آشنایی با انواع پلها و ساختار آنها

بدون شک تا به حال پلی را دیده اید و یا به احتمال زیاد از روی یکی از آنها عبور کرده اید. حتی اگر شما تخته یا کنده درخت را برای جلوگیری از خیس شدن خود بر روی آب قرار دهید در واقع شما یک پل ساخته اید. حقیقتاً پل ها در همه جا وجود دارند و در واقع یک بخش طبیعی و بدیهی از زندگی روزمره ی ما را تشکیل می دهند. یک پل مسیری را بر روی مانع ایجاد می کند که این موانع می تواند رودخانه, دره, جاده, خطوط راه آهن و ... باشد

 در این مقاله ما سه نوع اصلی از پل ها را مورد مطالعه و بررسی قرار خواهیم داد که شما می توانید بفهمید که هرکدام چگونه کار می کنند. نوع پل بکار رفته در یک مکان به نوع مانع موجود در آنجا بستگی دارد. معیار اصلی در تعیین نوع پل وسعت و گستردگی آن مانع می باشد. چه مسافتی میان طرفین مانع وجود دارد؟ این مسئله, فاکتور اصلی در تعیین نوع پلی است که قرار است در آن محل احداث شود. با سپری شدن زمان و  مطالعه ای مقاله علت آن را متوجه خواهید شد.  

اصول

سه نوع اصلی از پلها موجودند:

·         پل تیری

·         پل قوسی

·         پل معلق

تفاوت عمده ی این سه پل در فاصله دهانه ی پل است. دهانه, فاصله ای است بین پایه های ابتدایی و انتهایی پل, اعم از اینکه آن ستون, دیوارهای دره یا پل باشد. طول پل تیری مدرن امروزه از 200 پا (60متر) تجاوز نمی کند. در حالی که یک پل قوسی مدرن به 800 تا 1000 پا (240 تا 300 متر) هم می رسد. پل معلق نیز تا 7000 پا طول دارد

چه عاملی سبب می شود که یک پل قوسی بتواند درازای بیشتری نسبت به پل تیری داشته باشد؟ و یا یک معلق بتواند تقریباً تا 7 برابر طول پل قوسی را داشته باشد. جواب این سوال زمانی بدست می آید که بدانیم چگونه انواع پلها از دو نیروی مهم فشاری و کششی تاثیر می پذیرند

نیروی فشاری

 نیرویی است که موجب فشرده شدن و یا کوتاه شدن چیزی که بر روی آن عمل می کند می شود

نیروی کششی

 نیرویی است که سبب افزایش طول و گسترش چیزی که بر روی آن عمل می کند, می گردد

در این زمینه می توان از فنر به عنوان یک مثال ساده نام برد. زمانی که آن را روی زمین فشار می دهیم و یا دو انتهای آن را به هم نزدیک می کنیم, در واقع ما آن را را متراکم می سازیم. این نیروی تراکم یا فشاری موجب کوتاه شدن طول فنر می شود. و نیز اگر دو سر فنر را از یکدیگر دور سازیم, نیروی کششی در فنر ایجادشده, طولفنر را افزایش می دهد

نیروی فشاری و کششی در همه پل ها وجود دارند و وظیفه طراح پل این است که اجازه ندهد این نیروها موجب خمش و یا گسیختگی گردد. خمش زمانی اتفاق می افتد که نیروی فشاری بر توانایی شئ در مقابله با فشردگی غلبه کند. بهترین روش در موقع رویارویی با این نیروها خنثی سازی,پخش و یا انتقال آنهاست. پخش کردن نیرو یعنی گسترش دادن نیرو به منطقه وسیع تری است چنانکه هیچ تک نقطه مجبور به متحمل شدن بخش عمده ی نیروی متمرکز نباشد. انتقال نیرو به معنی حرکت نیرو از یک منطقه غیر مستحکم به منطقه مستحکم است, ناحیه ای که برای مقابله با نیرو طراحی شده و منظور گردیده است. یک پل قوسی مثال خوبی برای پراکندگی است حال آنکه پل معلق نمونه ای بارز از انتقال نیروست

پلهای تیری

یک پل تیری, اساساً یک سازه افقی مستحکم است که بر روی دو پایه نصب شده است و این پایه ها, هر یک در انتهای طرفین پل قرار دارند. وزن پل و هرگونه وزن اضافی دیگر که بر روی پل اعمال می شود, مستقیماً توسط پایه ها تحمل می شوند

فشار

نیروی فشاری خود را در بالای عرشه پل یا جاده نمایان می سازد. این نیرو موجب می شود که بخش بالایی عرشه کوتاه- تر گردد

کشش

برآیند نیرو فشاری در بخش بالایی عرشه به ایجاد نیروی کششی در بخش پایینی عرشه پل منجر می شود. این کشش موجب افزایش طول در بخش پایینی پل می شود

مثال:

یک تخته در ابعاد 2 در 4 پا را بر روی جعبه خالی مثلاً جعبه شیر قرار دهید. هم اکنون شما یک پل تیری ساده ساخته اید. حال یک وزنه ۵٠ پوندی را در وسط آن قرار دهید. توجه کنید که چگونه تخته خم می شود. وجه بالایی تحت فشار و وجه پایینی تحت کشش است. اگر شما این افزایش وزن را ادامه دهید, سرانجام تخته خواهد شکست. یعنی قسمت بالایی خم شده و بخش پایینی آن ترک خورده و می شکند

پراکندگی

بسیاری از پلهای تیری که شما می توانید آنها را در بزرگراهها بیابید, برای تحمل بار  از تیرهای بتونی یا فولادی بهره می گیرند. اندازه تیر و بویژه ارتفاع تیر بر حسب مسافتی که تیر دارد محاسبه می شود.با افزایش ارتفاع تیر, به مقدار مصالح بیشتری برای پراکنده کردن کشش مورد نیاز است. طراحان پل برای ایجاد تیر های بلند از شبکه های فلزی یا خرپا بهره می گیرند. این خرپا به تیر استحکام داده و توانایی آن را در پخش کردن نیروی فشاری یا کششی افزایش می دهد. زمانی که تیر شروع به متراکم شدن می کند, این نیرو در میان خرپا پخش می شود. به غیر از خلاقیت موجود در خرپا, پل تیری در میزان طول خود محدود است. با افزایش طول آن اندازه خرپا نیز می بایست افزایش یابد تا زمانی که خرپا به نقطه می رسد که دیگر نمی تواند وزن خود را تحمل کند

انواع پل های تیری

پل های تیری به سبک های بسیار زیادی ساخته  می شود. نوع طراحی, مکان و چگونگی ساخت یک خرپا, تعیین کننده نوع یک خرپاست. در بدو انقلاب صنعتی, احداث پلهای تیری در ایالات متحده با سرعت توسعه یافت. طراحان با طرحهای نوین و سازه های مختلف و متعدد این حرفه را رونق بخشیدند. پل های چوبی جای خود را به پلهای فلزی یا نیمه فلزی دادند. این نمونه های متنوع از خرپا ها گامهای موثری را در جهت پیشرفت در این زمینه برداشت. یکی از ابتدایی ترین و مشهور ترین آنها خرپای «هاو»¹ بود که در سال ١٨۴٠ توسط «ویلیام هاو»² طراحی و ابداع شد

شهرت ابداع جدید وی در طرح خرپایش نبود, چرا که مشابه طرح kingpost بود. چگونگی استفاده از تیرهای آهنی عمودی با مجموعه ای از تیر های چوبی مورب  طرح او بود که مورد توجه قرار گرفت. بسیاری از پلهای تیری امروزه هنوز از طرح هاو در خرپایشان استفاده می کنند

مقاومت خرپا

یک تیر به تنهایی هرگونه فشردگی یا کشش را در بر خواهد گرفت. بیشترین فشردگی در بالاترین نقطه تیر و بیشترین کشش در در پایین ترین نقطه تیر است. در وسط تیر فشردگی و کشش کمتری وجود دارد

اگر تیر طوری طراحی شود که بیشترین مقدار مصالح در بالا و پایین تیر و در وسط تیر مصالح کمتری مصرف شود, بهتر خواهد توانست نیروهای کششی یا فشاری را تحمل کند. ( در توضیح می توانیم بگوییم که تیر های I شکل مستحکم تر از تیر های مستطیلی ساده است)مرکز تیر از عضو های مورب خرپا تشکیل شده طوری که بالا و پایین خرپا نشان دهنده بالا و پایین تیر است. با نگرش به خرپا به این شیوه ما قادریم ببینیم که بالا و پایین تیر مصالح بیشتری نسبت به مرکز آن مصرف می کند(به این دلیل که مقوای چین دار خیلی مستحکم است)

در اضافه به مطالب فوق در مورد تاثیرات خرپا, علت دیگری نیز وجود دارد دالّ بر اینکه چرا خرپا مستحکم تر از تیر است: یک خرپ توانایی پخش کردن نیرو را دارد. خرپا طوری طراحی شده است که به دلیل داشتن تعداد زیادی از مثلث ها _که به طور معمول در آن مورد استفاده قرار می گیرد_ هم می تواند یک سازه بسیار مستحکم ایجاد کند و هم کار انتقال نیرو را از یک نقطه به منطقه وسیعی انجام دهد

پل قوسی

یک پل قوسی سازه ای است به شکل نیم دایره که در هر طرف آن نیم پایه  (پایه های جناحی) قرار دارد. طراحی قوس طوری است که به طور طبیعی وزن عرشه پل را به نیم پایه ها منتقل و منعطف می کند

فشار

پلهای قوسی همواره تحت فشار قرار گرفته اند. نیروی فشاری همواره در امتداد قوس و به سمت نیم پایه ها وارد می شود

کشش

کشش در یک قوس ناچیز و قابل اغماض است. خاصیت طبیعی خمیدگی قوس و توانایی ان در پخش نیرو به بیرون, به طور قابل ملاحظه ای  تاثیرات کشش را در قسمت زیرین قمس کاهش می دهد. هرچند با زیاد شدن زاویه ی خمیدگی ( بزرگتر شدن نیمدایره قوس) تاثیرات نیروی کششی نیز در آن افزایش می یابد

همانطور که اشاره شد, شکل قوس به تنهایی موجب می شود که وزن مرکز عرشه پل به پایه های جناحی منتقل شود. مشابه پلهای تیری محدوده ی اندازه پل در مقاومت پل تاثیر گذاشته و در نهایت بر ان چیره خواهد گشت

انواع پلهای قوسی

پراکندگی

انواع قوس ها محدود هستند. امروزه قوس هایی مانند «رمان»³ , «باروک»^۴ و «رنسانس»^۵ وجود دارند که همه آنها از نظر معماری و ظاهری متمایز هستند ولی از نظر ساختار یکسانند. میزان مقاومت این پلها به شکل هندسی آنه بستگی دارد. یک پل قوسی احتیاج به هیچگونه تکیه گاه یا کابل ندارد. و قوسهایی که از سنگ ساخته شده است حتی نیازی به ساروج یا ملاط نیز ندارد. در گذشته نیز رومیان باستان پلهای قوسی (پل آب بر) ساخته اند که هنوز هم پابرجا هستند و سازه های آنه امروزه نیز با اهمیت به شمار می آید

پل معلق

پل معلق پلی است که توسط کابل ها (یا ریسمانها یا زنجیرها) در عرض رودخانه (یا در هر جایی که مانع وجود داشته باشد) کشیده شده اند و عرشه توسط این کابل ها معلق مانده است. پل های معلق مدرن دو برج در میان پل دارند که کابل ها آن را می کشند. بنابراین برج ها بیشترین وزن جاده را تحمل می کنند

نیروی فشاری

نیروی فشاری عرشه پل معلق را به سمت پایین متراکم می سازد در نتیجه این نیروی فشاری به برجها وارد می آیند. اما از آنجا که این یک پل معلق است, کابلها این نیروی فشاری را از برجها گرفته و آن را در بین خود پراکنده می کنند. و آن را به زمین منتقل می کنند, جایی که آنها محکم بسته شدند

کشش

کابلهایی که میان دو لنگرگاه خود یعنی تکیه گاهها قرار گرفته اند, دریافت کننده نیروی کششی هستند. وزن پل و حمل و نقل روی آن سبب می شود که این کابل ها به شدت کشیده شوند. تکیه گاهها نیز تحت کشش هستند ولی از آنجا که همانند برجها, محکم به زمین بسته شده اند, کشش موجود در آنها پراکنده می شود

تقریباً همه پلهای معلق به غیر از کابل ها از یک سامانه خرپا نیز بر خوردارند که در زیر عرشه پل قرار گرفته است (Deck truss). این سامانه موجب استحکام بیشتر عرشه و کاهش تمایل سطح جاده به نوسان و مواج شدن می شود

(یک پل معلق کلاسیک در شهر نیویورک)

انواع پلهای معلق

پلهای معلق به دو شکل طراحی می شوند: پل معلقی که به شکل M است و نوع کم کاربردتری که به صورت «کابل ایستاده»⁶ طراحی شده که بیشتر شبیه A است. پلهای کابل ایستاده دیگر مانند پلهای معلق معمولی  نیازی به دو برج و چهار تکیه گاه ندارند. در عوض کابلها از سمت جاده به بالای برج محکم بسته شده اند. در هر دو نوع پل, کابلها تحت کشش هستند

 

پل کابل ایستاده در نزدیکی ساوانا

نیروهای دیگر در پل

ما در مورد دو نیروی بزرگ و مهم فشاری و کششی در طراحی پل بسیار صحبت کردیم. تعداد بسیار زیاد دیگری از نیروها در پل وجود دارند که در طراحی پل باید مد نظر قرار گرفته شوند. این نیرها معمولاً به محل مشخصی بستگی داشته و یا به نوع پل مرتبط است

نیروی گشتاوری

نیروی گشتاوری نیروی چرخشی یا پیچشی و یکی از نیروهایی است که به طور موثر در پلهای قوسی و تیری وجود ندارد ولی به میزان قابل ملاحظه ای در پلهای معلق وجود دارد. شکل طبیعی قوس و خرپاهای موجود در پلهای تیری اثرات مخرب این نیرو را از بین می برد. پلهای معلق به دلیل معلق بودن در هموا (توسط کابلها) در برابر این نیروی گشتاوری بخصوص در هنگام وزش بادهای تند بسیار اسیب پذیر است

همه ی پلهای معلق در عرشه ی خود از خرپا ها بهره می برند که همانند پلهای تیری تاثیرات نیروی گشتاوری را کاهش می دهد ولی در پلهایی با طول زیاد, خرپای موجود در عرشه به تنهایی کافی نیست. آزمون « تونل باد»⁷ برای سنجش میزان مقاومت پل در برابر جنبش های چرخشی بر روی مدل آزمایش می شود. ایجاد خرپاهای آیرودینامیک در سازه هاو کابلهای آویزان مورب از روش هایی هستند که برای تقلیل تاثیرات نیروهای گشتاوری به خدمت گرفته می شود

تشدید

تشدید ( ارتعاش در چیزی که توسط نیروی خارجی به وجود آمده و با ارتعاش طبیعی اصل آن چیز, هماهنگ و هم موج است) نوعی نیرویی است, افسار گسیخته که می تواند بر روی پل اثرات مخربی بگذارد. امواج تشدید کننده از میان پل به صورت امواج عبور خواهد کرد. یک نمونه مشهور از قدرت تخریب این امواج مرتعش پل «تاکوما ناروز»⁸ است که در سال 1940 توسط بادی با سرعت 40 مایل در ساعت (64 کیلومتر در ساعت) تخریب شد. بررسی های دقیق از محل نشان می دهد که خرپای عرشه ناکارآمد بوده ولی با این حال عامل اصلی فرو ریزی پل نبوده. در آن روز باد با سرعت به پل ضربه زده و با برخورد قائم به پل باعث ایجاد ارتعاش شده است. این باد های متوالی لرزش و ارتعاش را افزایش داده تا آنجا که این امواج توانستند پل را فرو ریزند

زمانی که یک ارتش بر روی پل رژه می رود, اغلب به سربازان گفته می شود " قدم رو" . با این کار, ریتم رژه ی آنها سبب ایجاد تشدید در پل می شود. اگر ارتش به اندازه کافی بزرگ باشد و آهنگ ارتعاشی لازم را داشته باشد در نهایت می تواند پل را فرو پاشد

به منظور مقابله با تاثیرات تشدید در یک پل, خیلی مهم است که در پل کاهندهای امواجی طراحی شود تا در این امواج تداخل ایجاد کرده و از شدت آن بکاهد. ایجاد تداخل یک روش موثر در برابر امواج مخرب می باشد. تکنیک های کاهش امواج معمولاً شامل اینرسی نیز هستند. اگر پلی, به عنوان مثال یک جاده با سطح پیوسته و یک تکه داشته باشد, یک موج قوی می تواند در امتداد پل حرکت کرده و منتقل شود. اگر جاده از تکه های مختلفی تشکیل شده باشد و صفحات آن همدیگر را همپوشانی کرده باشند آنگاه جنبش از یک بخش توسط صفحات به بخش دیگر منتقل می شود. از آنجا که آن صفحات بر روی یکدیگر قرار گرفته اند, اصطکاک نیز ایجاد می شود. این ترفند, اصطکاک کافی را برای تغییر فرکانس امواج مرتعش را تولید می کند. با تغییر فرکانس می توانیم از ورود امواج مخرب به سازه جلوگیری کنیم. تغییر بسامد به طرزی موثر دو نوع مختلف از موج را به وجود می آورد که موجب خنثی شدن یکدیگر می شوند

آب و هوا

نیروی طبیعت به ویژه آب و هوا به گونه ایست که مبارزه با آن مشکل و حتی در برخی موارد امکان پذیر نیست. باران, یخبندان, طوفان و نمک هر کدام به تنهایی می توانند در فرو پاشی پل نقش بسزایی داشته و تحت یک مجموعه به احتمال بسیار قوی خواهند توانست پل را تخریب کنند. طراحان پل با مطالعه و بررسی شکست های گذشته حرفه ی خود را بدرستی آموخته اند. آنان آهن را به چوب عوض کردند و سپس فولاد را جایگزین آهن کردند. بعد ها از بتون بطور گسترده در پلها بهره گرفتند. هر کدام از مواد و مصالح جدید و یا تکنیک های طراحی, ثمره درسهایی است که در گذشته آموخته اند. با دانستن نیروی گشتاوری, تشدید و آیرودینامیک ( بعد از چند شکست بزرگ ) طراحی های بهتر نیز شکل گرفت.تا آنجاکه توانستند بر مسئله آب و هوا غلبه کنند. تعداد شکست های مرتبط با آب و هوا و شرایط جوی بسیار فراتر از تعداد شکست ها در زمینه طراحی بوده است. این شکست ها به ما آموخته است که همواره به دنبال راه حل بهتری باشیم

مقاومت مصالح بیر جانسون ویرایش سوم

مقاومت مصالح بیر جانسون ویرایش سوم البته زیاد فرقی با ویرایش چهارم نداره

1425 صفحه اسکن شده

 

دانلود کتاب

نحوه بارگذاری و توزیع بار آسانسور در سازه

 

مقدار بار بستگی به نوع آسانسور انتخابی دارد. برای بدست آوردن وزن آسانسور با توجه به ظرفیت آن بایستی به جدول شماره 1 پیوست 2 مبحث پانزدهم مقررات ملی ساختمان ( آسانسور ها و پله برقی ) مراجعه نمایید. بر اساس بندی در همین آیین نامه بایستی کلیه نیروی های وارده به سازه بر اثر آسانسور برای لحاظ نمودن ضربه های دینامیکی 100% افزایش یابد.  البته این بار نسبت به بقیه بارهای وارد بر سازه زیاد نیست. میزان بار زنده برابر 400 و میزان بار مرده توسط مشخصات فنی شرکت سازنده مشخص میشود که میتوان بصورت عمومی برای ساختمانهای 5 طبقه 800 تا 1000 کیلو در نظر گرفت و این بارها به نبشی ها و از آنجا به چاله آسانسور انتقال پیدا میکنند و در نهایت بار آسانسور را باید تنها به صورت 4 بار متمرکز به ستون های دور باکس آسانسور (نبشی ها) در طبقه آخر (خرپشته) اعمال نمود.

نحوه انتقال بار آسانسور:

در عمل نیروی آسانسور بین تیر هایی که در اطراف داکت قرار داده می شوند و شاستی آسانسور هم به این تیر ها متصل می گردد منتقل می گردد اما از لحاظ فنی در اطاقک آسانسور تکیه گاه هایی که در اطراف حفره آسانسور قرار دارند و نیروی وزن اطاقک به این تکیه گاه ها وارد می شود نیروی کلی را تحمل می نمایند  آسانسورهای معمولی از چهار عدد نبشی برای دور باکس آسانسور استفاده میشود. این نبشی ها در تراز طبقات به تیرهای سقف مهار میگردند.

اتصال آسانسور به سازه:

سازه آسانسور تنها از یک وجه به سازه اصلی متصل است. برای طراحی اتصالات آسانسور جدولی داریم که به عنوان مثال بیان میکند که اگر ظرفیت آسانسور ما 6 یا 8 نفره است از چه نبشی، از چه ریل راهنمایی، از چه براکتی و ... استفاده کنیم.
در مورد نحوه اتصال، بصورت عمومی در ساختمانهای بتنی با قرار دادن plate توی تیر یا هر جایی که قابلیت اتصال دارد بوسیله شاخک هایی نبشی های آسانسور را به آنها جوش میکنند. نبشی فقط نقش ریل دارد و باربر نیست. سازه آسانسور به  مهاربند نیاز ندارد یک دیافراگم داریم با باری محوری که توسط کابل تحمل میشود و به تیر های دور باکس واقع در خرپشته منتقل میشود.

معمولا از مدل سازی اثر آسانسور در etabs صرف نظر میشود. چون سازه آسانسور کاملا جدا از سازه می باشد بهتر است فونداسیون آن نیز بصورت جداگانه طراحی شود. چاله آسانسور باید در تمامی موارد تعبیه گردد و در طراحی پی باید محل چاله آسانسور در نظر گرفته شود.

نحوه مدل کردن چاله آسانسور در SAFE :

چاله آسانسور در نرم افزار Safe تنها یه صورت یک بازشو تعریف شده و با توجه به سادگی طراحی دستی آن امکان پذیر است. همچنین در پی های گسترده با تنظیمات در بخش Detailing می توان آرماتورهای گوشه های بازشو را مطابق آیین نامه بدست آورد .چون نرم افزار SAFE قادر به طراحی در حالتی که در پی اختلاف تراز وجود دارد، نیست و سطح را در یک تراز در نظر می گیرد... شاید بهترین راه طراحی دستی چاله آسانسور باشد، ولی چون چاله آسانسور ابعاد کوچکی دارد می توان عملکرد آن را با پی یکنواخت در نظر گرفت و پی را کلا در یک تراز طراحی کرد....اگر ابعاد چاله آسانسور بزرگ باشد به صورتی که عملکرد آن مجزا از پی باشد می توان چاله را به صورت یک پی مجزا در نرم افزار مدل و طراحی کرد.

همه چیز در مورد بتن(پروژه بتن)

بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنا دنبال می شود،بتن و فولاد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند. فولاد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواص آن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتن است. اما بتن در یک شرایط کاملا متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوع سیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطلاع کافی از خواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد.
با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی از سیمانها که حاوی پوزولانها ،خاکستر بادی،سرباره کوره های آهن گدازی،سولفورها،پلیمرها،ال یافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید می شد. ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز با استفاده از حرارت،بخار،اتوکلاو،تخلیه هوا،فشار هیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد.
بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به دست می آیدو دارای ویژگیهای خاص است.

و مقاله ...

ولین سؤالی که پیش می آید این است که چه رابطه ای بین تشکیل دهنده بتن باید وجود داشته باشد تا یک بتن خوب به دست آید و اصولا بتن خوب دارای چه شرایط و ویژگیهایی است. رابطه بین اجزاء تشکیل دهنده بتن،در خواص فیزیکی و شیمیایی و همچنین نسبت اختلاط آنها با هم است.چه اگر مصالح یا آب و سیمانی با خواصی مناسب بتن با هم مخلوط گردند و در شرایط و محیطی مناسب به عمل آیند،یقینا بتن خوبی حاصل می شودو اصولا بتن خوب، بتنی است که دارای مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخشی باشد. رسیدن به یک مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخش بدین معناست که سایر خواص بتن مانند مقاومت کششی، وزن مخصوص، مقاومت دربرابر سایش، نفوذ ناپذیری، دوام، مقاومت دربرابر سولفاتها و ... نیز همسو با مقاومت فشاری، بهبود یافته و متناسب می شوند.
اگر چه شناخت مصالح مورد مصرف در ساخت بتن و همچنین خواص مختلف بتن کار آسانی نیست اما سعی می شود به خواص عمومی مصالح و همچنین بتن پرداخته شود.
بتن اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، پل ها، تونل ها، سدها، اسکله ها، راه ها و سایر سازه های خاص دیگر، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.
اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده ارزشمند در شرایط ویژه و خاص مورد توجه کاربران آن گشته است. اکنون کاملاً مشخص شده است که توجه به مقاومت تنها به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربریهای متفاوت نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتن در محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفته است.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات و دستورالعمل ها واستانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.
در مواد تشکیل دهنده بتن نیز تحولات شگرفی حاصل شده است. استفاده از افزودنی های مختلف به عنوان ماده چهارم بتن، گسترش وسیعی یافته و در پاره ای از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یک افزودنی در آن ساخته نمی شود. استفاده از سیمان های مختلف با خواص جدید و سیمان های مخلوط با مواد پوزولانی و نیز زائده های کارخانه های صنعتی روز به روز بیشتر شده و امید است که بتواند تحولی عظیم در صنعت بتن چه از نقطه نظر اقتصادی و چه از نظر دوام و نیز حفظ محیط زیست در قرن آینده بوجود آورد. در سازه های بتنی مسلح نیز جهت پرهیز از خوردگی آرماتور فولادی از مواد دیگری چون فولاد ضد زنگ و نیز مواد پلاستیکی و پلیمری (FRP) استفاده می شود که گسترش آن منوط به عملکرد آن در دراز مدت گشته است. با توجه به نیاز روز افزون به بتن های خاص که بتوانند عملکرد قابل و مناسبی در شرایط ویژه داشته باشند،سعی شده است تا در این مقاله به پاره ای از این بتن ها اشاره گردد. کاربرد مواد افزودنی به ویژه فوق روان کننده ها و نیز مواد پوزولانی به ویژه دوده سیلیس در تولید بتن با مقاومت زیاد و با عملکرد خوب مختصراً آورده می شود. بتن های خیلی روان که تحولی در اجرا پدید آورده است و نیز بتن های با نرمی بالا برای تحمل ضربه و نیروهای ناشی از زلزله نیز از مواردی است که باید به آنها اشاره نمود. کوشش های فراوان برای مبارزه با مسأله خوردگی آرماتور در بتن و راه حل ها و ارائه مواد جدید نیز در اواخر سالهای قرن بیستم پیشرفت شتابنده ای داشته است که به آنها اشاره خواهد شد.

افزودنی های خاص در شرایط ویژه :

برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.
ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.

بتن های با عملکرد و دوام زیاد

از آنجا که رسیدن به مقاومت بالا در بتن از اهداف دست اندرکاران کارهای بتنی در دو دهه اخیر بوده است، ابتدا این نوع بتن با مقاومت بیش از MPA50 ساخته شد.با پایین آوردن نسبت آب به سیمان تا حد 3/0 رسیدن به چنین مقاومتهایی بسیار آسان است. برای ساخت بتن هایی با مقاومت بیشتر و در حد Mpa 110-80 و برای تقویت ناحیه فصل مشترک سنگدانه درشت و خمیر سیمان مواد سیلیسی فعال و غیر بلوری به نام دوده سیلیس به کار گرفته شد. همزمان سنگدانه هایی با مقاومت بیشتر و با دانه بندی مناسب تر و با کنترل حداکثر اندازه سنگدانه در این مخلوط ها به کار رفت.
از آنجا که در کاربرد این بتن گاه مقادیر بالایی سیمان و بیش از 400 کیلوگرم (حتی تا 500 کیلوگرم) مصرف می شد، علاوه بر گرانی این بتن، ترک هایی نیز حین ساخت به دلیل جمع شدگی پلاستیکی و ناشی از خشک شدن بیشتر این بتن ها و نیز ترک های حرارتی بوجود آمد. همچنین با افزایش این مقاومت تردی و شکنندگی بتن نیز افزایش یافت. چنین بتنی نمی توانست در شرایط محیطی سخت و محیطهای خورنده به علت وجود ترک های زیاد دوام قابل قبولی داشته باشد.
به منظور افزایش دوام حین افزایش مقاومت ضمن کاربرد دوده سیلیس و کم کردن آب و مصرف فوق روان کننده، مقدار سیمان کاهش یافته و در عوض مواد پوزولانی همچون دوده سیلیس، خاکستر بادی، سرباره کوره های آهن گدازی، خاکستر پوسته برنج و بالاخره پوزولان های طبیعی به صورت مواد ریزدانه جایگزین آن گردید. امروز شاهد ساخت بتن هایی با دوام که نفوذپذیری کمی دارند و در مقابل حملات شیمیایی کلرورها و سولفات ها و گاز کربنیک و بعضاً واکنش قلیایی پایدارتر می باشند، هستیم.
برای مصرف این بتن در سازه های بلند و رفع نقیصه شکنندگی در پاره ای موارد از الیاف های کوتاه استفاده شده تا بدین وسیله نرمی این بتن ها افزایش یابد. از مزایای عمده این بتن ها کاهش وزن ساختمان ها به علت کم کردن ابعاد ستون ها، صرفه جویی در میزان بتن و فولاد، کوتاه شدن دوران ساخت، تغییر شکل های وابسته به زمان کمتر و پایایی و داوم بشتر آ نها می باشد.
به منظور کاستن وزن سازه های بتنی که با بتن با مقاومت زیاد ساخته می شوند چند سالی است که با مصرف بخشی از سنگدانه های سبک در آن، بتن های سبک تری تولید نموده اند. امروزه بتن هایی با وزن مخصوص 2 تن بر متر مکعب و مقاومت های mpa 80-60 در بعضی پروژه ها به کار رفته است. به علت دوام قابل قبولی که این بتن ها در آزمایشات متعدد از خود نشان داده اند مصرف آنها در چند سازه بتنی دریایی در محیط های خورنده در کشورهای نروژ، کانادا، ژاپن، آمریکا و استرالیا گزارش شده است.
در کشور ما نیز اخیراً با تولید دوده سیلیس در کارخانه های داخلی کاربرد این ماده در بتن آغاز گشته است. در چند پروژه در جنوب کشور که به علت داشتن آب و هوای گرم و محیطی خورنده برای بتن و نیز فولاد از سخت ترین شرایط محیطی برای بتن است، بتن با سیمان دارای حدود 7 تا 10 در صد میکرو سیلیس به عنوان جابگزین سیمان استفاده شده است. بایستی توجه داشت که به علت عدم آب انداختگی این بتن و واکنش های سریع و گرمای محیط خطر ایجاد ترک های پلاستیک در ساعات اولیه و سپس ترک های ناشی از خشک شدن و حرارتی در این بتن ها زیاد بوده و در صورت عدم کنترل و دقت و عمل آوری سریع و مناسب علیرغم مقاومت زیاد وجود ترک در این بتن ها سبب افزایش نفوذ پذیری آنها گشته و در نتیحه املاح و مواد خورنده به داخل بتن و خوردگی آرماتور خرابی بتن تشدید می گردد. در پاره ای از تونل های انتقال آب و نیز تونل سدها نیز از این ماده در طرح اختلاط بتن برای بتن پاشی پوشش استفاده شده است. پیوستگی خوب این بتن و کم شدن مصالح بازگشتی و مقاومت و دوام خوب از خصوصیات آن درپوشش تونل ها است. این ماده در لایه نهایی سرریز بعضی سدهای کشور نیز در حال استفاده و یا در آینده استفاده نخواهد شد. مصرف میکرو سیلیس در بتن سبب افزایش مقاومت سایشی و فرسایشی بتن می گردد.

بتن های با نرمی بالا

امزوزه کار برد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام می باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترک ها و افزایش طاقت بتن می باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.
بتن با الیاف مختلف در سال های اخیر در سازه های عمده ای چون رو سازی راهها و فرودگاه ها، پی های عظیم با تغییر شکل های زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونل ها به کار رفته است. در ساخت پوشش تونل ها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می پذیرد. اخیراً برای حذف ترک ها در پوشش تونل هایی که به صورت چند تکه پیش ساخته اجرا می شود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترک ها در حین عمل آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونل های مترو شده است.
در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف استفاده می شود . در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغابی پر می شود. میزان الیاف در این بتن حدود 10 در صد می باشد که حدود 10 برابر میزان الیاف در بتن های الیافی متداول است. با این مصالح لایه های محافظی بدون ترک و تقریبا غیر قابل نفوذ می توان ایجاد نمود. به علت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دال های فولادی می رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود 110-85 مگا پاسکال و مقاومت خمشی حدود N/m 45-35 می باشد. از این قطعات می توان نه تنها به عنوان لایه های محافظ کوچک استفاده نمود بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان می دهند. در کارهای تعمیراتی دال ها می توان از آنها به عنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمان کوتاهی استفاده نمود.

آرماتورهای غیر فولادی در بتن

در سال های اخیر استفاده محدودی از آرماتورهای غیر فلزی آغاز گشته است هر چند تحقیقات بر روی کاربرد وسیعتر آنها و عملکرد دراز مدت این نوع آرماتورها ادامه دارد این آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده اند.

خاصیت عمده این آرماتورها که سبب کار برد آنها شده است مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که می تواند در محیط های بسیار خورنده دوام دراز مدتی داشته باشند. علاوه بر این مقاومت بالا، مقاومت به خستگی بالا، ظرفیت بالای تغییر شکل ارتجاعی، مقاومت الکتریکی زیاد و هدایت مغناطیسی پایین و کم این مواد از مزایای آنها شمرده می شود. البته این مواد معایبی چون کرنش گسیختگی کم و شکننده بودن و خزش زیاد و تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساط حرارتی آنها در مقایسه با بتن را به همراه دارند.
اخیراً از الیاف مختلف شبکه هایی بافته شده و به صورت یک شبکه آرماتور در سطح بتن برای کنترل ترک و کم کردن عرض آن و همچنین در دیوارهای نمای بتنی ازآن استفاده می کنند. تحقیقات روی کاربرد صفحات الیافی به جای صفحات فولادی برای تقویت قطعات خمشی و تیرها و دال ها به ویژه در پل ها ادامه دارد. این صفحات با رزین های اپوکسی به نواحی کششی از خارج اتصال داده می شود. کاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و در چندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است.

مقابله با خوردگی بتن

مسأله خوردگی فولاد در بتن از معضلات عمده کشورهای مختلف جهان است. این مسأله حتی در کشورهای پیشرفته همچون آمریکا، کانادا، ژاپن و بعضی کشورهای اروپایی هزینه های زیادی را برای تعمیر آنها به دنبال داشته است. به عنوان مثال درگزارش های اخیر بررسی پل ها در امریکا حدود 140،000 پل مسأله داشته اند. این مسأله در کشورهای در حال توسعه و در کشورهای حاشیه خلیج فارس بسیار شدیدتر بوده و سازه های بتنی زیادی در زمانی نه چندان طولانی دچار خوردگی و خرابی گشته اند. بررسی ها در این مناطق نشان می دهد که اگر مصالح مناسب انتخاب گردد، بتن با مشخصات فنی ویژه این مناطق طرح گردد، در اجرای بتن از افراد کاردان استفاده شود و سرانجام اگر عمل آوری کافی ومناسب اعمال شود، بسیاری از مسائل بتن بر طرف خواهد گشت. به هرحال برای پیشگیری در سال های اخیر روش ها و موادی توصیه و به کار گرفته شده است که تا حدی جوابگوی مسأله بوده است.
استفاده از آرماتورهای ضدزنگ و نیز آرماتورهای با الیاف پلاستیکیfrp یکی از این روش ها است که به علت گرانی آن هنوز کاملا توسعه نیافته است. به علاوه عملکرد دراز مدت این مواد باید پس از تحقیقات روشن گردد.
از روش های دیگر کاربرد حفاظت کاتدیک در بتن می باشد با استفاده از جریان معکوس با آند قربانی شونده می توان محافظت خوبی برای آرماتورها ایجاد نمود. این روش نیاز به مراقبت دائم دارد ونسبتا پرخرج است ولی روش مطمئنی می باشد.
برای محافظت آمارتور در مقابل خوردگی، چند سالی است که از آرماتور با پوشش اپوکسی استفاده می شود. تاریخچه مصرف این آرماتورها بویژه در محیط های خورنده نشان می دهد که در بعضی موارد این روش موفق و در پاره ای نا موفق بوده است. به هرحال اگر پوشش سالم بکار گرفته شود با این روش می توان حدود 10 تا 15 سال خوردگی را عقب انداخت.
استفاده از ممانعت کننده ها و بازدارنده های خوردگی بتن نیز به دو دهه اخیر برمی گردد. مصرف بعضی از این مواد همچون نیترات کلسیم و نیترات سدیم جنبه تجارتی یافته است. به هر حال عملکرد این مواد در تاخیر انداختن خوردگی در تحقیقات آزمایشگاهی و نیز در محیط های واقعی مناسب بوده است. بازدارنده های دیگری از نوع آندی و کاتدی مورد آزمایش قرار گرفته اند ولی دلیل گرانی زیاد هنوز کاربرد صنعتی پیدا نکرده اند.
برای محافظت بیشتر آرماتور و کم کردن نفوذپذیری پوشش های مختلف سطحی نیز روی بتن آزمایش و به کار گرفته شده است. این پوشش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند با دقت روی سطح بتن اعمال می گردند. عملکرد دوام این پوشش به شرایط محیطی وابسته بوده و در بعضی محیط ها عمر کوتاهی داشته و نیاز به تجدید پوشش بوده است. روی هم رفته پوشش های با پایه سیمانی هم ارزانتر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایه پیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند.
با پیشرفت روزافرون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص برای مناطق و شرایط خاص می توان از این بتن ها در ساخت وسازهای آینده استفاده نمود. دانش استفاده صحیح از مصالح، اجرای مناسب و عمل آوری کافی می تواند به دوام بتن ها در مناطق خاص بیفزاید. تحقیفات گسترده و دامنه داری برای بررسی دوام بتن های خاص در شرایط ویژه و در دراز مدت بایستی برنامه ریزی و به صورت جهانی به اجرا گذاشته شود.

تواتر نمونه برداری برای آزمایش مقاومت فشاری بتن

دراکثرقراردادهای طرحهای عمرانی کشور ، ضوابط و مقررات ، آئین نامه های رایج بخصوص آئین نامه بتن ایران جزء مشخصات فنی پیمان بوده و رعایت آنها ضروری است .

پذیرش بتن در کارگاه براساس نتایج آزمایش فشاری نمونه های برادشته شده از بتن مصرفی صورت می پذیرد .
دراکثر طرحها عمرانی کشور و آزمایشگاه ها روش B.S.1881 با قالب مکعبی نمونه گیری انجام و نسبت به حجم بتن مطابق بند 6-5-1-2 آئین نامه بتن ایران می‌باشد:
الف ) برای دالها و دیوارها ، یک نمونه برداری از 30 مترمکعب بتن یا 150 مترمربع سطح
ب ) برای تیرها و کلافها درصورتی که جدا از قطعات دیگر بتن ریزی میشوند ، یک نمونه برداری از هریکصد مترطول
ج ) برای ستونها ، یک نمونه برداری از هر50 مترطول
براین اساس و روش فوق حداقل شش نمونه مکعبی از حجم بتن به ترتیب:
یک نمونه (یک آزمونه ) ـــــــــــــــــــــــــ 7 یا 11 روزه
سه نمونه (سه آزمونه )‌ ـــــــــــــــــــــــ 28 یا 42 روزه
یک نمونه (یک آزمونه )‌ ـــــــــــــــــــــــ 90 یا 125 روزه
یک نمونه (یک آزمونه ) ــــــــــــــــــــــــ کنترل یا آگاهی
به عبارت دیگر حداقل شش نمونه (آزمونه )‌از هربتونیر در مدت تخلیه اش بصورت تصادفی ، با رعایت بند 6-5-1-2 حجم بتن برداشته شود.
با نمونه های فوق طبق ردیف ب بند 6-5-2-1 و بند 6-5-2-2 می توان از نمونه ها ( آزمونه ها ) نسبت به ارزیابی پذیرش بتن اعلام نظر شود ولی مغایر با ردیف الف بند 6-5-2-1 و بند 6-5-1-1 و بند 6-5-1-5 است .

نمونه برداری از بتن

روش آئین نامه بتن ایران
:‌
در بند 6-5-1-1 - مقصود از هر نمونه برداری از بتن ، تهیه دوآزمونه از آن است که آزمایش فشاری آنها در سن 28 روزه یا هر سن مقرر شده دیگر انجام می پذیرد و متوسط مقاومتهای فشاری بدست آمده بعنوان نتیجه نهایی آزمایش منظور میشود .

در هرنمونه برداری از بتن ، تهیه آزمونه های زیر انجام می گیرد:

آزمونه اول ـــــــــــــــــ 7 یا 11 روزه
آزمونه دوم ــــــــــــــــ 28 یا 42روزه
آزمونه سوم ـــــــــــــــ 28 یا 42 روزه
آزمونه چهارم ـــــــــــ 90 یا 125 روزه یا آگاهی

لازم به توضیح است که برابر بند 6-5-1-2 و رعایت عملی ردیف الف بند 6-5-2-1 وبا درنظر گرفتن دو آزمونه دوم و سوم بجای کلمه مقاومت نمونه در احجام مختلف می توان طبق بند 6-5-2 نسبت به مقاومت فشاری اظهار نظر کرد .
مقدارنمونه برداری مورد نیاز برای دالها و دیوارها:
تعداد نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ حجم بتن ( مترمکعب بتن )
سه نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ 1 الی 90
شش نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ 91 الی 180
نه نمونه برداری ـــــــــــــــــــــــــ ـــ 181 الی 270
و ....................
حداقل چهار نمونه (آزمونه )‌از هربتونیر در مدت تخلیه اش بصورت تصادفی برداشته شود و اگر حجم بتن کم باشد ، نمونه ها ی متوالی میبایستی همزمان با تخلیه 4/1 و 4/2 و 4/3 فواصل مخلوط بتن داخل مخلوط کن برداشته شود و اگر بیشتر شود ، مابین فواصل مقادیر تخلیه شده به همان نسبت بطور مساوی فاصله می گذاریم.
نمونه های متوالی به نمونه هایی گفته میشود که فاصله زمانی هر نمونه برداری با نمونه برداری بعد از آن بیشتر از سه شبانه روز نباشد.
لازم به توضیح است که نمونه برداری ، واحد آئین نامه بتن ایران به ترتیب نمونه استوانه ایی ، مگا پاسگال مبیاشد که برای تبدیل نمونه مکعبی 15*15 به نمونه استوانه ای به شرح زیر اقدام میشود.
25=(25/1*2/10 306
20=(20/1*2/10) : 26080 سال گذشته در بسیاری از رشته های ساختمانی کاربرد داشته و با عمر مفید طولانی خود، مصالح با دوامی را به اثبات رسانده است. به هر حال بتن در پروژه های صنعتی بکار برده شده و در معرض شرایط بسیار سخت محیطی قرار گرفته و صدمات ساختاری و کاربردی را در طول عمر خود نشان داده است، که این صدمات از 3 منبع اصلی سرچشمه گرفته اند شامل : پروژه های صنعتی که عموماً توسط طراحان بومی، پیمانکاران بین المللی و کسانی که متخصص در این رشته می باشند، انجام می شود. طراحان این پروژه ها از شرایط سختی که بتن در معرض آن قرار می گیرد اطلاع کافی ندارند. در اکثر مواقع، افراد بهره بردار، نگهدارنده و محافظ این سازه های بتنی بیشتر از متخصصین دارای تجارب کاری در رشته های مکانیک، برق و یا شیمی بوده اند و بنابراین صدمات وارده بر اجزاء بتنی را تشخیص نداده اند. نهایتاً این صدمات عمیق تر و پیشرفته تر می شدند.

ارزیابی و پذیرش بتن درکارگاه

وجود استاندارد ها و آیین نامه های ملی در هرکشور نشانه رشد و توسعه آن کشور است و هدف از ارائه آئین نامه ، حداقل ضوابط و مقرراتی است که با رعایت آن میزان مناسبی از ایمنی ، قابلیت بهره برداری ، پایایی سازه ها تامین میشود.
درطرحهای عمرانی و کارگاه های کشور رعایت استانداردها و آئین نامه ها الزامی است ، اما باتوجه به شرایط اقلیمی ، تنوع مصالح ، نیروی انسانی و ..... وگستردگی کشور ، طرحهای عمرانی و کارگاه ها نیازمند آئین نامه و دستورالعمل خاص بوده و منابع آنها بایستی در دسترس شاغلین دربخش مورد نظر قرارگیرد .
در آئین نامه بتن ایران بند ( 6-5 ) ارزیابی و پذیرش بتن قید گردیده است ، اما باتوجه به اینکه درتهیه آئین نامه بتن ایران از‌ آئین نامه های متفاوت کشورها استفاده شده است ، با شرایط کارگاه های ایران ، ضوابط آزمایشگاه ها در نحوه نمونه گیری ،‌ بررسی بتنهای با مقاومت کم منطبق نیست.
چنانچه میدانیم در کارگاه های عمرانی ، بنا به خطای انسانی ، ماشین آلات ، مصالح متفاوت مصرفی ، شرایط اقلیمی و ... احتمال استفاده از بتنهای با مقاومت کم وجود دارد که در محدوده غیر قابل قبول (بند 6-5-2-2) قرارمیگیرد .
با توجه به هزینه مالی طرح و مدت زمان اجراء آن ، استفاده از بند ( 6-6 ) و بررسی بتن ها اقدامی علمی خوبی است اما عملی نیست . بدین منظور ما باید منطقه تخفیف ، منطقه مشمول جریمه ، منطقه تخریب و بازسازی مجدد را دقیقا" بسته به سازه مورد نظر مشخص کنیم.
الف – منطقه تخفیف
با بررسی فرمولهای ارائه شده در بند 6-5-2-1 و 6-5-2-2 آئین نامه بتن و بند 6-5-2-3 مشخص میشود که به تشخیص طراح بدون بررسی بیشتر به مقدار 5 الی 6 درصد مقاومت فشاری بتن از نظر سازه قابل قبول تلقی میشود .
ب- منطقه مشمول جریمه
درمحاسبات هرسازه حداقل مقاومت فشاری بتن مورد نظر برای طراح بایستی مشخص بوده و در محاسبات منظور شود . با توجه به رده بندی بتن ، طراح میتواند برای جبران مشکلات اجرایی ، ضریب اطمینان یک رده بیشتر از رده محاسباتی درنقشه اجرایی قید نماید و استفاده از رده بیشتر توجیه اقتصادی ندارد . در جدول زیر ( 1- 1 ) محدوده ارزیابی نتایج آزمایش مقاومت فشاری بتن به عیار 350 کیلوگرم برمترمکعب بتن در شرایط آزمایشگاهی و ضریب جریمه تنظیم شده است.
مقاومت فشاری بتن 28 یا 42 روزه (کیلوگرم برسانتی مترمربع ) ـــــــــــــ ضریب جریمه
306 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــ 0
296 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــ 56/4
287 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــ 23/7
278 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ 90/9
269 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــ 57/12
260 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ 25/15
251 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــ 59/17
242 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ 56/20
233 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــ 26/23
224 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــ 93/25
215 ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــ 60/28
ضریب جریمه یا بهای عملیات خارج از مشخصات ، شامل کلیه اقلامی است که منجر به تهیه بتن میگردد . اعم از بتن ( شن ، ماسه ، سیمان و .... ) و هزینه های مربوط به بهاء میلگرد ، قالب بندی و غیره .
لازم به توضیح است که نمونه برداری ، واحد آئین نامه بتن ایران به ترتیب نمونه استوانه ایی ، مگا پاسگال مبیاشد که برای تبدیل نمونه مکعبی 15*15 به نمونه استوانه ای به شرح زیر اقدام میشود .
25=(25/1*2/10 306
20=(20/1*2/10) : 260
ج- منطقه تخریب
درمحاسبات سازه بصورت دستی یا کامپیوتری ، حداقل رده بتن توسط طراح اعمال ، ولی محاسبات نتیجه قابل قبول ارائه نمیگردد . این رده بتن مرز تخریب بوده و مقاومت فشاری کمتر از آن برای سازه قابل قبول نیست .

نفوذپذیری و دوام

بتن در

1-

2-

3-
80 سال گذشته در بسیاری از رشته های ساختمانی کاربرد داشته و با عمر مفید طولانی خود، مصالح با دوامی را به اثبات رسانده است. به هر حال بتن در پروژه های صنعتی بکار برده شده و در معرض شرایط بسیار سخت محیطی قرار گرفته و صدمات ساختاری و کاربردی را در طول عمر خود نشان داده است، که این صدمات از 3 منبع اصلی سرچشمه گرفته اند شامل : پروژه های صنعتی که عموماً توسط طراحان بومی، پیمانکاران بین المللی و کسانی که متخصص در این رشته می باشند، انجام می شود. طراحان این پروژه ها از شرایط سختی که بتن در معرض آن قرار می گیرد اطلاع کافی ندارند. در اکثر مواقع، افراد بهره بردار، نگهدارنده و محافظ این سازه های بتنی بیشتر از متخصصین دارای تجارب کاری در رشته های مکانیک، برق و یا شیمی بوده اند و بنابراین صدمات وارده بر اجزاء بتنی را تشخیص نداده اند. نهایتاً این صدمات عمیق تر و پیشرفته تر می شدند.

پالایشگاههای کشورهای منطقه خلیج فارس بیان کننده یک منبع اساسی درآمد مالی برای این کشورها بوده اند، و این تأسیسات بزرگ از سالهای
1950 توسط شرکتهای پیمانکار بین المللی از آمریکا و اروپا ساخته شده اند. بسیاری از این سازه های بتنی ساخته شده، هنوز در دست بهره برداری هستند و بسیـاری نیـز تعمیر و ترمیم یافته اند تا عمر مفید طولانی تری را به آنها بیفزایند. اغلب بخاطر سرمایه گذاری های کلان در این نوع تأسیسات، عمر مفید طراحی شده آنها عموماً بسیار طولانی تر بوده و تعدادی از آنها نیز از رده خارج شده اند.

آقای اکانر
( Oconner ) در مطالعات اخیر خود اطلاعات جدیدی را درباره پالایشگاه ها ارائه داده، که قبل از این اطلاعات کافی درباره صدمات وارده توسط آب شور دریا بر سازه های بتنی پالایشگاه ها در این منطقه وجود نداشت.

مطالعات دیگری نیز اخیراً توسط ایمن ابراهیم
( Iman A Ibrahim ) و همکاران او درباره عملکرد بتن بکار گرفته شده در پالایشگاه در این منطقه انجام یافته و تغییرات خاص بتنی را که در معرض شرایط محیط قرار گرفته، ارائه داده اند.

بتن که در شرایط سخت آب و هوایی خلیج فارس و نیز در پالایشگاهها و در معرض شرایط آب و هوایی میکرونی محیط دیگر مناطق دنیا قرار گرفته است، می تواند بخاطر شرایط ذیل تخریب شود : درجه حرارت بسیار بالا در کوره های بلند در پالایشگاه ها و ترک خوردگی در اثر آن. حمله سولفات در نتیجه گازهای سولفوریک همچون SO2 و H2S که در زمان کار تولیدی پالایشگاه، بعنوان مواد جانبی تولید صنعت نفت ایجاد می شوند و همچنین رطوبت زیاد محیط خلیج فارس. اسید سولفوریک وباران اسیدی و حملات آنها بر سطح بتن و واکنش شیمیایی SO2 که با رطوبت موجود تولید سولفات کلسیم نموده که به سادگی بخاطر محلول بودن آن توسط آب شسته می شود، بنـابراین، تـولید سفیدک زدگی ( Leaching ) انجام می شود و در نتیجه مقاومت بتن کاهش می یابد، بخصوص تحت فعالیت مداوم SO2 و سولفات کلسیم تولید شده، در صورت شستشو جهت تمیز کاری با آب دریا، کریستـال گچ بوجود می آیـد که بـا سیـمان واکـنش نـشان داده و تاماسایت (Thaumasite) تولید می شود که باعث تولید خمیر بسیار نرمی می شود. نرخ و پیشرفت خرابی توسط حمله سولفاتها بستگی به غلظت سولفات، نوع نمک سولفات، نفوذپذیری، و تخلخل بتن دارد. خرابی، در زمانی اتفاق می افتد که بتن از یک طرف تحت شرایط فشار آب و از طرف دیگر هوا باشد. تر و خشک شدن در اثر نشت آب و یا شستشوی سازه بتنی با آب شور دریا، هیـدروکربورهای ریختـه شده روی سطح بتن، بـاعث نفوذ آب در خلل و فرج خمیر سیمان و سنگدانه ها و در نتیجه افزایش نفوذپذیری می شود. نفوذ یون کلر و حملات سولفاتها باعث خوردگی آرماتورها و در نتیجه ترک خوردگی می شوند. حرکات ماشین آلات، باعث تولید ترکها در بتن می شود. نشت بخار و گازها از لوله های موجود در پالایشگاهها باعث خرابی سطوح بتنی و در نتیجه اجزاء تشکیل دهنده بتـن می شود. علاوه بـر شرایـط مضر بر بتن، شرایط نگهداری و حفاظت سازه های بتنی نیز مهم می باشند.

اهمیت مطالعات اخیر بر این است که در چندین سال گذشته بیشتر مطالعات در لابراتور
انجام یافته ولی عملیات تحقیقاتی اخیر در محل کارگاه و در شرایط واقعی و عملکرد 40 ساله بتن در شرایط سخت پالایشگاه می باشد.

ساختار بتن :

در حال حاضر بتن دیگر همان مصالح ساختمانی قدیمی نیست

Cement + Agregates + Water + Admixture or Adetives = Concrete
. بسیاری از مواد معدنی و آلی جهت اصلاح خواص آن برای ساخت بتن دوره جدید به سیمان پرتلند اضافه می شوند. برخلاف بتن ساخته شده فقط با سیمان پرتلند، خواص بتن دوره جدید به خاطر پیچیدگی خاص خود کاملاَ روشن و مدون نیست، ولی آنالیز بسیاری از مواد مصرفی فعال روی دوام بتن شفاف تر از قبل می باشند.

سیستم سخت شدن سیمان با آب :

تـرکیـب سیـمان بـا آب منـجـر بـه تـشکیـل یـک کـنـگلـو مـرای سخت شده بـا سـاختـار پـیـچیـده و ترکیبات شیمیایی جدیدی می شود که خمیر سیمان سخت شده یا
Paste نامیده می شود.

ساختار تخلخل موئینه :

سطح داخلی ذرات سیمان سخت شده در بتن تا حدود زیادی تعیین کننده میزان یا شدت تداخل متقابل بتن با آب و هوای میکرونی محیط اطرافش می باشد

فـرآیند مخرب :

فعالیت مخربی در سطوح بین حدفاصل آب و هوای میکرونی محیط و بتن شروع می شود و به طرف عمق و توده بتن
(جسم بتن) از طریق خلل و فرجهای موئینه منتشر شده و پیشروی می کند. مساحت سطح داخلی خمیر سیمان سخت شده چندین برابر مساحت سطح خارجی ساختار بتن است.

این مطلب بیانگر میل بیشتر به آسیب دیدگی
(شدت بیشتر آسیب دیدگی) حتی در زمانی است که لایه مواد عملاً درگیر در تداخل شیمیایی بسیار نازک باشد که در مقایسه با نسبت سرعت نفوذ مواد آسیب رسان (مضر) به واکنش آنها سنجیده می شود.

درجه تخریب ناشی از شکل های مختلف آسیب دیدگی اساساً با صور
(Features) آسیب دیده ساختار بتن و بخصوص بوسیله ساختمان ظریف سیمان سخت شده تعیین یا تعریف می شود.

از آنجائیکه آسیب دیدگی در سطح تماس خمیر سیمان وفلز، بوجود می آید بنابراین نفوذپذیری بتن تعیین کننده میزان خرابی آن می باشد.

نفوذپذیری بتن تابعی از ساختار آن است و بنابراین داشتن درک مناسب از تمامیت ساختار بتن و پارامترهایی که آن را تعریف می کند، رابطه آن با تکنولوژی و بالاخره رابطه بین نفوذپذیری، دوام، ساختار بتن و ایستایی بتن در مقابل عوامل آسیب رسان
(مضر) با اهمیت می باشند.

رابطه بین نفوذپذیری و دوام بتن

ساختار متخلخل بتن قابلیت ایستادگی آن را در مقابل عبور سیالات یا گازها، تحت گرادیانهای مختلف تعیین می کند، یک سیال می تواند تا عمق کامل بتن تحت یک گرادیان بوجود آمده بطور مثال دیواره بتنی سازه آبی از جمله سد، مخزن آب و فاضلاب و غیره حرکت کند.

مواد مضر
(ترکیبات) در محیط گازی یا مایع می توانند به درون بتن بواسطه وجود فشار و غلظت، نفوذ کنند، انتقال از طـریق نفـوذ (انتـشار) بـا پدیده تماس (Connection ) می تواند تشدید شود. گازها و مایعات می توانند همچنین دراثر بوجود آمدن یک گرادیان حرارتی که بین دو سطح مخالف یک عضو بتنی در یک سازه با گرادیان رطوبتی پدیدار شده در جای جای بتن (که دارای یک جسم متخلخل و لوله های موئینه است)، حرکت کنند. گرادیانهای رطوبتی و حرارتی، انتقال آب (بصورت بخار یا مایع) را به درون بتن تعیین می کنند و در نتیجه تنظیم کننده میزان رطوبت در اعضاء سازة بتنی هستند. مایعات ضمن حرکت، مواد محلول در خود را نیز به همراه خود به میان بتن منتقل می سازند.

نفوذپذیری چیست؟

سرعت انتقال مواد از میان بتن بستگی به ساختار آن دارد
. برای مشخص کردن نفوذپذیری یک ساختار، باید ضریب نفوذپذیری آن تأیین گردد که عبارت است از میزان جریان مایع یا گاز عبوری (معمولاَ بر حسب لیتر) در واحد زمان از میان واحد سطح مقطع، تحت یک گرادیان هیدرولیکی واحد (نسبت هد، یک متر آب، به مسیر عبور، واحد ضخامت بتن بر حسب متر) که معمولاً بطور کمی نفوذپذیری بتن با ضریب نشت مایع (سیال) مشخص می شود که با عوامل نفوذ گاز یا آب با یک شاخص قراردادی تعیین شده و محاسبه می گردد.

ضریب نفوذپذیری با واحد ذیل بیان می شود



سانتیمتر مربع

نفوذپذیری بتن : سانتیمتر مکعب × سانتیمتر (یا) سانتیمتر مکعب × سانتیمتر × ثانیه ×‌ سانتیمتر سانتیمتر مربع × ثانیه × 1 اتمسفر (Concrete Permeability) :

نفوذپذیری بتن یکی از خواص مهم بتن در رابطه با دوام آن است، که این خاصیت، تسهیلاتی را فراهم می کند که آب یا سیالات دیگر بتوانند از میان بتن جریان پیدا کرده و مواد مضر و آسیب رسان را با خود به درون بتن حمل نمایند، به طور مثال :

حمله سولفاتها :

عبارت است از حرکت یونهای سولفات
SO3+ به داخل بتن و ترکیب آنها با آلومیناتها و در نتیجه تورم و ترکیدگی بتن در جایی که واکنش های شیمیایی مضر اتفاق می افتد.

کوکاکا
( Webster) , ( Kukacka ) بیان می کنند که گازهای خشک برای اجزاء ساختمان مضر نمی باشند، ولی همراه با رطوبت به داخل خمیر سیمان نفوذ کرده باعث خرابی بتن می شوند. هرچند SO2 (Sulfur Dioxide) خشک برای بتن مضر نمی باشد، ولی به هر حال یک واحد حجم آب، 45 واحد حجم گاز را حل می کند که محلول اسید سولفوریک حاصل باعث خرابی بتن می شود.

در تـأسیسات صنعتـی، در جائیـکه سولفـور دی اکسیـد از دوده آزاد شده و با رطوبت اتمسفر ترکیب می شود، باعث تولید اسید سولفیدریک

Caco3 + H2SO4 + H2O Caso4 + 2H2O + CO2
(H2SO3) شده که به تدریج با وجود اکسیژن، اسید سولفوریک تولید می شود، و باعث ایجاد باران های اسیدی می شود که برای بتن و فولاد مضر می باشد. این واکنشها، عامل اصلی کاهش وزن مخصوص، مقاومت و دوام بتن می شوند.

که با اجزاء آلومیناتی سیمان ترکیب شده تولید اترینگایت
( Itrringite ) می نماید که به آلومینات – سولفو، کلسیم معروف است. اتـرینگایت در محلول کلـرور حل شده و در زمان شستشوی سطح بتن از روی آن پاک می شود و به دلیل تخلخل زیاد خلل و فـرجهای موئینـه موجود در بتن سخت شده بخاطر نسبت آب به سیمان بالا W/C در زمان ساخت بتن و اثر حمله سولفاتها باعث خرابی بتن می گردد. همچنین می تواند در اثر سفیدک زدن (Leaching) مداوم، سولفات کلسیم و گچ بوجود آید.


مکانیزم فیزیکی داشته که در اثر از دست دادن رطوبت در منافذ موئینه، نمکها غلیظ و کریستاله گردند، که همانند مکانیزم عمل انجماد و ذوب شدن مکانیزم فیزیکی آن سبب ترک خوردگی می شود. واکنش شیمیایی سولفات ها با هیدرواکسید کلسیم آزاد 2(OH)Ca، محصول هیدراسیون ترکیب شده ساختار منافذ بتن را تخریب می نماید. واکنش یـون سولفـات با فـاز C3A سیمان تولیـد اترینگایت حجیم می نماید و سبب ترک خوردگی می شود.

مقاومت در مقابل یخ زدگی :

نفوذ آب به داخل خلل و فرج موئینه، باعث ایجاد تنش در اثر تشکیل کریستالهای یخ زدگی می شود.

حمله قلیایی ها با مصالح سنگی :

حرکت یونهای قلیایی و واکنش با مصالح سنگی در حضور آب منجر به ایجاد ژل متورم می شود.

ایستادگی در مقابل آتش سوزی :

بیرون زدن بخار آب ژلی
(فرار بخار آب) از لایه های گرم شده بالای 105OC باعث قلوه کن شدن بتن و تخریب پوشش روی آرماتورها می شود.

خوردگی آرماتورهای فولادی :

نفوذ یون های کلر به سطح فولاد و باعث ایجاد خوردگی و ترک خوردگی بتن می شود
. یون کلر با آلومینات ترکیب شده تولید کلرور آلومینوم می نماید که مقدار آنرا برای ترکیب شدن با گچ یا سولفات ها کاهش می دهد، در واقع کمک به کاهش ترکیبات سولفاته می شود.

واکنش شیمیایی :

ترکیب مواد شیمیایی با هیدرواکسید کلسیم
2(OH)Ca و سیلیکات کلسیم CSH در مجاورت رطوبت تولید ژل متورم می نماید که سبب ترک خوردگی پوشش بتنی می گردد.

ساختمان خلل و فرج :

از آنجائیکه جریان سیالات از طریق سیستم خلل و فرج موئینه صورت می گیرد، بررسی آزمایش ساختار خلل و فرج داخل بتن ضروری است

Pore Classification

Powers
خلل و فرجهای درون بتن معمولی (Normal Weight Concrete) بخشی از خمیر سیمان را تشکیل می دهند و به لحاظ اندازه حجمی دارای ابعاد بزرگی هستند.

Pore Size Classification for Cement Paste

دسته بندی خلل و فرج خمیر سیمان

در دسته بندی کلاسیک، پیش بینی شده است توسط
Power, Brown yard، خلل و فرج ها به دو دسته زیر تقسیم می شوند :

خلل و فرج های ژلی

(Gel Pores)
: که به همراه تشکیل محصولات هیدراسیون (ژل سیمان) تشکیل می شوند که خلل و فرج ساختاری محسوب می شوند، در حالیکه خلل و فرج لوله های موئینه Capillary Pores به عنوان فضاهائی است که با پر شدن آب بوجود آمده و باقی می مانند.

خلل و فرج میکرونی
(Micro Pores) :

تخلخل ساختاری را تشکیل می دهند، در حالیکه، دلایل کافی وجود دارد که شامل خلل و فرج
Mesu نیز می بـاشند. خلل و فـرج های Mesu و Macro همگی سیستم خلل و فرج لوله های موئینه را تشکیل می دهند.

سیستـم خلل و فـرج در خمیـر سیـمان، یک سیــستم ادامـه دار
(Continuation) را تشکیل می دهد که می توان آن را با سیستم (MIP) Basic Mercury Inmison Porosity اندازه گیری کرد.

با ادامه و پیشروی هیدراسیون و یا کاهش نسبت آب به سیمان، حجم و اندازه خلل و فرج موئینه بطور محسوسی کاهش می یابند
.

اثر درجه حرارت عمل آوری روی خلل و فرج
Effect of Curing Temprature :

توزیع خلل و فرج قویاً تحت تأثیر درجه حرارت عمل آوری می باشد و درجه حرارت بالا، حجم خلل و فرج
(مزو Mesu) بزرگ را افزایش می دهد. Increase the Volume of Large Mesu Pores

جریان در خلل و فرج موئینه
Capillary Flow :

جـریـان در داخل خلل و فرج موئینه از قانون دارسی

dq/dt = KA (Dh / L)
D’ ARCY LAW برای جریان Laminar پیروی می کند.

که در آن

K

K/ = Kh

rg
dq/dt سرعت جریان و A مساحت سطح مقطع نمونه و (Dh / L) گرادیان هیدرولیکی در آن مقطع است. ضریب ثابت اندازه گیری (Proportionality) است که سهولت جریان آب را از میان نمونه بیان می کند. ریب نفوذپذیری یک ماده، ثابت و مستقل از سیال بکار برده شده است.

که در آن
h گرانروی (ویسکوزیته) سیال، r دانسیته و g شتاب ثقل است. در عمل غالباً مقدار اندازه گیری شده K به جای K/ به عنوان ضریب نفوذپذیری گزارش نمی شود.

اولین مطالعه توجیهی جامع عوامل مؤثر در نفوذپذیری خمیر سیمان با استفاده از این دیدگاه
Approach توسط پاور ( Power ) و همکارانش انجام شده است. آنها بطور کمی اثر نسبت آب به سیمان (W/C) و زمان عمل آوری مرطوب (Micro Curing) را نشان دادند.

در این تحقیق نشان داده شده است که خمیرهای نمونه عمل آمده می توانند نفوذپذیری بسیار پائین، معادل ویژگی صخره متراکم
(Dense) را داشته باشند. حتی اگر مجموعه احجام خلل و فرج این خمیرها بالا باشند. این مطلب از این واقعیت ناشی می شود که سیستم خلل و فرج موئینه که از میان آنها به آسانی آب جریـان پیـدا می کنـد از طریق رسوب محصولات هیدراسیون مسدود می شوند. تشکیل چنین پدیده ای، قویاً به نسبت آب به سیمان در خمیر سیمان بستگی دارد. در چنین سیستم خلل و فرج غیر پیوسته ای جریان از طریق حرکت از میان خلل و فرج های بسیار ریز (Gel Pores) ژل سیمان (Micro Pores) محدود می شود، بطوریکه جریان دارسی به مقدار زیادی با جذب سطحی فیزیکی آب (Adsorption) در روی سلولهای سطح خلل و فرج بسیار تعدیل و ملایم می گردد.

پاور

( C ) 0.7 + 124 2 ) - ) p × e 2( 1-C ) 10 –12 × 1.36 K1 =

h(q) C T 1-C
(Power ) و همکارانش، یک دیدگاه تئوری برای ساختن مدل این پدیده با استفاده از قانون Stores روی یک سوسپانسیون غلیظ بوجود آورده اند. معادله زیر با استفاده از تعدادی از فرضیات ساده شده بدست امده است که مطابقت خوبی بین مشاهدات ومقادیر محاسبه شده بین درجه حرارت صفر تا 30 درجه سانتیگراد نشان می دهد.

سیستم مکان یابی جهانی GPS

سیستم مکان یابی جهانی (Global Positioning System) یک سیستم هدایت ( ناوبری) ماهواره ای اســت شـامل شبکه ای از 24 ماهواره درگردش که درفاصله 11 هزارمایلی و در شش مدارمختلف قرار دارند. 
در واقع یک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با 24 ماهواره تشکیل شده است و این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند.  این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد. 
خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است.  پدید آوردنگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است. 

 24 ماهواره که دور زمین در گردش هستند. ماهواره ها درحال حرکت می باشند و درعرض 24 ساعت دوبارکامل بـــرگرد زمیــن می گردنــــــد.  (هرروز دوبار ) باسرعتی درحدود 108 مایل درثانیه ) ماهواره های GPS به نام NAVSTAR شناخته می شوند...

لازمه هرگونه آشنایی با GPS فراگیری ماهیت اصلی این ماهواره ها می باشد.  اولین ماهواره GPS درفوریه 1978 پرتاب شد.  وزن هر ماهواره تقریباً / 2000 پاوند ودارای صفحات آفتابی به پهنای 17­f می باشد.  و قدرت فرستنده آن 50 وات ویا کمتر است.  هر ماهواره 2 سیگنال ارسال می کند: L1 و L2.  GPS های غیر نظامی از فرکانس 42MHZ. 1575 :L1 اسـتــفــاده می کننند.  

هر ماهواره حدوداً 10 سال فعال می ماند وجایگزینی ماهواره ها بموقع انجام گشته و ماهواره های جایگزین به فضا پرتاب می گردند.  برنامه شبکه GPS هم اکنون تا سال 2006 تنظیم وجایگزینی های لازمه ترتیب داده شده اند. مسیر گردش ماهواره ها آنها را بین عرض جغرافیایی 60 درجه شمالی و60 درجه جنوبی قرارمی دهد.  این امر به معنی آن است که درهرنقطه از زمین ودرهرزمان می توان سیگنال های ماهواره ای را دریافت نمود.  و هر چه به قطبهای شمال – جنوب نزدیک شویم نیز همچنان ماهواره های GPS را خواهیم دید.  هرچند دقیقاً در بالای سرما نخواهند بود واین در دقت وصحت عمل آنها در این نقاط تأثیرمی گذارد.  

یکی از بزرگترین مزایای رهیابی بوسیله GPS نسبت به روشهای دیگر زمینی آن است که این سیستم درهر شرایط جوی و بدون توجه به نوع کاربرد گیرنده GPS بخوبی کارمی کند.

ماهواره های GPS

24 عدد ماهواره GPS در مدارهایی بفاصله 24000 هزار مایل از سطح دریا گردش می کنند.  هر ماهواره دقیقا طی 12 ساعت یک دور کامل بدور زمین می گردد.  سرعت هریک 7000 مایل بر ساعت است.  این ماهواره ها نیروی خود را از خورشید تامین می کنند.  همچنین باتری هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می کنند بهمراه دارند.  راکتهای کوچکی نیز ماهواره ها را در مسیر صحیح نگاه می دارد.  به این ماهواره ها NAVSTAR  نیز گفته می شود.

در اینجا به برخی مشخصه های جالب این سیستم اشاره می کنیم:

• اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 35 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.  

• در سال 1994 شبکه 24 عددی NAVSTAR تکمیل گردید.  

• عمر هر ماهواره حدود 10 سال است که پس از آن جایگزین می گردد.  

• هر ماهواره حدود 2000 پاوند وزن دارد و طول باتری های خورشیدی آن 5. 5 متر است.  

• انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از 50 وات است.  

GPS چگونه کار می کند؟

ماهواره های این سیستم، در مدارهایی دقیق هر روز 2 بار به دور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند.  گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند.  در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند.  از اختلاف این دو زمان فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می گردد.  حال این عمل را با داده های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با اختلافی ناچیز، معین می کند.  

گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل 3 ماهواره برای محاسبه 2 بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است.  با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیر پیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطاعات مفید دیگر، می نماید.  

گیرنده GPS

بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از طیف وسیع گیرنده های GPS بهره ببرید.  همچنین، باید از در دسترس بودن نقشه مناسب و بروزجهت ناحیه مورد استفاده تان، اطمینان حاصل کنید.  امروزه بهای گیرنده های GPS بطور چشمگیری کاهش پیدا کرده است و هم اکنون در کشور ما  (ایران) با بهایی معادل یک عدد گوشی متوسط موبایل نیز می توان گیرنده GPS تهیه کرد.  در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه بهره گیری می شود.  

هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقا می یابد.  برای مثال، می توان از GPS دقت مکانیابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند.  از سیستم محلیابی جهانی می توان در کارههایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، کشتی رانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمینلرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محل یابی باشد، بهره برد.   مسیر نزدیکنرین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سوال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد.

هر کس که بخواهد بداند کجاست و بکجا می رود به این سیستم نیازمند است، با توجه به نزول شدید بهای گیرنده های این سیستم، و افزایش امکانات آنها، این تکنولوژی در آینده نزدیک بیش از پیش در اختیار همگان قرار خواهد گرفت.

اطلاعاتی که یک ماهواره GPS ارسال می کند چیست ؟

سیگنـال GPS شـــــامــل : یـــک کد شبه تصادفی Pseudo Random Code، داده ای بنام ephemeris ویک داده تقویــــمی بنام almanac می باشد.  کد شبه تصادفی مشخص کننده ماهواره ارسال کننده اطلاعات ( کد شتاسایی ماهواره ) می باشد.  

هرماهواره باکدی مخصوص شناسایی می شود : RPN Random Code Pseudo این عددی است بین 1و 32.  این عدد درگیرنده هر GPS نمایش داده میشود. دلیل اینکه تعداد این شناسه ها بیش از 24 می باشد امکان تسهیل درنگهداری شبکه GPS باشد.  زیرا ممکن است یک ماهواره پرتاب شود و شروع بکار نماید قبل از اینکه ماهواره قبلی از رده خارج شده باشد.  به این دلیل ازیک عدد دیگر بین 1و 32 برای شناسایی این ماهواره جدید استفاده می شود.  

داده Ephemeris دایماً بوسیله ماهوارها ارسال میگردد وحاوی اطلاعاتی درمورد : وضعیت خود ماهواره (سالم یا ناسالم) و تاریخ وزمان فعلی می باشد.  گیرنده GPS بدون وجود این بخش از پیام درمورد زمان وتاریخ فعلی درکی ندارد.  این بخش پیام نکته اساسی برای تعین مکان می باشد.  

Almanac داده أی را انتقال می دهد که نشان دهنده اطلاعات مداری برای هرماهواره وتمام ماهوارهای دیگر سیستم می باشد.  

حال میتوان شیوه کار GPS را بهتر بررسی کرد.  هرماهواره پیامی را ارسال می کند که بــطور ســــــاده می گوید :

من ماهواره شماره X هستم، موقعیت فعلی من Y است، و این پیام در زمان Z ارسال شده است
هر چند که این شکل ساده شده پیام ارسالی است ولی می تواند کل طرز کار سیستم را بیان نماید.  گیرنده GPS پیام را می خواند و داده های almanac و ephemeris را جهت استفاده بعدی ذخیــره می نماید.  این اطـلاعـات می توانند برای تصحیح و یا تنظیم ساعت درونی GPS نیز به کار روند.  

حال برای تعیین موقعیت، گیرنده GPS زمانهای دریافت شده را با زمان خود مقایسه می کند.  تفاوت این دو مشخص کننده فاصله گیرنده GPS از ماهواره مزبور می باشد.  این عملی است که دقیقاً یک گیرنده GPS انجام می دهد.  با استفاده از حداقل سه ماهواره یا بیشتر، GPS می تواند طول و عرض جغرافیایی مکان خود را تعیین نماید.  ( که آن را تعیین دو بعدی می نامند.  ) و با تبادل با چهار ( و یا بیشتر ) ماهواره یک GPS می تواند موقعیت سه بعدی مکان خود را تعیین نماید که شامل طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع می باشد.  با انجام پشت سر هم این محاسبات، GPS می تواند سرعت و جهت حرکت خود را نیز به دقت مشخص نماید.

یکی از عواملی که بر روی دقت عمل یک GPS اثــر می گذارد.  شکل قرار گرفتن ماهواره ها نسبت به یکدیگر می باشد.  (از نقطه نظر GPS )

اگر یک GPS با چهار ماهواره تبادل نماید و هر چهار ماهواره در شمال و شرق GPS باشند طرح و هندسه این ماهوارها برای این GPS بسیار ضعیف میباشد و شاید GPS قادر نباشد مکان یابی نماید.  زیرا تمام اندازه گیریهای فاصله در یک جهت عمومی قرار دارند.  مثلث سازی ضعیف است وناحیه مشترک بدست آمده ازاشتراک این مسافت سنجی ها وسیع می باشد ( مکانی که GPSGPS مکان یابی را انجام دهد وموقعیتی راگزارش نماید دقت آن نمی تواند زیاد خوب باشـــــــد ( کمتر از500-300 فیت ).  اگر همین چهارماهواره درچهارجهت ( شمال، جنوب، شرق، غرب ) وبا زوایای 90 درجه قرارداشته باشند طرح این چهار ماهواره برای GPS مزبور بهترین حالت می باشد چراکه جهات مسافت سنجی چهار جهت متفاوت و نقطه اشتراک این مسافت سنجی ها بسیار کوچک می باشد.  وهرچه این نقطه اشتراک کوچکتر باشد به معنی آن است که بیشتر به نقطه واقعی حضورخود نزدیک شده ایم.  دراین موقعیت دقت عمل کمتر از100فیت می باشد.   برای مکان خود تصورمی کند بسیار وسیع می باشد ودر نتیجه تعیین دقیق محل آن ممکن نیست ) دراین موقعیتها حتی اگر

طرح وهندسه قرارگرفتن ماهواره ها هنگامی که GPS نزدیکی ساختمانهای بلند، قلل کوهها، دره های عمیق ویا در وسایل نقلیه قرارگرفته باشد به مساله مهمتری تبدیـل می گردد. اگر مانعی در رسیدن سیگنالهای بعضی از ماهواره ها وجود داشته باشد GPS می تواند از بقیه ماهواره ها بـــرای مکان یابی خود استفاده نماید.  هرچه این موانع بیشتر و شدیدتر شوند مکان یابی نیز مشکل تر می گردد.  
یک گیرنده GPS نه تنها ماهواره های قابل استفاده را تشخیص می دهد بلکه مکان آنها را درآسمان نیز تعیین می کند.  ( ارتفاع و زاویه ) منبع دیگرایجاد خطا " چند مسیری " می باشد. " چند مسیری" نتیجه انعکاس سیگنال رادیویی به وسیله یک شی می باشد.  این پدیده باعث ایجاد تصاویر سایه دار در تلویزیونها می گردد هر چند در آنتنهای جدید این شکل به وجود نمی آید، این پدیده در آنتنهای رو تلویزیونی قدیمی به وجود می آمد.  

بروز این اختلال برای GPS ها به این شکل است که امواج بعد از انعکاس به وسیله اشیاء ( مانند ساختمانها یا زمین ) به آنتن GPS برسند.  در این صورت سیگنال مسیر بیشتری را تا رسیدن به آنتن GPS طی می کند و این باعث می شود که GPS فاصله ماهواره را بیشتر از آنچه هست محاسبه نماید.  که باعث ایجاد خطا در مکان یابی نهایی می گردد.  در صورت بروز این اختلال تقریباً 15 فیت بر خطای نهایی افزوده می شود. منبع دیگری نیز برای ایجاد خطا ممکن است وجود داشته باشند.  افزایش تاخیر ( delay ) به دلیل اثرات جوی نیز می تواند برروی دقت کار اثر بگذارد.  همچنین خطاهای ساعت داخلی GPS.  در هر دو این موارد گیرنده GPS طوری طراحی شده است که این اثرات را جبران نماید.  ولی خطاهای کوچکی بر اساس همین اثرات همچنان بروز خواهند کرد.

در عمل، دقت کار یک GPS غیر نظامی معمولی، با توجه به تعداد ماهواره های تبادلی و طرح قرار گرفتن آنها بین 60 تا 225 فیت می باشد.  GPS های پیچیده تر و گرانتر می توانند با دقتهایی در حد سانتیمتر کارکنند.  ولی دقت یک GPS معمولی نیزمی تواند به کـــمک پـــردازشی بـــه نـــام DGPS Differential GPS به حدود 14 فیت یا کمتر برسد. سرویسهای DGPS با هزینه کمی قابل اشتراک می باشند.  سیگنال تصحیحات DGPS توسط سازمان Army Corps Of Engineers و از ایستگاههای مخصوص ارسال می گردد.  این ایستگاهها در فرکانس KHZ. 325- 283. 5 کار می کنند تنها هزینه استفاده از این سرویس خریدن یک دامنه از این سیگنالها می باشد.  با این کار یک گیرنده دیگر به GPS ما متصل می شود ( از طریق یک کابل سه رشته ای ) و عمل تصحیح را طبق یک روش استاندارد به نام ( RTCM SC-104 ) انجام می دهد.  اشتراک سرویسهای DGPS از طریق امواج رادیویی FM نیز ممکن می باشد.  

چه کسانی از GPS استفاده می کنند ؟

GPS ها دارای کاربردهای متنوعی در زمین، دریا و هوا می باشند، اساساً GPS هر جایی قابل استفاده است مگر در نقاطی که امکان وصول امواج ماهواره درآنها نباشد مانند داخل ساختمانها، غارها ونقاط زیرزمینی دیگر و یا زیر دریا، کاربردهای هوایی GPS در رهیابی برای هوانوردی تجاری میباشد.  در دریا نیز ماهیگیران، قایقهای تجاری، ودریا نوردان حرفه أی از GPS برای رهیابی استفاده می کنند.  

استفاده های زمینی GPS بسیار گسترده تر می باشد.  مراکز علمی از GPS برای استفاده از قابلیت و دقت زمان سنجی اش واطلاعات مکانی اش استفاده می کنند.  نقشه برداران از GPS سایتهای گرانقیمت نقشه برداری دقتهایی تا یک متر را فراهم می آورند.  GPS ها علاوه بر صرفه جویی دقتهای بهتری را برای این سایتها به ارمغان می آورند.  استفاده های تفریحی از GPS نیز به تعداد تمام ورزشهای تفریحی متنوع است.  به عـنوان مثال برای شکارچیان، برف نوردان، کوهنوردان وسیاحان و… برای توسعه منطقه کاری خود بــــهره می گیرند.

در نهایت باید گفت هرکسی که می خواهد بداند که درکجا قراردارد، راهش به چه سمتی است، ویا با چه سرعتی درحرکت است می تواند از یک GPS استفاده کند.  در خودروها نیز وجود GPS به امری عادی بدل خواهد شد. سیستم هایی درحال تهیه است تا درکنار هر جاده ای با فشار دادن یک کلید موقعیت به یک مرکز اورژانس انتقال یابد.  ( بوسیله انتقال موقعیت فعلی به یک مرکز توزیع ) سیستم های پیچیده دیگری موقعیت هر خودرو را دریک خیابان ترسیم می کنند این سیستمها به راننده بهترین مسیر برای رسیدن به یک هدف خاص را پیشنهاد می کنند

انواع شمع و مشخصات سازه ای آن ها

انواع شمع و مشخصات سازه ای آن ها
بر حسب شرایط تحت الارضی ، سطح آب زیر زمینی ، و نوع باری که باید حمل شود ، انواع مختلفی از شمع ها در کارهای ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد .
شمع ها بر حسب مصالحی که از آن ساخته می شوند ، دارای انواع زیر هستند :
1-شمع های فولادی
2-شمع های بتنی
3-شمع های چوبی
4-شمع های مرکب


شمع های فولادی
انواع معمول شمع های فولادی ، شمع های لوله ای و شمع های می باشند . شمع های لوله ای نیز در دو حالت انتهای بسته و انتهای باز به زمین کوبیده می شوند . هر چند که از تیرآهن های و بال پهن نیز می توان برای شمع کوبی استفاده کرد ، لیکن تیرآهن ها با نیمرخ به علت مساوی بودن ضخامت بال و جان معمولا ترجیح داده می شوند . در نیم رخ های بال پهن و نیم رخ های ، ضخامت جان معمولا کوچکتر از ضخامت بال می باشد . در خیلی از حالات ، شمع های لوله ای بعد از کوبیده شدن با بتن پر می شوند .


شمع های بتنی
در عمل ، شمع های بتنی به دو صورت مورد استفاده قرار می گیرند:
(الف)شمع های پیش ساخته
(ب) شمع های در جاریز .
شمع های پیش ساخته را می توان با استفاده از میلگرد های معمولی ساخت . مقطع آنها به صورت مربع یا هشت ضلعی است) . میلگرد ها به منظور مقاوم نمودن شمع در مقابل خمش تولید شده در هنگام حمل و نقل ، بلند کردن و اعمال نیروی جانبی به شمع و همچنین افزایش مقاومت فشاری ، مورد استفاده قرار می گیرند . شمع های پیش ساخته در طول مورد نظر ساخته شده و تحت شرایط مرطوب به عمل می آیند تا به مقاومت مورد نظر برسند . پس از آن به محل کوبیدن حمل می شوند . شمع های پیش ساخته را می توان با استفاده از کابل های پیش تنیدگی پر مقاومت ، به صورت پیش تنیده در آورد . شمع های بتنی در جاریز بدین صورت اجرا می شوند که ابتدا چاهی در زمین به وسیله دست یا ماشین حفر می شود و سپس قفس آرماتور ها درون چاه قرار داده شده و داخل آن با بتن پر می شود . امروزه شمع های درجا به روش ها و انواع مختلف اجرا می شوند و اکثر آنها در انحصار شرکت خاصی که ابداع کننده اولیه آنها می باشد ، قرار دارند .
شمع های درجاریز در دو گروه اصلی جای می گیرند:
(الف) با غلاف
(ب) بدون غلاف .
هر دو گروه میتوانند دارای نوک پهن شده (پداستال) باشند . شمع های درجاریز غلافدار بدین صورت اجرا می شوند که ابتدا یک لوله فولادی به زمین کوبیده شده و پس از رسیدن به عمق مورد نظر ، مصالح داخلی آن خالی شده و داخل لوله پر از بتن می شود . لوله را می توان با قرار دادن یک سنبه در داخل آن کوبید و پس از رسیدن به عمق مورد نظر ، سنبه را خارج کرد . برای سر پهن کردن شمع (ایجاد پداستال) ، پس ریختن مقداری بتن در نوک شمع ، با رها کردن وزنه از ارتفاع ، آن را می کوبند تا از طرفین پهن شود . برای اجرای شمع بدون غلاف ، ابتدا غلاف در زمین کوبیده شده و سپس همزمان با بتن ریزی در داخل غلاف ، غلاف به تدریج به بیرون کشیده می شود


شمعهای چوبی
شمعهای چوبی تنه های درخت های سالم،صاف و بلند می باشندکه شاخ وبرگ ان زرد شده و سطح آن پساز کندن پوست،به دقت تراشیده شده است. حداکثر طول اغلب شمع های چوبی بین 10 تا 20 متر میباشد.چوبی که از ان به عنوان شمع استفاده می شود باید مستقیم،بدون درز و ترک و سالم باشد. انجمنن امریکا یی مهندسان عمران در دستورالعمل اجرایی شماره ی17(1959)،شمعهای چوبی را به سه کلاس زیر تقسیم می کنند:
1. شمعهای کلاس A: این شمعها بارهای سنگین را حمل می کنند. حداقل قطر سر چنین شمعهایی 350 میلیمتر(14 اینچ) می باشد.
2. شمعهای کلاس B: این شمعها بارهای سبک را حمل می کنند. حداقل قطر سر این شمعها بین 305 تا330 میلیمتر ( 12 تا 13 اینچ) می باشد.
3. شمعهای کلاسC : از این شمعها برای کارهای ساختمانی موقت استفاده می شود. وقتی که تمام طول شمع در داخل سفره ی آب زیرزمینی قرار داشته باشد،از این شمعها می توان برای حمل بارهای دائمی استفاده کرد.حداقل قطر سر این شمعها 305 میلیمتر (12 اینچ) می باشد.در هیچ حالتی قطر نوک شمع نباید کمتر از 150 میلیمتر (6 اینچ) باشد.
اگر شمع چوبی در خاک کاملاً اشباع کوبیده شود،عمر آن تقریباً بی نهایت خواهد بود. لیکن در آب و هوای دریایی،شمعهای چوبی تحت حملات ارگانیسمهای مختلف قرار گرفته و ظرف چند ماه صدمات جدی در آنها ظاهر می شود. شمع چوبی در بالای سطح آب زیرزمینی،تحت حملات حشرات قرار می گیرند. با انجام بعضی اصطلاحات،مثلاً محافظت آنها توسط روغن کروزوت،می توان عمر آنها را افزایش داد.


شمعهای مرکب (مختلط)
در شمعهای مرکب،قسمتهای فوقانی و تحتانی شمع از دو مصالح مختلف ساخته می شوند. به عنوان مثال شمعهای مرکب ممکن است از فولاد و بتن و یا چوب و بتن ساخته شوند. شمعهای مختلط فولاد و بتن مرکب از قسمت تحتانی فولاد و قسمت فوقانی بتن درجا می باشند.این نوع شمع وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که طول شمع لازم برای تأمین ظرفیت باربری از ظرفیت شمع بتنی در جای ساده ***** کند. شمعهای مختلط چوب و بتن دارای قسمت تحتانی چوبی می باشند که به طور دائم در سفره ی آب زیرزمینی قرار دارد و قسمت فوقانی آنها از بتن است.در هر صورت ایجاد وصله در محل تلاقی دو مصالح مشکل بوده و به همین علت است که شمعهای مختلط دارای کاربرد وسیعی نمی باشند.


شمع اتکایی
اگر بستر سنگی و یا لایه ی شبیه سنگ ( خیلی متراکم) درعمق منطقی قرار داشته باشد،شمع را می توان تا آن لایه ادامه داد در این حالت ظرفیت باربری شمع کاملاً بستگی به ظرفیت باربری بستر سنگی در مقابل نوک شمع خواهد داشت. به همین علت به این شمعها،اتکایی می گویند. در چنین حالتی با توجه به معلوم بودن عمق بستر سنگی از روی گمانه های حفر شده،تعیین طول شمع کار چندان مشکلی نخواهد بود.اگر به عوض بستر سنگی،یک لایه ی سخت و نسبتاً متراکم درعمق منطقی قرار داشته باشد،شمع را می توان چند متر در لایه سخت ادامه دارد


شمع اصطکاکی
در صورتی که عمق بستر سنگی یا لایه ی شبیه به سنگ زیاد باشد،طول لازم برای شمع اتکایی غیراقتصادی خواهد شد.در چنین شرایطی مطابق شکل 8-6-پ شمع به عمق مناسبی در لایه ی نرم فوقانی بدون اینکه به لایه ی سخت برسد،کوبیده می شود.انتخاب نام اصطکاکی برای این شمعها،ازآنجا ناشی می شود که اکثر مقاومت آنها به وسیله ی اصطکاک جدار تأمین می شود.البته این اسم بعضی مواقع می تواند گمراه کننده باشد،زیرا مقاومت شمعهایی که در لایه ی رسی کوبیده می شوند،بستگی به چسبندگی بین جدار شمع و رس دارد.
طول لازم برای شمع اصطکاکی بستگی به مقاومت برشی خاک،بار وارده،و اندازه ی شمع دارد.برای تعیین طول لازم شمع،احتیاج به درک خوبی از اندرکنش خاک - شمع، قضاوت مهندسی،و تجربه است.


شمع تراکمی
در بعضی موارد خاص،شمعها بدین منظور در لایه های دانه ای کوبیده می شوند که تراکم خوبی در لایه ی سطحی خاک به وجود آید.این شمعها به شمعهای تراکمی موسوم هستند.
طول شمعهای تراکمی به عوامل زیر بستگی دارد:
الف: تراکم نسبی خاک قبل از تراکم
ب: تراکم نسبی مورد نیاز بعد از تراکم
پ: عمق لازم برای تراکم
شمعهای تراکمی معمولاً کوتاه هستند،لیکن برای تعیین طول مناسبی برای آنها،بعضی آزمایشهای صحرایی لازم است.


پایه های عمیق و شالوده های صندوقه ای
پا یه های عمیق وشالوده های صندوقه ای در واقع شمعهای بتنی در جاریزی می باشند که قطر آنها بزرگتر از حدود 750میلیمتر است و می تواند مسلح یا غیر مسلح،با و یا بدون پد استال (کوره) باشند.
پایه ی عمیق نوعی شمع بتنی با قطربزرگ است که برای اجرای آن ابتدا یک چاه در زمین حفر و سپس قفسه ی آرماتور به داخل آن هدایت شده (در صورت مسلح بودن) ودست آخر درون آنت با بتن پر میشود. بسته به شرایط خاک، برای جلوگیری از ریزش جدار چاه،ممکن است غلاف و یا سپر فلزی به کار گرفته شود.قطر سوراخ پایه ی عمیق معمولاً آنقدر بزرگ است که فردی برای بازرسی بتواند وارد آن شود.
استفاده از پایه های عمیق معمولاً دارای مزایای زیر است:
1. یک پایه ی عمیق به تنهایی می تواند جایگزین چند شمع گردد و در نتیجه نیاز به استفاده از کلاهک سر شمع نیز ازبین برود.
2. در نهشته های ماسه ای و شنی متراکم،استفاده از پایه های عمیق به مراتب آسانترازشمعکوبی است.
3. در نتیجه ی ارتعاش حاصله،شمعکوبی می تواند ساختمانهای مجاور را به مخاطره اندازد.در حالی که در اجرای پایه های عمیق چنین خطری در میان نیست.
4. شمعکوبی در زمینهای رسی می تواند باعث تورم خاک و یا حرکت جانبی شمعهای کوبیده شده از قبل گردد.پایه های عمیق چنین عوارضی در بر ندارند.
5. در هنگام اجرای پایه های عمیق هیچگونه سر و صدا که در کوبیدن شمع تولید می شود،وجود ندارد.
6. با توجه به این که مکان پهن کردن نوک پایه ی عمیق وجود دارد (ایجاد کوره)،پایه های عمیق می توانند مقاومت کششی قابل ملاحظه ای در مقابل نیروهای بر کنش از خود نشان دهند.
7. در پایه های عمیق امکان بررسی چشمی وضعیت جداره ها و همچنین کف چاه که مقاومت نوک پایه را تأمین می نماید،وجود دارد.
8. پایه های عمیق به علت قطر بزرگتر،دارای مقاومت بیشتری در مقابل بارهای جانبی در مقایسه با شمعها می باشند.
در کنار مزایای فوق،استفاده از پایه های عمیق،معایب چندی نیز دارد.به عنوان مثال بتن ریزی پایه های عمیق احتیاج به نظارت دقیق دارد.در آب و هوای نامناسب ممکن است اجرای عملیات بتن ریزی به تعویق بیافتد.همچنین همانند ترانشه های مهار شده،خاکبرداری عمیق برای پایه ها،ممکن است باعث نشست زمین های اطراف و در نتیجه خسارت به ساختمانی مجاور پایه شود.
مراد از شالوده ی صندوقه ای،شالوده ای می باشد که در یک محیط تر،نظیر رودخانه،دریاچه و یا سواحل دریا اجرا می شود.برای ایجاد شالوده ی صندوقه ای،یک شفت توخالی و یا صندوقه درمحل مورد نظر درزمین مستغرق می شود تا به لایه ی محکمی که قراراست شالوده درآن ساخته شود،برسد.برای اینکه عمل فرورفتن صندوقه درزمین های نرم سهل ترشود،یک لبه ی برنده در قسمت تحتانی صندوقه تعبییه میگردد.بعد از قرار گرفتن لبه ی تحتانی در روی لایه ی محکم،مصالح داخل صندوقه خالی شده و بعد از قرار دادن قفسه ی آرماتوردر داخل صندوقه،داخل آن بتن ریزی می شود.پایه های میانی و کناریپلها،دیوارهای ساحلی،و سازه های حفاظت ساحلی،را می توان بر روی پایه های صندوقه ای قرارداد.


زمین مناسب
زمین مناسب زمینی است که قدرت مجاز آن تاب تحمل وزن ساختمان را داشته باشد.
بتن مگر
مقدار سیمان در این بتن معمولآ 150kg/mاست.در پی های نقطه ای بتن مگر به دو دلیل مورد استفاده قرار می گیرد:
الف)برای جلوگیری از تماس مستقیم بتن اصلی پی با خاک.
ب)برای رگلاژ .
ضخامت بتن مگر در حدود 10cmمی باشد و کفراژ از روی بتن مگر آغاز می شود.

میلگردهای کف پی
اصولآ بتن در مقابل نیروهای کششی ضعیف بوده و در محل تارهای کششی ترکهایی در آن ایجاد می شود لذا برای جلوگیری از ترکیدن بتن در محل تارهای کششی میلگرد های فولادی قرار می دهند.
تارهای کششی در پی های نقطه ای در کف پی بوده و میلگرد ها را در دو جهت به صورت مشبک (در حدود 5سانتیمتر بالاتر از کف)روی بتن مگر قرار می دهند.فاصله این ملیگرد ها از روی بتن مگر بستگی به محل اطراف پی. شرایط آب و هوایی و نوع ساختمان دارد و اصطلاحا به آن کاور می گویند.
در اکثر ساختمان هایی که اجرا می شوند به دلیل شرایط آب و هوایی و میزان رطوبت معمولآ کاورراحدود 5 سانتیمتر در نظر می گیرند تا از نفوذ رطوبت به داخل میلگرد ها و پی و در نتیجه زنگ زدن و ایجاد تنش های غیر مجازدر داخل بتن و در انتها از ترک خوردن فونداسیون جلوگیری شود.لازم به ذکر است با توجه به شرایط جوی در فونداسیون بلافاصله بعد از بافتن باید عملیات بتن ریزی و قالب بندی بدون وقفه انجام گیرد تا رطوبت و (یون کلریت) با میلگرد ها واکنش ندهد و باعث زنگ زدگی نشود..آرماتور های شبکه ای را که از قبل به اندازه های متناسب در حدود 5سانتیمتر از هر طرف بافته شده است در کف پی قرار داده و زیر آن را برای ایجاد این فاصله تکه بتونی که اصطلاحآ به آن لقمه می گویند قرار می دهند. باید توجه کرد هیچ وقت میلگرد ها یی که در داخل بتن قرار می گیرند نباید رنگ آمیزی شده یا به روغن آغشته شوند زیرا در این صورت رنگ روی میلگرد مانع چسبیدن بتن و فولاد به یکدیگر می گردد.از آنجا که پی ها باید به صورت یک جسم همگن در برابر نیرو ها رفتار کنند .میلگرد های آجدار باعث چسبندگی بهتر بتن و فولاد می شود

روش های اجرای شالوده های عمیق

روش های اجرای شالوده های عمیق

۱-۲ مقدمه
طراحی شمع ها هم جنبه های هنری دارد و هم جنبه های علمی. هنر طراحی در انتخاب مناسب ترین نوع شمع و روش نصب آن با توجه به شرایط بار گذاری و ساختگاهی است. جنبه های علمی طراحی شمع به پیش بینی و تخمین درست عملکرد شمع مستقر در خاک در حین نصب و بار گذاری دوران بهره برداری کمک می کند. این عملکرد بطور مؤثر بستگی به روش نصب شمع بستگی داشته و به تنهایی نمی تواند توسط خصوصیات فیزیکی شمع و مشخصات خاک دست نخورده پیش بینی شود. دانستن انواع شمع ها و روش های ساخت و نصب شالوده های شمعی مستلزم فهم علمی رفتار آنهاست.

۲-2- راهکارهای عملی طراحی شمع ها

1- اطلاعات لازم و مکفی از شرایط ژئوتکنیکی محل

2-شناخت دقیق نیروها و لنگرهای وارده از روسازه از نظر نوع، مقدار و جهت و اولویت بندی آنها

۳- شناخت عوامل محیطی از نظر آثار کوتاه مدت و دراز مدت بر مصالح شمع

4-شناخت وضعیت پیرامون پروژه برای تصمیم گیری در مورد شیوه اجرای شمع

5- انتخاب نوع شمع

6- بررسی امکان پذیری ساخت وتولید شمع برای پروژه و محدودیت های ابعادی

7- برگزیدن روش نصب شامل کوبشی، چکش زدن، در جا ریختن و ...

۸- تعیین عمق مدفون شمع با توجه به شرایط خاک، بارهای موجود و امکانات اجرایی

9- آرایش شمع های گروهی و تعیین نحوه عملکرد گروه و توجه به نکات مؤثر در طراحی از جمله تداخل شمع، ضریب کارایی، ...

10-تعیین توان کاربری شمع(تکی یا گروهی) با استفاده از تحلیل های معتبر استاتیکی

11-تعیین توان باربری شمع با استفاده از آزمایشات درجا یا آزمایشات دینامیکی و تدقیق توان باربری

12-دخالت دادن عوامل مؤثر پیرامونی برتوان باربری بدست آمده

13-کنترل و ارزیابی نشست سیستم شالوده

14- طراحی سازه ای شمع و کلاهک سه شمع

15-انجام آزمایشات عملی بار گذاری استاتیکی یا دینامیکی(در صورت لزوم و صلاحدید) به منظور اطمینان از صحت اجرا و عدم آسیب دیدگی شمع ها در حین اجرا

16-تعیین ضریب اطمینان

3-2- انواع پی های عمیق از نظر اجرایی

چنانکه گفته شد بر اساس استاندارد BS 8004 بریتانیا شمع ها به سه دسته طبقه می شوند:

الف- «شمع های با تغییر مکان بزرگ» که هنگام نصب و رانش درون زمین، تغییر مکان زیادی در خاک ایجاد می کنند. این شمع ها معمولاً دارای مقاطع توپر و یا تو خالی ته بسته می باشند که با شیوه کوبشی یا جک زدن به درون خاک رانده می شوند. شمع های کوبیدنی با تغییر مکان های بزرگ شامل موارد زیر هستند:

- چوبی با مقاطع دایره ای یا مربعی، یکسره یا با اتصالات وصل شده

- بتنی پیش ساخته شده با مقاطع تو پر یا توخالی

- پیش تنیده با مقاطع تو پر یا توخالی

- لوله فولادی ته بسته

- جعبه ای فولادی ته بسته

- لوله ای باریک شونده

- لوله ای فولادی ته بسته و رانده شده با جک

- استوانه ای بتنی توپر، پیش ساخته و قطور رانده شده با جک

ب- شمع های«کوبیدنی- ریختنی با تغییر مکان های بزرگ» نیز موارد زیر را شامل می شوند:

- لوله های فولادی کوبیده شده و بعد از بتن ریزی یا بتدریج بیرون کشیده می شوند.

- پوسته های بتنی پیش ساخته که با بتن پر می شوند.

-پوسته های فولادی جدار نازک که داخل خاک کوبیده شده سپس با بتن پر می شوند.

پ- «شمع های با جابجایی کم»

اینگونه شمع ها نیز بصورت کوبشی یا با جک درون زمین نصب می شوند و لیکن دارای سطح مقطع نسبتاً کوچکی هستند. مثالهایی از این نوع عبارتند از مقاطع فولادی H یا I شکل، لوله ها یا جعبه های فولادی ته باز که در حین نصب، خاک وارد قسمت های حفره ای مقطع می شود. اگر در حین کوبش این شمع ها درون زمین، توده خاک در حوالی نوک شمع تشکیل و قفل شود بطوریکه مانع نفوذ ستون خاک به درون حفرات مقطع شود شمع از نوع با جابجایی زیاد محسوب می شود.

«شمع های با جابجایی کم» شامل انواع زیر هستند:

- بتنی پیش ساخته با مقاطع لوله ای ته باز کوبشی با ضربه

-بتنی پیش تنیده با مقاطع لوله ای ته باز کوبشی با ضربه

- مقاطع فولادی H شکل

-مقاطع فلزی لوله ای ته باز کوبشی که در صورت ضرورت خاک وارد شده درون لوله تخلیه می شوند.

ت- «شمع های بدون جابجایی» یا «شمع های جایگزینی»

برای نصب این نوع شمع ها نخست حفره محل شمع با روش های حفاری مناسب حفاری شده و درون آن بتن ریزی می شود. بتن ممکن است درون غلاف ریخته شود و یا بدون غلاف بتن ریزی انجام شود. غلاف ممکن ست با پیشرفت بتن ریزی بیرون کشیده شود. در بعضی موارد ممکن است شمع های آماده چوبی، بتنی یا فولادی درون حفره قرار داده شود.

«شمع های بدون جابجایی» یا «شمع های جایگزینی» شامل انواع زیر می شوند:

- حفر چاهک توسط روشهای متد دورانی، چنگک، بالابر هوایی و پر کردن آن بتن(در جاریز)

- حفر چاهک با روشهای فوق و قرار دادن لوله و پر کردن آن با بتن در صورت لزوم

-حفر چاهک و قرار دادن قطعات پیش ساخته بتنی درون آن

-تزریق ملات سیمان یا بتن درون چاهک

-مقاطع فولادی قرار داده شده درون چاهک

-حفر چاهک و قرار دادن لوله فولادی بطور همزمان

2-3- سیستم های مورد استفاده در نصب شمع

۲-3-1-در شیوه استفاده از سقوط چکش برای نصب، شمع در حین فرو رفتن درون زمین در اثر ضربات چکش، به کمک دستگاه در حالت قائم نگه داشته می شود. اپراتور می تواند به کمک سیستم هیدرولیکی یا کابلی ابزار هدایت کننده را در راستای مورد نظر حرکت دهد. در این شیوه نصب، انتخاب مناسب چکش شمع کوب در عملیات نقش تعیین کننده ای دارد. تعداد ضربات چکش های معمولی که از ارتفاع رها شده و به سر شمع ضربه می زنند، تقریباً 3 تا 12 ضربه در دقیقه است. امروز غالباًاین چکش ها برای نصب سپرها و نیز برای نصب شمع در خاک های رسی خیلی نرم استفاده می شوند.

چکش های هیدرولیکی نوعی دیگر هستند که همراه سایر ملحقات کوبش بصورت گروهی عمل می کنند.

این چکش ها از چکش های پرتابی کمی سنگین ترند ولی ارتفاع پرتاب بسیار کمتری دارند و انرژی کمتری به سر شمع وارد می کنند. چکش های پنوماتیک بعداً استفاده شده و امروزه چکش های هیدرولیکی به وفور مورد استفاده قرار می گیرند. چکش های عمل کننده با سیستم بخار، فشار هوا(پنوماتیک) و یا چکش های هیدرولیکی بصورت یک طرفه عمل کنند(single acting) یا دو طرفه عمل کننده(double acting) وجود دارند. چکش های عمل کننده با سیستم بخار و پنوماتیک در شرایط ساختگاهی نرم آهسته تر کار می کنند و با افزایش مقاومت زمین سرعتشان بیشتر می شود. چکش های هیدرولیکی بر عکس عمل می کنند. چکش های دیزلی بیشترین راندمان را در شرایط ساختگاهی سخت دارند و در خاک های نرم به سختی کار می کنند. معمولاًدر اوایل شمع کوبی این شرایط پیش می آید. اگر ساختگاه مناسب باشد ضربات این چکش ها زیاد است. این چکش ها باعث آلودگی هوا می شوند.

چکش های ارتعاشی به کمک جرم های دوار با خروج از مرکزیت کار می کنند و ضربات قائم بر سر شمع وارد می کنند. فرکانس این چکش ها تا 150 هرتز هم می رسد و می توان فرکانس کارکرد آن را با فرکانس طبیعی شمع ها همسان کرد. این چکش ها برای نصب شمع در خاک های ماسه ای بسیار مناسب بوده و ارتعاشات و سر و صدای کمتری نسبت به چکش های معمولی ایجاد می کنند. در خاک های رسی و یا محتوی قطعات سنگ مؤثر نیست.

2-3-2-شمع های نصب شونده درون حفره خود(Drilled shaft=DS)

تفاوت اساسی بین شمع ها و شافت های نصب شونده درون حفره ایجاد شده آنست که شمع ها عناصر پیش ساخته ای هستند که درون زمین کوبیده می شوند در حالیکه این شافت ها با شیوه نصب در محل اجرا می شوند مراحل اجرای این شافت ها عبارتند از:

-حفاری محل نصب و ایجاد حفره درون زمین تا عمق مورد نظر برای قرار گیری شافت

-پر کردن انتهای حفره با بتن

-قرار دادن قفسه میلگرد درون حفره

-بتن ریزی حفره

مهندسین و پیمانکاران ممکن است برای این نوع شالوده های عمیق اصطلاحات دیگری استفاده کنند از جمله:

- پایه(Pier)

- پایه با حفره از قبل ایجاد شده(Bored Pile)

- شمع در جا ریخته شده(Cast-in-Place Pile)

-صندوقه(Caisson)

-صندوقه با حفره از قبل حفاری شده(Drilled Caisson)

- شالوده در جاریز درون حفره از قبل حفاری شده (Cast-in-drilled-hole foundation)

سایر نکات لازم در خصوص شالوده های DS عبارتند از:

- استفاده از غلاف گذاری یا گل حفاری برای جلوگیری از ریزش ماسه های تمیز زیرتر از آب زیر زمینی که باعث گسترش حفرات در جهات جانبی می شود.

-استفاده از غلاف گذاری یا گل حفاری برای رس های نرم، سیلت ها یا خاک های آلی به منظور جلوگیری از حرکت اینگونه خاکهابه درون چاهک در هنگام حفاری

-استفاده از کف پهن تر از تند شالوده برای افزایش باربری فشاری نوک به ویژه در خاک های مقاوم یا سنگ و همچنین افزایش توان باربری شالوده در کشش، لیکن باید به خطرات احتمالی برای عوامل اجرایی توجه داشت.

- اسلامپ بتن برای جلوگیری مناسب درون حفره 100 تا 200 میلیمتر بسته به قطر شافت و استفاده از گل حفاری

- امکان استفاده از سیمان متورم شونده به منظور افزایش اصطکاک جداری شالوده در تماس با خاک

3-3-2-کیسون ها(Caissons)

این شالوده ها از جعبه تو خالی تشکیل شده که به تراز دلخواه در عمق رسانده و با بتن پر می کنند. این نوع پی ها در پایه های پل زیر تر از آب رودخانه ها و دریاها قرار می گیرند. این شالوده ها می توانند با شناور شدن به محل نصب انتقال داده شده و نصب شوند. کیسون های درب باز از سمت فوقانی خود باز هستند و در انتها نوک تیز هستند تا به سهولت به درون خاک نفوذ پیدا کنند. گاهی اوقات قبل از ورود شالوده به محل لایروبی صورت می گیرد که این شیوه اقتصادی تر از حفاری از درون کیسون است. با اتکای شالوده بر روی بستر، خاک درون آن حفاری و آب نیز پمپ می شود. این عملیات تا نفوذ کیسون به عمق مطلوب ادامه می یابد.

4-3-2-شالوده های پوسته ای کوبشی و پر شده با بتن

با ترکیب خصوصیات و عملکرد شمع های کوبشی و شافت های حفاری شده(DS) می توان شالوده های پوسته را معرفی کرد که نخست پوسته با چکش به عمق مورد نظر رانده می شود و قفسه میلگرد درون آن گذاشته شده و متعاقباً با بتن پر می شود. مزایای این روش:

- ایجاد سطح صاف برای بتن شالوده توسط لوله

-جابجایی ایجاد شده توسط سطح کنگره ای پوسته باعث افزایش اصطکاک جداری شالوده می شود.

-ابزار نصب به سهولت باز و بسته می شوند و دارای قابلیت نقل و انتقال خوبی است.

لیکن باید توجه داشت که:

- هزینه ها مانند شمع کوبی زیاد است

-قطعات شالوده قابل اتصال نیستند لذا محدودیت طول با ارتفاع شمع کوب متناسب است.

2-4-آسیب پذیری شمع ها در حین نصب

همه شمع ها هنگام نصب در معرض خطر هستند به ویژه در زمینهای خیلی سخت یا زمینهایی که سنگلاخی باشند. یک روش برای کاهش خطرات و افزایش بازده پی سازی، استفاده از پیش حفاری، استفاده از جت آب و سوراخکاری یا ابزار سخت است.

در روش پیش حفاری، حفره ای قائم با قطر کوچکتر از قطر شمع درون خاک ایجاد می گردد. با این شیوه اتصال شمع-خاک تأمین می شود و بالا زدگی خاک در سطح زمین و جابجایی خاک در جهات افقی کاهش می یابد. در روش جت آبی فشار آب از طریق روزنه انتهای لوله که در حوالی ته شمع قرار گرفته است باعث سست شدن خاک می گردد و باعث نفوذ بیشتر شمع می گردد. این شیوه در خاکهای ماسه ای و شنی مناسب و در خاکهای رسی غیر مؤثر است. غالباً از این شیوه برای رد کردن شمع از درون لایه ماسه ای و رساندن به لایه مقاوم و باربر زیرین استفاده می شود. در شیوه ای دیگر با رانش ابزارهای آهنی و حفاری خاک، شمع به درون حفره ایجاد شده رانده می شود. این شیوه زیاد معمول نیست و فقط در لایه های نازک سنگ های مستحکم استفاده می شود.

2-5-مطالعات موردی مشکلات ایجاد شده در بعضی ساختگاه های مسئله ساز در حین اجرا

در بعضی ساختگاه ها اجرای شمع با مشکلاتی مواجه بوده است. در اینگونه موارد ممکن است اخذ نمونه های خاک و داده های ژئوتکنیکی نیز دچار همان مشکلات می شود. لذا مهندس طراح و پیمانکار در این شرایط باید نهایت دقت را در برخورد صحیح با مسئله داشته باشد. تجارت موجود نشان می دهد در بعضی ساختگاه ها اجرای شمع با مشکلاتی مواجه شده است. بعضی از این ساختگاه ها عبارتند از: خاک های کربنی، ماسه های میکادار، سنگ های ضعیف، تخته سنگ های مجزا و منفرد، سنگ های ریخته شده در کف دریا، سنگ های درشت، حضور خاک های ضعیف در عمق.

به عنوان یک استراتژی و راهکار کلی می توان موارد زیر را مد نظر داشت:

-وجود تجهیزات متنوع برای استفاده در موارد پیش بینی نشده

- استفاده از چکش یک سایز بزرگتر از آنچه در طراحی بدست آمده است.

- وجود جت آب و پمپ قوی

-توجه بیشتر به طراحی رأس و انتهای شمع برای کاهش صدمات احتمالی

-استفاده از چوب نرم و ضخیم که برای جلوگیری از آسیب شمع های پیش تنیده بتنی در حین کوبش به کار می رود(حداقل یک قطعه جدید برای کوبش هر شمع)

و آخرین سخن اینکه:

- کوبش شمع همچنان هم مهندسی است و هم هنر.

- دانش امروزی توان ما را در نصب شمع های بسیار مقاوم تقریباً در هر ساختگاهی بارور ساخته است.

- فقط باید بخوبی شراط زمین شناسی و ژئوتکنیکی را درک کنیم.

-از مطالعات موردی و تجربیات ارزنده دیگران استفاده کنیم تادر زمینه فنی و اقتصادی کسب توفیق نمائیم.

و در یک جمله«افزایش راندمان و بهینه سازی اقتصادی وقتی میسر است که اطلاعات ژئوتکنیکی دقیق و کامل باشد، در اینصورت در انتخاب نوع شمع، تجهیزات نصب و روند اجرا تصمیمات دقیق تری اتخاذ خواهد شد».

ضوابط فنی در خصوص پلی استایرن درسیستم سقف تیرچه بلوک( یونولیت ها

بلوک های سقفی از نوع پلی استایرن منبسط شده در صورتی عملکرد مناسب و قابل قبول خواهند داشت که مواردی از قبیل ایمنی در برابر آتش ، رواداری های ابعادی ، مقاومت مصالح )که می تواند با دانسیته مصالح ارتباط داشته باشد) شکل هندسی و روش اجرایی مناسب در آن رعایت گردد. بنابراین لازم است تا مشخصات بلوک تولیدی با ضوابط زیر انطباق داشته و در اجرا نیز از روشها و محافظتهای صحیح بهره گیری گردد.

بدیهی است که سیستم سقف تمام شده باید علاوه بر تطابق با این ضوابط ، مانند سایر سیستم های ساختمانی به طور کامل با مقررات ملی ساختمان و کلیه ضوابط و آئین نامه های مصوب مرتبط مطابقت نماید.

-1 الزامات ایمنی در برابر آتش

1-1 تنها استفاده از انواع کند سوز شده بلوک پلی استایرن منبسط شده مجاز بوده و استفاده از انواع غیر کند سوز ممنوع است.تولیدکنندگان موظف می باشند مدارک لازم دال بر استفاده از مواد اولیه از نوع کند سوز شده برای تولید بلوک را به شرح زیر ارائه نمایند:

الف – مواد اولیه (پودر پلی استایرن منبسط شده محصول کارخانجات پتروشیمی) باید از نوع کند سوز باشد.

در این زمینه باید مدارک فنی معتبر از کارخانه فروشنده مواد اولیه اخذ گردد. مدارک فوق باید قرار گرفتن ماده اولیه از نظر واکنش در برابر آتش را بر اساس استانداردهای معتبر بین المللی ، در یکی از گروه های زیر نشان دهد.

گروهD (یا گروه های بهتر از آن) مطابق با استاندارد EN13501-1

گروه B-1 (یا گروه های بهتر از آن) مطابق با استاندارد DIN 4102

تیپA مطابق با استاندارد BS3837-1

گروهA مطابق با استاندارد ASTME 84

ب- اخذ گواهینامه فنی از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن دال بر کند سوز بودن محصول مطابق با شرایط ذکر شده در بند الف .

2-1 برای حفاظت از بلوک سقفی پلی استایرن و جلوگیری از برخورد مستقیم هرگونه حریق احتمالی با بلوک لازم است تا زیر سقف به وسیله پوشش مناسب محافظت شود . پوشش باید به تیرها و تیرچه ها متصل و مهار گردد. اتصال مستقیم به بلوک پلی استایرن ( مانند گچ کاری مستقیم بر روی بلوک بدون استفاده از اتصالات مکانیکی ) به تنهایی قابل قبول نیست انواع پوششهای مورد پذیرش به شرح زیر می باشند:

* پوشش گچ یا پوششهای محافظ پایه گچ – پرلیت یا گچ – ورمیکولیت یا تخته گچی به ضخامت حداقل 1.5 سانتی متر که به نحو مناسب و مستقل از بلوک به سقف سازه ای مهار شده باشد.

3-1 اتصال مستقیم اندود به بلوک با هر شکل هندسی ) اعم از معمولی یا دارای انواع شیار ( به تنهایی و بدون استفاده از اتصالات مکانیکی به هیچ وجه مجاز نبوده و ضرورتا" باید از اتصالات مکانیکی مهار شده به تیرها و تیرچه ها (نظیر سیستم راپیتس) استفاده شود. لذا تولید کنندگان موظف هستند از ارائه هر گونه اطلاعات شفاهی یا کتبی به مصرف کنندگان که مغایر با این موضوع باشد ، خودداری نمایند.

4-1 از آنجایی که دیوارهای بین واحدهای مستقل ) مانند دیوار بین آپارتمان های مسکونی یا واحد های تجاری ، اداری مستقل و غیره ) در هر ساختمان باید دارای مقاومت در برابر آتش باشند . این دیوارها باید از لایه بلوکها ی پلی استایرن عبور کرده و تا سقف سازه ای ) یعنی زیر تیرچه یا بتن ( امتداد داشته باشند یا به طور مناسب از مصالح حریق بند استفاده شود به گونه ای که بلوکهای پلی استایرن در این قسمت بین دو فضای مجاور پیوستگی نداشته باشند و از گسترش هر گونه حریق احتمالی بین دو فضایی که به وسیله دیوار مقاوم در برابر آتش از یکدیگر جدا شده اند ، جلوگیری گردد.

5-1 انبار کردن بلوکها در کارگاه ساختمانی : بلوکهای پلی استایرن منبسط شده در محل کارگاه ساختمانی به دور از هر گونه مواد قابل اشتعال (نظیر رنگها ، حلالها یا زباله های فابل اشتغال ) نگهداری شوند . محل نگهداری باید به گونه ای باشد که از احتمال ریزش یا تماس براده های داغ یا جرقه های ناشی از جوشکاری یا هر گونه شی ، داغ دیگر با بلوکها در کارگاه ساختمانی پیشگیری شود.محل انبار اصلی بلوکها حتی الامکان به دور از محل عملیات ساختمانی باشد تا از سرایت هر گونه شعله یا حریق احتمالی به محل انبار انبار اصلی جلوگیری شود.

6-1 توصیه می گردد که از انبار کردن بلوکها به حجم بیش از 60 متر مکعب خودداری شود . در صورت نیاز به انبار کردن مقادیر بیش از 60 متر مکعب ، بلوکها به قسمتهای با حجم حداکثر 60 متر مکعب تقسیم شده و بین هر دو قسمت حداقل 20 متر فاصله وجود داشته باشد.

7-1 کلیه کارگران و کارکنان باید نسبت به عدم استفاده از هر گونه شعله و نیز عدم استعمال سیگار در مجاورت محل نگهداری بلوکها توجیه شوند و استفاده از تابلوی استعمال دخانیات ممنوع در مجاورت محل نگهداری بلوکها الزامی است . تعدادی کپسول آتش نشانی نیز در نزدیکی محل نگهداری بلوکها پیش بینی گردد.

٢- الزامات مکانیکی

2-1 حداقل مقاومت بلوکهای تولیدی در برابر بارهای حین اجرا باید برابر با 200 کیلو گرم به ازای هر 30 سانتی متر طول بلوک باشد. این بار باید در نواری به عرض حداکثر 7 سانتی متر در وسط بلوک اعمال شود.

تذکر : آزمایشها نشان می دهند که به علت تفاوتهای موجود در مواد اولیه و فرآیند تولید چگالی دقیقی برای کسب مقاومت مذکور در فوق نمی توان مشخص کرد با این وجود به عنوان یک راهنمای کلی انتظار می رود که در صورت تولید مناسب ، بلوکهای با عرض 50 و ارتفاع 25 سانتی متر با دانسیته حدود 14-13کیلوگرم بر متر مکعب مقاومت مورد نظر کسب شود . ضمنا" با فرض شرایط یکسان از نظر مواد اولیه ، فرایند تولید و ضخامت بلوک ، هر چه که عرض بلوک افزایش یافته یا ارتفاع آن کاهش یابد، به چگالی بیشتری برای کسب مقاومت لازم نیاز خواهد بود.

2-2 لازم است تا کارخانجات تولید کننده بلوک سقفی از جنس پلی استایرن منبسط شده دارای آزمایشگاه حداقل برای کنترل رواداری های ابعادی و باربری بلوک باشند در این آزمایشگاه باید باربری بلوکها با استفاده از جک با بار معادل 200 کیلو گرم و بصورت نواری بر روی بلوکهای به طول 30 سانتی متر مورد آزمایش قرار گیرد (مطابق شکل زیر) بلوکی که به این شکل آزمایش می شود ، نباید دچار هیچگونه شکست یا گسیختگی گردد.

3-2 استفاده از بلوکهای با طول کمتر از 30 سانتی متر ممکن است خطر شکست بلوک را در پی داشته باشد.لذا به مصرف کنندگان توصیه می شود از به کار بردن بلوکهای با طول کمتر خودداری نمایند. همچنین هر گونه تولید و یا ارائه بلوکهای به طول کمتر از 30 سانتی متر به مصرف کنندگان ممنوع است.

4-2 استفاده از بلوک های توخالی با طول کمتر از بلوک کامل (برش آن به قطعات کوچکتر از یک بلوک کامل) ممنوع است.

5-2 برای بلوک های دارای حفره که درابتدا و انتهای دهانه یا در مجاورت پلهای اصلی یا در مجاورت تیرهای عرضی و یا در محلی که امکان ورود بتن به داخل حفره ها وجود داشته باشد قرار می گیرند به منظور جلوگیری از سنگین شدن سقف و هدر رفتن بتن باید تمهیدات لازم برای بستن حفره های بلوک به وسیله در پوشها با پر کننده های مناسب به نحو مطمئن به عمل آید تا از ورود بتن به داخل آن جلوگیری شود و یا اصولا" در این قسمتها از بلوک های توپر استفاده شود.

٣- الزامات ابعادی

1-3 عرض لبه نشیمن بلوکها در محل قاعده باید ±2 27 میلی متر باشد.

2-3 رعایت پخی در دو لبه فوقانی به ارتفاع 5 و قاعده 5 سانتی متر الزامی است.

3-3 حداکثر رواداری طول ، عرض و ضخامت بلوک از مقدار اسمی اعلام شده به شرح زیر باشد.

طول بلوک در هر نقطه حداکثر 5± میلی متر به ازای هر متر طول اسمی بلوک و عرض بلوک حداکثر ±3میلی متر با عرض اسمی بلوک می تواند تفاوت داشته باشند.

ضخامت هیچ نقطه اندازه گیری شده از بلوک نباید بیش از 5± میلی متر با مقدار اسمی تفاوت داشته باشد.

4-3 کلیه لبه های بلوک ) به غیر از محلهای پخی در لبه های فوقانی ( باید گونیا باشند. رواداری مجاز برای انحراف از گونیا بودن لبه های طولی و عرضی حداکثر 5±میلی متر به ازای هر 1000 میلی متر طول یا عرض نمونه می باشد حداکثر انحراف از گونیا بودن لبه ضخامت 3± میلی متر می باشد.

۴- مشخصات ظاهری

1-4 بلوکها باید دارای ظاهر سالم و یکپارچه باشند سطح بلوک باید نسبتا" صاف باشد و بین دانه های پلس

استایرن فاصله مشخص ظاهری وجود نداشته باشد.

2-4 لازم است تا نام تولید کننده ، کند سوز بودن محصول ، ابعاد بلوک ) طول ، عرض و ضخامت ( و حداقل چگالی بلوک بر روی تمام بلوکهای تولیدی کارخانه حک یا چاپ یا برچسب شود.در صورت استفاده از چاپ یا برچسب این کار باید به نحو تثبیت شده صورت گیرد به گونه ای که امکان پاک شدن یا برآمدن ساده در حین نقل و انتقال یا سوء استفاده توسط افراد وجود نداشته باشد

معماری داخلی (طراحی دکوراسیون)

هفت اصل طراحی داخلی
رنگ عاملی مهم در طراحی فضا
رنگ های مناسب برای اتاق خواب
نکاتی در طراحی داخلی آپارتمان

دانلود با حجم 279 کیلوبایت

دانلود انواع نرم افزار برای مهندسین عمران-سازه

برای طراحی پی تکی برای حالتی که ستون نسبت به پی خارج از محور باشد.

دریافت نرم افزار تحت اکسل طراحی پی چاهها و مخازن آب زیرزمینی

دریافت نرم افزار تحت اکسل طراحی دیوار برشی بر حسب CBC

دریافت نرم افزار تحت اکسل طراحی دیوار برشی بر حسب IBC03

طراحی دیوار حایل با مصالح بنایی بر اساس ACI530-05 & ACI318-05

طراحی فونداسیون تک طبق آیین نامه های UBC و IBC تحت اکسل

دریافت نرم افزار طراحی پی

دریافت نرم افزار طراحی پی شمعی

دریافت نرم افزار طراحی پیهای دکلها و سازه های مشابه

طراحی دیوار حایل در دو حالت که خاک پشت دیوار بدون آب یا با آب باشد

دریافت نرم افزار طراحی پی مخازن موقت آب مکعبی شکل

دریافت طراحی فونداسیون دیوار تحت اکسل