Сегодняшние колонны мостов обычно образованы большими монолитными бетонными конструкциями, которые придают им большую прочность, но допускают возможность растрескивания в случае землетрясения. Существуют и другие варианты, в том числе создание этих несущих конструкций, вдохновленных природой в виде конечностей из суставов и секций, которые, как показывает новое исследование, могут не только обеспечить большую долговечность при сейсмической активности, но и дешево ремонтироваться, если начнут появляться трещины.
Новая конструкция моста, рассмотренная в этом исследовании, известна как гибридный скользящий-качающийся (подвижно-качающийся) мост, который инженеры Техасского университета A&M изучают как более сейсмостойкую альтернативу традиционным конструкциям.
Эти колонны предлагают ту же опору, что и типичные бетонные мостовые колонны, но способны поглощать больше энергии от сотрясений земли благодаря подвижным соединениям и сегментам, вдохновленным человеческими конечностями. Если происходит землетрясение, отдельные сегменты скользят друг по другу, а не трескаются, по крайней мере, идея такова. Но есть еще много чего, что нужно узнать о том, как это будет происходить в реальном мире.
«Наша конструкция моста относительно новая, поэтому существует мало научной литературы, к которой мы могли бы обратиться», - говорит автор исследования доктор Петрос Сидерис. «Итак, мы использовали нетрадиционный подход, чтобы восполнить наш пробел в знаниях, наняв группу экспертов по повреждениям и ремонтам мостов».
Эта группа экспертов провела серию экспериментов, в которых гибридные скользящие-качающиеся колонны подвергались движению, имитирующему сейсмическую активность. Это позволило им наблюдать за происходящим ущербом в виде повреждений и предложить методы и смету затрат на их ремонт. Используя эту информацию, они затем отремонтировали колонны перед тем, как подвергнуть их большей части той же моделируемой сейсмической активности, которая изначально повредила их.
Гибридная конструкция скользящего-качающегося моста, которую инженеры Техасского университета A&M изучали как более сейсмостойкую альтернативу традиционным конструкциям. Фото: Texas A&M University
Эти повторные эксперименты позволили команде сравнить эксплуатационные качества отремонтированных столбов с столбами в их исходном состоянии, а также с столбами, построенными обычным способом. Инженеры обнаружили, что гибридные скользящие-качающиеся колонны испытали меньше повреждений, чем традиционные конструкции, и очень мало повреждений в целом, даже когда они подвергались силам, эквивалентным землетрясениям, которые случаются раз в несколько тысяч лет. Когда они действительно были повреждены, инженеры обнаружили, что их можно легко залатать раствором и углеродными волокнами.
«Ремонт мостов - медленный процесс и стоит значительных денег, которые затем косвенно влияют на сообщество», - говорит Сидерис. «Новые конструкции мостов, которые могут иметь большую начальную стоимость строительства, могут быть более выгодными в долгосрочной перспективе, поскольку они более прочные. Сэкономленные деньги затем могут быть использованы для помощи сообществу, а не на ремонт инфраструктуры».
Исследование было опубликовано в журнале Journal of Structural Engineering, и доктор Петрос Сидерис дает обзор гибридных скользящих-качательных мостов на видео ниже.
Источник: New Atlas / Texas A&M University
