امکان اندازه گیری هوشمند تنش سازه های بتنی در کشور محقق شد - مجله گرگانلند

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران به نقل از مرکز ارتباطات و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، تغییر کاربری ساختمان ها موضوعی مهم است. ساختمان ها بر اساس کاربری آن ها طراحی می شوند. حال اگر این کاربری تغییر کند مثلا ساختمان مسکونی به اداری تبدیل شود معادلات به هم می ریزد. مثلا نیروی وزن وارد شده به ستون ها افزایش می یابد و امکان تخریب ساختمان وجود دارد.

محققان در دانشگاه حکیم سبزواری با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری پیروز به طراحی و ساخت نوعی حسگر شدند که نیروی وارد شده به ستون های ساختمان را بر حسب ولتاژ نشان می دهد.

مجتبی لزگی نظرگاه مجری طرح پژوهشی طراحی و ساخت حسگر کامپوزیتی سیمان-پیزوالکتریک برای اندازه گیری تنش در سازه های بتنی گفت: این حسگر ترکیبی از کامپوزیت و سیمان است که داخل آن پیزو الکتریک (ماده ای که با فشار باعث ایجاد اختلاف ولتاژ و در نهایت تولید برق می شود) قرار گرفته است. این حسگر نشان می دهد فشار وارد شده به ساختمان به چه میزان است؛ بنابراین با راه حل هایی باید نسبت به تقویت ساختمان با تغییر کاربری آن اقدام کرد.

بر اساس این گزارش، سازه های عمرانی همواره در معرض نیرو های دینامیکی مانند وزش شدید باد، زمین لرزه و نیز ارتعاشات ناشی از ماشین آلات و تاسیسات مکانیکی قرار دارند. اعمال نیرو های دینامیکی به برخی از این سازه ها از جمله ساختمان های با ارتفاع زیاد و نیز پل های با دهانه های بزرگ، سبب ایجاد لرزش های شدید و تغییر شکل های بزرگ در آن ها می شود.

ارتعاشات شدید و تغییر شکل های بزرگ در چنین سازه هایی علاوه بر به مخاطره انداختن ایمنی و پایداری کلی سازه­، سبب پریشانی خاطر استفاده کنندگان نیز می شود. حل این مسأله، باعث ارائه ایده­ سازه­ هوشمند شامل مونیتورینگ و کنترل فعال ارتعاشات و تغییرشکل های سازه شد. حسگر وسیله­ای است که زمانیکه در معرض شرایط محیطی مانند دما، نیرو و جابجایی قرار می گیرد، یک سیگنال خروجی الکتریکی، مکانیکی و مغناطیسی متناسب با آن از خود نشان می دهد.

توانایی­ سازه های هوشمند در حس کردن ، واکنش نشان دادن و حداقل کردن اثرات اغتشاشات وارده بر خود منجر به استفاده­ وسیع از آن ها در بسیاری از شاخه های مهندسی مانند هوافضا، عمران، الکترونیک، روباتیک و بیومکانیک شده است. مواد هوشمند به دلیل توانایی واکنش به تحریکات محیطی به طور وسیعی به عنوان حسگر و محرک به کار می فرایند. از جمله این مواد می توان به مواد پیزوالکتریک، آلیاژ های حافظه­ دار (SMA) و فیبر های نوری اشاره کرد.

مواد پیزوالکتریک قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و همچنین تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را دارا دارند. از دیگر ویژگی های این مواد که سبب استفاده­ وسیع از آن ها در سازه های هوشمند شده است، می توان به سبکی و فشردگی، سهولت استفاده و انعطاف پذیری در محیط های مختلف اشاره کرد. علیرغم ویژگی های منحصر بفرد مواد پیزوالکتریک، تا به امروز از آن ها برای اندازه گیری تنش در سازه های بتنی استفاده نشده است. یکی از اهداف این تحقیق، پر نمودن این خلا بود.