صنعت ساختمان یکی از صنایع مادر و مهم در اقتصاد کلان به شمار می رود. دقیقاً مانند خودروسازی، که آن هم یک صنعت مادر است، صنعت ساختمان با طیف وسیعی از مهارت های مهندسی مانند عمران، نقشه برداری، برق، مکانیک سیالات و حتی مهندسی صنایع مرتبط است. با توجه به اینکه تحولات و اتفاقات جدید صنعت ساختمان همواره مورد توجه مهندسان رشته های گوناگون است، در این مقاله قصد داریم با ده نوآوری برتر و آینده ساز در این صنعت آشنا شویم.
چرا در صنعت ساختمان نیاز به نوآوری داریم؟
مصالح و انرژی های جدید، رویکرد های طراحی، همانند پیشرفت های به وجود آمده در حوزه فناوری های دیجیتال و ابر داده ها، در حال ایجاد موجی از نوآوری در صنعت ساختمان هستند. در این مقاله ده مورد از هیجان انگیزترین تحولات در زمینه مهندسی عمران آورده شده است.
با معرفی مواردی مانند جاده های هوشمند و خانه های با مصرف انرژی بهینه، نیاز به هوشمندتر شدن صنعت ساخت و ساز و همچنین کارامد تر شدن آن کاملا حس می شود. در اینجا با استفاده از ابزارها و تکنیک های خلاقانه که همیشه در دسترس هستند، ده نمونه از فناوری های جدیدی که صنایع مختلف را دستخوش تغییر نموده اند و در حال حاضر در مهندسی عمران استفاده می شوند، آورده شده است.
بتن خود ترمیم شونده
سیمان یکی از پرکاربرد ترین مصالح مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز است، اما با این حال یکی از بزرگترین مشارکت کنندگان در انتشار کربن مضر هم هست، به طوری که گفته می شود که مسئولیت حدود 7 درصد از انتشار سالانه جهانی کربن را بر عهده دارد. ترک خوردگی یکی از مهمترین مشکلات در ساخت و ساز می باشد، که معمولاً بر اثر قرار گرفتن در معرض آب و مواد شیمیایی به وجود می آید.
محققان در دانشگاه Bath در حال تحقیق بر روی بتن خود ترمیم شونده ای هستند که از یک مخلوط حاوی باکتری در میکرو کپسول ها استفاده می کند، و این مخلوط هنگامی که آب وارد یک ترک می شود تا آهک تولید کند شروع به رشد کردن می کند و قبل از این که آب و اکسیژن شانس ایجاد خوردگی در آرماتور های فولادی بتن را داشته باشند، ترک بتن را می بندد.
پل حرارتی
اهمیت مواد عایق کارآمد در صنعت ساخت و ساز روز به روز در حال افزایش است. انتقال حرارت از طریق دیوار ها مستقیماً از طریق پوشش ساختمان منتقل می شود، خواه این پوشش مصالح بنایی، خواه بلوک و یا قاب های مورد استفاده در ساختمان باشد.
این پدیده به نام پل حرارتی شناخته می شود. آئروژل (Aerogel) یک تکنولوژی جدید است که توسط ناسا جهت عایق برودتی توسعه یافته و شرکت امریکایی ترمابلاک (Thermo-block) با استفاده از آئروژل اختصاصی در یک شبکه فایبرگلاس این محصول را برای استفادههای روزمره آماده نموده است. از این محصول می توان برای عایق نمودن قاب های مورد استفاده در ساختمان استفاده نمود که طبق گزارش ها این عایق می تواند مقدار R (مقیاس صنعتی برای مقاومت حرارتی) دیوار را بیش از 40 درصد افزایش دهد.
لعاب فتوولتائیک
یکی از هیجان انگیز ترین فناوری های جدید مور استفاده در صنعت ساختمان، لعاب فتوولتائیک یکپارچه (BIPV) است که به ساختمان کمک می کند تا با تبدیل شدن کل پوشش ساختمان به یک پنل خورشیدی، انرژی برق خود را تولید کند. شرکتهایی مانند پلی سولار (Poly-Solar) شیشه های شفاف فتوولتائیکی را به عنوان مصالح ساختمانی تولید می کنند که در این مصالح در ساخت پنجره ها، نما و سقف ساختمان ها استفاده می شود.
تکنولوژی مورد استفاده در شرکت پلی سولار برای تولید انرژی حتی در دیواره های شمالی و قائم کارامد هستند و برای دستیابی به راندمان بالا در دما های افزایش یافته می توان آن را مستقیماً دوجداره یا عایق بندی کرد. علاوه بر صرفه جویی در صورتحساب و قبوض انرژی و کسب درآمد ناشی از سیاست های استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، هزینه استفاده ازاین نوع محصول نزدیک به شیشه های قدیمی است، چون که هزینه های ساخت و چارچوب باقی می ماند در حالی که هزینه های سیستم پوشش و سایه زنی جایگزین می شود.
استفاده از انرژی راه رفتن مردم
یکی از جدیدترین فناوری های مهندسی عمران که در حال پیشرفت و توسعه می باشد، قدم زدن جنبشی است. شرکت پیوجن (Pave-gen) فناوری را به وجود آورده است که کفسازی ها را قادر می سازد تا انرژی قدم ها را مهار کند. این فناوری را می توان در مناطق پر رفت و آمد در داخل خانه و یا بیرون از آن به کار برد، و از انرژی قدم زدن عابر های پیاده برق تولید کرد.
بهترین مکان استفاده از این تکنولوژی مراکز حمل و نقل عمومی است، جایی که تعداد زیادی از افراد از آنجا عبور می کنند. بزرگترین مکانی که تا کنون برای استفاده از این فناوری به کار گرفته شده یک زمین فوتبال در ریودوژانیرو است که برای روشن کردن چراغ های دور زمین استفاده شده است. همچنین در حال حاضر این فناوری در خارج از ایستگاه Canary Wharf لندن به صورت موقت و برای تغذیه چراغ های خیابانی به کار گرفته شده است.
مسیر های جنبشی
یک شرکت استارت آپ ایتالیایی در حال تحقیق بر روی پتانسیل استفاده از انرژی جنبشی در جاده ها است. این شرکت یک فناوری جدید به نام لایبرا (Lybra) ابداع نموده است، یک سنگ فرش لاستیکی که انرژی جنبشی تولید شده توسط وسایل نقلیه متحرک را به انرژی برق تبدیل می کند.
این فناوری با همکاری دانشگاه پلی تکنیک میلان توسعه یافته و شرکت لایبرا پایه فعالیت خود را بر این اصل که ترمز ماشین، انرژی جنبشی را مستهلک می کند قرار داده است. این فناوری قادر است تا این انرژی را قبل از انتقال به شبکه برق، جمع آوری و به الکتریسیته تبدیل نماید. این فناوری علاوه بر بهبود ایمنی جاده ها، پایداری ترافیک جاده ها را بهبود بخشیده و ارتقا می دهد.
نرم افزارهای پیش بینی کننده
یکپارچگی سازه هر ساختمانی به تک تک قطعات به کار رفته در آن ساختمان وابسته است. نحوه اتصال قطعات به یکدیگر، مصالح به کار رفته و ویژگی های محل احداث همگی در نحوه عملکرد ساختمان موثر هستند. مهندسان عمران می بایست المان های بسیار زیادی را در زمان طراحی در کنار یکدیگر قرار دهند، در حالی که این طراحی باید به صورت موازی الزامات فزاینده مربوط به ایمنی و مقررات دولتی را برآورده کند.
نرم افزار های پیش بینی کننده می توانند با شبیه سازی رفتار ساختمان کمک کنند تا مهندسان از ایمنی و کارامدی سازه ها اطمینان حاصل کنند. یک مثال برای این موضوع کاری است که بر روی یکپارچگی براکت های قوس های مورد استفاده در استادیوم ومبلی (Wembley) است که با استفاده از نرم افزار Abaqus انجام شده، و تنش های ایجاد شده در براکت هایی که قوس های متمایز بالای استادیوم را نگه می دارند شبیه سازی شده است.
مدل سازی 3 بعدی
برنامه ریزی و نوآوری در ساختمان ها نتیجه رشد شهر های هوشمند است. سایبر سیتی تری دی (CyberCity3D) یک مبتکر مدل جغرافیایی است که در زمینه تولید مدل های ساختمانی سه بعدی هوشمند تخصص دارد.
این فناوری ساختمان های هوشمند دیجیتال سه بعدی را ایجاد می کند تا به بخش های معماری، مهندسی و ساخت کمک کند تا طراحی و داده های مربوط به ساختمان را با نرم افزار اختصاصی CC3D تجسم و با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این مدل ها با پلتفرم های سیستم اطلاعات مکانی سه بعدی مانند اتودسک رویت مپ ادغام می شوند و می تواند داده های سه بعدی ساختمان شهری را به جهان سه بعدی مجازی نرم افزار متن باز سزیوم انتقال دهد.
این فناوری داده ها را برای استفاده در برنامه ریزی شهری، برنامه ریزی انرژی، مباحث مربوط به پایداری و طراحی فراهم می کند.
ساخت و ساز مدولار
ساخت و ساز مدولار یکی از مشهورترین پیشرفت ها در مهندسی عمران است. در این فناوری، ساختمان با استفاده از مصالح رایج خارج از سایت ساخته می شود و با همان استاندارد های رایج ساخت در محل طراحی می گردد. این روش نوآورانه ساخت و ساز، اختلال در محیط زیست را محدود می کند، قطعات را در زمانی که نیاز است تحویل می دهد و فرآیند ساخت را به کاری ساده تبدیل می کند.
همچنین این روش مزایای پایدار قدرتمندی دارد، از حرکت کمتر وسایل نقلیه تا پسماند کمتر. در این روش چون بیشتر از 70 درصد ساختمان به صورت قطعات آماده ساخته می شود، امکان حرکت به سمت ساخت و تحویل در زمان از پیش تعیین شده را می دهد. اخیراً یک شرکت چینی به نام Broad Sustainable Building یک آسمان خراش 57 طبقه را در 19 روز کاری با استفاده از این روش به اتمام رسانده است.
همکاری ابری
یکی دیگر از فناوری های جدید مورد استفاده در مهندسی عمران، ابزار همکاری ابری است که بیس استون (base-stone) نامیده میشود. این سیستم امکان به اشتراک گذاشتن از راه دور داده ها در یک سایت ساخت و ساز را به صورت هم زمان فراهم می کند. این فناوری عمدتاً یک ابزار بررسی برای مهندسان عمران و معماری است که فرآیند بررسی نقشه های مربوط به پروژه های ساختمانی را به صورت دیجیتال در می آورد، و امکان همکاری بهتر را فراهم می کند.
این سیستم برای اضافه کردن موانع به وجود آمده در پروژه بر روی اسناد دیجیتال است، سپس کاربران می توانند از طریق بیس استون این موارد را نشان گذاری کنند و یا یادداشت هایی به آن اضافه کنند. آزمایش های انجام شده بر روی این سیستم امکان صرفه جویی 60 درصدی را در مقایسه با روش های بررسی قدیمی که از کاغذ استفاده می کنند نشان داده است.
نقشه برداری دارایی
همه آخرین تحولات در زمینه مهندسی عمران مصالح ساختمانی جدید یا ابزارهای فن آوری پر زرق و برق نیستند. فناوری نقشه برداری دارایی بر روی تجهیزات عملیاتی، از جمله گرمایش و تهویه هوا، سیستم های روشنایی و امنیتی متمرکز است.
این فرایند شامل جمع آوری داده ها از شماره های سریال تجهیزات، نرم افزار، یادداشت های مهندسی از زمان نصب و توسط چه کسی است و همه این داده ها را در یک مکان ترکیب می کند. این سیستم می تواند در لحظه و بر روی نقشه به مهندسان نشان دهد که تجهیزات باید کجا نصب شوند و به محض وصل شدن تجهیزات به اینترنت با استفاده از اینترنت اشیاء ، می توانند از طریق وب ، اپلیکیشن و سایر ابزارها و سیستم های کنترل از راه دور، کنترل شوند.
این موضوع به مشتریان کمک میکند تا یک بانک اطلاعاتی از عملکرد تجهیزات خود داشته باشند، و این بانک اطلاعاتی می تواند به نگهداری فعال ساختمان کمک کند و همچنین هزینه های تدارکات و بیمه ساختمان را کاهش دهد.
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.