Мы слышим время от времени, что где-то обрушился обветшавший мост, где-то дал трещину заводской корпус или жилое здание. Да, строения со временем стареют, как и люди. И у них появляются свои болезни — трещины в стенах, снижение прочности кирпичей перекрытий. Точно же знать, долго ли еще простоит дом или мост, есть ли у него «слабые места» и где они — необходимо заранее. Но как оценить реальную устойчивость, прочность различных зданий и сооружений в условиях как обычных, так и чрезвычайных нагрузок?
Обычно диагностику начинают с элементарного осмотра: трещины, разломы, отвалившаяся штукатурка — все это может быть признаком серьезных дефектов конструкции. Кстати, причиной трещины только в 10 % случаев бывает плохая кладка. Чаще виноваты ошибки при проектировании и строительстве, изменения прочности материалов в результате старения, вымывания грунтов в основании…
При диагностике состояния зданий и промышленных сооружений используют различные приборы. Однако большинство их, как и обычный осмотр, предполагает детальное обследование всех элементов здания: фундамента, наружных и внутренних стен, каждого перекрытия, каждой колонны — а это требует больших затрат времени и даже далеко не всегда выполнимо на практике. Представьте, что вам нужно обойти, например, огромный многоквартирный жилой дом, звоня в каждую квартиру и всем объясняя цель вашего визита. Прикиньте, сколько времени это займет, при том что не всех жильцов застанешь дома, а кто-то не захочет пускать незнакомых людей в квартиру…
Много удобнее было бы проверить все здание сразу, целиком, подобно врачу, который простукивав пациента, или продавца, который проверяет перед продажей тарелку, постукивая по ней карандашом: если звук чистый — все в порядке, глухой да еще с дребезгом — в тарелке трещина.
И это, как подтвердили эксперименты специалистов упомянутого уже Центра исследований экстремальных ситуаций, вполне возможно. Более того, свой «голос» имеет практически каждая конструкция, все без исключения сооружения. Но как заставить звучать тот же мост или заводской корпус?
Вспомним еще раз о телеграфном столбе. Чтобы он загудел, достаточно самого слабого ветерка. Так же и здания. Даже слабые порывы ветра или микроколебания почвы заставляют «петь» дома и заводские трубы. Ну, а в тех редких случаях, когда ветра нет, по стене здания можно, в крайнем случае, и постучать молоточком.
Сложнее эту своеобразную музыку услышать. Если верхняя «нота» обычно лежит в звуковом диапазоне, то нижняя составляет сотые доли герца, и даже самое чуткое человеческое ухо ее не услышит. Впрочем, в таком серьезном деле на чувства полагаться нельзя. Нужны объективные способы измерений.
Инженеры, чтобы определить, нет ли в станине станка скрытых дефектов, которые проявляют себя только под нагрузкой, наклеивают на них так называемые тензодатчики. «Tensus» в переводе с латыни — «напряженный», «натянутый». А на русский название таких датчиков переводят еще как «струнные». Главную роль в них и в самом деле играет тонкая металлическая струна.
Струна, с одной стороны, варьирует свое звучание в зависимости от механического напряжения, с другой — меняет свое электрическое сопротивление. А это уже параметр, который можно точно измерить. Так что если наклеить тот же тензодатчик на стену здания, с его помощью можно регистрировать ее вибрацию в широком диапазоне частот, компьютер определит чистоту тона.
Так и работает диагностический комплекс «Струна» и его модификация «Стрела», в состав которых входят измерительные модули с высокоточными струнными датчиками и радиопередатчиками, способными поддерживать связь с компьютером на расстоянии до 1 км.
С помощью новых комплексов специалисты ЦИЭКСа провели обследование уже более 100 объектов. Среди них, например, здание главного вычислительного центра Центрального банка РФ, высотное здание на проспекте Вернадского в Москве, промышленные здания Западно-Сибирского металлургического комбината, жилые строения, которым угрожают обрушения… Комплексы были также успешно использованы специалистами МЧС для оценки устойчивости зданий и сооружений различного типа после катастрофических наводнений и ураганов, произошедших недавно на юге России, в Европе и других регионах мира.
А вообще, как сказал в шутку один из специалистов Центра исследований экстремальных ситуаций, хорошо, если бы не только дом, а целый район или даже город «играл» бы на ветру чисто, без фальши. А что, было бы, наверное, неплохо?
И. АГАФОНОВ, С. СЛАВИН
Так выглядит компьютерно-диагностический комплекс «Стрела».
И ЗЕМЛЯ «ПРОСВЕЧИВАЕТСЯ» ВЕТРОМ
Исследователи из Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН и Института экологических проблем Севера УрО РАН при поддержке РФФИ разработали способ сейсмического зондирования не только зданий, но и земной коры с помощью ветра.
Как ветер может проникнуть под землю? Оказывается, с помощью естественных сооружений, возвышающихся над поверхностью — высоких зданий, мачт, подъемных кранов…
Порывы ветра, налетающие с частотой от десятков часов до нескольких секунд, возбуждают в высотном объекте колебания. Эти ветровые пульсации передаются сооружением на основание, превращая его в своеобразный «камертон» — сейсмический источник, излучающий монохроматические (на одной длине волны) сигналы. Они проникают глубоко в недра и, отражаясь от различных слоев земной толщи, возвращаются назад, на поверхность почвы, где их улавливают специальные датчики.
СЕКРЕТЫ НАШИХ УДОБСТВ
Дисплей, а не экран?
Вскоре, наверное, такого же и большего размера плоские телеэкраны будут так же доступны, как тот, которым когда-то пользовались в школах. Об этом, в частности, говорилось недавно в Сиэтле (США) на Международной конференции по компьютерным мониторам. Форум констатировал: мы становимся свидетелями воистину революционных изменений в данной области.
«На наших глазах не только жидкокристаллические плоские экраны вытесняют с рынка громоздкие дисплеи с электронно-лучевыми трубками. Появляется новое поколение мониторов, которые в отличие от их предшественников можно свернуть в трубку, — сказал в своем выступлении профессор Грег Кроффорд, представитель университета Брауна из г. Провидент. — Например, в повседневной жизни многим преподавателям весьма пригодился бы экран, который можно вытащить из ручки или карандаша, развернуть и использовать для объяснения студентам. Да и сами учащиеся, наверное, вовсе не прочь иметь под рукой карманный компьютер, экран которого достаточно велик, чтобы на нем можно было отчетливо видеть изображение»…
Как устроен новый пленочный дисплей? Его основу составляют органические светодиоды (ОСД). Поскольку они сами излучают свет, то и требуют значительно меньших затрат энергии, чем дисплеи на жидких кристаллах.
Для получения четкого изображения микроскопические светодиоды трех основных цветов наносятся тонкими слоями на стекло, гибкий пластик или металлическую фольгу. Причем, если толщина стекла не превышает 30 микрометров, его можно сворачивать в трубку, не боясь, что оно треснет. Впрочем, для безопасности такое стекло дополнительно закатывают между двумя слоями прозрачного прочного пластика.
Получившаяся в итоге многослойная пленка и есть дисплей в первом приближении.
