ایمنی بدون خطا؛ انقلابی در محاسبات بار سازه با قابلیت‌های خودکار نرم‌افزار بومی

خبرگزاری آنا؛ سال‌های اخیر، صنعت ساختمان‌سازی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین و حیاتی‌ترین بخش‌های اقتصادی کشور، نیازمند تحولاتی اساسی بوده است.

با توجه به اینکه ایران در ناحیه‌ای لرزه‌خیز قرار دارد و با شرایط جوی متنوعی مواجه است، استفاده از نرم‌افزار‌های تخصصی با قابلیت مدلسازی دقیق و مطابقت با آیین‌نامه‌های ملی، یک ضرورت اجتناب‌ناپذیر به شمار می‌رود.

از آغاز کار مهندسان عمران، به‌‌خصوص مهندسان محاسب سازه در این حوزه، نرم‌افزار‌های خارجی نظیر ETABS به‌عنوان یکی از ابزار‌های رایج مورد استفاده قرار گرفته است.

با این شرایط، تجربه نشان می‌دهد که این نرم‌افزار‌ها با چالش‌ها و ضعف‌هایی در مدل‌سازی محاسبات سازه مواجه هستند و نرم‌افزار‌های خارجی به‌‌خصوص در زمینه محاسباتی، معمولاً به‌طور کامل با شرایط آب و هوایی و مصالح مورد استفاده در ایران سازگاری ندارند.

این نقصان نه‌تنها زمینه‌ساز بروز خطا‌های محاسباتی می‌شود، بلکه در نهایت ایمنی سازه‌ها را نیز به خطر می‌اندازد.

با توجه به این چالش‌ها، داوود علی‌جمشیدی مدیرعامل یک شرکت نرم‌افزاری، موفق به طراحی و تولید یک نرم‌افزار بومی مدلسازی شده که می‌تواند با در نظر گرفتن شرایط خاص کشور و استفاده از فناوری‌های مدرن، مشکل موجود را برطرف کند.

این نرم‌افزار طی چند سال تلاش مداوم طراحی و تولید شده که نه‌تنها محیط گرافیکی بهتری نسبت به نرم‌افزار ETABS داشته، بلکه امکاناتی مانند بارگذاری خودکار براساس آیین‌نامه‌های ملی را نیز فراهم می‌آورد.

این ویژگی موجب شده تا فرآیند محاسباتی سریع‌تر و مطمئن‌تر انجام شود، در این نرم‌افزار، تمامی بار‌های وارد بر سازه‌ها به‌صورت اتوماتیک محاسبه شده و تحلیل‌های دقیق‌تری ارائه می‌شود، درحقیقت تولید این نرم‌افزار صرفاً نیاز به کدنویسی و دانش فنی داشته و با تکیه بر توانمندی‌های مهندسان ایرانی و استفاده از تخصص‌های برنامه‌نویسی تولید نرم‌افزاری به سرانجام رسیده تا مقابل نرم‌افزار آمریکایی ETABS که قابلیت و کیفیت پایین‌‌تری نسبت به نرم‌افزار داخلی و بومی‌سازی شده دارد قد علم کند.

این نرم‌افزار نه‌تنها درراستای بهینه‌سازی هزینه‌های ساختمان‌ها نقش ایفا کرده، بلکه به ایمنی آنها در برابر بلایای طبیعی و شرایط جوی نیز کمک می‌کند؛ بنابراین با در نظر گرفتن آینده صنعت ساختمان و نیاز مبرم به طراحی‌های دقیق و ایمن، این نرم‌افزار به‌عنوان یک ابزار مؤثر در افزایش کیفیت سازه‌ها و کاهش خسارات ناشی از حوادث طبیعی مورد توجه قرار گرفته است.

براین اساس، این نخستین نرم‌افزار ایرانی با محیط گرافیکی کاملاً سه‌بُعدی برای مدلسازی و بارگذاری انواع سازه‌های بتن‌آرمه، فولادی و فونداسیون‌های متنوع توسط علی‌جمشیدی عمران، مدرس و عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی نوشهر طراحی و تولید شده است.

این نرم‌افزار دارای محیط گرافیکی کامل و بسیار قدرتمند سه‌بُعدی برای مدلسازی و بارگذاری خودکار انواع سازه‌های بتن‌آرمه، فولادی و فوندانسیون‌های متنوع براساس آیین‌نامه‌ها و شرایط لرزه‌خیزی کشور ایران با نام اتوایتبس (Auto ETABS) طراحی و تولید شده و در مدت کوتاهی از ارائه به بازار، مورد توجه و استقبال طراحان سازه سراسر کشور قرار گرفت و توانسته در بخش مدلسازی و بارگذاری با نرم‌افزار مشابه خارجی خود، رقابت کرده و به فروش خوبی دست یابد.

خبرنگار آنا برای بررسی اهمیت و ویژگی‌های یک نرم‌افزار بومی مدلسازی و محاسبات سازه با توجه به نیاز‌های خاص کشور و چالش‌های موجود در استفاده از نرم‌افزار‌های خارجی، گفت‌وگویی را با علی‌جمشیدی ترتیب داده است که در ادامه می‌خوانیم.

انقلاب نرم‌افزار‌های بومی در حوزه محاسبات ساختاری

آنا: انگیزه‌ای که موجب شد به فکر نرم‌افزار مدل‌سازی ایران بیفتید چیست و آیا احساس نیاز کردید که کشور و استان مازندران به این محصول نیاز دارد؟

علی‌جمشیدی عمران: با توجه به اینکه مهندس محاسب سازه هستم و از سال ۸۰ که فارغ‌التحصیل مقطع کارشناسی شدم، در طول سال‌های زیاد نرم‌افزار‌های تخصصی محاسبات سازه را تدریس می‌کردم به مرور متوجه شدم یک سری ضعف‌هایی در مدل‌سازی محاسبات سازه وجود دارد.

از سویی نرم‌افزار‌های موجود از جنس خارجی بودند و بالطبع ضعف‌هایی داشتند و با آیین‌نامه‌های کشور ما نیز مطابقت نداشتند، چراکه با شرایط لرزه‌خیز ی که ایران دارد و با مصالح مورد استفاده در ایران، آیین‌نامه‌های خاص خود را داریم.

نرم‌افزار‌های خارجی نیز برای ساخت سازه حمایت لازم را ما انجام نمی‌دادند و علاقه به برنامه‌ریزی موجب شد نرم‌افزار بومی مدلسازی طراحی کنیم و حتی چند سالی روی آن کار کردیم و خوشبختانه به نتیجه رسید.

آنا: نرم‌افزاری که طراحی و تولید کردید، چه ویژگی‌ها و قابلیت‌هایی دارد که آن را از نمونه مشابه خارجی متمایز می‌‌کند؟

علی‌جمشیدی عمران: نرم‌افزار بومی‌سازی شده در وهله نخست محیط گرافیکی بهتری نسبت به نرم‌افزار (Extended ThreeD Analysis of Building Systems) یا ETABS به معنای «تحلیل سه‌بُعدی توسعه‌یافته سازه های ساختمانی» دارد، نرم‌افزاری که بیشتر مهندسین در طول سال در ایران استفاده می‌کنند محصول آمریکا و دانشگاه برکلی ایالات متحده است که این نرم‌افزار محیط گرافیکی کاربرپسند ندارد و مدل‌سازی به‌راحتی در آن انجام نمی‌شود و مشکلات خاص خود را دارد، اما نرم‌افزاری که ما طراحی کردیم به‌لحاظ طراحی سه‌بُعدی بهتر از نرم‌افزار ETABS است.

مزیت بعدی نرم‌افزار مدلسازی ایران در مقایسه با ETABS اینکه مدل‌‌سازی انجام شده در این نرم‌افزار به‌گونه‌ای انجام شده که محاسبه بار‌های وارد بر ساختمان کاملاً خودکار انجام می‌شود و بار‌های مُرده، بارهای زنده و بار زلزله، بار باد، بار برف و ... و انواع بار‌های وارد بر ساختمان را براساس آیین‌نامه‌های ایران به صورت خودکار محاسبه می‌کند و بر ساختمان اثر می‌دهد که پارمتر مهمی است و بارگذاری خودکار و مطابقت با آیین‌نامه‌های کشور یک پارامتر مثبت است.

آنا: فرآیند طراحی و تولید نرم‌افزار مدلسازی ایران چند سال طول کشید و در این مسیر حمایت لازم را از ارگان‌ها داشتید؟

علی‌جمشیدی عمران: فرآیند‌های تولیدی چالش‌های مختلف دارند، در گام نخست ابتدا باید ببینید تولید این نرم‌افزار ارزش دارد و مورد استقبال قرار می‌گیرد یا خیر؟ نرم‌افزاری مانند ETABS که خارجی است، در ایران به صورت رایگان استفاده می‌شود؛ بنابراین باید نرم‌افزاری تولید می‌شد که با نرم‌افزار بین‌المللی رایگان در سطح جهان رقابت کنید، برعکس صنعت خودرو که یک خودروی خارجی در ایران دو تا سه برابر قیمت خودروهای داخلی بوده و به نمونه‌های داخلی رقابت می‌کند.

فرض کنید بالاترین خودروی جهان در ایران به‌صورت رایگان عرضه شود و شما بخواهید با آن رقابت کنید، بنابراین کار بسیار دشواری است، نرم‌افزار‌های خارجی در ایران به‌صورت رایگان استفاده می‌شوند و رقابت سختی وجود دارد، بنابراین باید نرم‌افزار این مزیت‌ها را داشته باشد که با آن رقابت کند.

تولید نرم‌‌افزار فقط دستگاه کامپیوتر نیاز دارد و مواد اولیه خاصی نیاز نیست، بیشتر نیازمند کامپیوتر، کدنویسی و دسترسی به منابع آموزشی بودیم و وقت زیادی نیاز بود که صرف کُدنویسی شود.

با مرکز رشد شهر نوشهر قراردادی منعقد کرده بودیم که حمایت‌های محدودی صورت گرفت، اما آنطور که باید هزینه پرداخت نشد و تنها یک وامی دریافت کردیم و بقیه هزینه‌ها را از جیب پرداخت کردیم و در مجموع باید چند سالی از جیب هزینه شود تا به شکوفایی برسیم.

آنا: برنامه‌ای برای توسعه و به‌روزرسانی نرم‌افزار مدل‌سازی ایران دارید؟

علی‌جمشیدی عمران: اکنون نرم‌افزار مدلسازی ایران هر ماه در حال به‌روزرسانی است و به‌صورت پویا و مداوم نرم‌افزار تولید شده از ۳ تا ۴ سال گذشته که نخستین نسخه آن عرضه شد تاکنون مداوم در حال به‌روزرسانی است و امکانات بیشتری به آن اضافه شده است و مهندسین بیشتری از بیشتر شهر‌های کشور کاربر داریم.

مهندسین نرم‌افزار ایرانی را را تهیه کرده‌اند و در حال استفاده مدام هستند و پیشنهادها وانتقادهایی ارائه می‌دهند؛ بنابراین نرم‌افزار را به‌روزرسانی کردیم و بعضی از شهر‌ها دستورالعمل‌های ویژه داشتند که برای آنها کُدنویسی‌های ویژه انجام دادیم، مانند شیراز که مدام در حال پیشرفت است.

ایمنی بدون خطا؛ آینده‌ای روشن برای مهندسی سازه

آنا: تولید نرم‌افزار مدلسازی ایران چه تأثیری در صنعت ساختمان و مهندسی عمران در کشور دارد و توصیه‌ای برای پژوهشگران و سایر اعضای هیئت علمی که وارد این کار می‌شوند، دارید؟

علی‌جمشیدی عمران: صنعت ساختمان به طور کلی صنعتی است که همیشه نیاز بوده و خواهد بود و عوامل متعددی در این زمینه مطرح می‌شود و بودجه زیادی در این بخش صرف می‌شود؛ بنابراین هرچقدر ساختمان بهینه‌تر و ایمن‌تر محاسبه شود بهتر است.

گاهی اوقات هزینه‌ای برای ساختمان انجام می‌شود؛ اما چون اصولی محاسبه نمی‌شود عاقبت خوبی ندارد، بنابراین دنبال آن هستیم که به کمک نرم‌افزارها و پیشرفت‌هایی که در این باره است ساختمان را دقیق محاسبه کنیم که در برابر زلزله مقاومت داشته باشد و در عین حال مصالح، میلگرد و تیرآهن در نقطه مناسب هزینه شود که رهاشدگی و پرتاب شدن مصالح نداشته باشیم و ساختمان هزینه تمام‌شده کمتری داشته باشد؛ بنابراین در این زمینه جای کار زیاد است و استقبال بیشتری هم می‌شود. ساختمان کم‌هزینه و با مقاومت بالا باشد با روش‌های پیشرفته کامپیوتری می‌توان به آن دست یافت.

آنا: در نرم‌افزار اتوایتبس (Auto ETABS) از چه الگوریتم‌ها و روش‌های محاسباتی برای مدلسازی و بارگذاری سازه استفاده کردید، یعنی از استاندارد خاصی در این زمینه پیروی کردید یا کاملاً خودکار و بومی‌سازی شده و براساس مؤلفه‌های ذهنی پیش رفتید؟

علی‌جمشیدی عمران: دانش مهندسی عمرانی که در دانشگاه‌ها فراگرفتم و خواندم، از محاسبات ریاضی که در دانشگاه‌ها تدریس می‌شود، استفاده شد و این محاسبات را با تکنولوژی‌های نوین برنامه‌نویسی ترکیب کردیم و به زبان‌های برنامه‌نویسی مانند «سی‌شارپ» است که از مدرن‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی دنیاست و در گام‌های بعدی می‌توان به سمت هوش مصنوعی و امکانات کُدنویسی رفت.

تولید نرم‌افزار بومی سازه‌ای با گذر از محدودیت‌ نسخه‌های آمریکایی

آنا: نرم‌افزار تولیدشده ایرانی قابلیت مدل‌سازی کدام المان‌های سازه‌ای را دارد؟

علی‌جمشیدی عمران: در ساختمان‌هایی که بتن مصلح، ساختمان‌های فولادی، انواع سازه‌های فولادی، انواع فونداسیون‌های نواری، گسترده، دیوار برشی، مهاربند، سازه‌های فضاکار، خرپایی و سوله‌ها با نرم‌افزار قابل مدلسازی است.

آنا: نرم‌افزار تولید و بومی‌سازی شده در استحکام ساختمان‌ها نقش دارد؟

علی‌جمشیدی عمران: شعار ما در فرآیند محاسبات ساختمان سه چیز است؛ نخست مدل‌سازی راحت‌تر؛ نرم‌افزار کار مدل‌سازی و محاسبه را راحت‌تر و سریع‌تر می‌کند و از سویی وقت مهندس کمتر گرفته و دقیق‌تر می‌شود و دقت کار را نسبت به بدون این نرم‌افزار بالاتر می‌برد، همچنین وقتی مدلسازی می‌کند، در نهایت با سرعت، راحت و دقت بیشتری مدل‌سازی می‌کند و کیفیت محاسبات بالاتر می‌رود.

آنا: فکر می‌کنید چه دانشجویانی در چه رشته‌هایی می‌توانند از نرم‌افزار بومی‌سازی شده در تحصیل بهره ببرند؟

علی‌جمشیدی عمران: نرم‌افزار بومی‌سازی شده مختص دانشجویان رشته عمران بوده که در زمینه عمران در مقطع کارشناسی‌ارشد بیشتر رشته‌های سازه، ژئوتکنیک و زلزله است؛ اما دانشجویان مقطع کارشناسی رشته عمران در محاسبات سازه می‌توانند از این نرم‌افزار استفاده کنند.

آنا: با توجه به اینکه نرم‌افزار بومی‌سازی شده دارای محیط گرافیک سه‌بُعدی است؛ از چه تکنولوژی‌ها و ابزار‌هایی برای توسعه رابط کاربری و نمایش مدل‌ها استفاده کردید؟

علی‌جمشیدی عمران: از زبان برنامه‌نویسی «سی‌شارپ» استفاده شده، علاوه بر این، تکنولوژی WPF یا (Windows Presentation Foundation) برای رابط کاربردی «ویندوز» استفاده می‌شود، همچنین یکسری ابزار‌های جانبی دیگر که مورد استفاده قرار گرفته است.

آنا: با توجه به اینکه کشور ما دارای استان‌های زلزله‌خیز متعددی مانند اصفهان و تهران است، فقدان یک نرم‌افزار تخصصی در این زمینه به شدت احساس می‌شد. حال با توجه به این دستاورد بزرگ، می‌خواستم بدانم با روش‌های محاسباتی که در این نرم‌افزار به کار برده‌اید، چقدر می‌توان امیدوار بود که در زمان وقوع حوادث غیرمترقبه مانند زلزله، این روش‌ها در صنعت ساختمان به کار گرفته شوند و در نهایت، ساختمان‌ها در برابر زلزله و سیل ایمن باشند؟ آیا این روش‌های محاسباتی، تضمینی برای ایمنی ساختمان‌ها در برابر این حوادث طبیعی ارائه می‌دهند؟

علی‌جمشیدی عمران: موضوع سیل متفاوت است؛ چراکه در این بازه نرم‌افزاری قرار نمی‌گیرد؛ بلکه این نرم‌افزارها بیشتر برای سد‌ها و سازه‌های جلوی سیل مورد استفار می‌گیرد؛ اما محاسبات ساختمان را برای بار‌های مُرده، زنده، بار برف، بار باد و بار زلزله است.

باد در ایران خیلی غالب نیست، در مقابل بحرانی‌ترین بار، بار زلزله است، چراکه کشور ما جزء لرزه‌خیزترین کشور جهان است که متأسفانه در زلزله‌های رخ داده، خسارت‌های زیادی رخ می‌دهد.

نرم افزار ما، چون فرآیند محاسبه را برای مهندس راحت‌تر می‌کند و جلوی خطا‌های محاسباتی را می‌گیرد کمک می‌کند که ساختمان‌ها ایمن‌تر طراحی شوند، چراکه دقت ساختمان و سهولت را هم بالا‌تر می‌برد و کار مهندس را با دقت و سهولت‌تر می‌کند و می‌تواند کمک‌کننده باشد.

بخشی مربوط به محاسبات است و بخش دوم اجراست که داستان متفاوتی دارد و در کشور ما باید کیفیت اجرا هم بالاتر برود که در زلزله فاجعه به بار نیاورد.

آنا: پس نرم‌افزار شما به مهندسینی نیاز دارد که بتوانند روش‌های محاسباتی دقیق را در صنعت ساختمان به کار ببرند، آیا این نرم‌افزار قابلیت آموزش و توانمندسازی مهندسین در حوزه فنی و حرفه‌ای را دارد تا بتواند یک ساختمان را با استاندارد‌های به‌روز و مطابق با روش‌های محاسباتی موجود در نرم‌افزار شما طراحی کند؟

علی‌جمشیدی عمران: بله، دقیقاً همینطور است.

آنا: و سخن پایانی...

علی‌جمشیدی عمران: ایران مهندسین توانمندی در حوزه ساختمان و سازه دارد و واقعاً دانشمندان بزرگی داریم که از حضورشان استفاده می‌کنم و در حوزه برنامه‌نویسی کامپیوتر مهندسین توانمندی داریم که اگر حمایت شوند، قادر به تحقق کار‌های بزرگی هستند.