اندازه گیری تنش سازه های بتنی هوشمند شد - کنفرانس هکا

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 فراوری برق می گردد) واقع شده است. این حسگر نشان می دهد فشار وارد شده به ساختمان به چه میزان است. بنابراین با راهکارهایی باید نسبت به تقویت ساختمان با تغییر کاربری آن اقدام کرد.

وی اضافه کرد: سازه های عمرانی همیشه در معرض نیروهای دینامیکی مانند وزش شدید باد، زمین لرزه و نیز ارتعاشات ناشی از ماشین آلات و تاسیسات مکانیکی قرار دارند. اعمال نیروهای دینامیکی به بعضی 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 گردد.

به گفته وی، 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 گردد. 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.

این محقق اضافه کرد: توانایی­ سازه های هوشمند در حس کردن ، واکنش نشان دادن و حداقل کردن اثرات اغتشاشات وارده بر خود منجر به استفاده­ وسیع از آنها 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، آلیاژهای حافظه­ دار (SMA) و فیبرهای نوری اشاره نمود.

وی ادامه داد: 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 آنها در سازه های هوشمند شده است، می توان به سبکی و فشردگی، سهولت استفاده و انعطاف پذیری در محیط های مختلف اشاره نمود.

به گفته وی، علیرغم ویژگی های منحصر بفرد مواد پیزوالکتریک، تا به امروز از آنها برای اندازه گیری تنش در سازه های بتنی استفاده نشده است. یکی از اهداف این تحقیق، پر کردن این خلا بود. این حسگر بیشترین کاربرد را در سازه هایی با تغییر کاربری دارد تا از میزان فشار وارد شده بر ستون ها آگاهی داشت.

بیست آمار: آشنایی با علم آمار و ریاضیات