وبلاگ

1-1-                        پیشگفتار

 
پیدا کردن محل و میزان آسیب یا حصول اطمینان از سالم بودن اعضا در سازه‌ها یکی از مسائل مورد بحث در بررسی سازه‌ها است. برخی سازه‌ها (برای مثال پل‌ها) به واسطه اهمیتی که دارند لازم است به صورت مداوم کنترل شوند. گسترش آسیب و در نتیجه آن خارج شدن آن‌ ها از خدمت رسانی می‌تواند تبعات جبران ناپذیری داشته باشد. در هنگام زلزله، خرابی این گونه سازه‌ها، خسارت جانی سنگینی را به علت تأخیر در کمک رسانی، که می‌توانست از طریق آن‌ ها صورت گیرد، به جامعه تحمیل می‌کند. برای رسیدن به پاسخ‌های مناسب در این‌باره، راهکارهای مختلفی ارائه شده است. در حال حاضر استفاده از آزمایش‌های غیر مخربی نظیر اشعه x یا استفاده از امواج فراصوت متداول‌ترین روش برای دستیابی به این مهم است. این روش‌ها، به خصوص در اجزای طویل، وقت‌گیر و پر هزینه‌اند. تشخیص آسیب به کمک اندازه‌گیری خصوصیات دینامیکی می‌تواند در این سازه‌ها مزایای زیادی داشته باشد. [1] این مسئله در سازه‌هایی که به همه نقاطشان دسترسی وجود ندارد پر رنگ‌تر می‌شود. رسیدن به حل تحلیلی کاربردی در این زمینه می‌تواند مسئله پیدا کردن محل و میزان آسیب را ساده‌تر و کم هزینه‌تر کند.
پایش سلامت سازه‌ها[1] در سال‌های اخیر، به یکی از زمینه‌های مهم تحقیقات در جامعه‌ی مهندسی عمران تبدیل شده است تا آنجا که صدها محقق و پژوهشگاه[2] از سراسر جهان تلاش می‌کنند تا تکنیک‌های نوینی در زمینه‌ی ردیابی خسارت با اندازه‌گیری پاسخ سیستم و الگوریتم‌های پیچیده ابداع کنند، در نتیجه مجلات[3] بسیاری به طور انحصاری به این موضوع اختصاص پیدا کرده‌اند. مسئله‌ی اصلی در پایش سلامت سازه‌ها، یافتن و ردیابی خسارت در سازه‌ها قبل از اینکه خرابی به حد بحرانی برسد، است که در نتیجه‌ی آن عمر مفید سازه

 افزایش می‌یابد.مقصود از خسارت، هرگونه تغییر در خصوصیات مواد و هندسیِ شرایط مرزی و یا پیوستگیِ سازه‌هاست.اما جامعه‌ی مهندسین تا کنون نتوانسته بدون استفاده از تجهیزات بازبینی عینی، بهیک روش ارزان، قابل اجرا، موثر و به صورت تمام وقت برای کنترل و بازرسی سازه‌هایی که دچار خستگی، خوردگی و یا خسارت ناشی از پدیده‌های طبیعیشده‌اند، دست یابد و هنوز در مراحل ابتدایی این زمینه به سر می‌برد. تا کنون بودجه‌های کلانی برای بازرسی‌های عینی سازه‌ها صرف می‌شود که اغلب نیازمند جابجاییبعضی از اجزای غیر سازه‌ای است. با گسترش زیرساخت‌ها، نیاز به روش‌های پیچیده‌تر برای کاهش هزینه‌ها، افزایش قابلیت اطمینان و افزایش سرعت بازرسی سازه‌های مهم بیش از گذشته احساس می‌شود.

 
هنگامی که سازه در معرض خستگی قرار می‌گیرد یا بارهای غیر معمول به آن وارد می‌شود ممکن است در آن آسیب‌هایی ایجاد شود. این آسیب‌ها در خصوصیات سازه (مانند سختی و میرایی) تغییر ایجاد می‌کنند. نتیجه این تغییر، تغییر در خصوصیات دینامیکی(فرکانس‌های طبیعی و شکل‌های مودی) سازه است[5].
 
ایجاد خرابی‌های ناگهانی در سازه‌ها محققین را به سمت تحقیق روی دینامیک سازه‌های آسیب دیده سوق داد. از این رو دینامیک سازه‌های آسیب دیده طی سه دهه اخیر موضوع تحقیق بسیاری از محققان بسیاری بوده است. رویکرد مشترک این تحقیقات استفاده از مدل‌های عددی و تحلیلی و اندازه‌گیری فرکانس به عنوان شاخص آسیب است[6]. روش کلی ردیابی خرابی در سازه‌ها، استخراج خصوصیت‌های هدفمند و معنی‌دار از داده‌های اندازه‌گیری شده است.
[1]- Structural health monitoring
[2]- از مراکز و مجامع معتبر بین‌المللی در این زمینه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
Ben Franklin Center of Excellence in Structural Health Monitoring
Laboratory for Intelligent Structural Technology (LIST) at the University of Michigan
The International Society for Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure (ISHMII)
Los Alamos National Laboratory: Structural Health Monitoring
Ohio State University: The Intelligent Structures and Systems Laboratory
Stanford University: Sensing, Monitoring, Control and Intelligent Structures
[3]- مجلاتی مانند:
Journal of Structural Health Monitoring (sagepub)
Structural Durability & Health Monitoring (techscience)
Structural Control and Health Monitoring (John Wiley & Sons, Ltd.)
Journal of Civil Structural Health Monitoring (CSHM)