Cầu sập: Phát hiện sớm nguy cơ nhờ thiết bị cảm biến

Các nhà khoa học Mỹ vừa sáng chế một loại thiết bị cảm ứng mới để thu thập dữ liệu về những khiếm khuyết của cấu trúc cầu, nhằm phát hiện sớm nguy cơ cầu bị hư hại, tránh những sự cố đáng tiếc có thể gây nên thảm họa.

Đơn giản nhưng hiệu quả

Các chuyên gia thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia (Hoa Kỳ), dưới sự hướng dẫn của kỹ sư Dennis Roach, đã chế tạo thành công thiết bị “Comparative Vacuum Monitoring” (tạm dịch: giám sát chân không so sánh) – một loại cảm biến có chức năng giám sát an toàn cấu trúc để phát hiện các dấu hiệu hư hại của cầu.

Kỹ sư Dennis Roach đang cầm thiết bị cảm biến chân không tương đối, có khả năng giám sát an toàn cấu trúc cầu. (Ảnh: Randy Montoya, Sandia)

Theo nhóm nghiên cứu, thiết bị này được sáng chế dựa trên cùng một kỹ thuật dùng để giám sát sức chịu đựng của cấu trúc máy bay.

Trông giống như một chiếc băng y tế cá nhân trong suốt, thiết bị cảm biến mềm dẻo và đơn giản này là một miếng đắp cao su tự kết dính, có những hàng rãnh rất nhỏ được khắc bằng tia laser và liên thông với nhau, trong đó có một dòng áp suất không khí được duy trì.

Thiết bị giám sát này hoạt động giống như các đầu dây thần kinh trong cơ thể con người, có khả năng cung cấp thông tin ngay lập tức. Khi có bất cứ vết nứt hay gãy nào – dù rất nhỏ, hệ thống rãnh nói trên sẽ bị ảnh hưởng và sự thay đổi về áp suất sẽ được ghi nhận ngay, giúp các chuyên gia biết trước nguy cơ hư hại của cầu.

Khi được lắp vào cầu, một hệ thống gồm nhiều thiết bị cảm biến này sẽ giám sát những thanh dầm, cũng như những cấu trúc khác của cầu, để phát hiện những bất thường về độ rung, cường độ chuyển động cũng như các yếu tố khác của cấu trúc cầu.

Ý tưởng về thiết bị cảm biến giám sát an toàn cấu trúc vẫn đang được nhóm nghiên cứu phát triển. Lợi ích của những hệ thống giám sát này bao gồm việc cung cấp dữ liệu ngay lập tức và tiết kiệm nhân lực trong việc quản lý chất lượng cầu.

Tuy nhiên, điều quan trọng là các kỹ sư phải biết rõ về chất lượng của công nghệ mà họ đang sử dụng, và đồng thời họ cũng phải biết sử dụng công nghệ đó một cách thích hợp.

Hư hại nhỏ có thể gây hiểm họa lớn

Về phương diện an toàn thì cầu là một mối quan tâm lớn của bất cứ quốc gia nào, vì các công trình này sẽ bị ảnh hưởng bởi sức ép của tải trọng qua thời gian, đặc biệt là khi thiết kế ban đầu của nó không còn phù hợp với tình hình sử dụng hiện tại.

Cầu Interstate 35W ở Minneapolis (Hoa Kỳ) sập ngày 1/8/2007. Chiếc cầu này đã phải chịu 1 tải trọng lớn gấp 3 lần so với thiết kế cách đây 40 năm! (Ảnh: Metimes.com)

Chẳng hạn như, sau sự cố sập cầu Interstate 35W ở Minneapolis (Hoa Kỳ) ngày 1/8 vừa qua, mọi người đều sửng sốt khi biết rằng nó đã phải chịu tải trọng của lượng xe cộ lớn gấp 3 lần so với khi nó được xây dựng cách đây 40 năm! Trong sự cố này, hơn 10 người đã thiệt mạng.

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng các nhà quản lý cần phải có những cách để biết một cây cầu có đang bị nguy cơ hư hại hay không. Khối lượng xe cộ, mưa to, gió lớn và sự thay đổi nhiệt độ là những yếu tố có thể gây ra những vết nứt rất nhỏ dẫn đến những hư hại lớn trong các cấu kiện thép và bê tông.

Theo kỹ sư Roach, thiết bị có thể phát hiện ngay lập tức những dấu hiệu bất thường mà những cuộc kiểm tra định kỳ như hiện nay không thể khám phá được.

Với sự cảnh báo về những dấu hiệu đầu tiên của một vết nứt nghiêm trọng, các kỹ sư sẽ có biện pháp để khắc phục kịp thời, góp phần ngăn chặn những sự cố đáng tiếc có thể xảy ra.

Quang Thịnh
Theo The Future of Things, TBO, VNN