پایش سلامت سازه ها، با وجود سپری شدن بیش از یک دهه از ورود آن به خدمات مهندسی عمران در ایران، همچنان به شکلی موثر در مدیریت نگه داشت پل ها مورد استفاده قرار نمی گیرد. این مسئله از یک سو به دلیل استفاده از روش های بیشتر غیرکاربردی و ارایه داده ها به جای ارایه اطلاعات سازگار با تصمیم گیری در مورد وضعیت پل ها؛ و از سوی دیگر به دلیل عدم معرفی چارچوبی مدون برای تشخیص ارزش مالی یک پروژه پایش سلامت و همچنین عدم ارایه معیاری معتبر به منظور برگزیدن طرح بهینه پیشنهادی پایش سلامت بوده است. در این مقاله به منظور ارایه راهکاری مناسب برای حل چالش های مذکور، آنالیز ارزش اطلاعات به عنوان چارچوبی مناسب برای تعیین ارزش ریالی پروژه های پایش سلامت معرفی شده است. افزون بر این، روشی مناسب و بهینه نیز برای انجام پروژه های پایش سلامت پل ها ارایه شده است. آنالیز ارزش اطلاعاتی روشی است که مشخص میکند با استفاده از اطلاعات دست آمده از یک پروژه پایش سلامت، تصمیم اتخاذ شده چه مقدار مقرون به صرفه تر شده است. همچنین، با انجام این آنالیز امکان انتخاب بهترین طرح پایش از بین چندین طرح از نظر اقتصادی فراهم می شود. در پایان به عنوان نمونه، آنالیز ارزش اطلاعات برای پایش سلامت یک پل شهری نیز مورد بحث قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده از این آنالیز، به کار بردن سنسورهای کرنش سنج به تعداد و با دقتی مشخص به هدف به روزسازی مدل عددی، می تواند اطلاعاتی ارزشمند را در رابطه با ایمنی این پل در اختیار مدیر تصمیم گیرنده قرار دهد. همچنین با استفاده از این تحلیل بهترین طرح سنسورگذاری برای پایش سلامت این پل به دست آمده است.

پایش سلامت سازه، برآورد وضع موجود و شناسایی سیستم سازه ای یکی از چالشی ترین مباحثی است که به منظور پیشگیری از وقوع هرگونه حادثه ی ناگوار در سازه های مهندسی تحت بارهای نهایی و حتی سرویس، مطرح می باشد. وجود پارامترهای متعدد مستقل و غیرمستقل سازه ای در فرآیند پایش سلامت، برآورد وضع موجود را با دشواری های فراوانی روبه رو نموده است. بنابراین سعی شده است با ایجاد زنجیره ی پیوسته بین روش های عملیاتی موجود، سامانه یکپارچه پایش سلامت پل(IBHMT) در سه فاز مستقل تدوین شود تا توسط آن بتوان از ابتدایی ترین گام پایش سلامت سازه تا رسیدن به مدل واقعی و شناسایی پارامترهای فیزیکی سیستم سازه ای و درنهایت برآورد وضع موجود، از آن بهره برد و بدون نیاز به استفاده از ابزارهای متعدد، به این امر مهم دست یافت. در این سامانه با ترکیب روش های شناسایی سیستم موجود نظیر بازرسی چشمی، روش های استاتیکی و دینامیکی، آزمایش های غیر مخرب، یک سیستم منحصربه فرد در سه فاز شامل: بازرسی چشمی، ارزیابی سریع و بروز رسانی مدل ایجادشده است. همچنین یک رابط کاربر گرافیکی (GUI) با استفاده از زبان برنامه نویسی Matlab توسعه داده شده و این امکان را برای کاربر فراهم می کند تا به سادگی اطلاعات مربوط به مراحل مختلف پایش سلامت سازه ای را در پایگاه داده وارد نموده و پس از پردازش خودکار داده ها، نتایج خروجی را مشاهده کند. با توجه به نیاز موجود درزمینه ی مدیریت و نگهداری زیرساخت های عمرانی شبکه حمل ونقل، سامانه ارائه شده در این مقاله می تواند برای مدیریت یکپارچه و بهینه پل های بتنی توسط تصمیم گیران و مالکان پل ها بکار گرفته شود. با استفاده از بخش اول این سامانه، می توان به سادگی گام نخست پایش سلامت سازه ای پل های بتنی را برداشته و درنهایت به اطلاعاتی کمّی در مورد وضعیت فعلی آن ها دست پیدا نمود.

سازه ها در طول عمر تحت اثر بارهای معمول مختلفی همانند بار ناشی از تغییر درجه حرارت، ترافیک، خوردگی و بارهای شدید مانند بار لرزه ای قرار می گیرند. وقوع خرابی در ساختمان ها، پل ها، سکوهای نفتی و به طورکلی تمام سیستم های سازه ای در طول عمر سازه امری اجتناب ناپذیر است. تاکنون نمونه های بسیاری از انواع خرابی ها در سازه های مختلف مهندسی به ثبت رسیده که در پی وقوع آن ها، خسارات جانی و مالی فراوانی به بار آمده است. بیشتر چنین خرابی هایی را می توان با بررسی های اولیه از وضعیت موجود سازه ها، اصلاح و ترمیم نمود و بدین ترتیب از گسترش خرابی در سازه ها و فروریختن ساختمان ها جلوگیری کرد. این موضوع در مناطق زلزله خیز که خرابی های موضعی در المان های سازه ها می توانند منشا خرابی های کلی باشند اهمیت موضوع پایش سلامتی سازه ها را دوچندان می نماید. بنابراین تعیین خرابی در سیستم های سازه ای و اجزای آن برای پایش سلامتی سازه ها و افزایش ایمنی و اطمینان از وضعیت موجود سازه ها امری مهم و ضروری است. در روش پیشنهادی، انرژی کرنشی طیفی به عنوان یک شاخص برای تشخیص موقعیت آسیب بکار گرفته شد. با محاسبه انرژی کرنشی طیفی برای حالت سازه آسیب دیده نسبت به سازه سالم، اعضای آسیب دیده نمایان می گردند. بدین منظور برای سازه با سیستم قاب خمشی تحت سناریوهای مختلف خرابی تحلیل دینامیکی سازه در دو حالت خطی و غیر خطی انجام و توانایی روش مبتنی بر انرژی کرنشی طیفی در تشخیص محل آسیب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده بیانگر دقت و عملکرد مناسب روش پیشنهادی برای شناسایی خرابی در سازه ها است.

در چند دهه ی اخیر، مسیله ی پایش سلامت روسازی توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده و باعث پیشرفت ها و فناوری های جدیدی شده است. در این پژوهش ضمن بررسی مفهوم پایش، روش های موجود به منظور انجام پایش سلامت سازه ای روسازی ها دسته بندی شده است. تا به امروز دو رویکرد کلی پایش از سطح روسازی و پایش از درون روسازی برای ارزیابی سلامت راه ها استفاده شده است. روش نوین پایش از درون روسازی به دنبال ارایه ی راهکارهایی با هدف پایش مستمر سلامت راه است. این راهکارها متکی به تجهیز روسازی هستند؛ به این معنا که در طی فرایند راهسازی حسگرهایی در درون راه مدفون می شوند. بهره گیری از روش نوین پایش از درون روسازی، می تواند مزایای زیادی از لحاظ فنی و اقتصادی برای شبکه ی راه ها به ارمغان آورد؛ چراکه در مقایسه با روش پایش از سطح روسازی، امکان نظارت بر تمام لایه های روسازی را به طور مجزا، به صورت مستمر و از راه دور و بدون ایجاد تداخل در جریان ترافیک ممکن می سازد. این رویکرد در راستای تحقق راه های هوشمند بوده و برخلاف اکثر روش های قدیمی، غیرمخرب است. به این منظور در این پژوهش مروری بر پژوهش های اخیر پیرامون روش پایش از درون روسازی به صورت دسته بندی شده به تفکیک حسگرهای مورد استفاده (حسگرهای الکترومغناطیس، فیبر نوری و بی سیم) به منظور انجام این شیوه از پایش صورت گرفته است. در نهایت پیشنهادهایی به منظور اجرای شیوه ی پایش از درون روسازی در ایران ارایه شده است.

یکی از چالش هایی که در بحث پایش سلامت سازه ی پل ها وجود دارد، استخراج «داده» از سازه می باشد. این کار توسط حسگرهای موجود در سازه انجام می شود. نحوه ی چیدمان و استفاده از حداقل تعداد ممکن حسگرها، به نحوی که بیشترین داده های مورد نیاز از وضعیت سازه را در اختیار قرار دهد، همواره مورد توجه بوده است. در روش های موجود برای تعیین محل قرارگیری حسگرها در پل ها کاستی هایی وجود دارد که می توان به استفاده از یک شاخص بهینه ساز، تعیین تعداد حسگرها به صورت تجربی، نویز محیطی بالا و مدت زمان طولانی محاسبات اشاره کرد. برای غلبه بر این کاستی ها، در این مطالعه روش جدید MSE-MGA (انرژی کرنشی مودال-الگوریتم ژنتیکِ بهبود یافته) ارائه گردید. در این روش جهت کاهش اثر نویزِ حاصل از عبور وسایل نقلیه، از دو شاخص انرژی کرنشی مودال و ضریب مشارکت مودی استفاده شده است. کلیه نقاط مناسب محل قرارگیری حسگرها توسط این شاخص ها انتخاب شده و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک، تعداد بهینه ی حسگرها و محل قرارگیری آن ها مشخص گردید. نتایج نشان داد افزایش تعداد حسگرها از یک مقدار بهینه ی مشخص، تأثیری در افزایش داده های مورد نیاز ندارد. همچنین استفاده ی هم زمان از دو شاخص بهینه ساز منجر به حذف تعداد زیادی از نقاط نامناسب برای قرارگیری حسگرها شده است و به همین دلیل زمان محاسبات بطور قابل توجهی کاهش یافته است. برای بررسی نحوه ی عملکرد و کاربرد عملی این روش، یک نمونه پل فلزی مدل شد و تعداد بهینه ی حسگرها و نحوه ی چیدمان آن ها مشخص گردید.