente, dosad je zbog visokih troškova bilo zapostavljeno.
U Institutu za inženjering adaptivnih sistema, ogranku Fraunhofer instituta za integrisana kola (IIS), istraživači razvijaju efikasan i cenovno pristupačan sistem nadzora koji koristi radarsku tehnologiju iz sveta automobilske industrije. Cilj je produžavanje veka trajanja konstrukcija, unapređenje bezbednosti i tačnije planiranje sanacionih radova.
Oglas
Nedostatak propisa za kontinuirani monitoring
Trenutno, standard DIN 1076 reguliše inspekciju i nadzor građevinskih objekata u Nemačkoj, ali predviđa samo periodične provere, bez kontinuiranog praćenja. Takav sistem nadzora bi, međutim, omogućio kvalitetnije prikupljanje podataka i bolje procene koliko je nekoj konstrukciji preostalo radnog veka.
Fraunhofer IIS je aktivan član udruženja Deutsche Gesellschaft für Bauwerksmonitoring e.V, koje se zalaže za uvođenje nadzora pomoću senzora kao standardne prakse.
Ipak, specijalizovani senzori namenjeni isključivo nadzoru građevinskih struktura još uvek predstavljaju visoku finansijsku prepreku - njihova cena je višestruko veća u poređenju sa rešenjima iz auto-industrije koja se mogu prilagoditi za ove potrebe.
Automobilski senzori kao isplativa alternativa
Fraunhofer tim iz Drezdena došao je do rešenja u vidu već razvijene tehnologije koja ispunjava sve zahteve: visoku preciznost, dug vek trajanja, otpornost na opterećenja i širok temperaturni opseg.
Christoph Sohrmann, rukovodilac istraživačke grupe, objašnjava da su se automobilski senzori, posebno oni koji se koriste za autonomnu vožnju, pokazali kao idealna osnova za nadzor infrastrukturnih objekata.
On ističe da će se u saradnji sa firmom MKP GmbH uskoro sprovesti testiranje MEMS senzora koji se trenutno koriste u mobilnim telefonima i vozilima. Ovi senzori mogu detektovati pucanje čelične užadi u armirano-betonskim mostovima. Ipak, glavni fokus istraživanja ostaje na radarskim senzorima.
Tehnička prilagođavanja su ključna
Iako su automobilski senzori finansijski isplativi, njihova primena u građevinskom nadzoru zahteva dodatne modifikacije. Signalna obrada bazirana na frekvenciji, tipična za auto-industriju, nema dovoljno visoku rezoluciju da bi detektovala sitne promene u strukturi građevinskih objekata.
Zato su istraživači Fraunhofer instituta kombinovali taktilne senzore sa radarskim merenjima bez kontakta. Eksperimenti su sprovedeni na testnom mostu dugom 45 metara u realnom laboratorijskom okruženju Tehničkog univerziteta u Drezdenu (TUD), u mestu Bautzen. Dobijeni podaci služe kao osnova za razvoj i validaciju novih koncepata monitoringa.
Sohrmann navodi da radarski senzori omogućavaju lako merenje vibracija i statičkih pomeranja konstrukcija - čak i u milimetarskom ili submilimetarskom opsegu, uz frekvencijski raspon koji premašuje 1.000Hz. Metod koji koriste bazira se na interferometrijskoj obradi faznih podataka.
Ključna je interdisciplinarna saradnja
Merenja su naručile i analizirale nadležne institucije i građevinski biroi, a projektni tim posebno ističe značaj saradnje između inženjera različitih profila. Sohrmann naglašava da je za uspešnu primenu rešenja važno unapred definisati koje podatke treba prikupljati, u kojoj učestalosti i sa kolikom preciznošću, kao i da interpretacija rezultata treba da bude jednostavna.
Veliki doprinos projektu dao je i profesor Steffen Marx, stručnjak za betonske konstrukcije sa TUD-a, koji od početka projekta pruža stručne savete iz perspektive građevinskog inženjerstva.
Novi projekat RICARES: Fokus na železničke mostove
Senzori koji se koriste, poput interferometara koji se postavljaju na ili ispod mostova, omogućavaju kako kratkoročna, tako i dugoročna merenja. Kratke studije se završavaju u roku od nekoliko nedelja, dok dugoročno praćenje traje godinama.
U nastavku projekta pod nazivom RICARES planira se detaljnije praćenje stabilnosti železničkih mostova. Ipak, tehnologija se može jednako uspešno primeniti i na drumske mostove. Istraživači će se fokusirati na sinhronizaciju većeg broja senzora i optimizaciju njihove funkcionalnosti pomoću sočiva, antena ili reflektora.
Pristupačna tehnologija za širu primenu
Sohrmann ističe da pristupačni senzori otvaraju mogućnost ne samo za ciljana ispitivanja objekata kod kojih postoji sumnja u stabilnost, već i za uvođenje sistematskog nadzora na široj skali. Prikupljanje starih podataka o opterećenju i ponašanju konstrukcija može biti od presudnog značaja za rano otkrivanje potencijalnih oštećenja.
