پایش سلامت سازه

خدمات پایش سلامت سازه

پایش سلامت سازه، از نکات اصلی در بهره برداری از یک سازه، تامین ایمنی آن از لحاظ مقاومت، در برابر بارهای طبیعی مانند باد، برف و زلزله است.

از طرف دیگر در طول عمر یک سازه عوامل بیرونی مانند بارهای سرویس، شرایط محیطی، رخدادهای تصادفی و عوامل درونی مانند نقص‌های هندسی، افت مقاومت مصالح، ازدست رفتن ظرفیت باربری اعضای سازه، تغییر شکل‌های بیش ازحد و مواردی از این دست بر روی طول عمر سازه اثر گذار هستند که در این زمینه میبایست مورد تحقیق و بررسی قرار بگیرند.

تکرار رویدادهای ذکر شده ممکن است عملکرد سازه را تحت تاثیر قرار دهد. برخی از سازه‌ها نیز کاربرد عمومی داشته و وقوع آسیب در آن‌ها، می‌تواند باعث وقوع فجایع انسانی شود. به همین دلیل ارزیابی پایداری سازه، شناسایی خطرات آن، ارزیابی نقص‌های موجود و نحوه گسترش آن‌ها در طول زمان، ضروری به نظر می‌رسد. در این راستا روش‌های با عنوان خدمات مانیتورینگ سلامت سازه با هدف کنترل سلامت سیستم با گذشت زمان، عیب‌یابی و تشخیص خرابی همچنین بررسی تغییرات ناشی از گسترش خرابی‌ها و  بررسی سلامت سازه (Structural Health Monitoring) معرفی شده‌اند.

خدمت‌های مرتبط با بررسی سلامت سازه‌ ­ها در ادامه معرفی می‌شوند.

اهمیت پایش سلامت سازه

در واقع خرابی در یک سازه به معنای تغییر در خصوصیات فیزیکی و هندسی سیستم یا تغییر در شرایط مرزی و اتصالات سازه است. این تغییرات معمولا متاثر از عملکرد سازه می‌باشد. پایش سلامت سازه امکان تشخیص عامل ایجاد تغییرات در رفتار سازه، به لحاظ تغییر در خصوصیات ذاتی یا عوامل بیرونی را به تفکیک فراهم می‌کند. پایش سلامت سازه هم در سازه‌های سالم با طول عمر کم و هم در سازه‌های آسیب دیده ناشی از حوادثی مانند زلزله کاربرد دارد.

پروژه پایش سلامت سازه در سازهای نوساخته با انجام ارزیابی‌های دوره‌ای و یا مداوم در طول زمان انجام می‌شود. در این فرایند با استفاده از ارزیابی دینامیکی، با نصب سنسور، نحوه پاسخ سازه به تحریک‌های موجود و اعمالی ثبت می‌شود.  پس از پردازش داده‌های به دست آمده از انجام پایش سلامتی سازه SHM، خصوصیت‌های مودال سازه و ویژگی‌های حساس به آسیب، تعیین و به روز رسانی می‌شود.

از جمله قابلیت‌های پایش سلامت سازه می‌توان به بررسی سریع شرایط سازه آسیب دیده، کمک به تامین اطلاعات کلی از آن در کمترین زمان ممکن، تعیین شدت خرابی و همچنین مشخص شدن وقوع و محل آسیب‌های غیر قابل مشاهده با چشم، اشاره نمود. لازم به ذکر است که خصوصیات مودال، وابسته به سختی، جرم و هندسه سازه بوده و مانند اثر انگشت، بخشی از خصوصیات ذاتی سازه هستند و استخراج آن‌ها پایه‌ی ابتدایی تحلیل دینامیکی است.

مراحل بررسی سلامت سازه

روند انجام بررسی و پایش سلامت سازه در یک سازه را می‌توان به شش مرحله کلی زیر تفکیک کرد:

• مطالعه تاریخچه سازه
• بازرسی اولیه
• طراحی بسته آزمایش
• نصب تجهیزات و سنسورها و جمع‌آوری داده‌ها
• پردازش داده و استخراج خصوصیات و اطلاعات سازه
• به روز رسانی مدل و انجام فرایند تشخیص خرابی

در پروژه های پایش و سلامت سازه در هنگام کالیبره کردن مدل و کنترل سلامت سازه، عوامل موثر بر خصوصیات مودال مانند عوامل محیطی (دما و رطوبت نسبی) و شرایط بارگذاری (دامنه تحریک یا جرم اضافه شده) باید مد نظر قرار گیرد.

مزایا و اهمیت بررسی سلامت سازه

از مزایا و اهمیت بررسی سلامت سازه به این موارد می توان اشاره کرد:

• استخراج اطلاعات ارزشمند از خصوصیات سازه (خصوصیات دینامیکی و مودال سازه)
• پیش‌بینی عملکرد سازه در کوتاه مدت و دراز مدت
• شناسایی ناحیه خطر، دارای آسیب یا نقص
• شناسایی خرابی‌هایی که با چشم قابل روئت نیستند
• تعیین و تفکیک عامل ایجاد آسیب