A világ hídjai közül sok komoly szerkezeti károsodással küzd és a közeljövőben jelentős összegekbe kerül majd felújításuk. Amerikai építőmérnökök olyan új hídtervekkel álltak elő, amelyek kevésbé sérülékeny szerkezeteket ígérnek, következésképpen alacsonyabb helyreállítási költséget jelentenek.

A Structure and Infrastructure Engineering folyóiratban közelmúltban megjelent tanulmányban a Texas A&M Egyetem és a Colorado Egyetem kutatói tudományos és ipari szakemberekből álló bizottság segítségével átfogó kár- és javítási értékelést végeztek a még megvalósítás előtt álló hídtervekről. A kutatók szerint a szakértői visszacsatolási módszer egyedülálló és robusztus technikát kínál a hídtervezések megvalósíthatóságának értékelésére, amelyek még mindig korai kutatási és fejlesztési szakaszban vannak.

„A hidak – különösen a magas szeizmikus kockázatú régiókban – sérülékenyek, és időközönként javításra szorulnak. Fontos kérdés, hogy milyen javításokat kell alkalmazni különböző típusú és szintű károk esetén, mi lesz ezek költsége, valamint időtartama – ezek mind ismeretlenek az új hídterveknél” – mondta dr. Petros Sideris, a Zachry Építőmérnöki Tanszék adjunktusa. „Megválaszoltuk ezeket a kérdéseket egy új hídtervhez igazítva, olyan megközelítést alkalmazva, amelyet ritkán használnak a szerkezetépítésben.”

A legtöbb híd elég erős ahhoz, hogy elbírja saját súlyukat és más terheléseket, például a rajtuk átvezetett forgalmat. Sideris szerint azonban, ha váratlanul bekövetkezik egy szeizmikus tevékenység, a szerkezetek megrepedhetnek, és a károk orvoslása túlzottan drága. E hiányosságok kiküszöbölésére Sideris és csapata kifejlesztett egy új kialakítást, amelyet hibrid csúszó-ringató hídnak hívnak. Ezek a hidak monolit kivitel helyett oszlopokból készülnek, amelyek végtagok ihlette „ízületeket” és tartó szegmenseket tartalmaznak. Ezért földrengés esetén ezek a kötőelemek lehetővé teszik a talaj mozgásából származó energia egy részének elnyelését, miközben a szegmensek enyhén mozognak, egymás felett csúsznak, nem pedig hajlanak vagy megrepednek. A hibrid csúszó-ringató híd kialakításának vonzereje ellenére egyelőre keveset tudunk arról, hogy a hidak hogyan fognak viselkedni valós helyzetekben.

„A helyes javítási stratégia megtalálásához tudnunk kell, hogy néznek ki a károk” – mondta Sideris. „Hídtervünk viszonylag új, ezért kevés olyan tudományos szakirodalom áll rendelkezésre, amelyre hivatkozhatnánk. Ezért rendhagyó megközelítést alkalmaztunk, hogy pótoljuk tudásbeli hiányosságainkat: szakértői csoportot állítottunk fel a hídkárok és javítások terén tapasztalt szakemberekből.”

Tanulmányukhoz Sideris, dr. Abbie Liel, a Colorado Boulder Egyetem professzora, és csapatuk az ipari szakértőiből, valamint egyetemi kutatókból álló nyolc fős bizottságot állított fel, hogy meghatározzák a különböző káros állapotokat a kísérletileg tesztelt hibrid csúszó-ringató prototípussal tervezett oszlopokban. A megfigyelt károk értékelése alapján a szakértői bizottság javítási stratégiákat és becsült javítási költségeket állított össze. A tanulmányi készítői ezt követően ezt az információt használták fel a törött oszlopok rögzítésére: ugyanazon kezdeti károkat okozó körülmények között újból tesztelték az oszlopokat, és számítási vizsgálatok során összehasonlították a javított oszlop viselkedését az eredeti oszlop viselkedésével. A bizottság megállapította: a kutatók tervei alapján épített oszlopok összességében kevesebb kárt okoztak, mint a hagyományos kivitelű hidak. Valójában az oszlopok nagyon csekély károkat mutattak, még akkor is, ha olyan mozdulatoknak vetették alá őket, amelyek emlékeztetnek egy ezer évente egyszer előforduló, brutális erősségű földrengésre. Ezenkívül a károk viszonylag gyorsan helyrehozhatók fugával és szénszálakkal, ami arra utal, hogy a helyreállításhoz nincs szükség külön stratégiára, sem költséges eszközökre.

Forrás: https://engineering.tamu.edu/news/2020/10/bridges-with-limb-inspired-architecture-can-withstand-earthquakes-cut-repair-costs.html