مهندس سید ابوطالب موسوی مالواجردی مدیر گروه عمران و کامپوزیت های موسسه کامپوزیت ایران: نقش کامپوزیت ها در استحکام ساختمانها

که علاوه بر کاربرد در صنعت هوا فضا یا خودروسازی ، با ترکیب ها و مختصات دیگر در عمران نیز قابل بهره برداری اند.در این بخش از گفتگو می خواهیم به کاربرد کامپوزیت در شاخه عمران و ساختمان بپردازیم و با مزیت های استفاده یا موانع کاربردی این صنعت بیشتر آشنا شویم.تاکنون درباره استفاده از کامپوزیت ها در سازه های مختلف چه پژوهش هایی صورت گرفته است؛از سال 1377 برای نخستین بار در ایران ، گروه عمران و کامپوزیت ها در موسسه کامپوزیت ایران و آزمایشگاه تحقیقاتی مواد مرکب دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت با حمایت ریاست موسسه )دکتر شکریه ( تحقیقاتی را آغاز کردند و به نتایج مثبت و قابل قبولی نیز دست یافتند. نمونه ای از این پژوهش ها با عنوان 18 بررسی رفتار سازه های بتن آرمه و بخصوص تیرهای بتن آرمه تقویت یا تعمیر و تقویت شده با مواد کامپوزیت به روشهای گوناگون تحلیلی ، عددی و آزمایشگاهی به اشکال مختلف مورد بررسی قرار گرفت که هر سه روش به اتفاق ، افزایش باربری سازه های تقویت شده با این مواد را نسبت به سازه های تقویت نشده به اثبات رساندند. در ادامه پژوهش مذکور، پژوهش های دیگری نیز در زمینه تقویت اعضای دیگر این سازه ها و حتی سازه های تمام کامپوزیت در دست مطالعه و بررسی است که بزودی نتایج آن در مجامع علمی منتشر خواهد شد.آیا مصرف کامپوزیت ها در سازه های عمرانی ، اقتصادی است؛کامپوزیت ها موادی مستحکم و در عین حال سبک هستند؛ در برابر مواد خورنده مثل آبهای شور و خاکهای محتوی نمک و خوردگی های الکتروشیمیایی بسیار مقاومند. بنابراین اگر بخواهیم سازه ای سبک و در عین حال مقاوم و مستحکم و بدون زنگ زدگی داشته باشیم ، استفاده از این مواد قطعا مقرون به صرفه خواهد بود. مثلا در یک پروژه ملی ، وزن یک دالان دوقوسی بتن آرمه با دهانه و ارتفاع حدود65 متر و طولی نزدیک به 200 متر، طبق محاسبات حدود70 هزار تن می شود که جدای از بحث سنگین بودن این سازه و اجرای مشکل آن ، نیاز به پی )فونداسیون ( بسیار قوی و حجم برای انتقال این وزن به خاک زیر آن است و در آخر کنترل هایی که باید روی رفتار خاک زیر پی صورت گیرد، از جمله هزینه های سنگین آن را نیز نباید از نظر دور داشت که اگر این دالان )راهرو( به صورت تمام کامپوزیت اجرا شود، قطعا بسیاری از این هزینه ها منتفی است و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه خواهد بود؛ اگرچه این نیز به نوع و ارزش یک سازه بستگی دارد. مثلا یک ساختمان با مصالح بنایی را که ارزش سازه ای و اقتصادی چندانی نداشته باشد، نمیتوان با این مواد تقویت نمود و درباره اقتصادی بودن یا نبودن آن بحث کرد.مزایای استفاده از کامپوزیت ها در تقویت سازه های بتنی چیست؛مزایای استفاده از کامپوزیت ها در مقایسه با مصالح سنتی به شرح زیر است:سادگی در اجرا، سرعت عمل بالا،عدم اختلال به هنگام اجرای عملیات تقویت در کاربری سازه مورد تقویت ،مقاومت مواد به خوردگی ،افزایش استحکام بدون افزایش وزن سازه ، افزایش مقاومت سازه در برابر بارهای مختلف مانند زلزله ،اطمینان به عملکرد سازه در شرایط بحرانی ، امکان تغییر مجدد پس از تقویت یا ترسیم سازه ، عدم تخریب یا آسیب رساندن به سازه در هنگام اجرای عملیات تقویت ،فرم گیری آسان در تقویت مقاطع مختلف سازه ها،افزایش طول عمر سازه تقویت شده ،کاهش هزینه های تقویت یا تعمیر در مقایسه با روشهای سنتی.کامپوزیت ها در تقویت سازه های مختلف چه نقشی ایفا می کنند؛در سالهای اخیر، تقویت و تعمیر سازه های خسارت دیده در دنیا، به دلایل مختلف از جمله دلایل اقتصادی متداول شده است سازه ها به علل گوناگون مانند نیروهای زلزله ، باد، آتش سوزی و یا بارگذاری های بیش از اندازه آسیب می بینند از طرفی گاه به اجرای نادرست انواع سازه ها، مخصوصا سازه های بتن آرمه )که در ایران نیز کم نداریم ( جوابگوی بارهای بهره برداری نیست این گونه سازه ها نیز نیاز به تقویت دارند بنابراین تقویت یک سازه به نوع ضعف آن سازه بستگی دارد؛ چرا که ممکن است یک سازه برای تحمل بارهای بهره برداری و امکان استفاده از آن تقویت یا تعمیر و تقویت شود چه بسا اگر تقویت نشود، نیاز به تخریب آن سازه و متعاقب آن هزینه های تخریب و ساخت دوباره و غیره باشد، یا این که ممکن است سازه ای نیازمند تقویت در برابر زلزله باشد.که این نیز از بسیاری هزینه های اقتصادی و صرف وقت زیاد در تخریب و ساخت دوباره یک سازه جلوگیری می کند. بعلاوه این که وزن سازه مورد تقویت با این مواد به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد و استحکام آن نیز افزایش خواهد یافت.چرا در رشته مهندسی عمران در ایران ، از کامپوزیت ها استفاده گسترده ای نمی شود؛علت استفاده نشدن از کامپوزیت ها در صنعت عمران ، ناشناخته بودن مزیتهای این مواد و بهره وری کاربری آنها در صنعت ساختمان و در ساخت سازه های تمام کامپوزیت و موارد دیگر نزد کارشناسان و دست اندرکاران این رشته است.آیا می توان از کامپوزیت ها برای تقویت و مقاومت بناها در برابر حوادث امروز طبیعی استفاده کرد؛بله ، یکی از مهمترین کاربردهای کامپوزیت ها در صنعت عمران ، بالا بردن مقاومت ساختمان های مختلف در برابر حوادث امروز طبیعی است . بنابراین وقتی از تقویت یک سازه سخن به میان می آید، استفاده از روشهای سنتی و نوین تقویت در ذهن تداعی می شود. بنابراین با عنایت به مزایای مذکور و نیاز اغلب سازه ها از جمله سازه های بتنی ، مصالح بنایی و غیره به مقاومت در برابر بلایای طبیعی از جمله زلزله در بیشتر شهرها مخصوصا در کلانشهر تهران با تراکم ساختمان هایش ، استفاده از کامپوزیت ها می تواند بناها را در برابر این نیروهای اتفاقی تقویت کند و ضریب اطمینان بهره برداری آنها را افزایش دهد. جدا از ضعفهای سازه ها و علل و لزوم تقویت آنها، سازه های شریانی نظیر بیمارستان ها، مراکز مهم دولتی ، پلها، مراکز آتش نشانی و به طور کلی مراکزی که در هنگام وقوع بلایای طبیعی وظیفه امداد رسانی را به عهده دارند باید تقویت شوند.آیا می توان با استفاده از این روش ، به ساخت و سازهایی پرداخت که هم مقاوم باشند و هم ارزان؛در اقتصاد هر قدر مصرف یک جنس یا کالا افزایش داشته باشد، احتمال کاهش هزینه وجود دارد. در حال حاضر اغلب کشورهای پیشرفته جهان از جمله بعضی از کشورهای آسیایی از این مواد نه تنها در صنایع نظامی ، حمل و نقل و ورزش استفاده می کنند؛ بلکه به اشکال مختلف در صنعت ساختمان نیز از آنها بهره می گیرند. مثلا از پروفیل های آی شکل در ساخت انواع سازه ها ) پل های سواره رو و پیاده رو(، زه واره های اطراف شیشه ها و پروفیل های درو پنجره استفاده می شود و یا حتی در زمینه ساخت سازه های بزرگی چون گنبدهای تمام کامپوزیت نیز فعالیت هایی شده است در مجموع به دلیل مصرف بالای این مواد، خط تولید کامپوزیت را خودشان در دست گرفته و قیمت را کاهش داده اند بنابراین اگر استفاده از کامپوزیت ها به صورت حرفه ای و علمی کاربردی در کشور مطرح و از طرف دستگاه های دولتی حمایت شود، به طور قطع مصرف بالا و کاهش هزینه را در پی خواهد داشت بعلاوه در بحث مقاوم بودن نیز اگر درست طراحی و اجرا شود، در تقویت سازه ها کارآیی بالایی دارد و یکی از بهترین روشهای تقویت سازه ها در برابر حوادث امروز طبیعی است دورنمای مصرف و کاربری کامپوزیت ها در صنعت عمران کشور را چگونه ارزیابی می کنید؛ با توجه به توضیحاتی که داده شد و در نظرگرفتن این نکته که کشور ما نیز به سمت صنعتی شدن پیش می رود تا بتواند در مجامع علمی و بین المللی حضور پیدا کند و نیز واقع شدن در یکی از کمربندهای مهم زلزله )آلپاید( و نیاز مبرم به تقویت سازه ها خصوصا سازه های بتن آرمه در کشور، دورنمای مصرف و کاربری این مواد بسیار امیدوارکننده است ؛ به شرط آن که دستگاه های ملی در کاربری آنها پیشقدم شوند و حمایت خود را در این خصوص اعلام کنند.