عصای دست مهندسان

توسعه دانش و فناوری در حوزه برنامه‌نویسی، اگر مهم‌تر از توسعه فعالیت‌های ساخت نباشد، به همان اندازه اهمیت دارد و خوشبختانه کشور ما در این زمینه پیشرفت خوبی داشته است.

فناوران کشور نرم‌افزاری برای افزایش طول عمر مفید سازه‌ای طراحی کرده‌اند که دوام سازه را تضمین می‌کند. گروهی از محققان به سرپرستی دکتر علی‌اکبر رمضانیان‌پور، رئیس مرکز تحقیقات تکنولوژی و دوام بتون دانشگاه صنعتی امیرکبیر، براساس داده‌های 30 ساله این دانشگاه و مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، نرم‌افزاری برای طراحی براساس دوام سازه‌های در معرض شرایط آسیب‌رسان بتون مسلح برنامه‌ریزی کرده‌اند که در طراحی پل میان قشم و بندرپل مورد استفاده قرار گرفته است.

دکتر سید حسام مدنی، عضو هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان، با بیان این که پروژه مواد طبیعی و مصنوعی جایگزین سیمان و ساخت بتون‌های بادوام برای افزایش طول عمر سازه‌های بتونی در کشور، اکنون در دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شده است،‌ به جام‌جم می‌گوید: در این پژوهش نرم‌افزاری با عنوان طراحی عمر مفید بتون مسلح دریاپایدار تهیه شد. اطلاعات پیش‌فرض قرار داده شده در این نرم‌افزار براساس تحقیقات 30 ساله در مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی و دانشگاه صنعتی امیرکبیر است. این اطلاعات از نتایج چندین رساله دکتری، حدود30 مقاله کارشناسی ارشد و تعداد زیادی پروژه‌های تحقیقاتی استخراج و در قالب یک مدل احتمالاتی شبیه‌سازی شده است. در نهایت مدل به‌صورت یک نرم‌افزار کاربردوست برای استفاده در جامعه مهندسی عمران تهیه شده است. این نرم‌افزار قابلیت استفاده گسترده در مقاصد طراحی بر اساس دوام سازه‌های بتون مسلح در شرایط آسیب‌رسان محیط دریا را دارد.

افزایش طول عمر مفید سازه‌های بتونی

سالانه حجم گسترده‌ای از سازه‌های بتونی در مناطق دریایی حاشیه‌های خلیج فارس دچار خرابی می‌شوند که هزینه‌های سنگینی به کشور وارد می‌کند. عضو هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان، درباره آسیب‌هایی که به این سازه‌ها وارد می‌شود، می‌افزاید: بخش عمده‌ای از این آسیب‌ها مربوط به خوردگی‌های ناشی از نفوذ کلراید در ساختار بتون است که سبب خوردگی آرماتور می‌شود. خوردگی آرماتور نشان از پایان عمر مفید سازه دارد و اتفاقی که در آینده برای سازه می‌افتد نیز پیش‌بینی نشده است. در این شرایط مهندس عمران در مرحله طراحی نمی‌تواند پیش‌بینی کند سازه دقیقا چند سال عمر کرده و در آینده چگونه عملکردی خواهد داشت.

دکتر مدنی ادامه می‌دهد: به دلیل کیفیت پایین بتون استفاده شده در سازه‌هایی که نزدیک سواحل یا در آب ساخته می‌شوند، عمر مفید بسیاری از این سازه‌ها کمتر از ده و بعضا کمتر از پنج سال است. می‌توان گفت این نرم‌افزار بر اساس چنین نیازی طراحی شد تا با پیش‌بینی مناسب از عملکرد سازه و افزایش عمر مفید سازه، خسارت‌های ناشی از خوردگی آرماتور را به حداقل برساند.

افزایش دوام سازه‌های حاشیه خلیج فارس

استفاده از نرم‌افزار برای طراحی بتون تا میلیاردها دلار هزینه‌های ناشی از خرابی زودهنگام سازه‌های بتون مسلح بویژه انواع استراتژیک همچون اسکله‌ها را کاهش خواهد داد. دکتر مدنی در این‌باره توضیح می‌دهد: این نرم‌افزار در طراحی براساس دوام سازه پل میان قشم و بندرپل مورداستفاده قرار گرفته است که به اذعان مشاوران خارجی، نشانگر برتری طراحی انجام شده از طریق این نرم‌افزار نسبت به دیگر طرح‌های مشابه است. طراحی نرم‌افزار مستلزم مطالعه تئوری قوی روی مدل‌های موجود و انتخاب یک مدل مناسب احتمالاتی و پیاده‌کردن داده‌های اولیه بر اساس روش‌های قابلیت اعتماد در نرم‌افزار بود. با وجود پیچیدگی‌های پنهان در ساختار نرم‌افزار، با ارائه آموزش‌های مقدماتی به مهندسان عمران، اکنون امکان استفاده از این نرم‌افزار میسر است.

این محقق با تاکید بر این‌که نرم‌افزار و مدل برازش یافته قابلیت استفاده وسیع در سطح جهان را دارد، ادامه می‌دهد: داده‌های پیش‌فرض نرم‌افزار برای مناطق حاشیه خلیج‌فارس تهیه شده است که قابلیت استفاده در ایران و کشورهای مجاور را افزایش می‌دهد. این نرم‌افزار در همه دنیا به علت داشتن یک مدل ثابت قابل استفاده است، اما نرم‌افزار داده‌های پیش‌فرض را دارد که محاسبات و تحلیل‌ها براساس آنها انجام می‌شود. اکنون این داده‌های پیش‌فرض بر اساس داده‌ها و نیاز کشور ما در حاشیه خلیج فارس تنظیم شده است. شایان ذکر است برخی از کشورهای حاشیه خلیج فارس نیز برای دسترسی به چنین داده‌های ارزشمندی درخواست استفاده و طراحی با این نرم‌افزار را دارند.

رویکرد متفاوت دوام سازه‌ها

رویکرد جدید طراحی این نرم‌افزار طراحی بر اساس دوام بوده که نوعی رویکرد نو برای طراحی سازه‌های بتونی محسوب می‌شود. با توجه به خرابی‌های وسیع سازه‌های بتون مسلح در کشور به لحاظ دوام پایین ضرورت استفاده از چنین رویکردی در کشور شدیدا احساس می‌شود. دکتر مدنی در پایان درباره اهمیت در نظر گرفتن طراحی بر اساس دوام، می‌گوید: در طراحی سازه‌ها نیروهای ناشی از بارگذاری بویژه زمین‌لرزه لحاظ می‌شوند، اما بدون در نظر گرفتن شرایط آسیب‌رسان محیطی احتمال دارد تمام محاسبات انجام شده بی‌اثر شده و خرابی در سطوح نیروی بسیار پایین اتفاق افتد که سبب پایان عمر بهره‌برداری و از دست رفتن سرمایه‌های گزاف ملی و انسانی می‌شود. نرم‌افزار حاضر از متداول‌ترین آسیب‌ها به سازه‌های بتونی را در نظر می‌گیرد که به هیچ عنوان در طراحی‌های متداول لحاظ نمی‌شود. به بیان ساده، مشخصات بتون و عمق پوشش را به‌صورت احتمالاتی مدل کرده و مدت زمانی که یون کلراید در سطح آرماتور از حد بحرانی عبور می‌کند، معادل با پایان عمر مفید سازه و آغاز خوردگی آرماتور در نظر گرفته می‌شود. در مجموع لازم است مهندسان عمران نوعی تفکر طراحی براساس دوام در طراحی سازه‌های بتونی داشته باشند.

تولید نرم‌افزار حاضر مستلزم داشتن دانش در زمینه فناوری بتون و مباحث طراحی براساس دوام سازه‌های بتون مسلح است. همچنین نیاز به داده‌های اولیه برای صحت‌سنجی عملکرد نرم‌افزار و تولید داده پیش‌فرض وجود دارد. به این دلایل امکان طراحی نرم‌افزار برای هر مجموعه‌ای به آسانی امکان‌پذیر نیست. این داده‌ها براساس مطالعات بسیار گسترده در سایت‌های تحقیقاتی بندرعباس، قشم و دیگر سواحل خلیج فارس جمع‌آوری شده است.

نرم‌افزاری که مشکلات متعددی را حل می‌کند

نرم‌افزار طراحی دوام سازه‌های بتون مسلح در جهان منحصر به فرد است و می‌تواند در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده قرار گیرد. این نرم‌افزار به‌طور کلی برای طراحی همه سازه‌هایی که در معرض شرایط دریایی قرار می‌گیرند، به خصوص در اسکله‌ها و بندرگاه‌ها استفاده وسیعی دارد و در آینده به شکل گسترده در اختیار مهندسان عمران قرار خواهد گرفت.

سپیده شعرباف

روزنامه نگار