پایش سلامت سازه بر مبناء ارتعاش

یکی از روش های معمول پایش سلامت ، روش برمبناء ارتعاش (Vibration Based) می باشد. در این روش نخست ارتعاش سازه ناشی از هر گونه ارتعاش مانند  زلزله و یا باد توسط حسگر های نصب شده برروی سازه ثبت شده و پارامتر های ارتعاشی سازه استخراج می گردند. سپس با مقایسه این پارامتر ها با پارامترهای حالت سلامت سازه و همچنین با بروز رسانی مدل تحلیلی سازه می توان از وضعیت سلامت آن آگاه شد.  فلوچارت زیر فرایند و مراحل انجام کار را نشان می دهد.

هر سیستم پایش سلامت بر مبناء ارتعاش، با نصب حسگر(شتاب، تغییر مکان و...)  در نقاط مختلف سازه و اندازه گیری ارتعاش سازه تحت بارهای دینامیکی شروع می شود. برای این منظور لازم است سیستم امکان ذخیره سازی داده ها و همچنین انتقال آن به سرورها مربوطه را داشته باشد.(مرحله 1). با ثبت این سیگنال های ناشی ارتعاش سازه، نخست باید آنها را پردازش کرد و سپس با استفاده از روش های تحلیل سیگنال ،  خصوصیات دینامیکی سازه (بیشینه شتاب ، بیشنه تغییر مکان ، فرکانس های ارتعاشی، نسبت میرایی ارتعاشی ومود های ارتعاشی و ....) برای حالت سالم سازه  بدست آورد. در این مرحله مدل تحلیلی تهیه شده سازه با نتایج بدست آمده از اندازه گیری اولیه مقایسه شده و نسبت به برروز کردن این مدل با رفتار واقعی سازه اقدام می گردد (مرحله 2). حال با داشتن سیستم دائمی پایش سلامت و با ثبت ارتعاش سازه در طول مدت بهره برداری آن، پارامتر های ارتعاشی سازه (  بیشینه شتاب ،  بیشنه تغییر مکان ، فرکانس های ارتعاشی، نسبت میرایی ارتعاشی و...) بدست می آید (مرحله 3). با مقایسه این اطلاعات با مقادیر اولیه و نتایج موجود از مدل بروز شده سازه سالم بدست آمده در مرحله 2، می توان از وجود آسیب و یا احتمال وقوع آن مطلع شد. (مرحله 4) . در صورت وجود هر گونه نتایج غیر متعارف، نسبت به بروز کردن مدل تحلیلی اقدام شده و احتمال آسیب، محل و مقدار آن برآورد اولیه می گردد(مرحله 5). در این مرحله تیم بازرسی  می تواند به محل سازه اعزام شده و با استفاده از اطلاعات  مرحله 5 ، برآورد دقیقتر از نوع و مقدار آسیب ارائه خواهد نمود (مرحله 6). این عمل معمولا با بازرسی چشمی آغاز و در صورت نیاز با استفاده از روش های بازرسی غیر مخرب شرایط آسیب به طور دقیق بررسی و گزارش می شود.

مراحل 3 تا 6 در طول عمر سازه تکرار شده  در صورت رسیدن سازه به سطح پایین تر از ظرفیت طراحی ، می بایست نسبت به اصلاح سازه و یا جایگزین کردن آن تصمیم گرفت.

پایش سلامت سازه

 لزوم بررسی  و آگاهی از وضعیت سلامت  سازه ها و طرح بهسازی آنها  اهمیت بالایی برای  بهره برداران آنها دارد. روش های مختلفی برای بررسی وضعیت سلامت سازه ها وجود دارد که شامل:

1. بررسی چشمی
2. بررسی بر اساس روش های آزمون غیر مخرب
3. بررسی با استفاده از اندازه گیری رفتار سازه ای (استاتیک و یا دینامیک)

روش های بازرسی چشمی و مبتنی به آزمون های غیر مخرب وقت گیر و پر هزینه می باشند و فقط آسیب های قابل رویت و یا قابل دسترسی را می توان شناسایی کرد. همچنین برای اینگونه بازرسی ها، افراد ماهر و با تجربه لازم است.

ارائه یک روش مطمئن و سیستماتیک جهت بررسی رفتار سازه حین بهره‌برداری، و جمع‌آوری داده‌های کافی جهت ارزیابی وضعیت این سازه‌ها ضروری به نظر می‌رسد. استفاده از سیستم‌های پیشرفته اندازه‌گیری توسط حسگرها، روشی سریع و خودکار بررسی وضعیت سازه‌ها می باشد که امروزه در اکثر کشور‌های پیشرفته جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش به پایش سلامت سازه (Structural Health Monitoring) و یا به اختصار SHM  معروفمی باشد.

در پایش سلامت سازه معمولا 4 سطح بررسی مد نظر می باشد:

1. سطح 1: نشان داده شود که آسیب در سازه وجود دارد
2. سطح 2: شناسایی محل آسیب
3. سطح 3: برآورد مقدار آسیب
4. سطح 4: برآورد عمر باقی مانده سازه

یکی از روش های معمول در پایش سلامت سازه، روش اندازه گیر ارتعاش سازه و بررسی پارامتر های ارتعاش سازه می باشد.