Η πρόοδος της τεχνολογίας και της επιστήμης έχει επιφέρει πλήθος νέων μεθόδων κατασκευής και συντήρησης, επιτρέποντας την υλοποίηση πρωτοποριακών έργων στον κλάδο της γεφυροποιίας.
Η κατασκευή γεφυρών είναι ένα απαιτητικό έργο, στο οποίο πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κοινωνικοί και τεχνολογικοί παράγοντες πριν την υλοποίηση του. Η δημιουργία τέτοιων μεγάλων έργων υποδομής έχει τεράστιο αντίκτυπο στην καθημερινή ζωή των πολιτών και φυσικά στην οικονομία, καθώς δύσβατες περιοχές μπορούν να γίνουν πλέον εύκολα προσβάσιμες. Με την πάροδο των χρόνων και τη ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας, έχουν αναπτυχθεί καινοτόμες μέθοδοι κατασκευής και συντήρησης, οι οποίες εξασφαλίζουν εντυπωσιακά έργα γεφυροποιίας, ανθεκτικά στις φυσικές φθορές. Για μία ορεινή χώρα με ιδιαίτερο γεωμορφολογικό περιβάλλον, όπως είναι η Ελλάδα, η ύπαρξη τέτοιων υποδομών είναι ζωτικής σημασίας και θα πρέπει να βρίσκεται στο επίκεντρο του κρατικού σχεδιασμού. Συνεπώς, καλούμαστε να απαντήσουμε στο εξής ερώτημα: ποιες πρακτικές χρησιμοποιούνται σήμερα από τις μεγάλες κατασκευαστικές εταιρείες στα έργα γεφυροποιίας και πώς επιτυγχάνεται η συντήρηση τους;
Καινοτομίες στην κατασκευή
Κατά τον σχεδιασμό, η επιλογή της καταλληλότερης μεθόδου κατασκευής καθορίζεται από πολλούς παράγοντες, οι οποίοι διαφέρουν κατά περίπτωση. Σημαντικότατη παράμετρο αποτελούν οι περιβαλλοντικές και γεωμορφολογικές συνθήκες, οι οποίες επικρατούν στην περιοχή όπου θα υλοποιηθεί η γέφυρα. Τα χαρακτηριστικά του εδάφους, η σεισμικότητα και η προσπέλαση φυσικών εμποδίων είναι ενδεικτικά στοιχεία, που θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη. Μερικά εξίσου σπουδαία κριτήρια, αποτελούν το κόστος και ο χρόνος κατασκευής και βέβαια η ασφάλεια των εργαζομένων. Αν και όπως γίνεται αντιληπτό δεν υπάρχει κάποια χρυσή τομή, η εξέλιξη του κατασκευαστικού κλάδου έχει επιφέρει μεθόδους που εν πολλοίς ανταποκρίνονται στα παραπάνω δεδομένα.
Ο Νίκος Σπυριδωνάκος, Τεχνικός Διευθυντής του Τομέα Έργων και Υποδομών του Ομίλου ΑΒΑΞ, αναφέρεται σε καινοτόμες μεθόδους που κυριαρχούν στον τομέα της γεφυροποιίας. Πιο συγκεκριμένα δηλώνει: «Οι απαιτήσεις για την κατασκευή γεφυρών σε περιοχές δύσβατες ή πάνω από εμπόδια, συνδυαστικά με την ανάγκη μείωσης του χρόνου κατασκευής, καθιστούν τη συμβατική μέθοδο με ικριώματα, εδραζόμενα επί εδάφους, ασύμφορη ή αδύνατη και την εφαρμογή των μηχανοποιημένων μεθόδων κατασκευής, οι οποίες εισάγουν στην κατασκευαστική διαδικασία ειδικό εξοπλισμό, επιβεβλημένη. Από τις μηχανοποιημένες μεθόδους κατασκευής φορέων, ξεχωρίζουν ως προς την καινοτομία τους: η μέθοδος των προωθούμενων-αυτοφερόμενων δοκών, κύριο χαρακτηριστικό της οποίας είναι ο αυτοπροωθούμενος σχηματισμός, επί του οποίου στηρίζεται το καλούπι του φορέα και μεταφέρεται από τη μια θέση στην άλλη, η μέθοδος της προβολοδόμησης, με την οποία γίνεται σταδιακή κατασκευή φορέων σε σπονδύλους σε πρόβολο από την προηγούμενη φάση και η μέθοδος της σταδιακής προώθησης, η οποία συνίσταται στην προοδευτική κατασκευή του φορέα σε σπονδύλους και την εν συνεχεία προώθησή τους, συνήθως από το ένα ακρόβαθρο».
Στη συνέχεια ο Άρης Σταθόπουλος-Βλάμης, Τεχνικός Διευθυντής της ΓΕΦΥΡΑ Α.Ε., επεξηγεί ότι ανάλογα με τις ανάγκες κάθε έργου, επιλέγεται και ο αντίστοιχος τρόπος κατασκευής: «Ανάλογα με τον τύπο της γέφυρας και τις τεχνικές ιδιαιτερότητες κάθε έργου (π.χ. μορφολογία εδάφους, γεωμετρία χάραξης, μήκος ανοιγμάτων κλπ.) διάφορες μέθοδοι κατασκευής μπορούν να επιλεγούν/σχεδιαστούν. H καινοτομία έγκειται στην εφαρμογή όλο και περισσότερο μηχανοποιημένων μεθόδων και προκατασκευής (προβολοδόμηση, σταδιακή προώθηση, προωθούμενοι φορείς, προκατασκευασμένοι σπόνδυλοι, ολισθαίνων/αναρριχώμενος ξυλότυπος κλπ.) συμβάλλοντας στη μείωση του χρόνου και του κόστους κατασκευής, στον περιορισμό των ατυχημάτων λόγω μικρότερης και πιο ελεγχόμενης έκθεσης σε κινδύνους, στη βελτίωση της ποιότητας κατασκευής και στη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος (π.χ. επαναχρησιμοποίηση εξοπλισμού). Οι παραπάνω τεχνικο-οικονομικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες, αποτελούν το κίνητρο για τη συνεχή βελτίωση των μεθόδων κατασκευής, μέσω της ραγδαία εξελισσόμενης τεχνολογίας, αυτοματοποιώντας επίπονες και χρονοβόρες μεθόδους του παρελθόντος».
Επενδύοντας στον χρόνο
Στόχος κάθε άρτιου σχεδιασμού είναι η υλοποίηση ενός ποιοτικού και λειτουργικού έργου, το οποίο θα έχει μεγάλη διάρκεια στον χρόνο. Οι γέφυρες είναι κατασκευές που εκτίθενται καθημερινά σε συνεχώς μεταβαλλόμενες καιρικές συνθήκες και σε ακραία φυσικά φαινόμενα, ενώ δέχονται επιβαρύνσεις εξαιτίας της εκτεταμένης τους χρήσης. Για να περιοριστούν οι παραπάνω φθορές, οι οποίες μπορεί μακροπρόθεσμα να θέσουν σε κίνδυνο την ακεραιότητα της υποδομής, χρησιμοποιούνται υλικά αυξημένης αντοχής και έχουν εισαχθεί ψηφιακοί τρόποι μελέτης με σαφώς πολύ πιο ακριβή αποτελέσματα.
Επί του θέματος μιλά ο Α. Σταθόπουλος-Βλάμης, τονίζοντας την εξέλιξη των τεχνολογικών εφαρμογών και της επιστήμης: «Η επιστημονική και τεχνολογική πρόοδος έχουν συντελέσει στη βελτίωση του σχεδιασμού γεφυρών, στοχεύοντας την εκπλήρωση υψηλών απαιτήσεων αντοχής και ασφάλειας. Ο μελετητής διαθέτει νέα εργαλεία όπως:
- ο καλύτερος χαρακτηρισμός των φορτίων (π.χ. ανέμου, σεισμού, κυκλοφοριακών, έκθεσης σε διαβρωτικό περιβάλλον κλπ.) μέσω ακριβέστερων μοντέλων και διαδικασιών, που έχουν εισαχθεί στους σύγχρονους κανονισμούς
- η λεπτομερέστερη προσομοίωση της κατασκευής και ανάλυσης, λόγω της αύξησης της υπολογιστικής ισχύος των Η/Υ και της εξέλιξης των λογισμικών
- η χρήση νέων υλικών με σημαντικές ιδιότητες ως προς την αντοχή, την πυκνότητα και την ανθεκτικότητα σε διάρκεια (σκυρόδεμα/χάλυβας υψηλής αντοχής, ινοπλισμένου σκυροδέματος, αλουμίνιο, σύνθετα υλικά κλπ.)
- η δυνατότητα επιβεβαίωσης υποθέσεων (assumptions), κυρίως για ειδικά έργα γεφυροποιίας, μέσω εξελιγμένων εργαστηριακών δοκιμών.
Ταυτόχρονα, η φιλοσοφία σχεδιασμού έχει τροποποιηθεί, αποδεχόμενη την ικανότητα των κατασκευών να παραλαμβάνουν σημαντικές μετατοπίσεις (π.χ. με χρήση σεισμικής μόνωσης), έναντι των «άκαμπτων» λύσεων του παρελθόντος, συντελώντας επίσης και στην μείωση των αναπτυσσόμενων δυνάμεων».
Για την εξέλιξη της τεχνολογίας σκυροδέματος και για την διευρυμένη χρήση των εξωτερικών τενόντων προέντασης, κάνει λόγο ο Ν. Σπυριδωνάκος: «Τα τελευταία χρόνια έχουν επανέλθει στο προσκήνιο οι μονολιθικές γέφυρες, οι οποίες πλεονεκτούν ως προς την ανθεκτικότητα, την αισθητική και την αντισεισμική προστασία. Σημειώνεται ότι σήμερα είναι δυνατή η εφαρμογή τους και για μεγάλα μήκη γεφυρών. Οι δυνατότητες της γεφυροποιίας έχουν διευρυνθεί με την πρόοδο που έχει σημειωθεί στην τεχνολογία του σκυροδέματος και ειδικότερα με τη χρήση αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος.
Το τελευταίο δύναται να αποκτήσει ικανή συμπύκνωση, αποκλειστικά μέσω της βαρύτητας και της υψηλής-υπερυψηλής αντοχής του (θλιπτικής αντοχής μεγαλύτερης των 55 N/mm2 και έως 200 N/mm2), το οποίο διακρίνεται κυρίως για τις βελτιωμένες ιδιότητες αντοχής του στο χρόνο. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει στην γεφυροποιία αυξητική τάση εφαρμογής σύμμικτων κατασκευών. Με τον συνδυασμό δομικών στοιχείων από διαφορετικό υλικό στο φέροντα οργανισμό της γέφυρας, επιτυγχάνεται η εκμετάλλευση των ειδικών πλεονεκτημάτων κάθε υλικού, γεγονός που οδηγεί σε λεπτότερες και οικονομικότερες κατασκευές. Η χρησιμοποίηση εξωτερικών τενόντων προέντασης στη γεφυροποιία, το τελευταίο διάστημα έχει αποκτήσει ιδιαίτερη σημασία. Οι γέφυρες με εξωτερικούς τένοντες προέντασης παρουσιάζουν πλεονεκτήματα σχετικά με την κατασκευή, τον έλεγχο, τη συντήρηση, την αντικατάσταση τενόντων και την ενίσχυση των γεφυρών».
Ακολούθως ο Νίκος Παπαγεωργίου, Διευθυντής του Τμήματος Έρευνας & Ανάπτυξης της Nobel Lack S.A, επισημαίνει ότι τα συστήματα βαφής μπορούν να ενισχύσουν αισθητά την αντοχή των μεταλλικών και ξύλινων γεφυρών, παρέχοντας υψηλή προστασία: «Προκειμένου να διασφαλιστεί η προστασία της κατασκευής από την έκθεση σε αέρα, νερό, υγρασία, ηλιακή ακτινοβολία, αλλά και από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, τη ρύπανση και την κυκλοφορία των οχημάτων, απαιτούνται προηγμένες επιστρώσεις, που να μπορούν να εγγυηθούν την αρτιότητα και την ασφάλεια των γεφυρών σε βάθος χρόνου. Για μεταλλικές γέφυρες, προτείνονται συστήματα βαφής αποτελούμενα κυρίως από εποξειδικά αστάρια δύο συστατικών (zinc rich primers ή/και high build primers) και τελικά χρώματα πολυουρεθάνης.
Για ξύλινες κατασκευές προτείνονται συστήματα βαφής, που αποτελούνται από αστάρια εμποτισμού-διείσδυσης και από ειδικά βερνίκια ως τελικές επιστρώσεις, υψηλής αντοχής στην ηλιακή ακτινοβολία. Τα διάφορα συστήματα βαφής τα οποία επιλέγονται, έχουν ως μοναδικό στόχο την προστασία της κατασκευής από όλες τις φυσικές, αλλά και χημικές φθορές που θα υποστεί το έργο σε βάθος χρόνου. Πιο συγκεκριμένα, η αντισκωριακή προστασία επιτυγχάνεται στο μέγιστο βαθμό με την συνδυαστική χρήση εποξειδικών ασταριών υψηλής συγκέντρωσης σε ψευδάργυρο και εποξειδικών αντισκωριακών ασταριών υψηλών στερεών. Η διάβρωση των ξύλινων κατασκευών ελέγχεται μέσω των ασταριών εμποτισμού, που σκοπό έχουν να διεισδύσουν στο εσωτερικό του ξύλου και να το προστατεύσουν. Τέλος, η πυροπροστασία ενισχύεται με τη χρήση πυράντοχων βαφών, οι οποίες προσφέρουν αντοχή στη φωτιά κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες, χρόνου και θερμοκρασίας».
Σύγχρονες πρακτικές στη συντήρηση
Όπως προαναφέραμε, μία προσεγμένη μελέτη μπορεί να εξασφαλίσει αυξημένη αντοχή σε μία κατασκευή και κατ’ επέκταση μεγαλύτερη διάρκεια στον χρόνο. Ωστόσο η συνεχής και σχολαστική επίβλεψη της υποδομής, με στόχο τον εντοπισμό παθογενειών, που μπορεί να προκαλέσουν εκτεταμένες ζημίες και δυνητικά να θέσουν σε κίνδυνο τους χρήστες είναι διαδικασία μείζονος σημασίας. Η χρήση της προηγμένης τεχνολογίας και η κατάρτιση των αρμόδιων είναι τα κλειδιά για την αποδοτικότερη συντήρηση των έργων γεφυροποιίας.
Ο Ν. Σπυριδωνάκος υπογραμμίζει, ότι τα τελευταία έτη είναι διαδεδομένη η χρήση διεθνών συστημάτων διαχείρισης γεφυρών. Πιο αναλυτικά δηλώνει: «Τα τελευταία χρόνια αναπτύχθηκαν διεθνώς συστήματα διαχείρισης γεφυρών (Bridge Management Systems) ως εργαλεία υποστήριξης των αρμόδιων φορέων στο σχεδιασμό και την εφαρμογή προγραμμάτων συντήρησης. Πυρήνας των συστημάτων είναι μία ηλεκτρονική βάση δεδομένων για την καταχώρηση των χαρακτηριστικών των γεφυρών και των περιοδικών αξιολογήσεων της κατάστασης τους, που προκύπτουν από οπτική επιθεώρηση και ενόργανη παρακολούθηση. Τα συστήματα αυτά ενσωματώνουν στοχαστικά μοντέλα πρόβλεψης της φθοράς των γεφυρών, καθώς και συναρτήσεις εκτίμησης του κόστους των ενεργειών συντήρησης. Το τελικό επιχειρησιακό επίπεδο αυτών των συστημάτων περιλαμβάνει τον προσδιορισμό, μέσω αλγορίθμου βελτιστοποίησης, του βέλτιστου προγράμματος συντήρησης. Αντικειμενικός στόχος είναι η μέγιστη δυνατή αποκατάσταση της ασφάλειας και λειτουργικότητας στο πλαίσιο των διαθέσιμων οικονομικών πόρων».
Στη συνέχεια ο Α. Σταθόπουλος-Βλάμης, υποστηρίζει: «Μία από τις σύγχρονες πρακτικές είναι το ενδελεχές πλάνο παρακολούθησης (Monitoring) και συντήρησης, μέσω τακτικών οπτικών επιθεωρήσεων και εργαστηριακών ελέγχων των υλικών, αλλά και η υλοποίηση ενόργανης παρακολούθησης για συγκεκριμένες γέφυρες ή για απόκτηση δεδομένων, που δεν είναι δυνατόν να αποκτηθούν με τις προαναφερόμενες μεθόδους. Σημαντική είναι η ύπαρξη ενός φορέα διαχείρισης, ο οποίος έχει τα τεχνικά προσόντα και την εμπειρία να σχεδιάσει και να υλοποιήσει το πλάνο παρακολούθησης, να αποκτήσει με δομημένο τρόπο αξιόπιστα δεδομένα, να τα αναλύσει για την εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας και ανθεκτικότητας σε διάρκεια, να ιεραρχήσει τα ευρήματα και να εκπονήσει το πλάνο συντήρησης, που θα διασφαλίζει την ασφάλεια και την αειφορία των υποδομών.
Η τεχνολογία έχει επίσης συμβάλλει στη βελτίωση των διεργασιών παρακολούθησης και συντήρησης των γεφυρών, μέσω της μείωσης του χρόνου απόκτησης και ανάλυσης των δεδομένων, με χρήση ειδικού υλικού και λογισμικού. Επιπλέον, συμβάλλει στην αύξηση της ασφάλειας των επιθεωρητών και στη μείωση της όχλησης των χρηστών, μέσω χρήσης ειδικών μέσων πρόσβασης και μη επανδρωμένων οχημάτων (drones, ROV για αέριες και υποθαλάσσιες επιθεωρήσεις αντίστοιχα), καθώς και στη δυνατότητα λήψης αξιόπιστων μετρήσεων, μέσω ειδικού εξοπλισμού».
Με την αντίστοιχη μέριμνα στον σχεδιασμό είναι εφικτό να ξεπεραστούν οι περισσότερες δυσκολίες κατά τη συντήρηση των γεφυρών, εξηγεί ο Ν. Παπαγεωργίου: «Οι προκλήσεις τέτοιων έργων δεν ξεκινούν κατά τη συντήρηση τους, αλλά από τον αρχικό σχεδιασμό τους. Πρωταρχική πρόκληση αποτελεί η βαφή των διαφόρων μερών, αλλά και η μετέπειτα συναρμολόγησή τους. Τα συστήματα βαφής πρέπει να εφαρμόζονται στο απόλυτο που ορίζει ο κατασκευαστής ή και το σχέδιο του έργου. Τα πάχη βαφής για παράδειγμα, είναι ένας δείκτης καθοριστικός για τις τελικές ιδιότητες της κατασκευής (αντοχή στο UV, αντισκωριακή προστασία). Κατά τη συναρμολόγηση εν συνεχεία, αναπόφευκτα θα υπάρξουν φθορές στην βαφή, οι οποίες θα οδηγήσουν σε οξείδωση (σκουριά), πολύ σύντομα. Βεβαίως, και κατά την συντήρηση, όπως είναι εύκολα αντιληπτό, οι επαναβαφές αλλά και οι επιδιορθώσεις όπου είναι απαραίτητο, καθίσταται τεχνικά δύσκολες. Επίσης πρέπει να αναφερθεί, η αδυναμία επιδιορθώσεων σε συγκεκριμένα τμήματα της κατασκευής και για αυτό το λόγο, η αρχική εφαρμογή θα πρέπει να αποδίδει εξαρχής μακροχρόνια προστασία».
Συμπερασματικά, το κάθε έργο γεφυροποιίας έχει τις δικές του ανάγκες, ανάλογα με την περιοχή στην οποία υλοποιείται και τον λειτουργικό σκοπό που καλείται να επιτελέσει. Με γνώμονα τα παραπάνω, επιλέγεται η καταλληλότερη μέθοδος κατασκευής και συντήρησης, η οποία πρέπει να ανταποκρίνεται στους περιορισμούς κόστους και χρόνου, στις καθορισμένες προδιαγραφές ποιότητας – αντοχής και στις ιδιαίτερες περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν. Τη λύση σε αυτή την εξίσωση δίνει η τεχνολογία με σύγχρονες εφαρμογές, που αποτελούν πολύτιμα εργαλεία στα χέρια των μηχανικών.