ابداع راهی برای تقویت سازه های ساختمانی توسط محققان دانشگاه امیرکبیر

جی پلاس، وحید قربانی دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «بررسی تحلیلی و تجربی رفتار کششی پارچه‌های دوجداره و خمش کامپوزیت‌های پایه سیمانی تقویت شده با آن» اظهار کرد: ایران از نظر زمین شناسی به دلیل قرار گیری در کمربند لرزه خیز آلپ- هیمالیا فعال است و طبق برآورد‌ها حدود ۸ درصد از زمین لرزه ‌های دنیا و حدود ۱۷ درصد از زلزله‌های بزرگ دنیا در فلات ایران رخ می‌دهد.

باشگاه خبرنگاران جوان نوشت: او افزود: ساخت سازه‌ های مقاوم در برابر زلزله در ایران و همچنین تمام دنیا امری مهم و ضروری به شمار می‌رود. در کنار مقاوم سازی سازه‌ ها، سبک ‌سازی آن‌ ها نیز مقوله‌ای بوده که بسیار حائز اهمیت است، بتن و فلز دو عنصر اصلی ساخت و ساز هستند و استفاده از آن‌ ها اجتناب ناپذیر است؛ حال آنکه مواد پایه سیمانی به طور ذاتی ترد و شکننده هستند و در هنگام قرارگیری در مقابل بار‌ها به شدت شکسته می‌ شوند، بنابراین لازم است از این نظر تقویت شوند.

قربانی با تاکید بر اینکه در صدد برآمدیم تا از ظرفیت بالای منسوجات برای حل مشکل ساخت و ساز استفاده کنیم، بیان کرد: ابتدا منسوج دوجداره که حالت فضایی سه ‌بعدی دارد با روش‌ های تحلیلی و ریاضی مورد بررسی قرار گرفت و سپس از آن در تقویت و همچنین بالا بردن ظرفیت کرنشی مواد پایه سیمانی استفاده کردیم.

او  گفت: یکی از ویژگی‌ های طرحی که اجرا شد بررسی همزمان تحلیلی و تجربی سازه ساخته شده بود؛ به عبارتی آزمون های پایه سیمانی تقویت شده با پارچه دوجداره ساخته و مورد آزمون‌ های مکانیکی تجربی قرار گرفت که به طور موازی از روش‌ های تحلیلی مانند روش مکانیک شکست برای بررسی سازه استفاده کردیم که نتایج تجربی و تئوری بسیار به هم نزدیک بودند و قابلیت اطمینان بالایی داشتند.

به گفته این محقق، همچنین در هنگام اجرای بخش ‌های تجربی، علاوه بر تولید آزمون ها در قالب آزمایشگاهی، به اجرای طرح در پروژه‌ های صنعتی بزرگ نیز فکر کردیم و توانستیم آن را در مساحت کوچکی اجرایی کنیم. در قالب کوچک هم نتایج موفقیت آمیز بود و مشخص شد که طرح قابلیت تجاری سازی را دارد.

قربانی ادامه داد: به دلیل اینکه از مواد معمولی در این سازه استفاده کردیم، بنابراین در تجاری سازی محصول مشکلی به وجود نمی‌آید. با توجه به اینکه این کار برای اولین بار صورت می ‌گرفت، استاندارد و آئین نامه هایی برای ساخت و انجام آزمون‌ ها، چه در بخش پارچه و چه در بخش کامپوزیت وجود نداشت و مطالعات بسیاری انجام شد تا نمونه‌ های ساخته شده از نظر علمی و صنعتی قابل پذیرش باشند و همین عامل، کار را بسیار مشکل می‌ کرد.

او با بیان اینکه نتیجه طرح انجام شده در صنایع ساخت و ساز و عمران به طور مستقیم قابل استفاده است، بیان کرد: همچنین استفاده از این سازه در زمینه معماری و ساخت سازه‌ های منحنی نیز قابلیت بالایی برای استفاده دارد. به طور کلی این سازه ها، از بعد علمی می‌ تواند هر جایی که نیاز به تولید کامپوزیت پایه سیمانی است به کار گرفته شود. همچنین پارچه تولید شده در صنعت خودرو، هوا- فضا قابل استفاده است.

قربانی با تاکید بر اینکه این طرح دو قسمت داشت، یکی تولید و تحلیل پارچه و دیگری تولید و تحلیل کامپوزیت پایه سیمانی اختصاص داشت، گفت: بنا داریم از این سازه‌ها در تولید بتن‌ های توانمند نیز استفاده کنیم.  سازه تولید شده قابلیت استفاده در بخش‌ های مختلفی مانند نمای ساختمان‌ ها، کفپوش‌ ها، دیوار‌های غیرباربر و همچنین عایق صدا، ساخت سازه ‌های منحنی مستحکم و... را دارد.

او با اشاره به ویژگی‌های طرح گفت: افزایش مقاومت ماتریس پایه سیمانی، افزایش ظرفیت کرنشی ماتریس پایه سیمانی، تغییر حالت شکست ترد در ماتریس پایه سیمانی و جلوگیری از گسیخته شدن و تکه تکه شدن آن، ارزان و قابل دسترس بودن مواد مورد استفاده برای تولیدپارچه مورد استفاده، قابلیت اجرای آن در بتن‌ های پیش ساخته و همچنین بتن ریزی‌ های انبوه از ویژگی‌های این طرح محسوب می‌شود.

قربانی ادامه داد: در کشور‌های پیشرو مانند آلمان، آمریکا، فرانسه، ایتالیا و... پژوهش ‌های بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. تنها نمونه مشابه این طرح در کشور آلمان اجرا شده که در سال ۲۰۱۷ صورت گرفته است که در آن از مواد با کارآیی بالا (الیاف شیشه و الیاف آرامید (کولار)) استفاده شده است.

او افزود: در این طرح از مواد ارزان بدون آسیب به محیط زیست استفاده شد؛ همین امر بازده نمونه داخلی را ۳۰ درصد بیشتر از نمونه خارجی کرد که متشکل از مواد گران قیمت نیز بود.

قربانی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: افزایش همزمان مقاومت و ظرفیت کرنشی، ارزان بودن مواد مورد استفاده، قابلیت اجرا در بتن‌ های پیش ساخته که با قالب تولید می‌ شوند و همچنین بتن ‌ریزی‌ های حجیم، اجرای ساده و هزینه پایین از مزیت‌های رقابتی طرح به شمار می‌روند.

گفتنی است: اساتید راهنمای این طرح علی اصغر اصغریان جدی، هادی دبیریان و استاد مشاور آن علی‌ اکبر رمضانیان پور از اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بودند.