سپهرغرب، گروه علم و فناوری: محققان در کشور موفق به ساخت حسگری هوشمند شده‌اند که به‌وسیله آن می‌توان میزان تنش در سازه‌های بتنی را اندازه‌گیری کرد.

به گزارش سپهرغرب و به نقل از معاونت علمی و فناوری ریاست‌جمهوری، تغییر کاربری ساختمان‌ها موضوعی مهم است. ساختمان‌ها براساس کاربری آن‌ها طراحی می‌شوند؛ حال اگر این کاربری تغییر کند، مثلاً ساختمان مسکونی به اداری تبدیل شود، معادلات به هم می‌ریزد؛ مثلاً نیروی وزن واردشده به ستون‌ها افزایش می‌یابد و امکان تخریب ساختمان وجود دارد.

محققان در دانشگاه حکیم سبزواری با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی و فناوری ریاست‌جمهوری موفق به طراحی و ساخت نوعی حسگر شدند که نیروی واردشده به ستون‌های ساختمان را برحسب ولتاژ نشان می‌دهد.

مجری طرح پژوهشی «طراحی و ساخت حسگر کامپوزیتی سیمان- پیزوالکتریک برای اندازه‌گیری تنش در سازه‌های بتنی» گفت: این حسگر ترکیبی از کامپوزیت و سیمان است که داخل آن پیزوالکتریک (ماده‌ای که با فشار باعث ایجاد اختلاف ولتاژ و درنهایت تولید برق می‌شود) قرار دارد. این حسگر نشان می‌دهد فشار واردشده به ساختمان به چه میزان است؛ بنابراین با راهکارهایی باید نسبت به تقویت ساختمان با تغییر کاربری آن اقدام کرد.

مجتبی لزگی نظرگاه افزود: سازه‌های عمرانی همواره در معرض نیروهای دینامیکی مانند وزش شدید باد، زمین‌لرزه و نیز ارتعاشات ناشی از ماشین‌آلات و تأسیسات مکانیکی قرار دارند. اعمال نیروهای دینامیکی به برخی از این سازه‌ها ازجمله ساختمان‌های با ارتفاع زیاد و نیز پُل‌هایی با دهانه‌های بزرگ، سبب ایجاد لرزش‌های شدید و تغییر شکل‌های بزرگ در آن‌ها می‌شود.

به گفته وی ارتعاشات شدید و تغییر شکل‌های بزرگ در چنین سازه‌هایی علاوه‌بر به مخاطره انداختن ایمنی و پایداری کلی سازه‌، سبب پریشانی خاطر استفاده‌کنندگان نیز می‌شود؛ حل این مسئله باعث ارائه ایده‌ سازه‌ هوشمند شامل مانیتورینگ، کنترل فعال ارتعاشات و تغییر شکل‌های سازه شد. حسگر وسیله‌ای است که وقتی در معرض شرایط محیطی مانند دما، نیرو و جابه‌جایی قرار می‌گیرد، یک سیگنال خروجی الکتریکی، مکانیکی و مغناطیسی متناسب با آن از خود نشان می‌دهد.

این محقق افزود: توانایی‌ سازه‌های هوشمند در حس کردن‌‍، واکنش نشان دادن و حداقل کردن اثرات اغتشاشات وارده بر خود منجر به استفاده‌ وسیع از آن‌ها در بسیاری از شاخه‌های مهندسی مانند هوافضا، عمران، الکترونیک، روباتیک و بیومکانیک شده است. مواد هوشمند به‌دلیل توانایی واکنش به تحریکات محیطی به‌طور وسیعی به‌عنوان حسگر و محرک به‌کار می‌روند. ازجمله این مواد می‌توان به مواد پیزوالکتریک، آلیاژهای حافظه‌دار (SMA) و فیبرهای نوری اشاره کرد.

وی ادامه داد: مواد پیزوالکتریک قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و همچنین تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را دارند. از دیگر ویژگی‌های این مواد که سبب استفاده‌ وسیع از آن‌ها در سازه‌های هوشمند شده است، می‌توان به سبکی و فشردگی، سهولت استفاده و انعطاف‌پذیری در محیط‌های مختلف اشاره کرد.

به گفته وی با وجود ویژگی‌های منحصربه‌فرد مواد پیزوالکتریک، تاکنون از آن‌ها برای اندازه‌گیری تنش در سازه‌های بتنی استفاده نشده است. یکی از اهداف این تحقیق، پُر کردن این خلأ بود؛ این حسگر بیشترین کاربرد را در سازه‌هایی با تغییر کاربری دارد تا از میزان فشار واردشده بر ستون‌ها آگاهی پیدا شود.