باحث بالجامعة المصرية الروسية يقترح معادلات تحدد عُمر الكبارى بإستخدام الذكاء الإصطناعى

استطاع الباحث أحمد إبراهيم حسانين محمد، المدرس بقسم هندسة التشييد فى كلية الهندسة بالجامعة المصرية الروسية، الوصول إلى معادلات تحدد عُمر كبارى الكمرات المركبة من خلال دراسة سلوك الكمرات المركبة تحت تأثير الأحمال المتكررة للعمل على تدعيمها قبل الإنهيار، وذلك كأحد نتائج أبحاثه للحصول على درجة الدكتوراة؛ تحت إشراف نخبة من أساتذة الهندسة الإنشائية المصريين والبريطانيين، بالإضافة إلى أستاذ مشارك من الولايات المتحدة الأمريكية.

وضم فريق الإشراف كلا من: الدكتور هشام محمد فوزى، عميد كلية الهندسة وأستاذ الهندسة الإنشائية والمنشآت المركبة جامعة الزقازيق، والدكتور أحمد إبراهيم الشيخ، عميد كلية الهندسة سابقاً وأستاذ الهندسة الإنشائية بجامعة ليفربول فى المملكه المتحدة، والدكتور عثمان شعلان، رئيس جامعة الزقازيق أستاذ الهندسة الإنشائية فى جامعة الزقازيق، والدكتور مسعود سعيدانى، أستاذ ورئيس قسم الهندسة الإنشائية بكلية الطاقة والبناء والبيئة فى جامعة كوفنترى بالمملكة المتحدة، بالإضافة إلى المشاركة البحثية من الدكتور علاء عبد القادر السيسى، أستاذ مساعد الهندسة الإنشائية بكلية الهندسة جامعة ميسورى بالولايات المتحدة الأمريكية وعضو هيئة التدريس بجامعة الزقازيق.

وأفاد الباحث أن رسالة الدكتوراة التى تمت مناقشتها كانت بعنوان “تأثير الأحمال المتكررة على الكمرات المركبة المدعمة خارجياً بكابلات إجهاد الشد اللاحق”، وتناقش الرسالة السلوك الإنشائى للكمرات المركبة المدعمة خارجياً بكابلات إجهاد الشد اللاحق تحت تأثير الأحمال المتكررة.

وأوضح أنه تم إجراء الدراسة النظرية والرقمية لتحديد أفضل نموذج تحليلى رقمى لتمثيل الكمرات ذات القطاعات المركبة المدعمة خارجياً بكابلات إجهاد الشد اللاحق بإستخدام برامج النمذجة المتقدمة وذلك من خلال مقارنة السلوك الإنشائى لنماذج التحليل العددية بالسلوك الإنشائى المعملية، مشيراً إلى أنه تم الحرص على إستخدام نفس الخواص الميكانيكية وخواص القطاعات الحقيقية للعينات المختبرة معمليا في نماذج المحاكاة الرقمية، والغرض الأساسى من ذلك هو الوصول إلى نتائج حقيقية مطابقة للواقع.

وأشار إلى أنه تم إجراء الإختبارات المعملية الخاصة بهذه الرسالة فى معامل الخرسانة المسلحة والمنشآت الثقيلة بكليات الهندسة بجامعات: “المصرية الروسية، الزقازيق، وطنطا”، موضحاً أن الدراسة تحولت من دراسة معملية عملية إلى دراسة التحميل الإستاتيكى على الكمرات المركبة مع أو بدون تدعيم باستخدام الكابلات، والتحميل الديناميكى والذى بدوره ينقسم إلى قسمين أساسيين: “أولهما التحميل التصاعدى حتى الإنهيار، والثانى تحميل الكلال وهو تحميل متكرر ديناميكى لفترات طويلة”، ويتجاوز عدد دورات التحميل المليون دورة، كما هو الحال فى “المنشآت الصناعية”، التى تحتوى على ماكينات ثقيلة تولد اهتزازات متكررة بصورة شبه دائمة ولفترات طويلة أو مثل المركبات التى تمر على الكبارى لفترات طويلة، وتولد اهتزازات ذات ترددات منخفضة.

وفى سياق متصل، كشف المدرس بقسم هندسة التشييد بكلية الهندسة فى الجامعة المصرية الروسية، عن أنه تم عمل دراسة بارامترية موسعة تشمل متغيرات عديدة بدءاً بإختبارات الكلال ذات النطاق الزمنى القصير، ودورات التحميل ذات العدد الذى يتخطى مليون دورة حتى الوصول للإنهيار “وهو ما يماثل الأحمال المرورية المتكررة على الكبارى لفترات طويلة”، كما تم تغيير درجة الإتصال بين البلاطة الخرسانية والكمرة المعدنية بنسبة انخفاض تقدر بـ 5% فى كل مرة، وانتهاءا بدراسة تقليل عدد موصلات القص فى مناطق معينة للوصول لأعلى كفاءة أثناء التحميل والإقتصاد فى استخدام هذه الموصلات.

ولفت الباحث إلى أنه تم إستخدام نتائج تلك الدراسة البارامترية وتطبيق تقنيات الشبكات العصبية الإصطناعية أو Neural Networks للوصول إلى معادلات جديدة لتحديد العمر التصميمى للمنشآت المركبة المعرضة للأحمال المتكررة على مدى زمنى كبير، أو ما يسمى بظاهرة الكلال، وهى مشكلة إنشائية خطيرة من شأنها تقليل العمر التصميمى للمنشأة أو حتى قد تؤدى إلى الإنهيار.

ونوه إلى أن المعادلات الجديدة حققت توقع سليم لموعد الانهيار بنسبة تجاوزت الـ 92%، بالإضافة إلى توقع طريقة الانهيار بنسبة 86%؛ مما يعطى الفرصة للمصمم أو المشغل للمنشأة لاتخاذ التدابير اللازمة دون وقوعه وان هذه الطريقة يتوقع أن يكون لها أثر كبير فى تغيير النظرة المستقبلية لعمليات التدعيم القائمة والمخطط لها، كما أنها سيكون لها مردود على المستوى الإنشائى من ناحية التصميم وتقليل التكلفة الاقتصادية من ناحية أخرى وحماية الأرواح والاستثمارات.

وقام الباحث بعمل إعادة تقييم للمعادلات المستخدمة فى الأكواد المختلفة “شملت الكود الأمريكى AASHTO والكود الأوروبى”، الخاصة بتصميم هذه الكبارى وتحديد مدى كفاءتها فى توقع وقت الانهيار وتوصل المدرس بقسم هندسة التشييد فى كلية الهندسة بالجامعة المصرية الروسية، إلى أن المعادلات المستخدمة فى الكود الأمريكى هى الأكثر مصداقية مقارنة بمثيلاتها فى الكود الأوروبى وبنسبة نجاح فى التوقع تقارب الـ76%.

وأوضح إنه فى الجزء الثانى من الرسالة كان الإهتمام منصباً على القيام بعمليات تدعيمية مختلفة لكمرات مركبة متوقع انهيارها تحت أحمال متكررة تتعدى المليون دورة تحميلية؛ وذلك باستخدام كابلات إجهاد الشد اللاحق وتم الوصول إلى أفضل وضع تدعيمى للكابلات المستخدمة وبنسبة استعادة للمقاومة الميكانيكية الأصلية اقتربت من الـ 98%.

الجدير بالذكر ان الباحث الدكتور أحمد إبراهيم حسانين، قام بنشر أربعة أوراق بحثية من نتائج رسالة الدكتوراه فى أربع مجلات دولية مصنفة ومحكمة ضمن دور نشر Elsevier و Springer Nature العالميتين، بالإضافة إلى بحث اخر فى المجلة الدولية التابعة لجامعة كاسينو وجنوب لاتسيو؛ وتماشياً مع الخطة البحثية الخاصة بالجامعة، وحرصها على توفير الإمكانيات والتسهيلات اللازمة للباحثين بالجامعة والوصول لمراكز متقدمة فى التصنيف العلمى والبحثى للجامعة فى مصر ومنطقة الشرق الأوسط والعالم.

علاوة على ذلك فان المدرس بقسم هندسة التشييد فى كلية الهندسة بالجامعة المصرية الروسية، له أبحاث أخرى تتعلق بالتصميم الداخلى للمستشفيات؛ بما يحقق الإستدامة أو ما يسمى الهندسة الخضراء والهدف الرئيسى لهذه الأبحاث هو إلقاء الضوء على أهمية التغيير الثقافى فى تصميم المساحات المستهدفة، وإعادة ربط الأفراد بالأنماط والمنظمات الخاصة بالطبيعة، فى المناطق الحضرية، وخاصة فى المستشفيات، وذلك تماشياً مع الخطة البحثية لوزارة التعليم العالى والإتجاه الدولى لتكثيف الأبحاث فى مجال المناخ والتنمية المستدامة.