چکیده:

بسیاري از سازه هاي موجود، که چند دهه ي پیش ساخته شده اند، هنوز در حال استفاده، ولی رو به خراب شدن هستند. به عنوان مثال می توان به حدود ۳۰ الی ۵۰ درصد از زیر ساخت هاي آمریکا، مانند پل ها، راه آهن و مدارس اشاره کرد، که از لحاظ سازه اي دچار خسارت شده و نیاز به تعمیر دارند. بنابراین، شناسایی بموقع خسارت، پایش و تحلیل سازه ي آسیب دیده به منظور ایمنی آن، امري حیاتی است. تکنیک ها و روش هاي بسیاري براي ارزیابی غیر مخرب سیستم هاي سازه اي وجود دارند. این روش ها با توجه به داده هاي مورد استفاده، به روش هاي شناسایی دینامیکی و استاتیکی طبقه بندي می شوند.

هدف از این روش ها، تنظیم پارامتر هاي مدل تحلیلی یا عددي، به گونه اي است که با داده هاي تحلیلی و اندازه گیري شده مطابقت داشته باشند. خسارت سازه اي به عنوان تغییر در پارامترهاي سازه اي که اثر نامطلوبی بر عملکرد سازه دارند، مطرح می شود. خسارت به عنوان هر گونه انحراف در هندسه ي سازه یا خصوصیات مصالح که ممکن است باعث تنش، جابجایی و یا ارتعاشات نامطلوب در سازه شود، تعریف می گردد. این نقاط ضعف و انحراف ممکن است به دلیل ترك، پیچ و مهره ي شل، جوش منقطع، خوردگی، خستگی و … ایجاد شوند. بر این اساس، در مقاله حاضر قصد بر آن داریم که با مدلسازي یک تیر به رفتار دینامیکی آن بپردازیم و سرانجام با کمک تکنیک بهینه سازي تک هدفه، پایش سلامت سازه انجام گیرد.

کلمات کلیدي: بهینه سازي تک هدفه، پایش سلامت سازه، تشخیص آسیب سازه.

-۱ مقدمه

یکی از نیازهاي اولیه بشر از ابتدا تا کنون نیاز به پناهگاه و مسکن بوده است و بشر از زمانی که شروع به ساخت مسکن کرده است براي هرچه بهینه و ایمن شدن آن تلاش کرده است. در ساختمانسازي امروزي، تنها ۲۰ درصد کل مخارج مربوط به هزینه در سیستم سازهاي و مابقی صرف مخارج کارهاي معماري و تأسیسات برقی و مکانیکی می گردد. بنابراین استفاده از یک سیستم سازهاي مناسب که امنیت جانی و مالی افراد را در برداشته باشد از اهمیت ویژهاي برخوردار است. سازه ها در مدت زمان طولانی تحت تاثیر عوامل مخرب قرار می گیرند. این عوامل به شکل هاي طبیعی و غیر طبیعی بر سازه اثر می گذارد. عوامل طبیعی از قبیل زلزله، باد و … و عوامل غیر طبیعی شامل انفجار، ضربه و … تاثیر مخربی بر بروي سازه دارند. این اثرات مخرب گاهی بر روي سطح خارجی سازه ظاهر می شوند که ترمیم و بازسازي آن به وسیله بازرسی چشمی ممکن می باشد ولی گاهی این اثرات

۵۴۵

ششمین کنفرانس بین المللی زلزله و سازه

۲۲ و ۲۳ مهرماه۱۳۹۴ ، جهاد دانشگاهی استان کرمان

مخرب درون سازه رخ می دهد یا بنا به شرایط هندسی سازه قابل مشاهده به وسیله بازرسی چشمی نمی باشند.

بنابراین در چنین حالاتی تشخیص محل خسارت و همچنین شدت آسیب وارد شده به سازه امري دشوار است و نیاز به انجام مطالعات و آزمایش دارد ۱]و.[۲

بسیاري از سازه هاي موجود، که در چند دهه پیش ساخته شده اند، هنوز در حال استفاده ولی رو به خراب شدن هستند. به عنوان مثال، زیر ساخت هاي عمرانی در اکثر کشورها از جمله پل ها، راه آهن، ساختمان هاي عمومی و مدارس اشاره کرد، که از لحاظ سازه اي دچار خسارت شده و نیاز به تعمیر و بازسازي دارند .[۱] بنابراین شناسایی به موقع خسارت، تحلیل سازه ي آسیب دیده و پایش سلامت سازه آسیب دیده جهت مقاوم سازي و ایمن سازي آن براي افزایش طول عمر مفید سازه امري بسیار مهم تلقی می گردد.
روش هاي شناسایی خسارت و پایش سلامت، با توجه به سطح شناسایی آن ها به صورت زیر طبقه بندي می گردد

:[۳]

الف- سطح یک: تشخیص وجود خسارت در سازه ب- سطح دو: تعیین موقعیت هندسی خسارت ج- سطح سه: ارزیابی شدت خسارت د- سطح چهار: پیش بینی طول عمر باقی مانده

به طور کلی روش هاي شناسایی و ارزیابی خسارت در سازه به دو دسته تقسیم می گردد: یکی روش شناسایی استاتیکی و دیگري روش شناسایی دینامیکی می باشد. مهم ترین بحث در مورد شناسایی خسارت در سازه استفاده ار روش هاي غیر مخرب می باشد. فرض پایه و اساسی در روش شناسایی خسارت در سازه مبتنی بر این امر می باشد که خسارت وارد شده به سازه باعث تغییر در خصوصییات فیزیکی مصالح از جمله مدول الاستیک می گردد و همچنین ممکن است باعث تغییر در هندسه سازه شود که منجر به تغییر در برخی از ویژگی هاي سازه از جمله ممان اینرسی می گردد .[۴]

این خسارات ممکن است ناشی از وجود ترك، پیچ و مهره ي شل، جوش منقطع، خوردگی، خستگی و … ایجاد شود. لذا تغییر در خصوصصیات فیزیکی و هندسی سازه منجر به تغییر رفتار دینامیکی سازه می گردد، به عبارت دیگر، پارمترهاي حاصل از روش شناسایی دینامیکی از قبیل پارامترهاي مودال قبل و بعد از خسارت در سازه متفاوت می باشند .[۵] با توجه به تحقیقات صورت گرفته، پارامترهاي مودال از جمله فرکانس طبیعی سازه، اشکال مودي سازه و همچنین پارامترهاي مستخرج از آن ها از قبیل نرمی مودال و … توسط پژوهشگران جهت شناسایی خسارت در سازه ها مورد توجه قرار گرفته اند .[۶]