123

Pēdējā laikā tautsaimniecībā ir ievērojami pieaudzis pieprasījums pēc konstrukciju riska un drošuma analīžu metožu pielietojuma. Riska un drošuma analīzes metodes ir starpdisciplināra inženierzinātņu joma, kas prasa būvzinātnes dažādu nozaru pielietojumu, kā arī izpratni par varbūtības, drošuma un lēmumu pieņemšanas metodēm.
Nevēlamas lielas amplitūdu svārstības un trokšņi ir traucēklis dažādu tipu civilo un militāro konstrukciju efektīvai darbībai. Tāpat vibrācijas un troksnis ir viens no visvairāk izplatītākajiem vides kaitīgajiem faktoriem. Vibrācijas un trokšņa ilgstoša iedarbība var radīt nopietnas veselības problēmas, tai skaitā dzirdes pavājināšanos, miega traucējumus, nelabvēlīgi ietekmēt centrālo nervu sistēmu, nopietni mazinot cilvēka darba spējas un radīt citas sekas. Būtiski atzīmēt, ka Eiropas Parlaments un Padome ir izdevuši direktīvu 2002/49/EK par vides trokšņa novērtēšanu un pārvaldību, kas runā par nepieciešamību sasniegt augstu vides aizsardzības līmeni.
Ir labi zināms, ka plāns polimēru slānis starp diviem metāla vai kompozītmateriāla slāņiem ļauj izgatavot plātnes ar augstām enerģijas absorbējošām īpašībām, tajā pašā laikā nezaudējot stiprības un izturības īpašības. Šādi „sendviča” tipa materiāli ir labi trokšņu un vibrāciju slāpētāji (pasīvā vibrāciju slāpēšana). Kopš tika atklāts pjezoelektrisko materiālu apgrieztais (svārstību ierosināšana) efekts, tika pierādīts, ka šie materiāli var tikt izmantoti gan pasīvai svārstību kontrolei, izmantojot elektronisko šuntu, gan aktīvai svārstību kontrolei, izmantojot dažādas elektroniskās ierīces (pastiprinātājus, kontrollerus, utt.).
Jaunākās metodes konstrukciju tehniskā stāvokļa monitoringam un bojājumu identifikācijai var iedalīt divās galvenajās kategorijās – lokālās eksperimentālās metodes: akustiskās jeb ultraskaņas metodes, magnētiskā lauka metodes, rentgenogrāfija, virpuļstrāvas jeb termiskā lauka metodes, un globālās eksperimentālās metodes, pie kurām pieskaitāmas uz pašsvārstības parametru balstītās bojājumu identifikācijas metodes.
Projekta izaicinājums ir izstrādāt bojājumu identifikācijas metodes pielāgotas integrēto sensoru tehnoloģijai. Šajā gadījumā konstrukciju dinamiskie raksturlielumi tiek iegūti no konstrukcijās integrētiem sensoriem, izmantojot konstrukciju dabiskās svārstības ekspluatācijas laikā, vai arī sensoru ierosinātās svārstības, izmantojot konstrukciju aktīvo kontroli. Sekojoši izstrādātie bojājumu identifikācijas instrumenti un integrēto sensoru tehnoloģija būs pamats reālu konstrukciju tehniskā stāvokļa monitoringa metožu izstrādei. Efektīvi konstrukciju tehniskā stāvokļa monitoringa risinājumi reālā laikā ļautu palielināt konstrukciju drošību, pagarināt ekspluatācijas laiku, samazināt apkopes izmaksas un prognozēt konstrukcijas atlikušo darba mūžu.
Tiltu dinamisko īpašību izpēte ir svarīgs tiltu drošuma nodrošināšanas faktors, kas lielā mērā ietekmē tiltu veiktspēju un kalpošanas laiku. Transporta sistēmu un loģistikas attīstības tendences prasa efektīvi izmantot sauszemes autotransportu un transporta infrastruktūru – ceļus un tiltus. Lai sasniegtu augstāku transporta efektivitāti, tiek izmantoti arvien lielāki un smagāki transportlīdzekļi. Daudzos gadījumos tilti tiek pakļauti virsnormatīvām slodzēm, kas paātrina to bojājumu attīstību un palielina to sabrukšanas varbūtību.
Kaut arī pēdējos gados ir veltītas ievērojamas pūles tiltu dinamisko īpašību pētīšanai, tomēr salīdzinoši maz ir darīts, lai izstrādātu konkrētus kritērijus dinamisko raksturojumu novērtēšanai ekspluatācijā esošām un tikko uzbūvētām tiltu konstrukcijām.
Projekts paredz veikt tilta un transportlīdzekļa mijiedarbības modelēšanu, ņemot vērā transportlīdzekļa veidu, laiduma konstrukcijas tipu, balstījuma veidu un brauktuves segas gludumu, izstrādāta metodika jaunu tiltu dinamisko raksturlielumu novērtēšanai, pētīta transportlīdzekļu svara un kustības ātruma ietekme uz konstrukcijas dinamiskajām īpašībām, kā arī izstrādāta metodika ekspluatācijā esošu tiltu dinamisko raksturlielumu novērtēšanai un to rekomendējamo robežvērtību noteikšanai.
Visbiežāk konstrukcijas drošuma novērtēšanai tiek pielietota vispārējā pieeja, kas ir dota Eirokodeksā un ir paredzēta visa veida jaunām konstrukcijām.
Tādēļ, svarīgi ir izstrādāt metodi tiltu drošuma noteikšanai, ņemot vērā iespējamo risku scenārijus, Latvijai raksturīgo transporta slodzi, tiltu materiālu raksturojumus, bojājumu attīstības modeļus.
Projekts paredz veikt iedarbju uz tiltiem teorētisko varbūtību sadalījuma modeļu aprobāciju Latvijas apstākļiem, ārējo iedarbju savstarpējās kombinēšanās prognozēšanas metodes izstrādi, matemātiskā modeļa izstrādi būvmateriālu fizikālo īpašību nenoteiktības ietekmei uz konstrukcijas nestspēju, būves ģeometrisko nenoteiktību ietekmes uz nestspēju matemātiskā modeļa izstrādi, kā arī izstrādāt metodi Eiropas būvnormatīvos definētā drošuma indeksa novērtēšanai ekspluatācijā esošiem tiltiem un izstrādāt ekspluatācijā esoso tiltu atlikušās neststpējas novērtēšanas metodi.
Izstrādātā metode konstrukciju elementu bojājuma zonas lieluma un vietas lokalizācijas noteikšanai, izmantojot eksperimentāli iegūtos dinamiskos parametrus, un atbilstošās signāla apstrādes metodes atļaus novērtēt tiltu, ēku un tehnoloģisko iekārtu drošumu.
Paredzēts izstrādāt viedas konstrukcijas, kas sastāv no stieptiem nesošiem elementiem ar palielināto īpatnēju stiprību, tajā skaitā hibrīdiem kompozītiem, ar pašregulējošo pa elementu garumu spriegumu lauku un vienmērīgu spriegumu sadalījums pa šķērsgriezumu. Paredzēts izstrādāt konstrukcijas darbības modeļus pamatoties uz atbilstošo darbības shēmas analīze un atsevišķu materiālu darbības raksturošanu. Paredzēts izstrādāt stiepto nesošo elementu darbības modelis. Sagaidāms, ka šķiedru stiegrota plastika izmantošana kopā ar tēraudu ļauj izgatavot stiepto nesošo elementu ar masu līdz 2 reizēm mazāku un īpatnējo stiprību par 2 reizēm lielāku, salīdzinājumā ar tērauda analogiem. Paredzēts izstrādāt rekomendācijas stiepta nesoša elementa izmantošanai.