Skúlptúr burðarvirki öryggisnýjungar? 

Þegar þú heyrir „skúlptúröryggi“ hoppa flestir hugar til jarðskjálftavarnarsöfn eða tryggja sökkla. Það er hluti af því, en hin raunverulega, grófa nýsköpun gerist utandyra, þar sem list mætir innviðum, veðri og almenningi - staðir þar sem bilun er ekki bara náttúruverndarmál, það er ábyrgðarmartröð. Áhersla mín hefur alltaf verið á mótum kraftmikils álags, vatns og varanlegrar uppsetningar. Þetta er sess, en þar sem lærdómurinn er erfiður og lausnirnar eru aldrei bara kennslubækur.

Misskilningur um statískt álag

Allir byrja á eigin hleðslu – þyngd bronssins, steinsins, stálsins. Þú reiknar það, þú hannar grunninn og þú heldur að þú sért búinn. Það er fyrsta, og hættulegasta, tilgátan. Raunverulega áskorunin byrjar með kraftmikið álag. Fyrir gosbrunnsskúlptúr er það ekki bara vatnsþyngdin í skálinni. Það er vökvaþrýstingur frá 100 metra þotu, hringlaga hleðsla frá titringi dælunnar sem sendur er í gegnum armaturen og vindklippan á stóru, óreglulegu formi sem virkar meira eins og segl en fastur hlutur. Ég hef séð hönnun þar sem byggingarverkfræðingurinn meðhöndlaði skúlptúrinn sem einlita blokk, aðeins fyrir viðskiptavininn til að biðja um að bæta við háþrýstútum sem í raun breyta hlutnum í eldflaugamótor prófunarstand. Endurhönnunin kostaði stórfé.

Svo er vatnið sjálft sem burðarvirki. Við erum ekki bara að tala um tæringu, þó það sé stór hluti. Ég er að tala um flot í niðurgrafnum geymum, vatnsstöðuþrýsting á kafi suðu og innsigli og frost-þíðingarlotu í tempruðu loftslagi. Samstarfsmaður lenti einu sinni í meiriháttar bilun í norður-kínversku verkefni - fallegu hreyfiverki úr ryðfríu stáli. Innra frárennsli fyrir skúlptúrhlutana var lítillega undirstærð. Á veturna fraus afgangsvatn, stækkaði og sprakk mikilvægan suðusaum. Allt hreyfanlegur hlutinn greip og þreytist síðan af áframhaldandi tilraunum mótorsins til að keyra hann. Viðgerðin fól í sér að skera út allan kjarnann. Lærdómurinn? Þinn burðarvirki öryggi greining verður að fela í sér bilunaraðferðir veitukerfa sem eru samþætt í listinni. Skúlptúrinn og kerfi hans eru ein lífvera.

Þetta er þar sem fyrirtæki með djúpa reynslu á sviði aðgreina sig. Ég var að fara yfir verkefnasafn frá Shenyang Fei Ya Water Art Landscape Engineering Co., Ltd. (þú getur fundið verk þeirra á https://www.syfyfountain.com). Það sem stóð upp úr var ekki bara umfang gosbrunnar þeirra, heldur langlífi. Að byggja yfir 100 stórar innsetningar síðan 2006 þýðir að þeir hafa óhjákvæmilega lent í og ​​leyst þessi duldu kraftmiklu vandamál. Uppsetning þeirra - með sérstakar verkfræði- og þróunardeildir ásamt sýningarherbergi og verkstæði - bendir til vinnu sem byggir á frumgerð og prófunum, þar sem sönn nýsköpun í beitt skúlptúröryggi fæðist. Þetta snýst ekki eingöngu um fínan hugbúnað; það snýst um að hafa rannsóknarstofu til að prófa þrýsting stútasamstæðu eða viðnám efnis gegn klóruðu vatni undir álagi.

Efnisþreyta og falin viðmót

Nýsköpun þýðir oft að nota ný efni eða samsetningar. Koltrefjasamsetningar fyrir léttari svigrúm, sérhæfðar fjölliður fyrir sveigjanlega samskeyti. En hvert nýtt efni kynnir nýja bilunarpunkta, oft á viðmótunum. Hvernig tengir þú koltrefjar við ryðfríu stáli í stöðugu raka umhverfi? Langtímaárangur límsins við hitauppstreymi er svartur kassi nema þú prófar það í þúsundir klukkustunda. Við prófuðum nýja sveigjanlega tengingu á ölduhreyfingarskúlptúr. Vörulýsingin var fullkomin. Í raun og veru ollu stöðugar örhreyfingar í klóruðu þokuumhverfi tegund af streitutæringarsprungum í málmblöndunni sem var ekki í neinu gagnablaði. Það mistókst eftir 18 mánuði. „Nýsköpuninni“ varð að snúa aftur til hefðbundnara, of hannaðra snúningssambands. Stundum felst nýsköpunin í því að vita hvenær eigi að gera nýjungar.

Vöktun er ósungin hetja nútímans burðarvirki öryggi. Það er ekki nóg að byggja það og ganga í burtu. Fyrir meiri háttar uppsetningar erum við nú að fella ljósleiðaraálagsmæla inn í mikilvæga burðarvirki og nota hröðunarmæla til að fylgjast með titringsmerkjum. Nýjungin er í gagnatúlkuninni. Breyting á grunntíðni mannvirkisins getur bent til sprungumyndunar eða grunnuppbyggingar löngu áður en það er sýnilegt. Við erum að fara frá fyrirbyggjandi viðhaldi yfir í forspárviðhald. Þetta er breytilegt fyrir rekstrarfjárveitingar viðskiptavina og langtímaöryggi almennings.

Annað falið viðmót er á milli listamannsins, verkfræðingsins og byggingaraðilans. Listamaðurinn sér fyrir sér mjóan stilk sem heldur stórri, vatnsfylltri kúlu. Verkfræðingurinn veit að hvirfilbylurinn frá kúlunni mun valda hættulegum sveiflum. Nýjungin hér er málsmeðferð, ekki tæknileg. Það snýst um að þrívíddarskanna maquette, keyra CFD (Computational Fluid Dynamics) uppgerð snemma og hafa ítrekaða vinnustofur þar sem málamiðlanir eru gerðar fyrirmyndir í rauntíma. Besta útkoman er þegar verkfræðileg þvingun hvetur til listrænnar breytingar sem verður undirskrift verksins. Ég hef séð myndhöggvara breyta föstu formi í götótt form til að draga úr vindálagi, sem síðan skapaði fallegt ljósmynstur í gegnum vatnsstrókana – framför sem er algjörlega sprottin af öryggissamræðum.

Grunnurinn: Bókstaflega og óeiginlega

Þú getur haft ljómandi hannaða skúlptúrinn og hann mun falla ef grunnurinn misskilur jarðveginn. Þetta er minnsta glamorous, mikilvægasta svæði. Fyrir gosbrunnsskúlptúra ​​er jörðin oft í hættu frá upphafi - þú ert að grafa risastór skál, vatnsborðið er hátt og jarðvegurinn er endalaust blautur. Hefðbundinn haugakstur gæti ekki verið framkvæmanlegur við hliðina á viðkvæmum neðanjarðarlögnum. Við höfum fært okkur í átt að því að nota þyrilhrúga eða örbunka í þessum aðstæðum. Þeir valda minni titringi, hægt er að setja þær upp í horn til að standast ákveðna þrýstingsvektor og hægt er að sannreyna burðargetu þeirra við uppsetningu. Það er byggingarnýjung sem fengin er að láni frá byggingarverkfræði, en notkun hennar í listuppsetningu er djúpstæð.

Grunnurinn felur einnig í sér laga- og skjalarammann. Nýjung sem við ýtum undir er „stafræni tvíburinn“. Þegar verkefninu er lokið fær viðskiptavinurinn ekki bara sett af PDF teikningum. Þeir fá 3D BIM (Building Information Modeling) líkan sem inniheldur efnisupplýsingar, suðukort, viðhaldsáætlanir fyrir tiltekna íhluti, og gögn um innbyggða skynjaranet. Þetta verður lifandi met í lífi skúlptúrsins. Ef nýrri verkfræðistofu er falið að meta mat eftir 20 ár eru þau ekki að byrja frá grunni eða reiða sig á fölnuð pappírsáætlun. Þetta bætir verulega til lengri tíma litið burðarvirki öryggi stjórnun.

Bilanir í undirstöðum eru skelfilegar og dýrar. Ég man eftir verkefni, ekki okkar sem betur fer, þar sem grunnur stórs hreyfimyndaskúlptúrs var hannaður fyrir kyrrstöðuálagið en gerði ekki nægjanlega grein fyrir hvolfi augnablikinu frá skyndilega stöðvun hreyfiarmsins. Í gegnum árin þróaðist það örlítið halla. Þessi halla breytti þyngdarpunktinum, sem jók kraftmikið álag á legurnar, sem leiddi til bilunar í fossi. Lagfæringin var í rauninni að taka í sundur og endurbyggja. Orsökin? Rof á milli kraftútreikninga vélaverkfræðingsins og grunnhönnunar byggingarverkfræðingsins. Nýjungin núna er lögboðnir þverfaglegir endurskoðunarfundir með einum, ábyrgum aðalverkfræðingi fyrir allt samþætta kerfið.

Vatn sem aðalálag og umboðsmaður rýrnunar

Þetta á skilið sinn eigin kafla vegna þess að þetta er svo oft eftiráhugsun. Í hönnun vatnsþátta er vatnið listmiðillinn, en fyrir byggingarverkfræðinginn er það ríkjandi álagsmál. Við skulum brjóta það niður. Í fyrsta lagi vökvaáhrif: kraftur vatnsþota sem lendir á skúlptúrhluta er ekki léttvægur. Við hljóðfærðum kopar „bjöllu“ skúlptúr sem var sleginn af forrituðum vatnshamarpúlsi. Staðbundnu þrýstipunktarnir dugðu til að valda harðnun verksins og að lokum þreytusprungur í þunnum koparnum með tímanum. Nýjungin var að bæta fórnfúsri, skiptanlegum ryðfríu stáli höggplötu á bak við koparhúðina - einföld, næstum miðalda lausn, en það virkaði.

Í öðru lagi, vatnsþyngd og slosh. Skál er ekki alltaf full. Á meðan á sýningu stendur tæmist það og fyllist hratt. Breytilegur vatnsmassi hefur áhrif á náttúrulega tíðni alls mannvirkis. Ef þessi tíðni passar einhvern tímann við titringstíðni dælunnar færðu ómun, sem magnar streitu veldisvísis. Við keyrum nú tímabundnar kvikar greiningar sem líkja eftir öllu vatnssýningarferlinu. Þetta er reikningslega þungt en nauðsynlegt. Í þriðja lagi og skaðlegasta er úðabrúsa. Fínn mistur frá gosbrunnum flytur vatn og efni inn í hverja sprungu. Það finnur óþétta boltaþráða, háræðabil í suðu og rafrásir. Nýsköpun okkar hér snýst minna um að þétta allt fullkomlega - það er ómögulegt - og meira um að hanna frárennslisstíga og nota efni sem mistakast þokkalega. Til dæmis að tilgreina tvíhliða ryðfríu stáli fyrir allar innri festingar, jafnvel þótt aðalbyggingin sé mildt stál, vegna þess að þegar málningarhúðin bilar (og hún mun), munu festingarnar ekki tærast og missa klemmukraftinn yfir nótt.

Þegar litið er á fyrirtæki eins og Shenyang Feiya Water Art Garden Engineering Co., Ltd., þá er lýsing þeirra á því að hafa vel útbúna rannsóknarstofu, gosbrunnssýningarherbergi lykilatriði. Þetta er þar sem þú bardagaprófar þessar hugmyndir. Þú smíðar hluta af skúlptúrnum í mælikvarða, setur hann í saltúðahólf, hringir honum í gegnum frost-þíðingu og keyrir dælurnar í 10.000 klukkustundir samfellt. Þú nýtir ekki á peningum viðskiptavinarins. Þú mistakast í eigin rannsóknarstofu, lærir og endurtekur. Það ferli er grunnur trausts nýjungar í byggingaröryggi.

Mannlegi þátturinn og rekstraröryggi

Að lokum er hægt að afturkalla alla verkfræði í heiminum með rekstrarvillum. Klassískt tilfelli: stýrikerfisforritarinn, sem reynir að skapa dramatískari áhrif, eykur hröðunarhraða á hreyfingu skúlptúrhluta. Nýja hraðasniðið framkallar tregðukrafta sem byggingarhemlar og takmörkunarrofar voru ekki metnir fyrir. Verkið smellur í vélræna stöðvun sína og skemmir armatureð. Nýjungin hér er í kerfissamþættingu og lokun. Nútíma stjórnkerfi ættu að hafa harðkóða hámarksfæribreytur sem ekki er hægt að fara yfir nema með lykilorðavernduðu leyfi byggingarverkfræðings. Listræn sýningarforritun verður að starfa innan skilgreinds „öryggishjúps“ krafta og hreyfinga.

Svo er það viðhaldsaðgangur. Ef ómögulegt er að skoða mikilvægan bolta eða athuga togið án þess að taka helming skúlptúrsins í sundur, verður hann ekki skoðaður. Við hönnum nú með viðhald sem aðalbílstjóri. Þetta þýðir að bæta við skoðunarhöfnum, hanna lyftipunkta til að skipta um íhluti og búa til skýrar, sjónrænar skoðunarleiðbeiningar (t.d. athugaðu hvort hárlínur sprungur í þessum radíus á 6 mánaða fresti). Nýjungin felst í því að gera öryggisreglurnar líkamlega auðveldar í framkvæmd. Það er mannmiðuð hönnun fyrir tæknimennina.

Á endanum gæti mikilvægasta nýsköpunin verið hugarfarsbreyting. Byggingaröryggi skúlptúra ​​er ekki einu sinni vottorð sem gefið er út við uppsetningu. Það er líftímaskuldbinding. Þetta snýst um að hanna með tilliti til skoðunar, byggja í offramboði, skipuleggja viðgerðir og virða stanslausa, skapandi eyðileggingu umhverfisins - sérstaklega vatns. Raunverulega markmiðið er ekki að koma í veg fyrir alla bilun, heldur að stjórna aðferð og afleiðingum bilunar og tryggja að það sé aldrei skelfilegt. Það krefst blöndu af íhaldssömum verkfræðireglum, markvissum hátæknilausnum og umfram allt erfiðu innsæi sem kemur aðeins frá því að hafa séð hluti fara úrskeiðis í fortíðinni. Það er sú þekking sem þú sérð hjá teymum sem hafa verið í skotgröfunum, smíðað og viðhaldið flóknum mannvirkjum í áratugi. Það er ekki eitthvað sem þú getur hermt eftir; þú verður að lifa það.