پایش سلامت سازه‌های عمرانی

پایش سلامت سازه‌های عمرانی بخشی از فعالیت‌های حوزه مهندسی است که در جهت پایش وضعیت سازه‌ها در طول عملکردشان مورداستفاده قرار می‌گیرد. هدف اولیه پایش سلامت سازه‌ها عبارت است از شناسایی، ارزیابی و مانیتورینگ عیوب یا شرایط عملکردی سازه و تأثیر آن در امنیت و کارایی سازه در آینده.

آکوستیک امیشن و پایش سلامت سازه‌ها

روش آکوستیک امیشن به خاطر قابلیت تست، صحه‌گذاری و پایش سلامت سازه‌ها در طول عملکرد نرمال آن‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد خود به‌تنهایی با مفهوم و هدف اولیه پایش وضعیت در ارتباط تنگاتنگ است. سازه‌های حیاتی که برای مبحث پایش سلامت بیشتر مورد تأکید می‌باشند شامل  پل‌ها، تونل‌ها، ساختمان‌ها، سازه‌های مراکز اتمی، سدها و … می‌تواند باشند.

پایش وضعیت با بهره‌گیری از آکوستیک امیشن

پایش وضعیت با بهره‌گیری از آکوستیک امیشن به صورت دوره‌ای یا ممتد در جهت ارزیابی شرایط سرویس‌دهی نرمال سازه‌ها و یا عملکرد آن‌ها تحت شرایط بارگذاری خاص می‌تواند بکار گرفته شود. مثال‌هایی از این موارد می‌تواند به شرح زیر باشد:

• شناسایی ترک‌های فعال در سازه‌های بتونی یا فلزی
• پایش خوردگی الکتروشیمیایی عمومی و ترک‌خوردگی ناشی از خوردگی در میله‌های فولادی و یا کابل‌ها
• ارزیابی عملکرد سازه در حین شرایط سرویس‌دهی طبیعی
• ارزیابی قابلیت سرویس‌دهی سازه‌ها تحت شرایط بارگذاری خاص
• پیش‌بینی ازکارافتادگی سازه‌ها
• ارزیابی خواص مکانیکی و شکست اعضای بکار برده شده در سازه‌های بتونی و فلزی

با بهره‌گیری از روش آکوستیک امیشن در سازه‌های عمرانی مثل پل‌ها عیوبی نظیر ترک‌خوردگی در مقیاس کوچک و بزرگ، محل ایجاد عیوب، بارهای ترافیک بیش‌ازاندازه، فعالیت‌هایی نظیر ضربه، زلزله و …. قابل‌شناسایی است.

محاسن آکوستیک امیشن نسبت به روش‌های دیگر

از جهاتی روش آکوستیک امیشن نسبت به روش‌های دیگر دارای محاسن بالایی است. در دهه‌های اخیر روش‌های زیادی در جهت ارزیابی سازه‌های عمرانی توسعه و استانداردشده است. این روش‌ها شامل روش‌های بازرسی چشمی، روش‌های بر پایه امواج تنشی مثل پالس – اکو، پاسخ ضربه، ترموگرافی و … می‌باشند. این روش‌ها در جای خود دارای محاسن خیلی زیادی می‌باشند ولی به‌طورکلی به خاطر محدودیت‌های عدم در دسترس بودن، ضخامت بیش‌ازحد جداره بتونی، و دلایل مختلف دیگری دارای محدودیت‌های نیز می‌باشند. همچنین این روش‌ها برای پایش بلندمدت کاربردی نبوده و برای تخمین نرخ انتشار عیوب و ارزیابی حساسیت آن‌ها در برابر تغییرات جوی و بارگذاری‌های مختلف مناسب نمی‌باشند. حتی روش‌هایی مثل استفاده از کرنش‌سنج‌ها و مواردی از این قبیل صرفاً تغییرات سطحی را مورداندازه‌گیری قرار می‌دهند و عیوب داخلی را تشخصی نمی‌دهند. لذا این موارد گفته‌شده به‌نوعی با بکار گیری روش آکوستیک تا حدودی مرتفع می‌گردد و برتری روش آکوستیک را نسبت به روش‌های دیگر برای پایش سازه‌های عمرانی می‌تواند بازگو کند.

سنسورها کجا قرار می گیرند؟

در سازه‌های فلزی سنسورهای در بخش‌های مختلفی از پل‌ها و … قرار می‌گیرند که این نقاط عبارت‌اند از:

• اتصالات پیچی
• محل اتصال سیم بکسل ها
• اتصالات جوشی
• اتصالات پینی

اکثر پل‌های فلزی در حال حاضر عمر مفید واقعی خود را رد کرده‌اند و بارهای ترافیکی بیش‌ازحد تحمل بر آن‌ها وارد می‌شود و همچنین از مشکلات خستگی زودرس رنج می‌برند.

افزایش ایمنی پل‌ها در جهت افزایش بار ترافیکی و تعمیرات و نگهداری اساسی آن‌ها به جهت بهبود بهره‌وری و سود اقتصادی بالا می‌تواند خیلی مؤثر باشد. رسیدن به این هدف نیازمند یک برنامه‌ریزی منسجم و کارآمد در جهت بازرسی و مانیتورینگ پل‌ها است.

برای مثال برای یک پل ساخته‌شده در سال 1910 که با 115 درصد بار نامی زمان ساخت خود بار ترافیک را تحمل می‌کند ترک‌های زیادی در پایه‌های آن رؤیت شده بود.  برآوردها نشان داد که برای تعویض و جایگزینی این پایه‌ها نیازمند  10 میلیون دلار هزینه است. بطوریکه که از سیستم آکوستیکی برای پایش نقاط حساس این پل استفاده‌شده تا هزینه‌های تعویض را به تعویق انداخته و از یک استراتژی ریسک مدیریت‌شده در جهت عملکرد بهتر آن با هزینه‌های پایین استفاده گردید.   

منبع:

http://www.idinspections.com/acoustic-emission-structural-health-monitoring-of-critical-structures/