שירותי בדיקות לא הורסות בתשתיות אזרחיות
כשל מבני מתרחש ללא אזהרה!
מדי שנה, ללא אזהרה, מתרחשים כשלים מבניים רבים בשל טעויות התכן, פגמים שלא זוהו או לא הוערכו נכון, חומרי בניין באיכות נמוכה ועוד. הערכה מדויקת ומהימנה וניטור אחר מצב המבנה הכרחיים למזעור נזקים בעקבות כשל הרה אסון.
בעשורים האחרונים פותחו ויושמו שיטות שונות לבדיקות לא-הורסות של מבנים עשויים ממתכת ובטון מזוין. בקרב שיטות אלו, טכנולוגיית הפליטה האקוסטית (Acoustic Emission) נבדלת בייחודיות שלה. הייחודיות מתבטאת בכך שהיא לא רק מגלה פגמים במתכת ובטון אלא גם משמשת לניטור בזמן אמת אחר שלמות המבנה המצוי בתנאי פעילות שגרתית, להערכת גורמי סיכון תפעוליים וזיהוי היווצרות והתפתחות הפגמים.
מאז שנות השבעים, טכנולוגית הפליטה האקוסטית מיושמת ברחבי העולם לבדיקות תשתיות אזרחיות וצברה ניסיון מוכח בהערכות עבור:
- גשרים עשויים מתכת ובטון מזוין
- מנהרות
- מבנים תעשייתיים ואזרחיים
- מבני בטון לאחר שריפה, רעידות אדמה ונזקים אחרים
- מבנים חשופים לקרינה
- פגמים בעקבות תזוזת הקרקע
בדיקת תשתיות באמצעות טכנולוגית הפליטה האקוסטית
מאז שנות השבעים, החלה להתפתח טכנולוגית הפליטה האקוסטית לבדיקות מבנים תעשייתיים ואזרחיים. פיתוח טכנולוגית הפליטה האקוסטית כללה מחקר רב של מאפייני הפליטה האקוסטית בתהליכי שבר טיפוסיים שמתפתחים ברכיבי מתכות ובטון. בוצעו בדיקות רבות בחומרי בניין בעלי פגמים מסוגים שונים. גשרים ומנהרות באורך מאות קילומטרים נבדקו בשיטות ניסוייות לפני ששיטת הפליטה האקוסטית התפתחה והפכה לטכנולוגיה מוכחת ומהימנה.
כיום, שיטת הפליטה האקוסטית יכולה לספק תשובות לשאלות הבאות:
- האם המבנה ורכיביו יציבים?
- האם קיימים פגמים במבנה הנבדק והיכן הם?
- אילו סוגי פגמים מתפתחים: סדקים במתכת ובטון, קורוזית הזיון, התעייפות וכד’?
- מה מהירות התפתחות הפגמים?
- האם פגמים אלה רגישים לשינויים בעומס?
- האם עומס על המבנה אינו אחיד או גבוה מהמותר?
- האם ישנה החלשות בכבלי זיון?
- האם איכות הבטון ירודה?
- האם התיקון היה יעיל והאם התפתחות הפגמים נעצרה?
- האם חל שינוי במצב המבנה מאז הבדיקה האחרונה?
שיטת הפליטה האקוסטית בהשוואה לחלופות אחרות
בעשורים האחרונים התפתחו בדיקות לא-הורסות שונות עבור מבנים עשויים מתכות ובטון מזוין, ביניהן רדיוגרפיה, מכ”ם קרקע, אולטרסאונד, תרמוגרפיה וכד’. לכל שיטה יש את היתרונות שלה והן מסוגלות לזהות סוגים שונים של פגמים במבנה. אולם, בשונה משיטת הפליטה האקוסטית, שיטות אלו ניתן להפעיל באופן מקומי, לעיתים במיקומים סטטיסטיים, אין באפשרותן לבצע ניטור אחר התפתחות הפגם או לזהות את הסיבות להיווצרות או התפתחות הפגמים. בנוסף, כאשר הפגם מתגלה על ידי אחת השיטות החלופיות, לא ניתן לדעת האם הפגם מתפתח באופן פעיל ומהי חומרת המצב. שיטת הפליטה האקוסטית מספקת תשובות לשאלות אלה ומשמשת להערכת יציבות מבנית מקיפה.
יתרונות ייחודיים של שיטת הפליטה האקוסטית
- בדיקת המבנה בשלמותו
- זיהוי והערכת הפגמים של מבנה העשוי מתכת או בטון ללא מגבלות של כיוון הפגם, עובי המבנה או החומר
- הערכת קצב התפתחות הפגם
- הבדלה בין פגמים מתפתחים ליציבים
- ניטור כמותי ארוך טווח אחר הפגמים
- יכולות ניטור רציף מסביב לשעון
- זיהוי רכיבים מועמסים באופן לא אחיד או גבוה מהמותר
- זיהוי רכיבים שעשויים בטון באיכות ירודה
- הערכה מקיפה של יציבות המבנה
- הבדיקות מתבצעות ללא הפרעה לפעילות המבנה
ניסיון בשימוש בשיטת הפליטה האקוסטית
המומחים שלנו השתמשו בשיטת הפליטה האקוסטית לשם בדיקת יותר ממאה קילומטרים של גשרים ומנהרות באירופה. בניינים רבים שעברו אסונות כגון שריפות, רעידות אדמה ותזוזת הקרקע נבדקו ונוטרו באמצעות טכנולוגיית הפליטה. תוצאות המחקר והבדיקות בשטח פורסמו בספרות מדעית וטכנית. נרשמו מספר פטנטים על המתודולוגיה הייחודית הזאת להערכת תשתיות.
תקינת הפליטה האקוסטית
הפליטה האקוסטית הינה אחת משיטות בדיקה לא-הורסות התקניות בעלת עשרות תקנים, נהלים ושיטות בדיקה אשר פורסמו על ידי ארגונים בינלאומיים שונים כגון ASTM, ASME, EN וכד’.
להלן רשימת חלק מהתקנים והמסמכים הרלוונטיים:
- NDIS 2421 (2000), Recommended Practice for In-Situ Monitoring of Concrete Structures by Acoustic Emission, Japanese Society for Non-Destructive Inspection.
- JCMS-III B5706 (2003) Monitoring method for active cracks in concrete by acoustic emission, Federation of Construction Materials Industries, Japan.
- Recommendation of RILEM TC 212-ACD: Acoustic emission and related NDE techniques for crack detection and damage evaluation in concrete. Test method for classification of active cracks in concrete structures by acoustic emission, 2010.
- Recommendation of RILEM TC 212-ACD: Acoustic emission and related NDE techniques for crack detection and damage evaluation in concrete. Test method for damage qualification of reinforced concrete beams by acoustic emission, 2010.
- Recommendation of RILEM TC 212-ACD: Acoustic emission and related NDE techniques for crack detection and damage evaluation in concrete. Measurement method for acoustic emission signals in concrete, 2010.
- GOST (1991) Concrete. Acoustic Emission method for strength characteristics determination, State Standard of Soviet Union, State Committee on Construction, USSR.
- European Norms (2009) EN1330-9 nondestructive testing-terminology-part 9: terms used in AE testing.
- EN 13554 Nondestructive testing-acoustic emission-general principles.
- ASTM E569, Standard Practice for Acoustic Emission Monitoring of Structures during Controlled Stimulation.
- ASTM E1316, Standard definitions of terms relating to AE.
- ASTM E650, Standard guide for mounting piezoelectric AE sensors.
- ASTM E750, Standard practice for characterizing AE instrumentation.