۹ آبان ۱۴۰۰ مهدیه قاسمی ۰
به اشتراک‌ گذاری

آیا سازه طراحی شده را می‌توان بهینه تر طراحی کرد؟

این روزها با افزایش قیمت متریال مصرفی ساختمان به خصوص ورق و میلگرد و همچنین کاهش قدرت خرید خریداران ساختمان، سازندگان ساختمان با دغدغه‌های جدیدی رو به رو هستند. سازندگان از خود می پرسند چگونه می‌توان هزینه پروژه را قبل از اجرا و در حین اجرا کاهش داد. بی شک بیشترین هزینه‌ای که به طور مشخص در پروژه‌های ساختمانی به چشم می‌آید، هزینه مربوط به اسکلت فلزی و یا بتنی است. مقوله‌ای که شاید بیشترین تأثیر را امروزه در پاسخ به این نیاز داشته، طراحی بهینه سازه است. عده‌ای بهترین راه را بهینه‌سازی و سبک‌سازی سازه می‌دانند، عده‌ای نیز با جبهه‌گیری نسبت به آن نقدهایی دارند. در ادامه به بررسی بیشتر این موارد می‌پردازیم.

طراحی بهینه سازه

کار از محکم کاری عیب می‌کند!

برخی از سازندگان، به خصوص کارفرمایان سنتی بر این باور هستند که در طراحی و اجرای سازه بهتر است مقاطع سنگین داشت تا از ایمنی سازه مطمئن بود. این عده از سازندگان ساختمان اصولا بهینه‌سازی سازه را امری غیر عملی می‌پندارند. این درحالی است که اتفاقاً ماجرا کاملاً برعکس است و در این مورد کار از محکم کاری عیب میکند!
طراحی سازه که در آن اعضا و مقاطع مختلف ساختمان تعریف می‌شوند نقش بسیار مهمی در میزان مصرف مصالح مصرفی، هزینه و همچنین ایمنی ساختمان دارد، به عنوان مثال اگر در قسمتی از سازه اتصالی بیش از حد مورد نیاز قوی‌تر طراحی گردد می‌تواند تمام سیستم سازه را مختل کرده و ایمنی ساکنان را با خطر مواجه کند. از سویی با سنگین‌تر شدن سازه نیروی بیشتری در هنگام زلزله به سازه اعمال می‌شود و این چرخه به ضرر سازندگان خواهد بود. طراحی بهینه سازه به معنی همگن کردن تمامی اجرای سازه است، بصورتی که هیچ عضوی قوی‌تر یا ضعیف‌تر اجزای مجاور خود نباشد.

بهینه‌سازی سازه چگونه انجام می‌شود؟

تحقیقات زیادی در حوزه بهینه‌‌سازی سازه‌ها صورت گرفته است، اکثر آنها با مسائل آکادمیک یا کوچک سروکار داشته‌اند. برای دهه‌ها این تکنولوژی توسط مهندسین سازه در عمل به عنوان کاری رمزگونه و مخفی از دید همگان با ارزش عملی و اجرایی کم اجتناب می‌شد. لذا معمولاً به علت هزینه‌بر بودن این پروسه و همچنین عدم زمان کافی در پروژه‌ها، کمرنگ دیده شده است و اغلب به دنبال بهبود فضای اجرای ساختمان هستند.
در دهه‌های اخیر، کوشش‌های بسیاری جهت وارد نمودن تکنولوژی بهینه‌سازی سازه به مهندسی سازه شده است تا سازندگان شاهد نتایج عینی آن در پروژه‌ها و کاهش هزینه‌ها باشند. توجه به این امر منجر به کاهش مصرف متریال سازه و همچنین بهبود رفتار سازه تحت تاثیر بارهای گوناگون از جمله زلزله شده است. در این بین بهینه‌سازی سازه‌ها با استفاده از هوش مصنوعی در خط مقدم این دانش در گذشته امری به نظر بسیار دور از دسترس حداقل در ایران به نظر می‌رسید.
اما یک شرکت دانش بنیان “های تک” (High-Tech) توانسته توسط تیم پرتوان خود با تلفیق حوزه‌های طراحی سازه و IT دستاوردهای جدیدی را در این حوزه به ارمغان آورد. پاسخ سخت تعیین مقطع بهینه در سازه دیگر دور از دسترس نیست چرا که با استفاده از هوش مصنوعی، رایانش ابری و پردازش موازی، این کار عملیاتی شده است. در این پروسه گزینه‌های متعددی که برای یک سازه می‌توانند مطرح باشند، سریع و با قیمت محاسباتی معقول، کنترل می‌شود و گزینه‌ای که دارای وزن کمتر، ایمنی کافی و اجراپذیری مطلوب باشد، به عنوان گزینه بهینه مطرح می‌شود. پروژه های بهینه سازی این شرکت نشان‌دهنده توان بالای این روش در کاهش هزینه‌ها دارد.

طراحی بهینه سازه

آیا همه سازه‌ها قابلیت بهینه‌سازی دارند؟

این حقیقت امری واقعی است اما از چه نظر؟
نقل قولی از ریاضی دان مشهور “لئونارد اولر” وجود دارد که می‌گوید :
“هیچ رویدادی در طبیعت محقق نمی‌شود، مگر آنکه در بهینه‌ترین حالت خود باشد.”
در طراحی نیز باید به این امر واقف بود. درست است که طیف وسیعی از سازه‌ها با کاربری‌های متنوع از جمله مسکونی، اداری، تجاری، ورزشی، و حتی سازه‌های صنعتی مانند سوله می‌توانند طراحی بهینه‌تری داشته باشند اما این امر در مقیاس‌ها و پروژه‌های کوچک ممکن است کمتر به چشم آید، نسبت به زمانی که هزینه‌ها در پروژه‌های متوسط و بزرگ مقایسه می‌شوند. چرا که در پروژه‌های کوچک مانند سازه‌های یک یا ۲ طبقه مسکونی کمتر از ۱۰۰ متر مربع تعداد اعضای سازه و در کنار هم قرارگیری آنها پیچیدگی‌های کمتری دارند و این امر سبب می‌شود تا به نوعی سازه موجود امکان بهینه‌سازی نداشته باشد. در عین حال هرچه پروژه‌ها بزرگتر و دارای تعداد المان بیشتری باشند اهمیت بهینه‌سازی بیشتر می‌شود و حتی میزان کم بهینه‌سازی نیز تفاوت هنگفتی در کاهش هزینه‌های مربوط به ساخت پروژه ایجاد می‌کند که می‌تواند جذابیت فراوانی برای کارفرمایان داشته باشد.

بهینه‌سازی را در چه مرحله می‌توان انجام داد؟

زمان طلایی برای شروع بهینه‌سازی سازه، پس از اتمام طرح اولیه سازه یا پس از اتمام طرح معماری ساختمان می‌باشد. با این وجود این باور که برای سازه در حال اجرا دیگر بهینه سازی مفهومی ندارد باور درستی نیست. در بسیاری از پروژه‌ها حتی زمانی که فونداسیون سازه و سقف اول آن نیز اجرا شده است قابلیت بهینه‌سازی وجود دارد. چرا که در ادامه فرایند بهینه‌سازی به اعضا و مقاطع طبقات بالاتر سازه اعمال می‌شود و با اینکار نه تنها وزن سازه کمتر شده و در مصالح و هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌شود بلکه به بهبود عملکرد سازه در زلزله نیز کمک شایانی می‌کند.

سخن پایانی

در پایان می‌توان گفت بهینه‌‌سازی سازه توجه طراحان و فعالان زیادی در زمینه سازه‌ها را به خود جلب نموده است. شرکت‌های برجسته در طراحی سازه‌های بلند در جهان مانند Arup و SOM نیز وارد عمل شده‌اند و پیشرفت‌های عملی زیادی در این زمینه داشته‌اند. زمان آن رسیده به دلیل محدودیت های مالی بیشتر، در ایران نیز شاهد سازه‌های بهینه‌تر و ایمن‌تر باشیم. خواه یا ناخواه علوم کامپیوتر، IT و هوش مصنوعی دنیای ما را تغییر می‌دهد و مهندسی سازه نیز از این قاعده مستثنی نخواهد بود.

۹ آبان ۱۴۰۰ مهدیه قاسمی ۰
به اشتراک‌ گذاری
چند مطلب مرتبط:
نظرات کاربران