تحلیل رفتار دینامیکی سازه‌های مهم در برابر زلزله با نرم‌افزار ایرانی امکان‌پذیر شد
محقق پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله حاصل زحمات ۱۵ سال گذشته تیم تحقیقاتی خود را در قالب سامانه نرم‌افزاری به منظور تحلیل دینامیکی سدهای خاکی پیاده‌سازی کرده که با ارتقای این سامانه، امکان شبیه‌سازی رفتار دینامیکی ابنیه‌های ژئوتکنیکی مانند سدهای خاکی، پی‌ها و تونل‌ها در هنگام زلزله در کشور فراهم می‌شود و به گفته آنها تاکنون بیش از ۲۰۰ تحلیل دینامیکی با موفقیت به اتمام رسیده و نتایج آن در اختیار کاربران قرار گرفته است.
دکتر محمد داودی، مجری طرح و دانشیار پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله در گفت‌وگویی با بیان اینکه در فعالیت‌های مهندسی با سازه‌های مختلفی سر و کار داریم، گفت: بخشی از این سازه‌ها از قبل ساخته شده‌اند و در حال بهره‌برداری هستند و تعدادی نیز در مرحله طراحی قرار دارند و بر اساس ارتقای آیین‌نامه‌ها در گذر زمان، نیاز است تا رفتار سازه‌های موجود بر اساس آیین‌های جدیدتر سنجیده شود و در صورت لزوم نسبت به مقاوم‌سازی آنها اقدام شود.
وی ادامه داد: در سازه‌های در حال طراحی نیز نیاز است تا رفتار آنها تحت بارگذاری‌های مختلف همچون زلزله که بزرگترین نیروی محتمل وارده به سازه می‌تواند باشد، تخمین زده شده و بر اساس برآوردها، طراحی بهینه‌ای ارائه شود.
داودی با تاکید بر اینکه تمام این موارد مستلزم ابزاری است که بتوان در این قبیل تحلیل‌های عددی به کمک مهندسین آمد و نتایجی با دقت مناسب در اختیار آنها قرار داد تا تصمیمات لازم را اتخاذ کنند، اظهار کرد: در تمامی سازه‌ها به خصوص سازه‌های بزرگ و حیاتی همچون سدها، کوچکترین خطا در تحلیل‌ها و برآورد نتایج، می‌تواند تبعات جبران ناپذیری چه از بعد اقتصادی و چه از بعد اجتماعی به همراه داشته باشد. بر این اساس از سال‌های گذشته، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله در راستای اهداف بلند مدت، مطالعاتی را در زمینه تولید نرم‌افزارهای تحلیل دینامیکی سازه‌ها آغاز کرده است.
وی تاکید کرد: این امر به خصوص زمانی اهمیت خود را نشان می‌هد که به دلیل شرایط تحریمی کشور و عدم امکان دسترسی به نسخه اصلی نرم‌افزارهای تجاری موجود در دنیا، محققان مجبور به استفاده از نسخه‌های قفل شکسته این نرم‌افزارها هستند که عموما محدودیت‌هایی در استفاده از تمام امکانات آنها بوجود می‌آید.
به گفته این محقق حوزه مهندسی زلزله، در موارد معدودی، محققان ملزم به تهیه نسخه‌های اصلی نرم افزارهای مربوط به تحلیل‌های عددی هستند که این امر در صورت رد شدن از موانع تحریم، با صرف هزینه‌های گزاف امکان پذیر خواهد بود.
وی حرکت به سمت نهضت تولید و عرضه نرم‌افزارهای تحلیل دینامیکی سازه‌ها در داخل کشور را امری اجتناب ناپذیر دانست و یادآور شد: بر این اساس نرم‌افزار IDAMP بر پایه نتایج مطالعات ۱۵ ساله اخیر صورت گرفته در پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله به منظور انجام تحلیل‌های دینامیکی تاریخچه زمانی به روش اجرای محدود، تهیه شد که قابلیت شبیه‌سازی انتشار امواج و میرایی تشعشعی و نیز در نظرگیری اثر اندرکنش خاک-سازه به روش مستقیم را دارد.
کاربردهای سامانه ایرانی تحلیل دینامیکی سازه
دانشیار پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله با اشاره به جزئیات سامانه برخط IDAMP ، توضیح داد: این سامانه با فراهم آوردن بستر مناسب به منظور انجام تحلیل‌های دینامیکی تاریخچه زمانی به روش اجرای محدود، بدون نیاز به نصب نرم‌افزار خاص و سخت افزارهای پیشرفته، محققان را در برآورد رفتار سدها در زمین لرزه، تحلیل اثرات ساختگاه، بررسی اثرات تحریک از سطح همچون ارتعاش پی ماشین‌آلات صنعتی و موارد مشابه یاری می‌کند.
داودی با تاکید بر اینکه اولین نسخه نرم‌افزار این سامانه در قالب یک سامانه تحت وب از سال ۱۳۹۸ بر روی تارنمای پژوهشگاه بارگذاری شده و در دسترس علاقه‌مندان قرار گرفته است، ادامه داد: از زمان بارگذاری تا کنون نزدیک به ۳۰۰ درخواست از طرف مراکز دانشگاهی، مهندسین مشاور و سایر مراکز داخلی و خارجی، بر روی سامانه به منظور انجام تحلیل ثبت شده است که بیش از ۲۰۰ تحلیل دینامیکی با موفقیت به اتمام رسیده و نتایج در اختیار کاربران قرار گرفته است.
به گفته وی به منظور استفاده محققان دانشگاهی و مهندسین مشاور از نرم‌افزارIDAMP، سامانه‌ای ایمن در سایت پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله طراحی شد که با دریافت برخط مدل‌های ورودی از کاربران، تحلیل‌ها را به صورت اتوماتیک انجام داده و نتایج را در اختیار کاربران قرار می‌دهد.
داودی با بیان اینکه درواقع تمامی امکانات مذکور بدون نیاز به نصب نرم افزار و یا سخت افزار خاص به صورت رایگان در اختیار کاربران قرار می‌گیرد، یادآور شد: این نرم‌افزار بومی با استفاده از لایه‌های کاملا تطبیق یافته (PML) به عنوان مرزهای جاذب، انتشار امواج را در محیط، شبیه‌سازی و امواج بازگشتی از سازه را به طور کامل از محیط عددی تحلیل حذف می‌کند. استفاده از مرزهای فوق، به کاهش ابعاد هندسی مدل و در نتیجه کاهش حجم عملیات محاسباتی و حافظه مورد نیاز تحلیل بدون کاهش دقت نتایج، کمک شایانی کرده است.
این محقق پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله اضافه کرد: از سوی دیگر با مدل‌سازی میرایی تشعشعی و در نظرگیری اثر اندرکنش خاک-سازه به روش مستقیم، نتایج در مقایسه با سایر نرم افزارها، از دقت بالایی برخوردار است.
به گفته وی، حل مسائل اندرکنش خاک-سازه به روش اجرای محدود در حوزه زمان"، "توانایی انجام تحلیل لرزه‌ای ساختگاه"، "کاهش قابل توجه ابعاد هندسی مدل عددی با شبیه‌سازی محیط نیمه بی‌نهایت به کمک PML"، "سرعت بیشتر انجام تحلیل‌ها با دقت مناسب در مقایسه با مدل‌های مش گسترده"، "شبیه‌سازی انتشار امواج و میرایی تشعشعی در محیط" و "قابلیت تعریف زون‌های مختلف مصالح و نیز هندسه دلخواه مدل" از مزایای این سامانه است.
داودی، "مدل رفتاری الاستیک خطی و خطی معادل محیط تک فازه"، "قابلیت انجام تحلیل به صورت تحریک از سطح و یا تحریک از کف"، "انجام تحلیل‌های دینامیکی به صورت برخط و ارسال نتایج به طور خودکار"، "عدم نیاز به نصب نرم‌افزار و سخت‌افزار خاص و پیشرفته" و "کاملا بومی و قابلیت ارتقا" را از دیگر مزایای این سامانه ذکر کرد.
فاز توسعه‌ای سامانه
این دانشیار پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی مهندسی در خصوص وجود برخی محدودیت‌های نرم‌افزار IDAMP در مقایسه با دیگر نرم افزارهای تحلیل دینامیکی مشابه، توضیح داد: در حال حاضر این سامانه صرفا قادر به انجام تحلیل‌ها در محیط تک فازه الاستیک خطی است؛ از این رو مطالعات تکمیلی هم‌اکنون در پژوهشگاه در قالب چندین تز دکتری در حال انجام است و امیدواریم در آینده‌ای نزدیک با تکمیل مطالعات و ارتقای نرم‌افزار، نسخه‌های جدیدتر در سایت بارگذاری شود.
وی تاکید کرد: افزودن قابلیت‌های کاربردی به این نرم افزار همچون انجام تحلیل‌های دینامیکی در محیط چند فازه، انجام تحلیل‌ها با درنظرگیری رفتار غیرخطی مصالح، مدل‌سازی اندرکنش سدمخزن و توانمندی مدل کردن المان‌های سازه‌ای از دیگر اولویت‌های ارتقای این سامانه است.
کاربردهای سامانه تحلیل دینامیکی در زلزله
داودی با بیان اینکه این سامانه قابلیت شبیه‌سازی رفتار دینامیکی ابنیه‌های مختلف ژئوتکنیکی مانند سدهای خاکی، پی‌ها و تونل‌ها را در انواع بارگذاری‌های دینامیکی مانند زلزله دارد، گفت: درکل، این سامانه محققان را قادر می‌کند مدل‌های عددی مورد نیاز خود را با در نظرگیری اثرات انتشار امواج در محیط و میرایی تشعشعی و با لحاظ کردن اندرکنش خاک-سازه به روش مستقیم مورد تحلیل قرار دهند.
در "بیست و دومین نمایشگاه دستاوردهای پژوهش، فناوری و فن بازار" که از سه شنبه، ۲۳ آذرماه تا جمعه ۲۶ آذرماه برگزار شد، سامانه نرم‌افزاری IDAMP به عنوان یکی از ۴۱ فناوری برگزیده کشور با حضور دکتر محمدعلی زلفی‌گل وزیر علوم، تحقیقات و فناوری، دکتر سورنا ستاری معاون علمی و فناوری رئیس جمهوری، دکتر علی خیرالدین معاون فناوری و نوآوری وزارت عتف و دکتر پیمان صالحی معاون پژوهشی وزارت عتف رونمایی شد.
