این پکیج شامل بیش از 200 مقاله و پایان نامه کارشناسی و کارشناسی ارشد میباشد
با این پکیج شما منبع خوبی برای مقاله و پایان نامه خود دارید
نمونه ای از مقالات و پایان نامه ها:
پایان نامه ارشد بررسي امكان تشخيص (شناخت) استفاده از تأمين مالي خارج از ترازنامه در شركتهاي پذيرفته شده در بورس توسط حسابرسان مستقل مقاله بررسی سیستم حسابداری تامِين اجتماعی پایان نامه ارشد بررسي تأثير گزارشگري مالي تحت وب بر ويژگيهاي كيفي اطلاعات حسابداري پایان نامه ارشد بررسی رابطه بین وجوه نقد ناشی از فعالیت های تامین مالی و بازده سهام در بورس مقاله پروژه حسابداری بیمارستان پایان نامه ارشد بررسي قابليت گزارشگري مطلوب سيستم اطلاعات حسابداري شهرداري هاي استان اردبيل پایان نامه ارشد حسابداری - بررسی امكان كاربرد سیستم هزینه یابی پایان نامه ارشد بررسي رابطه تغييرات اجزاي صورت سود و زيان با تغييرات بازده سهام در شرکتهاي پذيرفته شده در بورس اوراق بهادار تهران پایان نامه ارشد اساسنامه شرکت خصوصی حسابداری پایان نامه ارشد بررسي مقايسه‌اي رابطه بين سود هر سهم پایان نامه ارشد بررسي امكان بكارگيري سيستم هزينه‌يابي برمبناي فعاليت در صنايع آلومينيوم پایان نامه کارشناسی بررسي مالي مجتمع صنعتي سيمان آبيك پایان نامه کارشناسی پروژه مالی علامه جعفری پایان نامه کارشناسی بررسی تاثیر بدهی صنعت بر ارزش بازار شرکتهای پذیرفته شده در بورس اوراق بهادار تهران پایان نامه کارشناسی پروژه مالی دادرسی سازمان جهاد کشاورزی خراسان رضوی مقاله بررسي برنامه پنج ساله اول ماليات در ايران پایان نامه ارشد بررسي امكان كاربرد سيستم هزينه يابي بر مبناي فعاليت مقاله بررسي دايره حسابداري شعب بانكها پایان نامه ارشد بررسی مشکلات پیاده سازی بودجه بندی عملیاتی در بانکهای سپه استان یزد و ارائه راهکار مناسب
مقاله خصوصيات حسابداري شهـرداري ها
مقاله حـسابـداری ارزش مـنـصـفـانـهونقش آن در بحران مالی اخیر
مقاله ارزیابی از حسابداری مدیریتبا توجه به تغییرات اقتصادی
مقاله حسابداری دولتی
مقاله رابطه نسبتهای نقدی و تعهدی
مقاله بودجه و انواع آن
مقاله آیا استانداردهای حسابداریمسئول بحران مالی جهانی هستند؟
مقاله پروژه مالي - حقوق و دستمزد
مقاله رسیدگی واعتبار دهی معاملات الکترونیکی
مقاله پروژه مالی ایران خودرو
مقاله پروژه مالی درصنایع غذائی
مقاله پروژه مالي شرکت ايران رادياتور
مقاله پروژه مالی کارخانه شکلات فرمند
مقاله مصادره اموال غير منقول
مقاله روشهاي هزينه‌يابي مؤسسات توليدي46ص
مقاله بهره و حسابداري تورم37ص
مقاله خصوصيات حسابداري شهـرداري ها78ص
مقاله پروژه مالي شرکت ايران رادياتور52ص
مقاله پروژه مالی شركت محصولات كاغذي لطيف 70 ص
مقاله پروژه مالي در صنعت برق (به صورت فرضي) 156 ص
مقاله رابطه نسبتهای نقدی و تعهدی 83ص
مقاله پروژه مالی - بررسي ليست حقوق و دستمزد شرکت زمزم 49 ص
اجراي کـارهـاي ساختماني شـامـل مراحـل متعددي است که ضمن آن افراد با ماشين آلات ساختماني، ابزار و مصالح گوناگون سروکار دارند . اين روابط ويژگي ها امکان وقـوع حوادث را بـراي نيروي انسـاني را افـزايش مي دهـنـد . محـافظت از افراد انساني در قبال حوادث نـاشـي از کـار از اهميت ويژه اي برخوردار اسـت . از اين رو بـايد ابـزار و ماشين آلات بـه طور مستمر مورد بازرسي کامل قرار گـرفـتـه و از سالم بودن آنها اطمينان حاصل شود . در بکار گيري ماشين ها نيز بايد از افراد با تجربه استفاده شود . براي تامين ايمني کارگاه هـاي ساختماني بـايد همه ي کـارهـا بـا دقت و برنامه ريزي دقيق انجام گيرند. در ضمن بايد دقت داشته باشيم و کـه هنگام کار يا تخليه ي مصالح مزاحمتي براي همسايگان و سايرين ايجاد نشود. همچنين از انجام کارهاي پر سر و صدا در شب خودداري شود . در صورتي که لازم است کاري در شب انجام شود بايد قبلا اجازه ي شهرداري و مقامات مسئول کسب شـود .
آشنايي کلي با پروژه کار آموزي
مکان پروژه کـار آمـوزي يك خرابه مي باشد . پروژه اجراي يك سازه آپارتماني چهار طبقه بيست وچهار واحدي با سيستم اسکلت فلزي مـورد نـظـر اسـت .
ابعاد زمين 32 در 60 متر بوده کـه تقريبا 3/2 (%60) آن زيربناي ساختمان مورده نظر ما را شـامـل مـي شـود :
اينك مـا در مرحله پاك سازي خرابه مي باشيم لذا ابتدا مراحلي را کـه قبل از پاك سازي بـايد بگذرانيم ذيلاً ذکـر مي نماييم :
ابـتدا کارفرما موظف است بـراي انجام مراحل قانوني و کسب مجوز پاك سازي بـه شهرداري و ديگر مراجع ذيربط مراجعه کند .
پس از انجام مراحل قانوني و کسب مجوز پاك سازي کارفرما موظف بـدادن تعهـدي مبني بـر عدم ايجاد مزاحمت و سلب آسايش بـراي همسايگان و عـدم ايجاد سد معبر در خيابان به هنگام ساخت و پاك سازي مي باشد . در ضمن کار فرما موظف به تعهد مبني بر جلو گيري از تخريب و صدمه به ساختمان هاي مجاور هنگام پاك سازي و سـاخت و سـاز مي باشد .
پس از انجام مراحل بالا و گـرفتن مجوز پاك سازي با اجازه مهندس ناظر و با احتياط کامل و ارئه تمهيداتي خاص در هنگـام پاك سازي جهت جلو گيري از آسيب بـه ساختمانهاي مجاور شروع بـه پاك سازي خرابه مي نماييم.
پس از اخذ مجوز پاك سازي از شهرداري و قبل از پاك سازي خرابه بايد سـازمانهاي مربوطه از قبيل سازمانآب برق گـاز ... را در امور كار قرار داده و هماهنگي هـاي لازم را بعمل آوريم و نسبت به نصب آنها اقدام نماييم .
پاك سازي خرابه
کارفرما براي صرفه جويي در وقت و هزينه عمليات پاك سازي و گودبرداري را به يك اكيپ پيمانکار سپـرده و پـس از بستن قـرار داد پيمانکـار طبق قرار داد منعقد شده موظف مي شود خرابه پر از زباله جات را تميز کرده و به بيرون از کارگاه منتقل کند.
يك نكته حائز اهميت در پروژه هاي عمراني و ساخت و ساز رعايت كامل نكات ايمني مي باشد. مي دانيم كه امروزه طبق آئين نامه سازمان نظام مهندسي ايران سازه هاي فلزي بايد از تيرآهن ضرب دري در سازه هاي خود استفاده كنند و نيز سازه هاي بتوني كه با سيستم ديوار باربر اجرا مي شوند بايد داراي شناژ بندي افقي و عمودي طبق قوانين مندرج در آئين نامه باشند. مي دانيم كه اين عمل براي مقابله سازه با نيروهاي جانبي مي باشد.
حال با توجه به اينكه كشور ما در منطقه ي زلزله خيز قرار گرفته اجراي اين نكته از الزامات و داراي اهميت فوق آلعاده اي مي باشد.
گودبرداري
يـك لـودر چـرخ لاستيكي بـه كـارگاه آورده شد و سپس لودر شروع به كار کرد. سپس خاک حاصله را توسط همان لودر در يك کاميون بارگيري کرده و بـه مكان ديگري انتقال داديم.
براي عبور و مرور لودر هنگام گودبرداري به محل كارگاه يك رمپ ايجاد كرده بوديم كه پـس از اتمام کار لودر آن را توسط کارگران و دست افزار بيل و كلنگ تخريب نموديم .
كـارگـران به وسيله ي بيل و کلنگ مشغول تخريب و خاک برداري رمـپ گرديدند. پس از اتمام کـار و پـايان اين مرحله سطح کار ــ زمين كارگاه ــ را کاملا آب داده و توسط غلتک دستي کوبيدند.تا سطح کـار کاملا متراکم شود و بعدهـا در اثـر وزن ساختمان نشست نـكـنـد .
البته بايد متذكر شوم كه قبل از شروع به گودبرداري بايد درخت و بوتـه هاي احتمالي را كه در محل كارگاه موجود است از محل كار جمع آوري نمود كه به اين كار عمليات بوته كني مي گويند.
همچنين بايد محل چاه هاي قديمي يا تختـه سنگ و موانعي را که ممکن است موجب حادثه شوند شناسايي و نسبت به ايمن سازي آنها اقدام نمود. و نيز اگر با گود برداري پايداري ساختمان هـاي مجاور دچـار مخاطره مي شود بـايد از ايمني آنها بوسيله شمع بندي زير پايه هـا، سپر و مهار کردن ساختمان هـا بطور مطمئن اطمينان حاصل نمود.
اين عوامل حفاظتي بايد تـا رفع خطر مرتباً به وسيله ي اشخاص ذيصلاح بـازديد شـونـد تـا موجبات حفاظت مـوثـر ساختمان هـاي مجاور و امنيـت جاني كـارگـران و هـمـسـايـه هـا نـيـز تـاميـن بـاشـد. پيمانکارموظف است تجهيزات ايمني لازم بـراي حفاظت کارگران را در اختيار آنها قرار دهـد. در حفاري با بيل و کلنگ کارگران بايد فاصله کافي ازيكديگر داشته باشند. در گـودالـهـا و شيارهـاي عميق کـه عمق آنها از يك مـتـر بيشتر باشد نبايد کارگران را به تنهايي بکار گمارد .
خاکـبـرداري در زمين هـاي بـا رطـوبـت طبيعي را مي تـوان تـا عمق يك مـتـر، بـراي مـاسـه 25/1 مـتـر، براي ماسه رس دار 5/1 مـتـر، بـراي خـاک رس 2 مـتـر و براي خاک بسيار متراکم را بدون پايه هـاي ايمني، سپر و حائل انجام داد. در سـاير موارد بـا تـوجـه بـه جنس خاک ، عمق گـودبـرداري و شرايط ترافيكي اطراف تدابير ايمني لازم توسط مسئولان اتخاذ مي گـردد. لازم ذكر است كه خاك اين منطقه از جنس رس مي باشد.
پـيـاده كـردن نـقـشـه
هدف از پياده کردن نقشه به معني انـتـقـال نقشه ساختمان از روي کاغذ بر روي زمين با ابعاد اصلي مي باشد. بطوريكه محل دقيق پي ها و ستون هـا و ابعاد آنها روي زمين مشخص گردد. در موقع پياده کردن نقشه از نقشه ي پي کني استفاده مي شـود. بـراي نقشه ي ساختمان هـاي مهم معمولا از دوربين نقشـه بـرداري استفاده مي شـود. براي نقشه ي ساختمان هاي کوچک و معمولي از مـتـر و ريسمان کـار استفاده مي شـود .
کــارگــران بـا حـضـور مهندس نـاظـر بـه پياده کـردن دقيق نقشه فونداسيون اقـدام کـردنـد. بـه گـونـه اي که به وسيله ي متر، ريسمان کار و گچ کاملا ابعاد فونداسيون را مشخص کرده و آن را در زمين پياده كـردنـد.
بـتـون مگــر
بتون مـگـر كـه بـه آن بـتـون لاغر نـيـز مي گـويند اولين قـشر پي سـازي مي بـاشد. مقدار سيمان در بتون مگر حدود 100 الي 150kg/m3 است . بتون مگر معمولا به دو دليل مورد استفاده قرار مي گـيـرد :
1 : براي جلو گيري از تماس مستقيم بتون اصلي فونداسيون با خاک.
2 : براي رگلاژ کف فونداسيون و ايجاد سطحي صاف براي ادامه پي سازي.
کـارگـران پـس از ساختن بـتـون مگر، آن را در جـاهـاي مشخص شـده بــه ضخامت حدودا ده سانتي متر ريخته و سطح روي آن را بـا ماله تقريباً صاف کردند .
جالب توجه است کـه بـراي ساختن بتون مگـر با عيار صد و پنجاه ، براي پيمانه کـردن و تعيين عيار از حـلـب هـاي بيست كيلوگرمي روغن استفاده مي شد .
کارگران پس از ريختن بتون مگر و گذشت حدودا سه الي چهار ساعت به آب دادن مختصر و سطحي آن پرداختند. لازم به ذکر است که در هنگام ريختن بتون مگـر حدوداً از هر طرف هفت تا ده سانتيمتر بيشتر از ضـخـامـت فونداسيون بتون ريزي کرديم. که البته اين کار براي سهولت در اجراي قالب بندي و کفراژبندي بود.
قـالـب بـنـدي فونداسيون و شمع بندي
قـالـب بندي معمولا بـه چـنـد صورت مي تواند صورت گيرد. يـا به صورت فلزي يا به صورت چوبي و يا بـه صورت آجري .
در کارگاه مورد نـظـر از قالب آجري استفاده شد که ذيلاً به آن اشاره
مي كنيم :
در ابـتـداي روز بـعـد کارگـران و بنا مشغول به کار شده ابعاد فونداسيون را کاملا مشخص کرده بـه وسيله ي ريسمان کار جدا کرده سپس به ساختن قالب آجري فونداسيون با ارتفاع مشخص پرداختند. و دو كارگر شروع كردند به كندن زمين براي ايجاد چاه هاي شمع بندي.
پس از ساختن قالب بندي فونداسيون کار کاملا آماده تحويل به گروه آرماتوربند براي اجراي شبکه مش و آرماتور بندي پي بود.
پس از تهيه ي ميل گرد بـا شماره هـاي مشخص کار را تحويل گروه آرماتوربند داديم.
آرماتوربندي
با توجه به وسعت مانور توسط کارگران، کار گروه آرماتوربند به سرعت انجام مي شد البته در اين هنگام چاله هاي بين شناژ بندي فونداسيون را از خاکي که از خاک برداري رمپ توسط کارگران و چاه هاي شمع بندي باقي مانده بود پـر کرديم. تا در هنگام بتون ريزي ، پشت قالب آجري که در واقع يك تيغه ي پنج سانتيمتري بود پر بـاشـد. تـا در واقع تاب و تحمل وزن بتون را داشته باشد و از تخريب آن جلوگيري گردد.
گـروه آرماتوربـنـد کـاملا طبق نقشـه مشغـول بـه بريـدن ، انـدازه کـردن و ساختن شبکه آرماتور و مش بندي فونداسيون شـدنـد. در اين مدت همواره يك کارگـر بـه وسيله ي کـارگاه و آچـار گـوساله طبق نقشه مشغول تهيه ي خاموت هـا و تـنگ هـا بـه تعداد و اندازه هاي مورد نياز شد.
علت استفاده فولاد و ميل گرد در ساختمانها و پي
بطور كلي ما از فولاد بكار رفته در بتون انتظار تاب و تحمل نيروهاي كششي را داريم زيرا بتون به تنهايي داراي مقاومت فشاري بالا و قابل قبولي مي باشد ليكن در مقابل نيروهاي كششي ضعيف است. ما با استفاده از ميلگرد در بتون سعي در بهبود اين شرايط داريم.
نحوه ي آرماتوربندي
فولاد را که گفتيم به صورت ميل گرد در بتون استفاده مي كنيم بايد به صورت يك شبکه و کلاف يك پارچه در آورده تا بتواند به خوبي در مقابل نيروهاي وارده از خود مقاومت نشان دهد . بـه اين شبکه ميل گرد و آرماتورهاي بـه هم بافته شده حصيري مي گويند.
ميل گردها را معمولا با توجه به قطر آنها مي خوانند مثلاً ميل گرد 18، ميل گردي است که قطر آن 18 ميليمتر مي باشد .
لازم ذكر است با توجه به آئين نامه حداقل ميل گردي که در ساختمانها مصرف مي شـود نـمـره 6 مي باشد.
نحوه انجام كار: ابتدا 2000 گرم شني را توسط ترازوي ديجيتال كشيده و سپس آن را داخل الك نمره4/3 ريخته البته الكها را از بالا به ترتيب قرار مي‌دهيم كه عبارتند زا الك نمره 200,100, 60, 50, 40, 20, 16, 10, 4, 4/8.
سپس شن را داخل الكها ريخته (الك رويي) و آن را روي دستگاه لرزاننده قرار مي‌دهيم و آن را به مدّت يك دقيقه روش كرد و پس از اطمينان از خوب جدا شدگي دانههاي شن الكها را برداشته و دانههاي بوجود بر روي هر الك را با ترازوي ديجيتال وزن مي‌كنيم و سپس آن را در داخل جدول قرار مي‌دهيم.
درصد رد شوه
درصد مانده روي الك
وزن مانده روي الك
شمارة الك
100
0
-
1
100-7.45=95.55
45
149g
¾
44.84
47.7
954g
3/8
2.3
42.55
851g
4
0.3
2
40g
10
0.25
0.05
1g
16
0.15
0.1
2g
20
0.1
0.05
1g
40
0.05
0.05
1g
50
0
0.05
1g
60
0
0
0
100
0
0
0
200
2000g
آزمكانيك
موضوع: آزمايش هيدرومتري
وسايل مورد نياز: 50g خاك روشده از الك 200- محلول هگزافسفات سوديم- لوله مندرج آب
نحوة كار: ابتدا 50gخاك را كشيده و از الك نمرة 200 رو مي‌كنيم سپس %4 از محلول هگزا فسفات سديم با مقدار آب در ظرفي ريخته و داخل هم زن قرار داده و هم مي‌زنيم سپس مايع را در لوله مندرج ريخته و با اضافه كردن آب حجم آن را به 1000cc مي‌رسانيم سپس به همين ميزان يعني 1000cc از آب و محلول هگزا فسفات سديم در داخل لوله مندرج ديگري ريخته و عنوان محلول شاهد درست ميشود تا ذرات چسبيده به لوله از آن پاك شود و در طي زمام كه در جدول مشخص است اين آزمايش انجام ميشود.
نحوة انجام كار: ابتدا خاك رس را به اندازه نياز الك نمره 40 عبور مي‌دهيم سپس با اضافه كردن آب خاك را چنان مخلوط مي‌كنيم تا بصورت يك خمير يكنواخت درآيد.
سپس خمير بدست آمده ر اتوسط كارتك داخل دستگاه كاساگرانده ميكشيم بايد خمير را كاملاً داخل دستگاه ورز دهيم تا هواي آن خارج شود و خمير را كاملاً بصورت افقي ميكشيم و سپس توسط شياركش از وسط دستگاه شياري ميكشيم پس از كشيدن شيار بايد ته ظرف كاملاً مشخص شود ضمناً شيار كش را بايد به رطوبت خمير آغشته كرده و پس از كشيدن شيار دستگاه را روشن مي‌كنيم سپس شروع مي‌كنيم به شمردن تعداد ضربات و سپس در محل كه 12.5 mm به هم نزديك شدند دستگاه را خاموش كرده و سپس تعداد ضربات و وزن آن قسمت از شيار ميكشيم و اين كار را چند بار تكرار مي‌كنيم.
شمارة ظرف
وزن+ خمير
تعداد ضربه
11
8g
19
20
65.9g
25
41
56.3g
33
13
51.5g
20
12
49.7
13
سپس در مرحلة بعدي رطوبت و حد رواني را توسط همان خمير كه آزمايش قبلي انجام شده بود به اين طريق عمل مي‌كنيم به اين صورت كه خمير بدست آمده را آنقدر ورز مي‌دهيم تا رطوبت آني از دست برود و سپس مقدار كمي از خمير را بعد از اين كه كاملاً بدست نچسبيد بر روي سطح صاف ميكشيم بعد از اين كه تركهاي ريزي روي خمير ايجاد شد آن قسمت را كنار مي‌گذاريم وبه اين طريق چند نمونهن بر مي‌داريم و درون ظرف قرار مي‌دهيم و سپس تمامي نمونه ها را داخل اون قرار مي‌دهيم و بعد از 24 ساعت نمونه ها را از اون خارج مي‌كنيم و وزن خاك و ميزان رطوبت را محاسبه مي‌كنيم.
A: وزن قوطي
C: وزن قوطي + خاك خشك
B: وزن قوطي + خاك مرطوب
ظرف پر
ظرف خالي
شمارة ظرف
37.9g
3g
17
32
26.4
85
LL=PL=PL
13 12 20 11 41 شمارة ظرف
6 44.9g 6.13g 62.g 52.1g
وزن جرم ظرف 41
وزن ظرف پر
وزن ظرف خالي
شمارة ظرف
37.9
3g
17
32
4
85
براي محاسبه نشانة خميري خاك از فرمول و اعداد بدست آمده طبق عمليات زير استفاده مي‌كنيم.
LL-PL=PI
ميانگين جرم 17و 18 بعنوان PL محسوب ميشود.
نشانة خميري خاك
طبق حدود اتربرگ خاك ما با نشانه خميري 7.1 جز خاكهاي رسي سيليتي مي باشد .
آزمكانيك خاك:
موضوع:تراكم
1-تراكم معمولي:
A: از قالب 4 اينچ + 3 لايه و هر لايه 25 ضربه- چكش كوچك (پونه5.5)- ارتفاع سقوط چكش 12 اينچ
B: ازقالب 6 اينچ ( خاكهاي درشت دانه +3 لايه و درهر لايه 56 ضربه ) چكش كوچك 5.5 پوند ارتفاع سقوط چكش 2 اينچ.
2. اصلاح شده:
C: از قالب4 اينچ (خاكهاي ريز دانه)+ 5 لايه ودر هر لايه 56 ضربه- چكش بزرگ(10 پوند) ارتفاع سقوط چكش 18 اينچ.
وزن مخصوص مرطوب خاك
وزن مخصوص خشك وزن مخصوص مرطوب خاك
روش كار:
به اندازه 4 كيلو خاك در قالب باندازه 25 ضربه در3 لايه در قالب
خاك به اندازه 8 كيلو، درصد رطوبت 3 تا 4 درصد، بهم زده
سپس شروع به كوبيدن مي‌كنيم قالب خالي را وزن سپس قالب پر را وزن
كرده تفاوت اين دو ميشود خاك مرطوب.
قوطي خالي را وزن كرده يك مقدار خاك داخل قوطي ريخته سپس وزن مي‌كنيم
شماره قوطي
قوطي خالي
قوطي+خاك رطوبت
قوطي+خاك خشك
نحوه انجام كار:
ابتدا 4kg خاك كشيده بعددر 3 لايه آن را در قالب 4 اينچ مي‌ريزييم كه در هر لايه 25 ضربه با چكش 5.5 پوندي آن را كوبيده (در3لايه) وسپس داخل قالب را خالي مي‌كنيم بعد از خالي كردن قالب مقداري از خاك وسط قالب را برداشته داخل قوطي كه از قبل وزن شده ريخته و داخل اون مي‌گذاريم
43g= وزن قوطي خالي شماره 22 4 inch= قالب
118g= وزن قوطي +مقدار خاك 3.63kg= وزن خاك
699kg=وزن قالب با خاك كوبيده
سپس %5 رطوبت به آن اضافه مي‌كنيم و بعد در سه لايه و در هر لايه 25 ضربه با چكش مي‌كوبيم و كار مراحل قبل را انجام مي‌دهيم.
آزمايشگاه مقاومت مصالح هدف از آزمايشگاه مقاومت مصالح : كليه قطعاتي كه در ماشينها و دستگاههاي صنعتي بكار برده مي شود داراي مقاومت و سختي هاي مربوط به خود هستند كه مهندسين بعد از طرح ريزي يك ماشين يا دستگاه صنعتي و كلية محاسبات مربوط به نيروهاي وارد بر هر قطعه از اين دستگاهها مي بايست كه قطعات فوق را با قطعه اي با جنس همان از نظر سختي و مقاومتشان مورد آزمايش قرار مي دهند تا متوجه شوند آيا قطعه مزبور تحمل نيروها و يا تنش هاي وارد بر خود را دارد يا نه؟ اين سختي ها توسط ماشين ها و دستگاههاي مختلف انجام مي شود .
مقاومت مصالح چيست ؟ وقتي جسمي تحت تاثير نيروي خارجي قرار مي گيرد بر حسب مقدار و نحوة تاثير نيرو از خود مقاومتهاي مختلفي نشان مي دهد . علمي كه نحوة اثر نيرو به اجسام و عكس العمل را كه آنها از خود نشان مي دهد را بررسي مي كند را مقاومت مصالح مي گويند . مقاومت مصالح از روابط و نسبت بين نيروهاي خارجي و قواي داخلي اجسام ( قواي به هم چسبندگي) ذرات جسم بحث مي كند . اين روابط به جنس جسم و ابعاد جسم و نحوة وارد آمدن نيرو بستگي دارد .
اصطلاحات رايج در مقاومت مصالح : استحكام : استحكام يا مقاومت عبارت است از حداكثر ايستادگي قواي داخلي جسم در مقابل نيروهاي خارجي . تلاش : مقاومتي كه مولكول هاي جسم در مقابل نيروهاي خارجي براي جلوگيري از تغيير فرم نشان مي دهند تلاش نام دارد . تنش : براي سنجش استحكام جسم معمولا نيرويي كه بر واحد مسطح اثر مي كند به حساب آورده و آن را تنش گويند .
آزمایشات مقاومت ومصالح
1:آزمايش كشش
هدف : بوسيله آزمايش كشش فلزات و رسم دياگرام تنش و تغيير طول نسبي ( نسبت تغيير طول به طول اوليه ) مي توان اطلاعات لازم را دربارة چگونگي تاثير نيرو به ذرات جسم و عكس العمل را كه جسم با افزايش نيرو از خود نشان مي دهد بدست آورد .
ساختمان دستگاه آزمايش کشش
شامل يك فلكه سيلندر و پيستون هيدروليكي براي اعمال نيرو به فك متحرك پيستون حركت دهندة فك متحرك _ فك ثابت _ رگلاتور _ نيرو سنج ( بر حسب Kn ) ساعت اندازه گيري با دقت 0.01 ميليمتر .
نحوه آزمايش :
چنين خواهد بود كه نمونه اي از جسم به طول و سطح مقطع معين تهيه و آن را بين دو گيره دستگاه آزمايش كشش بسته و ابتدا جسم را تحت تاثير نيروي كمي قرار داده و ازدياد طول ناشي از اعمال اين نيرو را اندازه می گيريم . عمل فوق را با نيروهای بيشتر تا بدان جا ادامه مي دهيم كه منجر به پاره شدن نمونه مورد آزمايش قرار گيرد . حال اگر مشخصات بدست آمده را در روی محور مختصاتی كه محور عمودی آن نمودار تنش و محور افقی آن درصد افزايش طول نسبی را نشان مي دهد منتقل كرده و آن ها را به هم وصل مي كنيم . دياگرام شبيه دياگرام زير بدست مي آيد كه در آن حدود نشان داده شده در دياگرام قابل تشخيص است . شرح آزمايش
ابتدا در حدود 0.5 Kn نيرو وارد مي كنيم تا لقي را بگيريم و سپس ساعت اندازه گير را صفر كرده و عقربه هاي نيروسنج را با هم هماهنگ مي كنيم . بعد نيرو را0.5 Kn به ترتيب اضافه مي كنيم . به اين كار ادامه مي دهيم تا قطعه از هم بشكند.
mpa60 40mpa
20mp
2 1.90 0.004
آزمایش شماره دو
تست پیچ
عنوان : محاسبة ضريب ارتجاعي برش
اعضايي كه تحت پيچش قرار مي گيرند در كارهاي مهندسي زياد به چشم مي خورند . در اين آزمايش عضوي را كه تحت پيچش قرار دارد مورد بحث و بررسي قرار مي گيرد . اين پيچش در اثر اعمال يك گشتاور يا كوپل روي عضو صورت مي گيرد . شفت مدوري را كه يك انتهايش به تكيه گاه ثابت محصول است در نظر بگيريد . اگر گشتاور (T) به انتهاي ديگر اين شفت يا ميله اعمال مي گردد . شفت پيچش خورده و انتهاي آزاد آن به اندازه (
علت استفاده و فولاد و ميل گرد در ساختمان ها و پي……………
نحوه آرماتوربندي………………………….
خم كردن آرماتور………………………………
بتون ريزي فونداسيون………………………….
مخلوط كردن بتون………………………..
نحوه درست كردن ستون هاي فلزي با ورق………………………
اتصال ستون ها به فونداسيون………………………….
تراز كردن ستون هاي عمودي با ستون هاي افق……………….
عايق كاري تير ورق ها…………………………
ساخت تيرچه طبقات………………………
سقف……………………………
كشيدن ديوار بيست و دو سانتي متري……………
كشيدن تيغه هاي ده سانتي متري…………………….
مـقـدمـه
محل کارآموزي در شهر اصفهان بوده و کارگاهي کـه در آنجا مشغول بـه گـذرانـدن دوره ي کـارآمـوزي بـودیم از عمليات خاك برداري از يك خرابه را شامل تا اجراي سقف اول بطول انجاميد.
با تشکر از هيات علمي دانشگاه آزاد اسلامي واحد خوراسگان مرکز زواره و ساير مسئولان، استاد راهنما جناب آقـاي مهندس کیانی و سـاير اساتيد کـه از هيچ گـونـه کوششي دريغ نکـرده و تـا اين مرحله از تحصيل از زحمات بـي دريغ آنـان بهره مند بـوده ایم نهايت تشکـر و قدرداني را داریم.
دستورالعملهاي حفاظتي و ايمني کارگاه هاي ساختماني
اجراي کـارهـاي ساختماني شـامـل مراحـل متعددي است که ضمن آن افراد با ماشين آلات ساختماني، ابزار و مصالح گوناگون سروکار دارند . اين روابط ويژگي ها امکان وقـوع حوادث را بـراي نيروي انسـاني را افـزايش مي دهـنـد . محـافظت از افراد انساني در قبال حوادث نـاشـي از کـار از اهميت ويژه اي برخوردار اسـت . از اين رو بـايد ابـزار و ماشين آلات بـه طور مستمر مورد بازرسي کامل قرار گـرفـتـه و از سالم بودن آنها اطمينان حاصل شود . در بکار گيري ماشين ها نيز بايد از افراد با تجربه استفاده شود . براي تامين ايمني کارگاه هـاي ساختماني بـايد همه ي کـارهـا بـا دقت و برنامه ريزي دقيق انجام گيرند. در ضمن بايد دقت داشته باشيم و کـه هنگام کار يا تخليه ي مصالح مزاحمتي براي همسايگان و سايرين ايجاد نشود. همچنين از انجام کارهاي پر سر و صدا در شب خودداري شود . در صورتي که لازم است کاري در شب انجام شود بايد قبلا اجازه ي شهرداري و مقامات مسئول کسب شـود .
آشنايي کلي با مکان کار آموزي
مکان کـار آمـوزي يك خرابه مي باشد . پروژه اجراي يك سازه آپارتماني چهار طبقه بيست وچهار واحدي با سيستم اسکلت فلزي مـورد نـظـر اسـت .
ابعاد زمين 32 در 60 متر بوده کـه تقريبا 3/2 (%60) آن زيربناي ساختمان مورده نظر ما را شـامـل مـي شـود :
اينك مـا در مرحله پاك سازي خرابه مي باشيم لذا ابتدا مراحلي را کـه قبل از پاك سازي بـايد بگذرانيم ذيلاً ذکـر مي نماييم :
ابـتدا کارفرما موظف است بـراي انجام مراحل قانوني و کسب مجوز پاك سازي بـه شهرداري و ديگر مراجع ذيربط مراجعه کند .
پس از انجام مراحل قانوني و کسب مجوز پاك سازي کارفرما موظف بـدادن تعهـدي مبني بـر عدم ايجاد مزاحمت و سلب آسايش بـراي همسايگان و عـدم ايجاد سد معبر در خيابان به هنگام ساخت و پاك سازي مي باشد . در ضمن کار فرما موظف به تعهد مبني بر جلو گيري از تخريب و صدمه به ساختمان هاي مجاور هنگام پاك سازي و سـاخت و سـاز مي باشد .
پس از انجام مراحل بالا و گـرفتن مجوز پاك سازي با اجازه مهندس ناظر و با احتياط کامل و ارئه تمهيداتي خاص در هنگـام پاك سازي جهت جلو گيري از آسيب بـه ساختمانهاي مجاور شروع بـه پاك سازي خرابه مي نماييم.
پس از اخذ مجوز پاك سازي از شهرداري و قبل از پاك سازي خرابه بايد سـازمانهاي مربوطه از قبيل سازمانآب برق گـاز ... را در امور كار قرار داده و هماهنگي هـاي لازم را بعمل آوريم و نسبت به نصب آنها اقدام نماييم .
پاك سازي خرابه
کارفرما براي صرفه جويي در وقت و هزينه عمليات پاك سازي و گودبرداري را به يك اكيپ پيمانکار سپـرده و پـس از بستن قـرار داد پيمانکـار طبق قرار داد منعقد شده موظف مي شود خرابه پر از زباله جات را تميز کرده و به بيرون از کارگاه منتقل کند.
يك نكته حائز اهميت در پروژه هاي عمراني و ساخت و ساز رعايت كامل نكات ايمني مي باشد. مي دانيم كه امروزه طبق آئين نامه سازمان نظام مهندسي ايران سازه هاي فلزي بايد از تيرآهن ضرب دري در سازه هاي خود استفاده كنند و نيز سازه هاي بتوني كه با سيستم ديوار باربر اجرا مي شوند بايد داراي شناژ بندي افقي و عمودي طبق قوانين مندرج در آئين نامه باشند. مي دانيم كه اين عمل براي مقابله سازه با نيروهاي جانبي مي باشد.
حال با توجه به اينكه كشور ما در منطقه ي زلزله خيز قرار گرفته اجراي اين نكته از الزامات و داراي اهميت فوق آلعاده اي مي باشد.
گودبرداري
يـك لـودر چـرخ لاستيكي بـه كـارگاه آورده شد و سپس لودر شروع به كار کرد. سپس خاک حاصله را توسط همان لودر در يك کاميون بارگيري کرده و بـه مكان ديگري انتقال داديم.
براي عبور و مرور لودر هنگام گودبرداري به محل كارگاه يك رمپ ايجاد كرده بوديم كه پـس از اتمام کار لودر آن را توسط کارگران و دست افزار بيل و كلنگ تخريب نموديم .
كـارگـران به وسيله ي بيل و کلنگ مشغول تخريب و خاک برداري رمـپ گرديدند. پس از اتمام کـار و پـايان اين مرحله سطح کار ــ زمين كارگاه ــ را کاملا آب داده و توسط غلتک دستي کوبيدند.تا سطح کـار کاملا متراکم شود و بعدهـا در اثـر وزن ساختمان نشست نـكـنـد .
البته بايد متذكر شوم كه قبل از شروع به گودبرداري بايد درخت و بوتـه هاي احتمالي را كه در محل كارگاه موجود است از محل كار جمع آوري نمود كه به اين كار عمليات بوته كني مي گويند.
همچنين بايد محل چاه هاي قديمي يا تختـه سنگ و موانعي را که ممکن است موجب حادثه شوند شناسايي و نسبت به ايمن سازي آنها اقدام نمود. و نيز اگر با گود برداري پايداري ساختمان هـاي مجاور دچـار مخاطره مي شود بـايد از ايمني آنها بوسيله شمع بندي زير پايه هـا، سپر و مهار کردن ساختمان هـا بطور مطمئن اطمينان حاصل نمود.
اين عوامل حفاظتي بايد تـا رفع خطر مرتباً به وسيله ي اشخاص ذيصلاح بـازديد شـونـد تـا موجبات حفاظت مـوثـر ساختمان هـاي مجاور و امنيـت جاني كـارگـران و هـمـسـايـه هـا نـيـز تـاميـن بـاشـد. پيمانکارموظف است تجهيزات ايمني لازم بـراي حفاظت کارگران را در اختيار آنها قرار دهـد. در حفاري با بيل و کلنگ کارگران بايد فاصله کافي ازيكديگر داشته باشند. در گـودالـهـا و شيارهـاي عميق کـه عمق آنها از يك مـتـر بيشتر باشد نبايد کارگران را به تنهايي بکار گمارد .
خاکـبـرداري در زمين هـاي بـا رطـوبـت طبيعي را مي تـوان تـا عمق يك مـتـر، بـراي مـاسـه 25/1 مـتـر، براي ماسه رس دار 5/1 مـتـر، بـراي خـاک رس 2 مـتـر و براي خاک بسيار متراکم را بدون پايه هـاي ايمني، سپر و حائل انجام داد. در سـاير موارد بـا تـوجـه بـه جنس خاک ، عمق گـودبـرداري و شرايط ترافيكي اطراف تدابير ايمني لازم توسط مسئولان اتخاذ مي گـردد. لازم ذكر است كه خاك اين منطقه از جنس رس مي باشد.
پـيـاده كـردن نـقـشـه
هدف از پياده کردن نقشه به معني انـتـقـال نقشه ساختمان از روي کاغذ بر روي زمين با ابعاد اصلي مي باشد. بطوريكه محل دقيق پي ها و ستون هـا و ابعاد آنها روي زمين مشخص گردد. در موقع پياده کردن نقشه از نقشه ي پي کني استفاده مي شـود. بـراي نقشه ي ساختمان هـاي مهم معمولا از دوربين نقشـه بـرداري استفاده مي شـود. براي نقشه ي ساختمان هاي کوچک و معمولي از مـتـر و ريسمان کـار استفاده مي شـود .
کــارگــران بـا حـضـور مهندس نـاظـر بـه پياده کـردن دقيق نقشه فونداسيون اقـدام کـردنـد. بـه گـونـه اي که به وسيله ي متر، ريسمان کار و گچ کاملا ابعاد فونداسيون را مشخص کرده و آن را در زمين پياده كـردنـد.
بـتـون مگــر
بتون مـگـر كـه بـه آن بـتـون لاغر نـيـز مي گـويند اولين قـشر پي سـازي مي بـاشد. مقدار سيمان در بتون مگر حدود 100 الي 150kg/m3 است . بتون مگر معمولا به دو دليل مورد استفاده قرار مي گـيـرد :
1 : براي جلو گيري از تماس مستقيم بتون اصلي فونداسيون با خاک.
2 : براي رگلاژ کف فونداسيون و ايجاد سطحي صاف براي ادامه پي سازي.
کـارگـران پـس از ساختن بـتـون مگر، آن را در جـاهـاي مشخص شـده بــه ضخامت حدودا ده سانتي متر ريخته و سطح روي آن را بـا ماله تقريباً صاف کردند .
جالب توجه است کـه بـراي ساختن بتون مگـر با عيار صد و پنجاه ، براي پيمانه کـردن و تعيين عيار از حـلـب هـاي بيست كيلوگرمي روغن استفاده مي شد .
کارگران پس از ريختن بتون مگر و گذشت حدودا سه الي چهار ساعت به آب دادن مختصر و سطحي آن پرداختند. لازم به ذکر است که در هنگام ريختن بتون مگـر حدوداً از هر طرف هفت تا ده سانتيمتر بيشتر از ضـخـامـت فونداسيون بتون ريزي کرديم. که البته اين کار براي سهولت در اجراي قالب بندي و کفراژبندي بود.
امروزه برای ساخت سازه های بلند و با طول زیاد نظیر سیلوها، برج های مخابراتی، هسته های برشی ساختمان های بلند، برج های خنک ساز ، دودکشها، پایه های پله، کف تونلها، کانال های آب، کف جاده ها و سازه های مشابه که اجرای آنها در گذشته نیاز به داربست بندی سنگین در اطراف سازه داشت،از روشی استفاده می گردد که قالب لغزنده نام دارد. با استفاده از روش قالب لغزنده بسیاری از داربست بندی های اطراف سازه حذف گردیده و سرعت اجرای کار به همراه نمای بهتر برای کار افزایش می یابد.
هدف از این پروژه اجرای سازه های بتنی با استفاده از قالبهای لغزنده و توجه به روشهای غیر کلاسیکی است که با توجه به کارایی زیاد شان می تواند به کار گرفته شود .در فضای سازه ای یک ساختمان عادی (مثلاَ اداری) استفاده از قالب لغزنده تنها محدود به بخش هسته مقاوم ساختما ن یا عموماَ بخش هایی نظیر هسته دوراسانسور پلهکان و موارد مشابه میباشد . قالب لغزنده چنین عناصری غالبآ کوچک بوده و اجرای انها میتواند به عنوان عملیات فرعی قبل از شروع اجرای قسمت اصلی ساختمان مورد توجه قرار گیرد .در طر ف د یگر.
درمقیاس بزرگتر ، در ساخت ساختمان های بلند مرتبه ،اجرای توام کل کاربا استفاده ار قالب های لغزنده میتواند مورد توجه قرار گیرد .
علاوه بر این در اجرای سازه های بلند غیر ساختمانی که هندسه یکنواختی دارند ،نظیر برج های رادیو تلوزیونی ، برج های خنک ساز ، دوکشها،سیلوها،و موارد مشابه استفاده از قالبهای لغزنده، میتواند به عنوان روش اجرایی مورد توجه قرار گیرد.
قبل از شرح جزییات اجرای قالب بندی لغزنده باید مزایاو معایب این سیستم کاملآ مورد ارزیابی قرار گیرد تا مشخص شود که در چه نوع پروژه ای میتوان از این تکنیک بهره برد.تا کنون ثابت شده است اجرای قالب بندی لغزنده، روشی به مراتب سریعتر نسبت به شیوههای اجرایی معمول و مرسوم سازه های بتنی می باشد. وبه تبع ان در صورتی که شکل اجرایی با عملیات قالب لغزنده درگیر شود، قطعآ زمان تکمیل وخاتمه پروژه مربوطه،کوتاهتر خواهد شد. از دیدگاه کارفرما، کاهش زمان تکمیل واتمام پروژه به منزله بازگشت سریعتر در جریان است و از دیدگاه پیمانکار، کاهش زمان اتمام پروژه، کاهش هزینه های بالاسری و امکان تکمیل عملیات بیشتری درخلال زمانبندی تعین شده
میباشد. در شرایط ایده ال قالب بندی لغزنده موجب کاهش هزینه های اجرایی وبه تبع ان کاهش هزینه تمام شده ساختمان خواهد شد.قالب بندی لغزنده یکی از سازوکارهای خودکار است که میتواند در اکثر سیستمهای طراحی سازه ای مورد استفاده قرار گیرد، لیکن میزان بازده وکارآیی ان بستگی به نوع طراحی ساختمان وسازگاری ان با جزییات اجرایی دارد که در استفاده از قالب لغزنده مهم می باشد.
جهت دستیابی به یک سیستم خودکار پربازده، کلیه عملیات درقسمتهای مختلف باید سازماندهی شده وبا یکدیگر تطبیق داده شوند، سپس با کمترین درگیری، عملیات
مختلف اجرای در کنار هم گرفته و پیشرفت کند.مثلـآ، تحویل مصالح به پای کار نظیر بتن وارماتور ، باید به گونه ای زمان بندی شود که سرعت لغزش قالب حداکثر شود. در اجرای قالب بندی لغزنده به کمکها وتخصص های ویژه بیشتری نسبت به اجرای بتن های معمولی، نیاز است. حضور اگاه واشنا به سیستم اجرایی قالب بندی در کل زمان اجرا لازم و ضروریی است.
اجرای هرنوع سازه با قالب بندی لغزنده مناسب نیست، ودر هر مورد، عملی بودن استفاده از سیستم قالب لغزنده باید مورد بررسی وارزیابی قرار گیرد. این امر با مشورت مهندسین معمار ،مهندسین سازه ،ومهندسین اجرایی صورت میگیرد .چرا که در بسیاری از موارد محدودیت طرح سازه ای ویا طرح معماری مانع از اعمال تغییرات لازم جهت نصب واجرای قالب بندی لغزنده می شود. در صورتی که طراحی پروژها چه از لحاظ معماری وچه از لحاظ سازه ای،در مراحل اولیه باشد.در بعضی از موارد امکان اعمال تغیرات لازم یا به عبارتی انجام طراحی بر پایه اجرای قالب بندی لغزنده وجود خواهد داشت. بسیاری از کارفرماها، جهت تآمین سود بیشتر به این سیستم که نوع همکاری و وحدت نظیر بین معماری سازه واجرامیباشد متوسل می شوند.
ظوابط طراحی
در ادامه ظوابط عمومی که جهت اجرایی کارآواقتصادی سیستم قالب های لغزنده لازم وضروری است، تشریح می شود. با
ظابطه اول ان است که طرح نما بین هر دو تراز متوالی یکسان باشد. این امر امکان قالب بندی را فراهم می کند. که در حین لغزش، نیازی به اصلاح هندسی در مقیاس بزرگ نخواهد داشت. بدین منظور، باید ضخامت دیوار یا ابعاد قالب بندی شده را در کل ارتفاع ثابت در نظر گرفت. صرفه جویی در بتن مصرفی از طریق کاهش ضخامت یا ابعاد هندسی مقطع، صرف تظر از زمان تلف شده،موجب صعوبت زیادی به جهت اصلاح قالب ها در حین اجرا می شود.حداقل ضخامت دیوار هر چند که به اندازه سنگدانه های بتن مصرفی وابسته است، لیکن از دیدگاه قالب لغزنده، نباید از 180 میلی متر کمتر باشد تا قفل کردن،قالب که ناشی از اصطکاک زیاد بین جداره قالب و بتن تازه می باشد، جلوگیری شود.
طراحی ارماتورهای مقطع عامل دومی است که بر بازده عملیات اجرای قالب لغزنده موثر است.از تمرکز زیاد ارماتور در مقطع،ان گونه که در مقاطع تیرهای داخلی و تیرهای پیرامونی وجود دارد، باید اجتناب شود. چرا که در چنین حالتهایی، ارماتور گذاری در حین لغزش قالب اگر غیر مکن نباشد، بسیار مشکل خواهد بود.در صورتی که
لغزش قالب به صورت پیوسته نباشد، جزییات ارماتورهای قائم باید به گونهایی باشد که در حین توقف قالب، ارماتورگذاری قائم انجام گیرد.اگر لغزش قالب به طور پیوسته باشد.یک الگوی مناسب که مورد رضایت مهندس سازه باشد. باید برای محل وصله ارماتورهای قائم اتخاذ شود،به گونه ای که، امکان ارماتور گذاری در حین حرکت قالب، فراهم باشد. البته بهتر است تدابیری اتخاذ شود تا محل همه وصله هادر یک تراز نباشد. ارماتورهای انتظاری که برای اتصال دال ساختمان های معمولی بکار میروند معمولآ نمره 12 یا کوچکتر هستند. برای کارگزاری این ارماتور ها باید شاخه انتظار انها را خم کرد بطوری که به موازات سطح قالب قرار گیرند.با لغزش وعبور قالب از انها و گرفتن بتن،این ارماتورها راست می شوند.برای ارماتور های با قطر بزرگتر،میتوان از وصله جوشی استفاده کرد.برای این کار ابتدا ریشه هایی در داخل بتن جاگزاری میشود.که طول انتظار انها کوتاه بوده ومیتوانند در داخل ضخامت دیوارمحفظه های قرار گیرند. پس از عبور قالب از این محفظه ها انتهای این ارماتور ها بدون پوشش (باز) می مانند ومیتوان شاخه انتظار اصلی را به انها جوش نمود. این ارماتورها باید جوش پذیر باشند.
در صورتی که دال بتنی در طرفین یک دیوار با اجرای قالب لغزنده وجود داشته باشد، راه اقتصادی و مناسب جهت یکسره گی ارماتور های افقی دال بتنی که درون دیوار عبور مینمایند.
این سوراخها از طریق بستن قطعات پلاستوفوم به ارماتورهای قائم در محلی که تعبیه سوراخ مدنظر است ، تعبیه می شوند . سپس این قطعات با خرد کردن وماسه پاشی ،از داخل دیوار پاک شده واز بین می روند.قرار دادن یک لایه ماسه در داخل قالب ، شیوه ایی اقتصادی جهت تشکیل شکاف قائم سراسری در داخل دیوار می باشد. جهت دستیابی به تولید نهایی رضایت بخش ،که در اینجا سازه تکمیل شده مطابق با کلیه ضوابط اجرایی وخواست های معماری است ،در مورد ملحقاتی که به دیوار قالب بندی شده نصب یا متصل می گردند،باید دقت ویژه ای مبذول داشت ،تا در محدوده ورواداریهای مورد نظر در طراحی بوده و با دیگر ابعاد هندسی ،کاملآ تنظیم باشند . البته این گونه اعمال دقت متفاوت از بتن ریزی معمولی نیست ، لیکن در این حالت خاص صعوبت مجموعه عملیاتی برای تنظیم موقعیت دقیق ملحقات نسبت به غرشه متفاوت قالب لازم است ، اهمیت بیش تری به این دقت نظر می بخشد . طبق ظوابط 117-ACI میزان جابجایی یا دوران نسبت به یک نقطه ثابت در تراز پایه سازه های با ارتفاع کمتر از 30 متر نباید از 50 میلیمتر ، ودر مورد سازه های با ارتفاع بیش از 30 متر ، نباید از 1/600 ارتفاع سازه و یا 200 میلی متر ،بیشتر باشند .بر این اساس در ساختمان های بلند در مواردی که چاه اسنسور با استفده از قالب لغزنده اجراه می شود وقاب های دراسانسور از نظر ارتفاعی در یک راستا قرار دارند ، پروفیل طولی چاه اسانسور باید نسبت به امتداد شاقولی رسم شوند تا بتوان موقعیت صحیح ومناسب ریل را در داخل چاه اسانسور تعیین کرد .
درشروع كاريك ساختمان طراحي شده طرحي درمقابل قراردارد كه باهمكاري مهندس ساختمان تهيه مي شود. براي اينكه طراحي واستراكچر درارتباط نزديك بايكديگر بايد باشند. براي طراح سيستم باربر ساختمان نياز به تجربه است كه آن موجب انتخاب روش واقتصادي ماده ساختماني ويك سيستم مناسب باربري مي شود كه هدايت درست عمليات ساختمان ساده ترين روش تقريبي محاسبه بسيار مهم است .
طرح پس از اينكه به صورت قابل رويت ترسيم مي شود محاسبات نهايي استاتيكي انجام مي شود .
درآخر وارد جزييات كار مي شود سپس طرح نهايي اجرايي ترسيم مي گردد.
طراحي خوب همراه استراكچرمطمئن واقتصادي براي يك ساختمان نياز به شناخت درمورد مصالح ساختماني ، سيرنيرو ، اندازه ها ، اجراو نوع آن و همچنين نظارت وسيح ودقيق ، تمرين واستعداد ذاتي مي باشد.
بخاطر هماهنگي وتوضيحات واضح بين كارفرما ، مهندس ، شركت اجراكننده ومسئولين ساختمان مثل شهرداريها مي بايست براي ايجاد يك ساختمان مدارك زير ارائه شوند.
طراحي معماري ، محاسبات استراكچربانقشه هاي داراي پوزيسيول ، فهرست بهاء باتوضيحات مربوطه خصوصا نوع مصالحي كه بايد درآن استفاده شوند پلان زمانبندي وبراي مصالح ساخنماني جديد و تازه عرضه شده ازتوليدهاي مخصوص ، بايد كنترل مخصوص درمورد مرغوبيت وايمني ، احنمالا برگه آزمايش موجود باشد.
تمام محاسبات بايد به آساني قابل كنترل باشند درصورت استفاده از فرمول خاص ازمنابع غير قابل دسترسي آنها به اثبات برسند يعني نحوه رسيدن به آن فرمول محاسبات بايد حتي با گذشتن سالها قابل دسترسي و قضاوت باشد.
داشتن اطلاعات اوليه اززمين ونوع خاك ازقبيل : مقاومت ، نوع خاك به ويژه ازنظر ريزش بودن وضعيت آب زيرزميني، عمق يخبندان وساير ويژگي هاي فيزيكي خاك آزمايش شود.
به طور كلي نبايد عمق پي كني كمتر از50 سانتي متر باشد.
درگود برداري پي هنگام اجرا ممكن است جداره ريزش يااينكه پي ساختمان مجاور زير آن خالي شود كه به وسيله شمع (ازنوع چوت يا آهن ) يا چيدن آجر به صورت پله اي مهارمي شود .
يك راه ديگر كه مي توان انجام داد اجرا جزء به جزء است . ابتدا محل ستونها اجرا شود ودرمرحله بعد پس از حفاري تدريجي اجزاء ديگر ديوارسازي انجام گيرد.
درزمينهاي خاك دستي همان طور كه از اسم آنها پيدااست خاكي است كه ازمحل ديگر به زمين منتقل شده است ونبايد ساختمان راروي آن بنا كرد ازمشخصات اين زمينها است ووجود ذرات غير طبيعي درآنهاست.
درابتدا زمين كانال كشي شده بود كه اين كانال كشي براي بستن آرمارتو آماده شده دو طرف اين كانالها راباآجر چيده شده كه اين عمل براي جلوگيري ازريزش خاك به داخل كانال درهنگام عمليات بتن ريزي انجام مي گيرد . ذرات خاك مانع چسبندگي بتن مي شود.
كل كانالها رابايك بتن به نام متر كه ازنظر سيمان داراي خلوص پاين است پوشيده مي شود چون سيمان براي تحمل فشاريست كه براي يك سطح صاف وجلوگيري ازقسمت شيره بتن مي باشد.
اين بتنم به بتن نظافت معروف است ضخامت 10تا 15سانتي متر وعيار سيمان 100تا 150كيلوگرم سيمان است .
سپس روي آجرهاي اين كانالها راباپلاستيك مي پوشانند چون مانع از نشت شير آب بتن به اطراف مي شود.بتن ريزي سبب ارتباط وپيوستگي به عبارت ديگر يكپارچگي كه دراثر بتن درجا بيم همه اعضاء بوجود مي آيد بافايده است.
بتن غير مسلح : نام قبلي بتن كوبيده شده براي فوئداسيون ، ديوارها ، ديوارهاي مايل وغيره . وقتي كه بارگذاري سبك است به بتن 50 ، 100 ، 150 مربوط است.
بتن 550 : بعنوان بتن درجا براي اعضاي نه خيلي باريك پل ها كه خصوصا تحت بارگذاري شديد قرار گرفته اند وساير كارهاي مهندسي درقطعات پيش ساخته حتي درساختمانهاي بلند اعضاي رده بالا وباارزش .
بتن پيش تنيده :
جنس بالاتر بتن تا 80 است كه اين بتن استاندارد شده نيست نياز به اجازه مخصوص ازاداره نظارت ساختمان دارد . نياز به كنترل ونظارت دقيق داشته واغلب بايد آزمايش شود براي بتن پيش تنيده تراورسهاي راه آهن خواسته مي شود.
براي انتخاب ميل گردها بتن بستگي به نوع سازه دارد ومقدار فشاري كه به بتن وارد مي شود دارد . درهنگام آرمارتوربندي درقسمتهايي كه فشار بيشتر وارد مي شود (درجاي شمعهاي ساختمان) تراكم ميلگردها بيشتر مي باشد وازميلگردهاي قوي تر استفاده مي كنند درهنگام آرماتوربندي ابتدا درميلگرد رابه نام خرپا دركانال گذاشته ميلگردها راروي آن پهن كرده وبخ وسيله سيمهاي فولادي آنها رامي بيند وتا حالت يكپارچه گرفته وازطرفين كانال وازكف چند سانتيمتر 3 تا 5 فاصله دارد تا بتن كاملا اطراف ميلگردهاي فولادي رابپوشانند تا ازخوردگي آنها جلوگيري كنند كه اين فاصله معمولا بستگي به آب و هوا ونوع خاك منطقه دارد . مثلا درسازه هاي دريايي اين ضخامت بيشتر است تا درمنطقه خاكي به علت مواد معدني بيشتر درآب دريا درهنگام بتن ريزي بايد كاملا دانه بندي بتن حفظ شود يعني دريك منطقه دانه هاي درشت ودريك منطقه دانه هاي ريز قرار ميگيردو نسبت سيمان به آب رعايت شود درهنگام تخليه بتن از آن ميدان فاصله ارتفاع بتن تا زمين نبايد از 20/1 سانتي متر بيشتر شود.
ودرهنگام بتن ريزي يا پمپ هاي هوا به داخل بتن هوا دمي مي كنند تا يكنواختي ويكپارچگي كاملي بر بتن ايجاد شود دربعضي مواقع بتن ريزي دريك روز تمام نمي شود براي اينكه درروز بعد بتني كه مي ريزند با بتن روزقبل كاملا به هم بچسبند بتن روز قبل رابا يك زاويه 45 درجه نسبت به افقي قطع مي كنند وسطح آن رادرهنگام بتن ريزي مجدد آن كاملا شسته وتا كاملا تميز شود كه اين سطح به نام سطح واريز معروف است. معمولا بعد از يك هفته قالبهاي (آجر ياچوب يا صفحه هاي آهني ) رابرداشته وبتن ريزي تمام مي شود . بايد توجه داشت درهنگام بتن ريزي صفحه هاي آهني كه براي قرارگرفتن شمع ها برروي آن دربتن ها قرار گرفته مي دهند طبق نقشه هاي مهندسي كاملا درهمان فاصله واز نظر ارتفاع دريك سطح بايكديگر قرارگيرند. اين ميله هايي كه بوسيله مهره ها به اين صفحه ها بسته شده نسبت به مقدار نيرو كه به صفحه ها وارد مي شود تعداد ميله ها كم يا زياد مي شود از 4تا 9 ميله بر روي آنها بسته مي شود وانتهاي اين ميله ها كاملا به سمت بيرون خم شده است وازتوع آج دار مي باشد.
سازه ساختمان ازمجموعه اي ازاعضا مثل تيروستون تشكيل شده تا بتواند نيروهاي گوناگون مانند وزن ساختمان ، باربرف ، باد يازلزله را تحمل نمايد وبه زمين منتقل كند. درطراحي هر سازه ظوابطي وجود دارد كه مي تواند باعث حداقل هزينه ، حداقل وزن ، حداقل زمان ساخت وحداكثر بهره مي گردد.
درطراحي سازه مي توان از روش گام به گام زير بهره برد:
1- برنامه ريزي 2- شكل اوليه سازه 3- تعيين بارهايي كه توسط سازه تحمل خواهد شد
4-انتخاب اوليه قطعات سازه 5- تحليل 6-ارزيابي 7- طرح مجدد 8-تصميم نهايي
هماهنگي سيستم سازه با نوع مصالح درطراحي بنا عامل بسيار مهمي است. به طور مثال دربعضي از سازه ها نقش باربري را ديوارهاي آجري وسنگي (مصالح بنايي) به عهده دارند كه ساختمانهاي اسكلت بنايي ناميده مي شوند . دربعضي ديگر از ساختمانها با سقف به وسيله بتنها وستونها تحمل مي شود اين اعضاي باربر ازفولاد يا بتون مسلح ساخته مي شوند به اين نوع ساختمانها به طور كلي اسكلتي گويند. نام خاص اين گونه سازه ها بر حسب نوع مصالح اصلي مصرفي تعيين مي شوند مانند اسكلت فلزي ، بتوني ، چوبي و غيره .
يكي ازويژگيهاي مهم مصالح براي پايداري ساختمان دربرابر زلزله خاصيت جذب انرژي يابه عبارت ديگر خاصيت تغيير شكل زياد قبل ازشكست مي باشد. رفتار كششي مصالح مختلف باهم فرق دارند مصالح شكل پذير مانند فولاد مي تواند قبل ازشكست تغيير زيادي دهد ولي مصالح شكننده مانند آجر، تحت بارگذاري زياد تقريبا هيچ رفتار ارتجاعي ندارد وبه طور ناگهاني مي شكند. سازه هاي تبدل مسطح اگرداراي طراحي واجراي مناسب قابها واتصالات باشد مي تواند قبل ازشكست قدرت جذب انرژي زياد داشته باشد.
چند نوع سازه اسكلت فلزي داريم :
سازه قابي : نيروهاي وارده رابه همراه خودش تحمل ومنتقل مي نمايد.
سازه خرپايي : اعضاي آن نيروهاي وارده رابه صورت كششي يافشار تحمل مي نمايد .
سازه كابلي : سازه هايي هستند كه نيروهاي وارده رابه صورت كششي تحمل ومنتقل مي نمايند.
ازفوايد سازه هاي اسكلت فلزي مقاومت بالاي فولادي دركشش وفشار همچنين به علت توليد يفولاد و كارخانه وشرايط بهتر كنترل كيفيت آن ، بتون وساير مصالح بنايي امكان سهل تر توسعه سازه .
اتصال چند قطعه به يكديگر امكان پيش ساخته كردن قطعات سرعت نصب واشغال فضاي كمتر وقابليت كاربرد درارتفاع زياد را مي توان از مزاياي اسكلت فلزي نام برد .
ازمزاياي ديگر سازه اسكلت فلزي مي توان به سبك تربودن نسبت به سازه بتون مسلح وشكل پذيري بيشتر وامكان ساخت كارگاهي وياخارج ازكارگاه اشاره كردو ازمعايب اين سازه مقاومت ضعيف دربرابر رطوبت وآتش سوزي ومحدودست طرحهاي معماري به علت لزوم استفاده از بادبند را مي توان نام برد.
كارگذاشتن ستونها :
ستونها يك ساختمان اسكلت فلزي نقش انتقال دهنده بارماوارده شده رابه فونداسيون به صورت نيروهاي فشاري ، كششي ، بر ش يا لنگرخمشي به عهده دارند. دراين ميان ستون فلزي با فونداسيون بتوني بااستفاده ازصفحه اي فلزي ارتباط برقرار مي كند.
علت استفاده از صفحه در زير ستونها اين است كه چون ستون فلزي به علت مقاومت بسيار زياد تنشهاي بسيار بزرگي را تحمل ميكند وبتون قابليت تحمل اين تنشها را ندارد،بنابراين صفحه ستون واسطه است كه ضمن افزايش سطح تماس ستون با پي سبب ميگردد توزيع نيروهاي ستون در حد قابل تحمل براي بتون باشد كه نحوه كار گذاشتن اين صفحه را در صفحات قبل توضيح داده شد كار اتصال صفحه زير ستون با بتون به وسيله ميله مهار (بولت)صورت مي گيرد بولت نقش عمده اي ندارد وتنها پايه را در محل ثابت نگه ميدارد.هنگام نصب ستون عملي ديگري كه انجام شد انتهاي ستون سنگ خورد، صاف ميكنند تا تمام نقاط مقطع ستون روي صفحه يسي ـ پليت قرارگرفته وعمل انتقال نيرو به خوبي انجام بگيرد. واطراف چون علاوه بر فشار كنكر نيز بر صفحه ستون وارد ميشود طول بولت بايد به اندازه باشد كه كشش وارد شده را تحمل كند.
ستونهاي در يك ساختمان بسنگي به فشار نيروي، لنگر كه تحمل ميكند ساخته ميشود كه در شرايط معمولي از در آهن 14 را در كنار يكديگر قرار داده ودر فاصله هاي معين به هم جوش مي دهند و در مواقع ديگر اگر نيروي وارد شده بيشتر شود قدرت آهن مورد استفاده را بالاتر مي برند و براي افزايش قدرت ستون در دو طرف ستونها صفحه هاي فلزي را از انتها تا چند متر ستون جوش ميدهند .معمولانبشي كه براي قرارگرفتن پلها برروي آنها است قبل از نصب ستونها براي راحتي آن جوش مي دهند
(( نصب ستون به صفحه هاي فلزي))
اتصال ستون فلزي به شالوده ستوني به نيروي موجود درپاي ستون بستگي دارد. درستون باانتهاي مفصلي فقط نيروي فشار وبرشي ازستون به شن منتقل مي شود . دراين حالت اتصال ازطريق نبشي ها صورت مي گيرد.
اگربخواهيم لنگر خمشي رانيز به بتن انتقال دهيم (اتصال گيردار) ازطريق قطعات ورق يعني لچكي ها صورت ميگيرد. به علاوه بااستفاده ازلچكي ها دراتصال پاي ستون ضخامت ورق كف ستون كاهش مي يابد.
((نصب پيچهاي مهاري))
نصب پيچهاي ممهاري درموقع بتون ربزي : دراين روش پيچها رادر محلهاي تعيين شده قرارمي دهند وموقعيت آنها سيمهاي فولادي معمولا ثابت مي كنند . سپس بتن را ميريزند .
روش ديگر براي نصب پيچهاي مهاري پس از بتن ريزي اين است . دراين روش درمحل پيچهاي مهاري به وسيله قالب درداخل بتون ، فضاي خالي ايجاد مي كنند پس از گرفتن وسفت شدن بتون جعبه رااز محل خارج مي كنيم ، سپس پيچ مهاري رادر محل خود درگير با آرماتورقرارمي دهيم وتنظيم مي كنيم واطراف آن رابتون كه معمولا دانه ريز است پر مي كنيم.
دربعضي مواقع اتصالا كف ستون با بتن به بجاي پيچهاي مهاري از ميلگردها يا تسمه ها استفاده مي شود كه به ورق كف ستون جوش مي دهند . روش كار به اين صورت است كه معمولا درموقع بتون ريزي مجموعه ورق كف ستون ومهارها را درشالوده مي گذارند پس از گرفتن وسفت شدن بتون ستون راروي ورق كف ستون قرار مي دهند وجوشكاري مي كنند .
معمولا درهنگام بتن ريزي حبابهاي هوا درزير ورق كف ستون محبوس مي شوند . حتي اگر در موقع بتون ريزي حبابي درزير ورقه نمانده باشد به علت آفت بتن فاصله اي بين ورق كف ستون وبتن به وجود مي آيد. بخار آب دراين فاصله تقطير مي شود خطر زنگ زدگي وضعيف شدن كف ستون را پديد مي آورد و امكان تنظيم بعدي ورق ستون وجود ندارد.
((چگونگي ساخت ستون))
ستونها ممكن است بر حسب نياز با تركيب واتصالات از انواع پروفيلها ساخته شوند . به طور معمول ورايج به صورت زير است
الف) اتصال دو پروفيل به يكديگر به طريقه دوبله كردن
ب) اتصال دو پروفيل با يك ورق سراسري روي بالها
ج) اتصال دو پروفيل با بستهاي فلزي(تسمه)
الف)دراين حالت دوبال پروفيل رابه يكديگرجوش داده ودرصورتي كه درسرتاسرستون به جوش نيازي نداردودست كم جوش ما بايد به صورت زيرباشد:
حداكثر فاصله ي بين طولهاي جوش در طول ستون به صورت غير ممنه از 60سانتيمتر تجاوزنكند وطول جوش ابندايي انتهاي ستون بايدبرابربزگترين عرض مقطع باشدوبه طور يكسره باشدوطول موثر درهرقطعه از جوش منقطع نبايداز 4برابربعد جوش يا40ميليمتركمترباشدوتماس ميان بدنه دوپروفيل نيايداز يك شكاف 5/1ميليمتري تجاوزكنددر نقشه ها مقدار جوش را آنيكونه بيان مي كنند(100×200)يعني 20 سانتيمتر جوش 10 سانتيمتر فاصله ي خالي جوشودر برخي موارد گفته مي شود75درصديعني 75درصدجوش كاري درستون صورت گيرد25سانتيمتر فاقد جوش كاري باشد.
ب)روش اتصال دو پروفيل با يك ورق سراسري:
ورق اتصال روي نيمروخ متصل مي گردد فاصله ي جوشها مقطع كه ورق را به طور نيمروخ ما متصل ميكندمعمولا از 30سانتيمتر نبايد كمتر باشد.
فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق ميشود. معمولاً
منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm ميباشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).اولين جرقه فناوري
نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك
سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه
داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.
مقياس نانو
سازمان بين‌المللي استانداردها يك متر را بدين گونه تعريف كرده است:
طولي كه توسط نور در خلأ در بازه زماني 29979457/1 ثانيه طي ميشود، يك متر ميباشد ويك نانومتر 10-9متر ميباشد.
با ايجاد ارتباط ميان اندازه اتم‌ها و مقياس نانو ميتوان يك نانومتر را راحت‌ترتصوركرد. يك نانومتر برابر قطر 10 اتم هيدروژن و يا 5 اتم سيلسيم ميباشد. درك اين موضوع براي افراد معمولي نيز راحت‌تر ميباشد.
همچنين :
يک نانو متر يک ميلياريم متر است.
يک گلبول قرمز داراي عرض تقريبي هفت هزار نانومتر است.
يك مولكول آب داراي قطري حدود 1 نانو متر است.
مولكول اندازه پروتئينها بين 1 تا 20 نانومتر است .
طبق تعاريف مقياس طولي بين 1 نانومتر تا 100 نانومتر را مقياس نانو مي گويند
تصور كنيد كه در یکی از گرمترین روزهای آفتابی در تابستان، نور خورشيد مستقیما به اتاق شما می تابد و هیچ راه گریزی به جز استفاده از پنجره هايی با شیشه های دودي برای متعادل تر کردن گرما و نور اتاق ندارید. همچنین دوست دارید تا تنها زمانی که نور شدت دارد شیشه درست مانند عینک های فتوکرومیک دودی شوند.
کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران
واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر ميباشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو»بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در کتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشينهاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.
خلاصه
در سال 1870 يک شيميدان بلژيکي با نام دسمت(Desmedt) اولين سنگفرش آسفالت واقعي را، که مخلوطي از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نيويورک ايجاد نمود. طراحي دسمدت در بزرگراهي در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداري قرار گرفت. سپس دسمدت خيابان پنسيلوانيا در واشينگتن را آسفالت کرد که سطح اين پرژه 45149 متر مربع بود.يکي از نمايندگان محلي کنگره به دسمدت گفت: ”اين کار هرگز عموميت نخواهد يافت.“ با اين حال، بر اساس تقاضاي رو به‌رشد بازار، پيش‌بيني ميشود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قير معدني به 107 ميليون تن برسد. در اين ميان آسفالت معلق بيشترين رشد را دارد. همچنين به عنوان نشانه‌اي از رشد اين محصولات در آينده، چندي است كه کار بر روي آسفالتي که در موقع خرابي خودش را تعمير کند، آغاز شده است. به کارگيري فناوري نانو در ساخت زيربناهاي مربوط به حمل ونقل، تقريباً معادل با تلاش بشر براي فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است.
تاريخچه
در سال 1870 يک شيميدان بلژيکي با نام دسمت(Desmedt) اولين سنگفرش آسفالت واقعي را، که مخلوطي از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نيويورک ايجاد نمود. طراحي دسمدت در بزرگراهي در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداري قرار گرفت. سپس دسمدت خيابان پنسيلوانيا در واشينگتن را آسفالت کرد که سطح اين پرژه 45149 متر مربع بود.يکي از نمايندگان محلي کنگره به دسمدت گفت: ”اين کار هرگز عموميت نخواهد يافت.“
با اين حال، بر اساس تقاضاي رو به‌رشد بازار، پيش‌بيني ميشود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قير معدني به 107 ميليون تن برسد. در اين ميان آسفالت معلق بيشترين رشد را دارد. همچنين به عنوان نشانه‌اي از رشد اين محصولات در آينده، چندي است كه کار بر روي آسفالتي که در موقع خرابي خودش را تعمير کند، آغاز شده است.
به کارگيري فناوري نانو در ساخت زيربناهاي مربوط به حمل ونقل، تقريباً معادل با تلاش بشر براي فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است.در سال 2005 ايده ساخت آسفالتي براي بزرگراه‌ها که بتوانند خودشان را تعمير کنند براي بسياري دور از ذهن به نظر مي‌رسيد. بنابراين صنعت آسفالت-قير به يک تحول نياز دارد تا مردم بتوانند امکانات فناوري نانو را ديده و مزاياي آن را درک نمايند.
دکتر ليوينگستون، فيزيکدان برنامه تحقيقات زيربنايي پيشرفته در اداره کل بزرگراه‌هاي فدرال (FHWA)، مي‌گويد: ”آسفالت و سيمان هر دو جزء نانومواد مي‌باشند. تاکنون ما نتوانسته‌ايم بفهميم که در اين سطح چه اتفاقي مي‌افتد، اما اين اثرات بر عملکرد مواد تاثير مي‌گذارند.“
بنا بر گفته ليوينگستون، يک ماده پليمري ساختاري که ميتواند به طور خود به خودي ترک‌ها را اصلاح نمايد، قبلاً توليد شده است. اين پيشرفت قابل ملاحظه با استفاده از يک عامل اصلاح کننده کپسوله شده و يک آغازکننده شيميايي کاتاليستي درون يک بستر اپوکسي ايجاد شده است.
يک ترک در حال ايجاد موجب گسستن ميکروکپسول‌هاي موجود شده، در نتيجه عامل اصلاح‌کننده با استفاده از خاصيت مويينگي درون ترک رها ميشود. با تماس عامل اصلاح‌کننده با کاتاليزور موجود، اين عامل شروع به پليمريزه شدن نموده، دو طرف ترک را به هم مي‌چسباند.
اين روش ميتواند منجر به توليد آسفالتي شود که ترک‌هاي خود را اصلاح مي‌کند. ليوينگستون مي‌گويد: ”هيچ‌کس نمي‌تواند براي رشد اين فناوري زماني را پيش‌بيني کند، اما پيشرفت واقعي در حال انجام است و قابليت‌هاي موجود بسيار هيجان‌آور مي‌باشند.“
با اين حال، براي استفاده‌کنندگان فعلي آسفالت، تصور نبود دست‌انداز، يا نبود تأخير به خاطر تعميرات آسفالت، بسيار دور از دسترس بوده و نگراني‌هاي جدي آنها را برطرف نمي‌سازد.
محيط زيست عامل اصلي تأثيرگذار در فرايند تصميم‌گيري براي پروژه‌هاي بزرگراه در بسياري از کشورها است. مزاياي يک آسفالت متفاوت براي جاده‌ها از ديدگاه زيست‌محيطي و مصرف انرژي، تنها يک بخش مهم از فرآيند تصميم‌گيري است. ديدگاه‌هاي زيست‌محيطي موجب تسريع پيشرفت‌هاي فني و اجتماعي ميشوند. نيازهاي چندگانه حفاظت از محيط زيست شامل: محدود نمودن انتشار گازهاي گلخانه‌اي، مصرف کمتر انرژي، کاهش سر و صداي ترافيک و اطمينان از سلامتي و راحتي در رانندگي، اهدافي هستند که به دليل ايجاد مسئوليت مشترک، مهم‌تر از تمام پيشرفت‌هاي علمي مي‌باشند.
يکي از اين اهداف بستن چرخه مواد يا استفاده صد در صدي از مواد قابل بازيافت در ساخت جاده است. صنعت در اين زمينه تجربه زيادي در مورد استفاده از محصولات فرعي در آسفالت به دست آورده است.
مثال‌هايي از مواد زايدي که در مخلوط آسفالت مورد استفاده قرار گرفتهاند، عبارتند از: تفاله کوره شيشه‌دمي، خاکستر حاصل از سوزاندن زباله‌هاي شهري، خاکستر موجود در مراکز توليد برق به وسيله زغال، آجرهاي خرد شده، پلاستيک حاصل از سيمهاي برق قديمي و لاستيک حاصل از تايرهاي کهنه.
با اين حال، استفاده موفقيت‌آميز از اين محصولات وابسته به تحقيقات کامل در زمينه منابع و ويژگيهاي آنها بوده و معمولاً در سطح پاييني قابل انجام است. در اين حالت امکان بررسي پيوسته عملکرد آسفالت نيز وجود دارد که خود موضوعي مورد بحث است.
با اين حال، مطابق گفته‌هاي مارك بلشه، مدير آسفالت لاستيک در پروژه آسفالت‌سازي آرام آريزونا، حمايت عمومي - نه تحقيقات علمي- کليد توسعه صنعت توليد آسفالت با استفاده از محصولات فرعي است.
پرژه آريزونا ارزشي معادل 34 ميليون دلار داشته و در همين سال به پايان خواهد رسيد. اين پروژه تقريباً 70 درصد (185 کيلومتر)آزادراه ناحيه فونيكس را دربرگرفته و آسفالت آن قادر خواهد بود تا مدت طولاني صداي ناشي از اصطکاک را در جاده کاهش دهد.
آسفالتِ داراي لاستيک تنها درصد بسيار کم و تقريباً بي‌اهميتي از درآمد صنعت ساختماني را به خود اختصاص ميدهد، اما بلشه مي‌گويد که با افزايش رغبت عمومي اين درصد افزايش خواهد يافت.
به عنوان مثال در ژاپن، گروه تحقيقات آسفالت لاستيک (JARRG)، که شامل مجموعه‌اي از توليد‌کنندگان تاير و شرکتهاي آسفالت‌سازي ميباشد، يک اتصال‌دهنده آسفالت بسيار ويسکوز را توسعه دادهاند که از انبساط و پخش تايرهاي کهنه‌اي که به صورت بسيار ريز ساييده شده‌اند، توليد ميشود. اين اتصال دهنده در مخلوط آسفالت پخش شده و سپس پخته ميشود.اين ماده ميتواند به عنوان يک ماده الاستيک مابين مواد متراکم ديگر عمل نموده و از اين طريق، ارتعاش و صدا را کاهش دهد. بنا بر اعلام JARRG اقبال عمومي به اين محصول بسيار خوب است.
بلشه مي‌گويد: ”افرادي که در صنعت آسفالت لاستيک درگير بوده‌اند، همواره سعي کرده‌اند که آن را به دليل ويژگيهاي مهندسي بسيار عالي‌اش به فروش برسانند. امّا بيش از هر چيز اين محصول به عنوان کاهش دهنده صدا شناخته شده است و در پشت اين قضيه، استقبال عمومي قرار دارد.“
وزارت حمل و نقل آريزونا (ADOT) سه سال پيش يک نوع آسفالت را در بزرگراه سوپر استيشن در ناحيه آريزونا به کار برد. بلشه مي‌گويد كه به محض اتمام آسفالت اين بزرگراه، ADOT و مسئولين محلي سيل عظيمي از تلفن‌ها و ايميل‌ها را دريافت نمودند که از اشتياق مردم نسبت به اين جاده کمصداتر حکايت داشت.
البته همه چيز آسفالت لاستيک کامل نيست. اين مخلوط باعث ايجاد بخار و بو در فرآيند آسفالت کردن شده، هنوز در مورد قابل بازيافت بودن آن بحث وجود دارد. اين آسفالت نسبت به آسفالت‌هاي معمول بسيار گرانتر بوده و آسفالت‌کاراني که تا به حال با اين ماده چسبناک کار نکرده‌اند، ممکن است در کار کردن با آن، که بايد در يک بازه دمايي معين انجام شود، دچار مشکل باشند.
ممکن است نظر بلشه در مورد نظر عمومي درست باشد، اما روي ديگر سکه اين است که خواست استفاده‌کنندگان از جاده کمصداتر و در عين حال داراي اثرات زيست‌محيطي کمتر، افزايش يافته است. اين امر باعث تمرکز بيشتر تحقيقات بر روي مسائل مربوط به حمل و نقل، از جمله مواد مورد استفاده در جاده شده است.
افزايش عمومي در ميزان حمل و نقل، بار بيشتر بر روي محور، و فشار بيشتر تاير بر روي جاده، تقاضا براي آسفالت‌هاي قوي‌تر وبادوام‌تر را افزايش ميدهد. حمل و نقل بيشتر به اين مفهوم نيز ميباشد که ايجاد مشکل در حمل و نقل براي تعميرات جاده‌اي مطلوب نيست و اين امر موجب ايجاد تقاضاي بيشتر براي تحقيق و توسعه مؤثر ميگردد
کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان
طبق برآوردهاي انجام شده تجهيزات ساختماني سالانه 1000 ميليارد دلار درآمد ايجاد مينمايند. صنعت مربوط به تجهيزات ساختماني يكي از صنايعي است كه فناوري نانو و نانومواد مي‌توانند در آن كاربرد وسيعي داشته باشند. در حال حاضر فناوري نانو در برخي محصولات و تجهيزات ساختمان‌سازي مانند پنجره‌هاي خود تميزشونده و صفحات خورشيدي منعطف براي رنگ‌آميزي ساختمانها، مورد استفاده قرار ميگيرد. البته كاربردهاي بسياري؛ مانند بتن‌هاي خود ترميم شونده، مواد ضد اشعه UV و IR، پوشش ضدمه و سقفها و ديوارهاي منتشر كننده نور
نيز در حال توسعه مي‌باشند
امروزه حسگرهاي توانمند فناوري نانو قادرند درجه حرارت، رطوبت و ذرات سمي معلق در هوا را كنترل كنند. تا سال 2012 انتظار ميرود بازار حسگرهاي فناوري نانو به 2/17 ميليارد دلار برسد. به زودي حسگرهاي ارزان‌قيمت براي كنترل لرزش‌ها، پوسيدگي‌ها و ديگر ملاحظات عملكردي در ساختمان‌سازي ، وارد بازار خواهند شد. فناوري نانو به سرعت باطري‌ها و وسايل بدون سيم مورد استفاده در اين حسگرها را بهبود ميدهد.
در آينده‌اي نه چندان دور حسگرها در ساختمانها، جمع‌آوري اطلاعات درباره محيط و كاربردهاي
ساختمان‌سازي، مورد استفاده قرار ميگيرند. عناصر تشكيل‌دهنده ساختمانها و بناها، هوشمند خواهند شد. البته نانوحسگرها و مواد ساختمان‌سازي نانويي سئوالاتي را براي طراحان، سازندگان، مالكان و استفاده‌كنندگان از ساختمانها ايجاد كرده است. اما آنچه كه بديهي به نظر مي‌رسد اين است كه ساختمانها، هوشمند ميشوند و
نانومواد به عنوان يکي از عناصر اصلي ساختمان مد نظر قرار ميگيرد
ريسك‌هاي مربوط به سلامتي و محيط زيست
بدون شك ساختمانها يكي از حوزه‌هاي اصلي تماس انسانها با نانوذرات از طريق تنفس يا جذب از طريق پوست ميباشد. هم‌اكنون در سيستمهاي تصفيه هواي ساختمان از كاتاليست‌هاي فلزي نانومقياس و ديگر كاربردهاي فناوري نانو براي از بين بردن آلوده‌كننده‌هاي هوا، استفاده ميشود. نانوذرات موجود در اين *****ها مي‌توانند از طريق هوا در ساختمان منتشر شده و وارد بدن انسان شوند. بايستي درباره اثرات سلامتي نانوذرات كه از طريق تنفس به بدن نفوذ ميكنند تحقيقات دقيقي انجام گيرد. ممكن است نانو ذرات از طريق محصولات تميز كننده وروكش‌ها نيز منتشر شوند
توليدكنندگان نانو*****ها، محصولات تميز كننده و روكش‌ها اظهار ميكنند فناوري نانو اين محصولات را از نظر محيطي نسبت به ساير محصولات بي‌خطر‌تر ميكند. ما هم اكنون نانوذرات را از طريق دامنه گسترده‌اي از محصولات، از صفحات خورشيدي تا وسايل آرايش، بدون داشتن اثرات مضر آشكار جذب مي نماييم.
اگر آب مورد استفاده در ساختمانها از طريق نانو*****هاي موجود در بازار تصفيه شوند ممكن است نانوذرات وارد بدن شوند. انتشار نانوذرات در محيط ممكن است اثرات مخربي بر محيط زيست داشته باشد. ممكن است كه پاك كننده‌ها نيز از طريق سيستمهاي دفع فاضلاب ساختمانها وارد محيط‌زيست شوند. در حالي كه نانو*****ها پاك بودن آب و هواي خروجي از ساختمانها را تضمين ميكنند، اثرات زيست‌محيطي نانوذرات بايستي به وسيله
معماران و محققان مورد بررسي قرار گيرد
ریسکهای اجتماعی
در صورتي كه حسگرها بسيار رايج شوند نوع كاملاً متفاوتي از ريسك ممكن است به وجود آيد
ممكن است با استفاده گسترده از عناصر هوشمند در ساختمان‌سازي، حريم خصوصي افراد در معرض خطر قرار گيرد. هم‌اكنون فناوري‌هاي بدون سيم مانند تلفن‌هاي همراه براي استفاده‌كنندگان در حال گسترش ميباشد. در اسپانيا، مكزيك و آمريكا ساكنان ساختمانها از طريق تراشه‌‌هاي كار گذاشته شده در ساختمانها كنترل ميشوند. با گسترش فناوري‌هاي كنترل كننده پاسخ استفاده كنندگان چه خواهد بود؟
درباره حريم خصوصي افراد، سئوالي كه مطرح ميشود اين است كه چه كسي محيط ساختمانها را كنترل ميكند و اين عمل را چطور انجام ميدهد؟ اگرچه عناصر ساختمانها مناسب با سلايق استفاده كنندگان و شرايط محيطي ميگردد ولي مسائل مربوط به كنترل ساختمان ها ميتواند به عنوان يكي از مشكلات اساسي مطرح باشد. براي مثال فناوري نانو اين امكان را به وجود آورده است تا ميزان شفافيت شيشه‌هاي پنجره‌هاي ساختمان ها مطابق با سلايق استفاده‌كنندگان تغيير كند، ولي سؤالي كه مطرح است اين است كه چه كسي ميزان شفافيت شيشه‌ها را كنترل ميكند؟
دیوارها می توانند هر فضایی را محصور نمایند ، اما سقف هر فضایی را امن می نماید . سقف ها به فضا آسایش می بخشند و آنها را از هجوم عوامل طبیعی مانند آفتاب و برف و باران حفظ می نمایند . به کمک سقف ها همانطور که در یک قفسه کتابخانه دیده می شود می توانیم ساختمان را به طبقات متعدد تقسیم نماییم در حقیقت ، دیوارها محیط اطراف خود را در جهت افقی تقسیم می کنند و سقف ها محیط را در جهت قایم تقسیم می نمایند.
مهم ترین ویژگی های یک سقف را می توان به ترتیب زیر برشمرد :
مقاومت و پایداری آن در برابر نیروهای وزن خود و بارهایی که قرار است سقف تحمل نماید که عمده ترین آن در بام بار برف می باشد .
مقاومت در برابر آب و هوا : سقف باید به وسیله مصالح عایق مانع از عبور رطوبت به داخل فضا شود . دوام قطعات و اجزای مختلف تشکیل دهنده سقف در برابر فرسودگی. همچنین مقاومت در برابر گرما و سرما و آتش سوزی از جمله ویژگیهای یک سقف مناسب است .
هر سقفی از لحاظ نوع ساخت و عملکرد سازه ای با توجه به شرایط می تواند به طرق مختلفی طراحی و اجرا گردد،که از آن جمله اند :
ü الف ) سقف طاق ضربی
ü ب )سقف چوبی
ü ج ) دال ها ( یکطرفه ،
ü دوطرفه و تیرچه بلوک
ü د ) سقف های کمپوزیت
ü ه ) سقف های خرپایی یا فضایی
لازم به ذکر است که سقف های تیرچه بلوک که خود نوعی دال یکطرفه می باشد ، از سه عنصر دال ، تیرچه و بلوک تشکیل یافته که تیرچه ها و بلوک ها خود انواع مختلفی دارند .
بلوک ها که نقش باربری ندارند و فقط خاصیت پرکنندگی دارند انواع مختلفی دارد ازجمله :
بلوک های بتنی
بلوک های سفالی
بلوک های پلاستوفوم
تیرچه ها نیز چند نوع مختلف دارند :
تیرچه های پیش کشیده
تیرچه های پس کشیده
تیرچه های پیش تنیده
انواع سقفهاي بتني :
يكي از اجزاي اصلي تشكيل‌دهندة انواع ساختمانها، سقفهاي بتني هستند كه نقش اساسي آنها انتقال نيـروهاي قائم و افقي ناشي از وزن مـردة سقف، سربارها و نيروهاي با دو زلزله به تيرها و ستونها و ديوارهاي بابر است. در ضمن، اتصال كليه اجزاي بابر قائم (ستونها و ديوارها) به يكديگر، موجب تقويت آنها شده و به اين ترتيب، كل ساختمان در مقابل نيروهاي وارده، به طور واحد واكنش نشان ميدهد.
نظر به اينكه سقفها سهم نسبتاً زيادي از قيمت تمام شده ساختمان را به خود اختصاص ميدهند. طراحان ساختمان، سيستمهاي متنوعي را به منظور هرچه اقتصادي‌تر كردن آنها، ابداع و اجرا كرده‌اند كه صرفه‌جويي در مصرف بتن و فولاد، كاهش يا حذف قالب‌بندي، بهبود روشهاي ساخت و ارتقاي كيفيت اجراي محورهاي اساسي، كوششهاي انجام شده را تشكيل ميدهند. در زير، روند اساسي اين مراحل پيشرفت به طور مختصر شرح داده ميشود.
براي صرفه‌جويي در مصرف بتن و سبكتر كردن وزن سقف، قسمتي از مقطع سقف كه در منطقة كششي قرار ميگيرد، حذف و فقط آن مقدار از سطح مقطع بتن كه براي جاگذاري آرماتورهاي عرضي و كششي لازم است، باقي گذاشته ميشود. اين كار به ويژه براي كاهش وزن مردة سقف و ساختمان، داراي اهميت خاصي است. فاصله محلهاي باقيمانده به حد كافي نزديك به هم انتخاب ميشوند، تا مناطق فشاري و كششي مقطع بتني سقف به طور يكپارچه عمل كنند و سقف حالت اولية خود را از دست ندهد. اين روش منجر به طرح دالهاي مجوف، با پشت‌بند، لانه زنبوري مانند آنها گرديده است. مصرف بتن در اين نوع سقفها، به حدود مقدار اوليه، و وزن سقف نيز تقريباً به همين ميزان كاهش مي‌يابد. از طرف ديگر، به علت سبكتر شدن وزن سقفها، در مصرف ميلگرد و هزينة اجراي بقية قسمتهاي باربر ساختمان، صرفه‌جويي قابل ملاحظه‌اي شود.
قالب‌بندي براي ايجاد فضاهاي مجوف در دال، معمولاً به روشهاي زير انجام ميشود:
در روش نخست، براي اجتناب از قالب‌بندي محلهاي خالي و پر كردن آن محلها، از بلوك‌هاي مجوف و سبك وزن استفاده ميشود. به اين منظور، مصالح پركننده را به فواصل معين روي قالب كف قرار داده و ميلگردها را نصب ميكنند و سپس بتن‌ريزي انجام ميشود.
در روش ديگر، از قالبهاي فلزي و يا پشم‌شيشه كه به راحتي قابل نصب و جمع‌آوري هستند، استفاده ميگردد
سقف تيرچه و بلوك
سقف تيرچه و بلوك جزء دال هاي يك طرفه به حساب مي آيد كه در اين نوع سقف براي كاهش بار مرده از بلوك هاي توخالي بسيار سبك ( مجوف) بتني يا سفالي براي پر كردن سقف استفاده مي شود0
كاربرد تيرچه و بلوك در ساختمان
: تيرچه و بلوك براي پوشش سقف ساختمان هاي اسكلت آجري و اسكلت فلزي واسكلت بتن ارمه استفاده مي شود.
اما چرا جزء بهترين ها است ؟ 1: باعث سبكي سقف مي گردد 2: دوام خوب در مقابل آ تش سوزي دارد 3: مقاومت خوبي در مقابل نيروهاي افقي مانند باد و زلزله دارد 4: عايق صوتي خوبي است 5: عايق حرارتي در مقابل سرما وگرماست 6: عايق رطوبتي است 7: صاف و هموار بودن سطح زير و روي سقف پس از اجرا از ديگر محاسن اين نوع سقف محسوب مي گردد اما همانند ديگر سقفها اين نوع سقف نيز داراي معايبي نيز هست كه عمده عيب آن: 1: اجراي آن نسبت به سقف هاي مشابه زمان زيادي نياز دارد 2:اجراي سقف تيرچه و بلوك نياز به نيروي ماهر و متخصص دارد كه متاسفانه به اين موضوع اهميت چنداني داده نمي شود 3: و بزرگترين عيب اين سقف اين است كه در دهانه هاي بزرگ نمي توان استفاده گردد
جدول ارتفاع بلوك و ضخامت سقف
ضخامت سقفارتفاع بلوك ۲۵۱۸ ۳۰۲۲
۳۵۲۶
نكات مربوط به تيرچه ها: نكته 1: اندازة عرض تيرچه ها 8تا 12 سانتيمتر است. نكته 2: ضخامت تيرچه ها معمولا 4 سانتيمتر است. نكته 3: پس ازبتن ريزي تيرچه ها آن را بوسيله ويبراتور خوب ويبره كنيم. نكته 4: بتن داخل قالب فلزي يا سفالي جهت ساخت تيرچه با عيار 400تا500كيلوگرم سيمان در متر مكعب بتن ريز با مصالح سنگي ريزدانه تهيه شود. نكته 5:فاصله محوروسط تا محوروسط تيرچه ديگر معمولا 50سانتيمتر شود.
سقف تیرچه و بلوک
پاره ای از محدودیت ها و ویژگیهای فنی سقف تیرچه و بلوک شامل تیرچه پیش ساخته نیز می شود. در زیر ویژگیهای مهم اجزای تشکیل دهنده خود تیرچه ، مورد بحث قرار می گیرد. تیرچه پیش ساخته از قسمت های زیر تشکیل می یابد :
1-1 عضو کششی
1-2 میلگردهای عرضی
1-3 میلگرد بالائی
1-4 بتن پاشنه
عضو کششی
حداقل تعداد میلگرد کششی دو عدد بوده و سطح مقطع میلگردهای کششی از طریق محاسبه تعیین می شود . در هر صورت ، سطح مقطع میلگرد کششی برای فولاد نرم ، از 0.0025 ، و برای فولاد نیم سخت و سخت ، از 0.0015 برابر سطح مقطع جان تیر نباید کمتر باشد . توصیه می شود قطر میلگرد کششی از 8 میلیمتر کمتر و از 16 میلیمتر بیشتر نباشد. در مورد تیرچه هایی که ضخامت بتن پاشنه آنها 5.5 سانتیمتر یا بیشتر باشد ، می توان حداکثر قطر میلگرد کششی را به 20 میلیمتر افزایش داد. برای صرفه جویی در مصرف فولاد و پیوستگی بهتر آن با بتن ، معمولا از میلگرد آجدار ، به عنوان عضو کششی استفاده می شود. حداکثر سطح مقطع میلگردهای کششی ، بستگی به نوع فولاد و بتن مصرفی دارد و نباید از مقادیر مندرج در جدول زیر بیشتر باشد.
حد جاری شدن فولا بر حسب
کیلوگرم بر سانتیمتر مربع
200
3600
4200
تاب فشاری بتن 250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع
4%
98%
1%
تاب فشاری بتن 300 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع
2%
7%
6%
تاب فشاری بتن 350 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع
85%
24%
3%
مقادیر بالا بر حسب درصد سطح مقطع جان تیر است.
نکته بسیار حائز اهمیت اینست که در عمل باید از تطبیق مقاومت میلگردهای مورد استفاده با مقاومت قید شده در جدولها و محاسبات اطمینان حاصل کرد.
در صورت استفاده از میلگردهای کششی به تعداد بیش از دو عدد ، دو میلگرد طولی باید در سرتاسر طول تیرچه ادامه یابند ، ولی طول مورد نیاز بقیه میلگردها را می توان با توجه به نمودار لنگر خمشی محاسبه و در مقطعی که مورد نیاز نیست ، قطع نمود.
فاصله آزاد بین میلگردهای کششی نباید از قطر بزرگترین دانه شن بتن مورد مصرف در پاشنه تیرچه به اضافه 5 میلیمتر کمتر باشد.
فاصله میلگرد کششی از لبه جانبی بتن پاشنه تیرچه ، به شرط وجود بلوک ، نباید از 10 میلیمتر کمتر باشد و فاصله آزاد میلگرد کششی از سطح پائین تیرچه ( پوشش بتنی روی میلگرد ) نباید از 15 میلیمتر کمتر باشد . در صورتی که از کفشک ( قالب سفالی ) استفاده شود ، فاصله آزاد میلگرد کششی از قسمت بالائی کفشک نباید از 10 میلیمتر کمتر باشد.
پوشش روی میلگردها که در بالا شرح داده شد ، مربوط به تیرچه های مورد استفاده برای فضاهای داخلی ساختمانهاست. در صورتی که این تیرچه ها در محیط های باز ، مانند بالکن یا در فضاهایی که دارای مواد زیان آور برای بتن می باشند ، ادامه یابند ، اجرای یک لایه اندود ماسه سیمان پر مایه به ضخامت حداقل 15 میلیمتر در زیر پوشش ، ضروری است. در ساختمانهائی که خورندگی فراگیر است یا در اقلیمهای خورنده باید حداقل ضخامت پوشش بتنی روی میلگردها رابه 30 میلیمتر افزایش داد.
میلگردهای عرضی
این میلگردها جهت منظورهای زیر در تیرچه منظور می شوند:
تامین اینرسی (=لختی ) لازم جهت مقاومت تیرچه در هنگام حکل و نقل.
تامین مقاومت لازم جهت تحمل بار بلوک و بتن پوششی در بین تکیه گاه های موقت ، پیش از به مقاومت رسیدن بتن.
جهت تامین پیوستگی لازم بین تیرچه و بتن پوششی ( درجا )
تامین مقاومت برشی مورد نیاز تیرچه.
برای میلگردهای عرضی از نوع فولاد نرم و نیم سخت استفاده می شود که بصورت مضاعف یا منفرد تولید می شوند.
سطح مقطع میلگردهای عرضی نباید از 0.0015bw.t کمتر اختیار شود که bw عرض جان مقطع و t فاصله دو میلگرد عرضی متوالی است.قطر میلگردهای عرضی از 5 میلیمتر تا 10 میلیمتر تغییر می کند ، و در هر حال ، حداقل قطر برای خرپای با میلگردهای عرضی مضاعف 5 میلیمتر ، و برای خرپای با میلگرد عرضی منفرد، 6 میلیمتر است. در مورد خرپای ماشینی ، میلگردهای عرضی به طور مضاعف و از نوع نیم سخت می باشند. قطر میلگردهای عرضی این نوع خرپاها بین 4 الی 6 میلیمتر تغییر می کند.
حداقل زاویه میلگرد عرضی نسبت به خط افق ، 30 درجه است و معمولا از 45 درجه کمتر نیست. ارتفاع خرپای تیرچه معمولا با توجه به ضخامت سقف ، که خود تابعی از دهانه مورد پوشش است ، تعیین می شود. فاصله میلگردهای عرضی متوالی در تیرچه ها ، حداکثر 20 سانتیمتر است.
در بعضی از انواع تیرچه ها ، به جای میلگرد عرضی ، از ورق خم کاری شده با تسمه استفاده می شود.
میلگرد بالائی
از میلگرد بالائی ( میلگرد ساده یا آجدار ) به منظور تحمل نیروی فشاری خرپا در مرحله اول باربری تیرچه استفاده می شود و قطر آن با توجه به نوع میلگرد و طول دهانه ، فاصله تیرچه ها ، ارتفاع خرپای تیرچه و ضخامت بتن پوششی ، همچنین فاصله های جوشکاری عرضی ، از 6 تا 12 میلیمتر متفاوت است
در بعضی از انواع تیرچه ها ، از تسمه یا ورق به جای میلگرد بالایی استفاده می شود. جدول زیر به عنوان راهنمای تعیین میلگرد بالائی تیرچه های غیر ماشینی توصیه می شود:
تا دهانه 3 متر
6 میلیمتر
دهانه 3 متر تا 4 متر
8 میلیمتر
دهانه 4 متر تا 5.5 متر
10 میلیمتر
دهانه 5.5 متر تا 7 متر
12 میلیمتر
میلگرد کمکی اتصال : این میلگرد ، به منظور مهار کردن میلگردهای کششی و امکان استقرار بیش از دو میلگرد کششی در ناحیه پاشنه تیرچه ، به کار برده می شود.
قطر میلگردهای کمکی اتصال ، 6 میلیمتر و طول آنها در حدود فاصله میلگردهای کششی است. میلگردهای کمکی اتصال در فواصل 40 تا 100 سانتیمتری از یکدیگر نصب می گردند. در بعضی از کارخانه های تولید تیرچه که جهت قالب بتن پاشنه از ناودانی استفاده می شود ، معمولا بتن پاشنه تا انتهای میلگرد کششی ادامه می یابند. در این موارد ، بهتر است میلگرد کمکی در فاصله 12 سانتیمتری از دو انتهای میلگرد کششی نصب شود تا هنگام اجرای سقف ، و در صورت شکستن دو سر تیرچه جهت نمایان شدن میلگردهای کششی ، خرپا صدمه نبیند.
جوشکاری : اتصال میلگردهای عرضی و اعضای بالایی و زیرین خرپای تیرچه ، معمولا توسط نقطه جوش تامین می گردد. البته می توان از هر نوع عمل جوشکاری مناسب ، جهت اتصال اعضای خرپا استفاده کرد ، مشروط بر آنکه در مرحله جوشکاری ، از سطح مقطع اعضای خرپای تیرچه کاسته نشود ، مشخصات مربوط به جوشکاری باید مطابق آئین نامه های معتبر داخلی یا خارجی باشد.
بتن پاشنه
حداقل عرض بتن پاشنه 10 سانتیمتر است و نباید از ( 3.5/1 ) برابر ضخامت سقف کمتر باشد. ارتفاع بتن پاشنه باید به میزانی باشد که قابل بتن ریزی بوده و پوشش بتن روی میلگرد را جهت ایجاد مقاومت در برابر آتش سوزی تأمین نماید و همچنین پس از قرار گرفتن بلوک با سطح زیری تیرچه همسطح گردد. معمولا ضخامت بتن پاشنه 4.5 تا 5.5 سانتیمتر و عرض آن 10 تا 16 سانتیمتر است.
پاشنه پس از جاگذاری خرپا در قالب فلزی یا در قالب دایمی سفالی ( کفشک ) بتن ریزی می گردد. بتن پاشنه نقش بسیار مهمی در نحوه اجرای سقف دارد. چنانچه سطوح افقی و عمودی تیرچه ، در امتداد طولی انحنا داشته باشند ، جاگذاری بلوکها با مشکلاتی مواجه خواهد گشت. نشمینگاه بلوک باید صاف و یکنواخت باشد تا بلوکها به طور یکنواخت در محل خود قرار گیرند و سطح زیرین سقف برای نازک کاری بعدی مناسب گردد.
برای مشخص کردن بتن با دوام در برابر خوردگی ميلگردها روشهای مختلفی ارائه شده است که هر آزمايش و روش پيشنهادی به پارامتر معينی توجه دارد . آزمايشهای بسيار ساده تا بسيار مشکل و پر هزينه در اين مجموعه قرار دارد و معمولا" آزمايشهای دقيق تر و معتبر تر پر هزينه و زمان بر می باشند . دست اندرکاران همواره بدنبال آزمايشهای ساده ، کم هزينه و سريع هستند هر چند از دقت کمتری ممکنست بر خوردار باشند .
معمولا" آزمايشهائی معتبر تلقی می گردند که مستقيما" به مسئله خوردگی ميلگردها می پردازند . آزمايشهای غير مستقيم همواره غير معتبرتر تلقی ميشوند ولی کاربرد آنها در دنيا رواج زيادی دارد .
آزمايشهای زير از جمله اين موارد است و در هر بررسی بايد مشخص کرد که از کدام آزمايش زير بهره گرفته ايم .
آزمايش جذب آب حجمی اوليه ( کوتاه مدت ) و نهائی ( دراز مدت ) بتن BS1881 و ASTM C 642
آزمايش جذب آب سطحی ( ISAT ) بتن BS 1881
آزمايش جذب آب موئينه بتن RILEM
4- آزمايش مقاومت الكتريكي بتن
5- آزمايش نيم پيل ( پتانسيل خوردگی ) ASTM C 876
6- آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی ) G 109 ) بروش گالوانيک
7- آزمايش شدت خوردگی بروش گالواپالس
8- آزمايش درجه نفوذ يون کلر بتن AASHTOT259
9- آزمايش تعين عمق نفوذ يون کلر در بتن
10 - آزمايش تعين پروفيل يون کلر و ضريب نفوذ آن
C114 و C1218 و ASTM C1152
11 - آزمايش شاخص الکتريکی توانائي بتن برای مقابله با نفوذ يون کلر
ASTM 1202
هرچند عنوان برخی استانداردها و يا شماره آن در بالا ذکر شده است اما اين آزمايشها ممکن است با تغييرات اندک و يا زياد در استانداردهای ديگر نيز انجام شود که نتيجه آن الزاما" مشابه به استانداردهای ديگر نيست و از مفهوم واحد برخوردار نمی باشند .
آزمايش جذب آب حجمی اوليه کوتاه مدت و دراز مدت :
انواع آزمايش جذب آب حجمی وجود دارد . شکل و ابعاد نمونه ، طرز خشک کردن ( دما و مدت ) ، نحوه قرارگيری در آب ، دمای آب ( معمولی و جوشان ) ، مدت قرار گرفتن در آب و نحوه گزارش نتيجه از موارد اختلاف استانداردهای مختلف می باشد . بسياری از استانداردها برای کنترل کيفيت قطعات بتنی پيش ساخته از اين آزمايش استفاده می نمايند . مکعبی 10 ×10 و استوانه ای کوچک به قطر 5/7 تا 10 سانتی متر از اشکال و ابعاد رايج است . دمای خشک کردن نمونه ها از 40 تا 110 درجه متغير می باشد. مدت خشک کردن از 24 ساعت ( دمای 110 ) تـــــــا 14 روز ( دمای 40 تا 50 ) پيش بينی شده است . در برخی استانداردها نحوه خاصی برای قرارگيری در آب و ارتفاع آب روی نمونه در نظر گرفته اند . دمای آب از 20 تا جوشانيدن آب منظور می شود . مدت قرار گيری در آب قرائت های مربوط به 10 دقيقه ، 30 و 60 دقيقه تا بيش از ســـــه روز می باشد . در اکثر استانداردها تعريف جذب آب حجمی نسبت وزن آب جذب شده به وزن نمونه خشک اوليه است . لازم به ذکر است اگر بخواهيم اين ويژگی را در بتن های سبک با بتن معمولی مقايسه کنيم بهتر است نسبت حجم آب جذب شده به حجم نمونه را مد نظر قرار دهيم ، بهرحال مقايسه نتايج جذب آب حاصله از آزمايش طبق استانداردهای مختلف کاملا" گمراه کننده است . برخی کتب ، بتن ها را از نظر ميزان جذب آب طبقه بندی می نمايند . بطور مثال گفته می شود جذب آب اوليه مربوط به 30 دقيقه طبق BS1881 بهتر است کمتر از 2 درصد باشد تا بتنی با دوام داشته باشيم . معمولا" گفته می شود جذب آب کوتاه مدت برای کنترل دوام بتن معتبر تر است زيرا خصوصيات سطحی بتن را به نمايش می گذارد .
جذب آب سطحی :
اين آزمايش عمدتا" در انگليس کاربرد دارد و جذب يک جهته را در روی نمونه خاص در منطقه محدود اندازه گيری می نمايند . نوع خشک کردن اوليه بتن ، زمان و وسايل مربوطه در اين استاندارد مشخص شده است . اين آزمايش عملا" در ايران کاربرد کمی دارد .
جذب آب موئينه بتن :
بسياری معتقدند مکانيسم جذب آب بتن در مناطق مرطوب ، جــــــذر و مد و پاشش آب يا شالوده های واقع در منطقه خشک و بالای سطح آب با مکانيسم جذب موئينه شباهت دارد . Rilem آزمايش جذب آب موئينه را بر روی نمونه های مکعبی 10 سانتی متری بصورت زير توصيه ميشود .
نمونه ها در دمای 40 تا 50 در آون خشک می شوند ، سپس چنان در بالای سطح آب قرار می گيرد که 5 ميلی متر آن داخل آب باشد . در زمانهای مختلف و ترجيحا" پس از 3 ، 6 و 24 و 72 ساعت وزن نمونه اندازه گيری و وزن آب جذب شده تعيين می شود . سپس وزن آب ( حجم آب ) بر سطح نمونه ( حدود Cm2100 ) تقسيم می گردد تا ارتفاع معادل آب جذب شده بدست آيد . (i برحسب ميليمتر )
C ثابت جذب موئينه و s ضريب جذب موئينه است . اين مقادير از برازاندن خطی بر نقاط بدست آمده در صفحه مختصات بدست می آيد .
هر کدام از اين پارامتر ها دارای مفهوم خاصی است ولی s اهميت بيشتری دارد و آهنگ جذب را نشان می دهد و هر چه کمتر باشد بهتر است . در انتهای آزمايش گاه نمونه را شکسته و ارتفاع واقعی جذب آب را بطور متوسط بدست می آورند و برای اين منظور در آب ماده رنگی ( مانند لاجورد ) می ريزند . ارتفاع زياد موئينه نشانه خوبی برای بتن نيست . در واقع بتن هائی که خلل و فرج ريزي دارند ممکنست ارتفاع موئينه زيادی داشته باشند و اين نکته مهمی است که معمولا" در مفهوم نفوذ پذيری در برابر آب ، خلل و فرج ريزتر مطلوب تر تلقی می شوند .
آزمايش مقاومت الکتريکی بتن :
خوردگی پديده الکترو شيميائی است . عملا" ميلگرد بصورت آندو بتن کاتد می شود و يک جريان الكتريکی بين ميلگرد و سطح بتن بوجود می آيد . مسلما" دراين حالت تحرک يون ها را شاهد هستيم . هر چه اين حرکت بيشتر و سهل تر انجام شود به مفهوم آنست که مقاومت در برابر تحرک يونی کمتر است و با هدايت الکتريکی بتن بيشتر می باشد . بنابراين بايد گفت يکی از راههای ساده آزمايش دوام بتن ، تعيين مقاومت ويژه الکتريکی آن می باشد . مقاومت الکتريکی بتن نيز مانند مقاومت هر جسم مرکب ديگر تابع اجزاء آن و ارتباط اجزاء با يکديگر است . مقاومت الکتريکی سنگدانه ها و خميــــــر سيمان سخت شده و نسبت مقدار هر يک در بتن و همچنين کيفيت وجه مشترک ( ناحيه انتقالی ) و مصرف افزودنيهای پودری معدنی تأثير زيادی در مقاومت الکتريکی بتن دارد . وجود رطوبت و اشباع مقاومت الکتريکی را کم می کند . وجود ترکهای ريز که با آب پر شود به شدت مقاومت الکتريکی را کاهش می دهد . حتی اگر بجای آب از محلول آب نمک يا آب دريا استفاده کنيم افت شديدی در مقاومت الکتريکی مشاهده خواهيم نمود . بنابراين سعی می شود مقاومت الکتريکی بتن های اشباع با آب نمک يا آب دريا اندازه گيری شود . اندازه گيری مقاومت الکتريکی ساده است . کافی است دو صفحه برنجی يا مسی را کاملا" در تماس با سطح نمونه بتن قرار دهيم و با يک اهم متر مخصوص ، مقاومت الکتريکی را بدست آوريم . اما اين مقاومت الکتريکی بايد بدون توجه به اثر ابعاد گزارش شود يعنی بايد مقاومت ويژه الکتريکی تعيين و اعلام گردد تا بتوان آنرا با ساير بتن ها مقايسه نمود . برای اين منظور از رابطه زير استفاده می شود .
مقاومت ويژه الکتريکی بتن بر حسب اهم متر
R مقاومت الكتريكي قرائت شده از دستگاه
A سطح نمونه ( سطح تماس صفحه برنجي با بتن )
L فاصله بين دو صفحه تماس ( طول نمونه )
اعتقاد بر آن است که هرچه مقاومت ويژه الکتريکی بيشتر باشد بتن با دوام تر و مطلوب تری داريم.
مقاومت ويژه الکتريکی بتن اشباع نوع بتن از نظر دوام در برابر خوردگی
بيشتر از 200 عالی
200 -120 خوب
120- 50 متوسط
کمتر از 50 ضعيف
برای اتصال مناسب صفحه برنجی با بتن معمولا" لايه نازکی از خميــر سيمان نسبتا" شل را بکار می برند و صفحه را با فشار به خمير سيمان و سطح بتن چسبانيده و اندازه گيری را به انجام می رسانند .
ميتوان گفت هيچ آزمايشی به سادگی و اعتبار اين آزمايش برای تعيين کيفيت بتن بويژه از نظر تحرک يون کلر و OH در داخل بتن نمی باشد . اما جالب است بدانيم اين آزمايش هنوز دارای دستورالعمل استانداردی نيست . هم چنين اختلاف نظر علماء بتن برای اندازه گيری R ( مقاومت اهمی ) و Z ( مقاومت ظاهری با در نظر گرفتن اثر القائی و خازنی ) بحث برانگيز است . برخی اعتقاد دارند کافی است R را بسادگی اندازه گيری کنيم و برخی معتقدند که در بتن اثر خازنی وجود دارد و بايد وسايلی را بکار برد که بتواند Z را مشخص نمايد ( بويژه در بتن های ميکروسيليس دار ) ، برخی نيز معتقدند که تفاوت چندانی بين Z و R عملا" وجود ندارد .
اميد است در آينده بتوان برای کنترل دوام بتن از اين آزمايش سريع و کم هزينه استفاده نمود و بايد دانست الزاما" مقاومت فشاری بيشتر به معنای مقاومت ويژه الکتريکی نمی باشد .
بتن های حاوی ميکروسيليس بسته به ميزان ميکروسيليس ، مقاومت الکتريکی 3 تا 10 برابر مقاومت الکتريکی بتن مشابه ولی بدون ميکروسيليس را دارا است در حاليکه مقاومت فشاری بتن ممکنست فقط 5 تا 15 درصد افزايش يابد . البته بايد گفت اندازه گيری مقاومت ويژه الکتريکی بتن سخت شده داخل قطعه کار دشواری است .
اگر ميلگرد و بتن را مانند يک مدار برقی در نظر بگيريم اختلاف پتانسيل ، مقاومت و شدت جريان در آن وجود دارد . بديهی است هر چه مقاومت الکتريکی بيشتر شود شدت جريان کمتر می گردد و شدت خوردگی نيز کم می شود . ضمن اينکه مقاومت الکتريکی بيشتر ، آغاز خوردگی را به تأخير می اندازد .
برخی اعتقاد دارند بايد مقاومت الکتريکی بتن سطحی ( پوشش روی ميلگرد ) را اندازه گيری کرد که منطقی بنظر می رسد .
آزمايش نيم پيل ( Half Cell ) :
همانگونه که گفته شد واقعا" يک جريان الکتريکی در بتن مسلح وجود دارد . پس بايد بتوان آن را اندازه گيری نمود . اگر يک سر سيم را به ميلگرد وصل کنيم و سر ديگر سيم را به کمک يک الکترود به سطح بتن مرطوب بچسبانيم و در اين فاصله ولت متری را قرار دهيم ، اختلاف پتانسيل را بر صفحه دستگاه مشاهده می نماييم که در حدود چند ده تا چند صد ميلی ولت است.
بسته به نوع الکترود مصرفی ، ولتاژ قرائت شده متفاوت خواهد بود و قابل تبديل به يکديگر می باشند ، آزمايش نيم پيل دارای دستور العمل استاندارد برای کارگاه می باشد اما دستور استاندارد آزمايشگاهی ندارد . در کارگاه ASTM الکترود مس ـ سولفات مس را توصيه کرده است و در آزمايشگاه معمولا" از الکترود کالومل اشباع استفاده ميشود .
ASTM . C876 شروع فعاليت خوردگی را به صورت احتمالی و بشرح ذيل مشخص کرده است.
احتمال شروع فعاليت خوردگی اختلاف پتانسيل v با الکترود مس ـ سولفات مس (mv )
بيش از 90 درصد 350< v
حدود 50 درصد 200<v<350
کمتر از 10 درصد v < 200
در اين آزمايش بايد ميلگردها بصورت متصل تداوم داشته باشند و قطع در آنها باعث اختلال در نتايج می گردد . بايد دانست که اين آزمايش فقط اختلاف پتانسيل موجود را به دست می دهد که پتانسيل خوردگی نام دارد و به هيچ وجه آهنگ خوردگی يا ميزان خوردگی ميلگرد را به نمايش نمی گذارد .
در آزمايشهای آزمايشگاهی معمولا" ميلگردی را داخل يک استوانه بتنی قرار می دهند و بخش عمده ای از بتن را در داخل آب دريا يا آب نمک ( با غلظت های متفاوت ) می گذارند و يک سر سيم را به ميلگرد خارج از آب و الکترود را داخل آب دريا يا آب نمک قرار می دهند و ولتــاژ را قرائت می کنند .
اين آزمايش مستقيما" کيفيت بتن را بدست نمی دهد فقط می توان کيفيت بتن را در مقايسه با يکديگر ارزيابی کرد ونشان داد کدام نمونه زودتر و کدام يک ديرتر فعاليت خوردگی را آغاز می نمايند .
آزمايش نيم پيل و ارقام ذکر شده فقط برای ميلگردهای بدون پوشش ( گالوانيزه ، اپوکسی و .. . . ) کاربرد و مفهوم دارند و برای ميلگردهای پوشش دار و صنعت متفاوت خواهد بود.
آزمايش پتانسيل و شدت خوردگی گالوانيکی (ASTM G109 ) :
هر چند دستور آزمايشگاهی فوق بصورت استاندارد برای تعيين تأثير افزودنيها بر خوردگی ميلگرد ارائه شده است اما اين آزمايش را با تغييرات خالص می توان برای تعيين کيفيت دوام بتن نيز بخوبي بکار برد .
در يک منشور بتنی دو رديف ميلگرد در بالا و پائين قرار داده می شود که سر و ته آنها مارپيچ شده است و بين آنها يک مقاومت 100 اهمی قرار دارد . در بالای منشور يک حوضچه چسبانيده ميشود و داخل آن با آب نمک ( غلظت 3 درصد و بيشتر ) می ريزيم . نفوذ آب نمک باعث آند شدن ميلگرد فوقانی و کاتد شدن ميلگرد تحتانی می شود و خوردگی گالوانيکی رخ می دهد .
در قرون اخير كه رشد جمعيت در دنيا به طور چشمگيري رو بر ازدياد نهاد و بشر از لحاظ علمي و فني مشكلات بسياري را حل نمود در ساختن مسكن نيز مانند سايرموضوعات تحولات عمده اي به وجود آورد و ديگر ساختن خانه هاي تك واحدي جوابگوي احتياجات جوامع شرق نبوده و بهمين علت سيستم خانه سازي به كلي دگرگون شده و استفاده از مصالح مقاوم نيز مانند فولاد و سيمان در ساختمان رايج گرديد و در اثر دسترسي به اين مصالح و امكانات ديگر گسترش شهرها از حالت افقي به عمودي تبديل شد و امر آپارتمان سازي در ساختمان هاي چندين طبقه متداولگرديد .
براي احداث ساختمان و ابنيه در مدت كوتاه استفاده از بتن پيش ساخته بسيار حائز اهميت است تمامي ساختمانهاي ائم از ساختمانهاي صنعتي پاركينگها ساختمانهاي تجاري ، مجتمع هاي مسكوني ، هتلها ، مدارس ، مراكز تفريحي پلها و انواع سازه هاي ديگر را مي توان با استفاده از بتن پيش ساخته احداث نمود محاسني كه توسط طرفداران اين روش ساخت مطرح مي شود قسمتي به پيش ساختگي قسمتي به پيش تنيدگي و قسمتي نيز به بتني بودن آن مربوط مي شود روشهاي پيش ساخته فشرده نمودن جدول زماني اجراء پروژه كاهش مدت زمان ساخت را ميسر مي سازد.
شرح مختصري از فرايند توليدي يا خدماتي:
اجراي طرحهاي ساختماني صدها جزئيات فني و ساختماني و روابط پيچيده چند جانبه بين صاحب كار ، كار فرما، مجري طرح ،طراح، مجري ، ناظر، پيمانكار جز سازندگان مصالح و لوازم و فروشندگان آنها ، توليد كنندگان ، فروشندگان و اجاره دهندگان تجهيزات ، نيروي انساني ، نهادهاي مديريت شهري و ادارات دولتي را شامل مي شود.
اجراي طرحهاي ساختماني ممكن است به يكي از روشهاي زير انجام مي پذيرد:
-اماني :كه صاحب كار يا قائم مقام او (كارفرما يا مجري طرح) راسا عمليات اجرايي را مديريت مي كنند.
-مديريت اجرا : كه صاحبكار شخصي را از طرف خود مامور اجرايي پروژه مي نمايد
-پيمانكاران جز : كه در آن صاحبان كار هر قسمت از پروژه را به پيمانكاران خاصي تحويل مي دهند
-پيمانكاران كلي : كل پروژه به يك شركت پيمانكاري براي اجراي تحويل داده مي شود.
در كليه روشهاي فوق ، فرض بر اين است كه در طرح از پيش آماده شده اي برا اجرا وجود دارد . امروزه براي صرفه جويي كردن در زمان روشهاي ديگري براي اجرا ي ساختمان ما ابداع و به كار گرفته شده اند كه اجازه مي دهند همزمان با تهيه طرح كار اجرا نيز آغاز و پيش برده شود . از جمله اين روشها ،روش اجراي سريع و روش طرح و ساخت يا طرح و اجرا را مي توان نام برد .
پيمانهاي اجرايي اشكال مختلف دارد كه متداولترين آنها به شرح زير است.
1-پيمانهاي سر جمع
2-پيمانهاي مبتني بر فهرست آمارها
3-پيمانهاي در صد هزينه
صاحبكار شخصي است حقيقي يا حقوقي كه طرح متعلق به او مي باشد.
كار فرما يا مجري طرح شخصي است حقوقي يا حقيقي كه صاحبكار تمام يا بخشي از اختيارات خود را براي اجرا به او سپرده است .
مدير اجرايي شخصي است حقيقي يا حقوقي كه سازماندهي عمليات اجرائي به عهده او واگذار ميگردد .
پيمانكار شخصي است حقيقي يا حقوقي كه انجام خدمات مشخصي را تحت شرايط فني و مالي معين در مدت زمان معلوم به عهده ميگيرد .
الف) موقعيت رشته ساختمان هاي بتني يا بررسي جزئيات سازماني رشته
مزاياي ساختمانهاي بتني:
ساختمانهاي بتني به علل زير مورد توجه مهندسين و شهر سازان قرار گرفته و روز به روز در حال توسعه است .
1-ماده اصل بتن كه شن و ماسه مي باشد تقريباً در تمام نقاط كره زمين در حد وفور يافت مي شود و روي اين اصل امكان ساختن ساختمانهاي بتني را ميسر مي سازد .
2- ساختمانهاي بتني در مقابل عوامل جوي از ساختمانهاي فلزي مقاوم تر بوده و در نتيجه نسبت به ساختمانهاي فلزي داراي عمر طولاني تر مي باشد .
3- در مقابل آتش سوزي ساختمانهاي بتني نسبت به ساختمانهاي فلزي مقاومتر مي باشد
4- به علت شكل پذيري بتن كه مي تواند به هر شكلي كه قالب آن تهيه مي شود ساخته شود .ساختن ستون و پل به اشكال مختلف را ميسر ميسازد و به همين علت مهندسين معمار به اين نوع ساختمانها توجه بيشتري مي نمايد
آيين نامه :
به علت پيشرفت ساختمانهاي بتني در اغلب كشورها ، آزمايشگاهها و انستيتوهاي بتن بطور مداوم مشغول آزمايشات مكرر روي انواع و اقسام سازه هاي بتني ميباشد كه نتيجه اين آزمايشات به صورت نشريه هاي به نام آئين نامه بتن در دسترس عموم مهندسين قرار مي گيرد و در كشور ما هم موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي نشريه هايي در اين مورد انتشار داده است كه در نوشته هاي اين بخش اغلب با توجه به آيين نامه مذكور تهيه گرديده.
شناخت از مسائل اوليه كارگاه و تجهيز كارگاه
بطور كلي در هر كارگاه ساختماني بررسي نكاتي چند قبل از شروع هر گونه عمليات لازم و ضروريست و اين بررسي به پيشرفت بعدي كار و در نتيجه پايين آوردن هزينه طرح كمك خواهد كرد .
اصولا بررسي مقدماتي يك كارگاه قبل از هرگونه عمليات اجرائي داراي اهميت زياديست . اين بررسي را مي توان به مراحل مختلف زير تقسيم كرد
مراحل مختلف ساختن يك ساختمان
1) بازديد زمين :
قبل از شروع هر نوع عمليات ساختماني بايد زمين محل ساختمان بازديد شده و وضعيت و فاصله آن نسبت به خيابانها و جاده ها اطراف مورد بررسي قرار گيرد و همچنين پستي ويلندي زمين با توجه به نقشه ساختمان موردبازديد قرار گرفته در صورتيكه ساختمان بزرگ باشد پستي و بلندي و ساير عوارض زمين مي بايد بوسيله مهندسين نقشه بردار تعيين گردد و همچنين بايد محل چاه هاي فاضلآب و چاه آبهاي قديمي و مسير قنات هاي قديمي كه ممكن است در هر زميني موجود باشد تعيين شده و محل آن نسبت به پي سازي مشخص گردد و در صورت لزوم مي بايد اين چاه با بتون و يا شفته پر شود و محل احداث ساختمان نسبت به زمين تعيين شده و نسبت به ريشه كني ( كندن ريشه هاي نباتي كه ممكن است در زمين روئيده باشد ) آن محل اقدام شود و خاكهاي اضافي به بيرون حمل گردد و بالاخره بايد شكل هندسي زمين و زواياي آن كاملا معلوم شده و با نقشه ساختمان مطابقت داده شود .
2) پياده كردن نقشه
پس از بازديد محل وريشه كني اولين قدم در ساختن يك ساختمان پياده كرده نقشه مي باشد .منظور از پياده كردن نقشه يعني انتقال نقشه ساختمان از روي كاغذ برروي زمين بابعاد اصلي (يك به يك ). بطوريكه محل دقيق پي ها وستونها وديوارها و زيرزمين ها وعرض پي هاي روي زمين بخوبي مشخص باشد وهمزمان با ريشه كني وبازديد محل بايد قسمتهاي مختلف نقشه ساختمان مخصوصا نقشه پي كني كاملا موردمطالعه قرار گرفته بطوريكه در هيچ قسمت نقطه ابهامي باقي نماند .وبعد اقدام به پياده كردن نقشه بشود . بايد سعي شود حتما در موقع پياده كردن نقشه از نقشه پي كني استفاده گردد . براي پياده كردن نقشه ساختمان هاي مهم معمولا از دوربين نقشه برداري استفاده مي شود . ولي براي پياده كردن نقشه ساختمان معمولي و كوچك از متر وريسمان بنائي كه به آن ريسمان كار هم مي گويند استفاده مي گردد .براي پياده كردن نقشه با متر وريسمان كار ابتدا بايد محل كلي ساختمان را روي زمين مشخص نموده وبعد با كشيدن ريسمان در يكي از امتدادهاي تعيين شده وريختن گچ يكي از خطوط اصلي ساختمان راتعيين مي نمائيم.
وبعد خط ديگر ساختمان را معمولا عمود برخط ديگر مي باشد با استفاده از خاصيت قضيه فيثاغورث (درمثلث هاي قائم الزاويه مجذور وتر مساوي است با مجموع مجذورات دوضلع ديگر ) رسم مي نمائيم . معمولا در سطح بنائي استفاده از اين روش را 3و 4و 5 مي گويند . زيرا در اين طريق معمولا اضلاع مثلث 3متر و4متر و وتر مثلث 5 متراست . و براي مكانهاي كوچكتر ويا بزرگتر مي توان از مضربهاي اين اعداد استفاده نمود . مانند 30 و40 و50 سانتيمتر و يا 6متر و 8متر و10 متر. ممكن است به علت قناس بودن زمين دو خط كناري نقشه برهم عمود نباشد . در اين صورت يكي از خطوط مياني نقشه را كه حتما برخط اول عمود است انتخاب و رسم مي نمائيم . ممكن است براي عمود كردن خطوط از گونياي بنائي استفاده نمود . دراين صورت دقت كار كمتر مي باشد .در موقع پياده كردن نقشه براي جلوگيري از جمع شدن خطاها بهتر است اندازه ها را هميشه از يك نقطه اصلي كه آن را مبداء مي ناميم حساب نموده وروي زمين منتقل نمائيم . براي مثال اگر بخواهيم از نقطه A دو اندازه 3 متر و 4 متر را روي امتداد Ax تعيين نمائيم بهتر است ابتدا از نقطه A طول 3 متر جدا نموده تا نقطه B بدست آيد . آنگاه دوباره از نقطه A طول 7 متر را ( مجموع دو اندازه )جدا نمائيم تا نقطه C بدست آيد . براي ساير اندازه ها نيز هميشه بايد از نقطه A اندازه بگيريم .
رپر : با توجه به اينكه هر نقطه از ساختمان نسبت به سطح زمين داراي ارتفاع معيني مي باشد كه بايد در طول مدت اجرا در هر زمان قابل كنترل باشد . براي جلوگيري ازاين موضوع يك قطعه بتني با ابعاد دلخواه ( مثلا 40 در 40 با ارتفاع 20 سانتيمتر ) در نقطه اي دورتر از محل ساختمان ميسازند بطوريكه در موقع گود برداري ويا پي كني با آن آسيب نرسد ودر طول مدت ساختمان تمام ارتفاعات را با آن مي سنجند باين قطعه بتني اصطلاحا رپر مي گويند در بعضي ساختمانهاي كوچكتر روي اولين قسمتي كه ساخته مي شود ( مانند اولين ستون ) علامتي مي گذارند وبقيه ارتفاعات را نسبت به آن مي سنجند.
3-گود برداري
بعد ازپياده كردن نقشه وكنترل آن درصورت لزوم اقدام به گودبردار مي نمايند . گودبرداري براي آن قسمت ازساختمان انجام ميشود كه درطبقات پائين تراز كف طبيعي زمين ساخته ميشود ، مانند موتورخانه ها و انباره و پاركينگ ها وغيره . درموقع گودبردا ري چنانچه محل گودبرداري بزرگ نباشد ازوسائل عمومي مانند بيل و كلنگ و فرقون ( چر خ دستي ) استفاده مي گردد . براي اين كار تا عمق معيني كه عمل پرتاب خاك بابيل به بالا امكان پذير است (مثلا 2 متر ) عمل گودبرداري را ادامه ميدهند وبعد از آن پله اي ايجاد نموده و خاك حاصله ازعمق پائين تراز را روي پله ايجاد شده ريخته و از روي پله دوباره به خارج منتقل مي نمايند .
تاريخ چه مصرف فولاد در بتن :
مصرف فولاد در بتن حاصل يك كشف ناگهاني نيست بلكه نتيجه يك تكامل و پيشرفت است . در سال 1848 لمبوت با ساختن يك قايق بتني پارويي كه به وسيله شبكه هاي مربع مستطيل شكل ميله هاي آهني ، مسطح شده بود ، اولين سازه بتن مسلح را به وجود آورد .
در سال 1873 مونيير يك منبع آب با ظرفيتي برابر 120 متر مكعب ساخت . در سال 1887 كنن وايس در كتاب سيستم مونيير تئوري بتن فولادي را بر اساس سر اصل بنا نهادند كه امروز نيز مورد استفاده قرار مي گيرد
اين اصول بدين قرارند :
1- تمامي نيروي كششي در يك عضو بتن مسلح به وسيله فولاد تحمل مي شود .
2- انتقال نيرو به فولاد به وسيله چسبندگي بين بتن و فولاد صورت مي گيرد . ( اصل عمل مشترك )
3- تغييرات حجمي بتن و فولاد در اثر تغيير درجه حرارت ، با هم برابرند .( به طور تقريب )
علل مصرف فولاد و بتن :
1- فزايش نقش كششي در بتن
2- تركيب بتن و فولاد در بتن مسلحمحاسن هر دو را در برداشته و فاقد عيبهاي آن دو است.
3- افزايش دوام بتن
4- افزايش مقاومت برشي
5- افزايش مقاومت فشاري با استفاده از فولاد هاي جديد
6- پيوستگي كامل بين فولاد و بتن در مقابل ترك هاي كششي
7- ساخت بتوني با مقاومت بالا ( با استفاده از روش پيش تنيدگي ) در نتيجه كاهش خيز و ترك هاي كششي تعت اثر بارها وارده
8- امكان ساخت پوسته هاي مقاوم نازك بوسيله بتن مسلح
ب ) تئوري هاي علمي و تكنيكهاي به كار رفته رشته ساختمان بتني در محل كار :
انواع فولادهاي مصرفي در بتون :
مقاومت فولادهاي مسلح كننده معمولي در بتون 100 برابر مقاومت كششي بتون و 10 برابر مقاومت فشاري بتون است . دو نوع فولاد براي ساختن ميله هاي مسلح كننده مورد استفاده قرار مي گيرد . يكي فولاد نرم و ديگري فولاد با تنش جاري شدن بالا .
اكثر ميلگردها از نورد گرم فولاد نرم ساخته مي شوند . مقاومت آنها در حدود 2400 – 1600 كيلو گرم بر سانتيمتر مربع است . فولاد آجدار با تنش جاري شدن بالا يا از نورد گرم فولاد كم آلياژ و يا به وسيله عمليات سرد روي فلز نرم ( پيچش و كشش ) به دست مي آيد . فولاد كم آلياژ را مي توان از روي شكل برجستگي هاي سطحي آن از فولاد نرم تشخيص داد در استاندارد بتون ايران براي سه نوع فولاد Al( ميلگرد ساده).AII ( ميلگرد آجدار).AIII ( ميلگرد آجدار پيچيده ).
فولادي آلياژي كه براي سازه هاي بتون پيش تنيده به كار مي رود ، مقاومتي در حدود 1100-8000 كيلو گرم بر سانتيمتر مربع دارد . در سالهاي اخير كه كاربرد هاي بتونپيش تنيده گسترش يافته است براي مقاومت بالاتر در بتون پيش تنيده از كابلهاي فولادي آلياژي ( الياف به هم تابيده از فولاد آلياژي ) استفاده مي كنند كه مقاومت آنها بين 20000 –8000 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع است .در سازه هاي بتوني حجيم كابلها به صورت دسته هاي 5 تايي ،7 تايي ، 13 تايي و 19 تايي مورد استفاده قرار مي گيرند . در حال حاضر در بتون ريزي هاي پس تنيده به علت وزن بالاي قطعات و وسعت دهانه تنها كابلها كار بر دارد .
فرمهاي رايج كاربرد ميلگرد در بتون :
ميلگرد راستا : براي افزايش مقاومت كششي بتون به كار برده مي شود .
خاموت : براي جلوگيري از بيرون زدگي آرماتورهاي طولي در اثر كمانش و تحمل نيرو هاي برشي و جلوگيري از گسترش ترك .
سنجاقك : براي تقويت مقاومت برشي خاموتها و اتصال كامل بين ميل گرد هاي طولي و خاموت
خرك : براي قرار دادن دو شبكه متوالي افقي با فاصله معين در داخل قالب ( در بتن ريزي هاي كف و فنداسيون ).
ركابي : براي در امتداد نگاه داشتن آرماتورهاي طولي و يا عمودي در بتون ريزي ديوارها.
حفاظت در انبار كردن ميلگرد هاي فلزي:
به علت جذب رطوبت محيط به وسيله ميلگرد هاي فلزي و اكسيد شدن فلز آهن و در نهايت كمتر شدن قطر موثر ميلگرد فولادي باعث كاهش مقاومت سازي بتوني مي شود لازم است كه ميلگرد هاي فولادي در محيط خشك و سر پوشيده و داراي كمترين رطوبت نگهداري شوند . قبل از مصرف لازم است از طريق برس زدن يا پاك كردن مكانيكي ، سطح فلز از زنگ پاك شود تا چسبندگي بتون و فولاد در حد مطلوب انجام گيرد .
زنگ گيري ميلگرد مي تواند به طريق سند پلاست( ماسه پاشي روي فلز ) نيز انجام شود .
انبار كردن ميلگرد ها بايد بر اساس قطر و اندازه آنها به صورت منظم و مجزا با شد.
اين روش موجب تسريع در كار مي شود زيرا گروه برشكار و آرماتور بند به راحتي مي تواند ميلگرد هاي مورد نياز را انتخاب كند .براي جلوگيري از نفوذ رطوبت زمين سعي مي كنند كه ميلگرد را در ارتفاع مناسبي از سطح زمين قرار دهند به نحوي كه با گل و روغن در تماس نباشد . بعلاوه تميزي محل انبار كردن باعث مي شود كه از زنگ زدگي ميلگرد ها جلوگيري بعمل آيد.
با توجه به گسترش روز افزون حمل و نقل ریلي در سطح كشور و تغيير جهت به سمت سيستم هاي حمل و نقل عمومي و بويژه سيستم هاي حمل و نقل ريلي و به صورت ويژه حمل و نقل ريلي درون شهري بررسي و جايگزيني سيستم هاي روسازي بالاستي با سيتمهاي جديدتر و كاراآتر غير قابل اجتناب مي باشد با توجه به رويكرد دولت مبني بر ساخت و افتتاح حداقل چهارصد كيلومتر شبكه حمل و نقل ريلي داخل شهري و همچنين سيستم هاي سرسيع السير ريلي برون شهري ضرورت مطالعه و ترويج روسازي هاي بتني در حمل و نقل ريلي اجتناب ناپذير مي باشد با توجه به نوپاوجوان بودن روسازي در حمل و نقل ريلي در جوامع علمي و بويژه در كشور ايران به نوعي خلاء و فقدان اطلاعات علمي و مدرن درباره اين موضوع كاملاً مشهود مي باشد. با توجه به سابقه طولاني مدت روسازي بالاستي در سيستم راه آهن كشور و همچنين عدم اطلاع كافي و در دسترس نبودن اسناد و مستندات علمي درباره روسازي بتني باعث عدم استفاده گسترده از اين سيستم در سطح كشور گرديده است نگارنده تلاش نموده با توجه به رویكرد فوق الذكر و احساس فقر شديد علمي در اين زمينه نسبت به كاوش و تحقيق در اين مورد بمنظور استقبال بيشتر از اين نوع روسازي قدم بردارد. اميد است اين پايان نامه موفق به گشايش و باز نمودن گوشه اي از مشكلات اين صنعت عظيم گردد. اهميت استفاده از روسازي هاي بتني هنگامي مشهود مي گردد كه مواد زير مورد توجه قرار گيرد و 1- پايداري و استحكام فوق العاده خط در برابر نيروي استاتيكي و ديناميكي وارده از طرف قطار 2- هزينه هاي تعمير و نگهداري بسيار پائين در مقايسه با روسازي بالاستي 3- عدم انحرااف روسازي هاي بتني از شرايط ابده آل بهره برداري در مقايسه با روسازي هاي بالاستي و بسياري از مزاياي ديگر كه در طول پايان نامه بدان اشاره خواهد شد البته پاره اي از معايب نيز بدين سيستم وارد مي باشد كه به موقع بیان خواهد گرديد. در حدود 30 سال پيش مهندسان راه‌آهن اروپا در كشورهايي با راه‌آهن پيشرفته اقدام به بررسي سيستم واگن‌ها و خطوط راه‌آهن براي حركت قطارها با سرعت بالاتر از 200 km/h نمودند.
تمركز اصلي آنها بر اين موضوع بود كه آيا امكان تعمير و نگهداري خطوط با بالاست به اندازه كافي قبل از اينكه توسط اثرات شديد عملكرد قطارهاي سريع‌السير سست شوند وجود دارد يا نه ؟ در همان زمان ژاپن تصميم گرفت از خطوط با بالاست بر پايه تئوري جديد ( بهينه سازي خطوط با بالاست با توجه به نيازهاي تعميرات و نگهداري) استفاده نمايد. متصديان راه‌آهن فرانسه و آلمان نقطه نظرات متفاوتي در اين زمينه داشتند. در فرانسه تصور ميشد كه بهره‌برداري در سرعت بالاتر از 200 km/h روي خطوط با بالاست نيز امكان پذير است ، ولي آلمانيها بر اين عقيده بودند كه اگر چه خطوط با بالاست تا سرعت 200km/h را جواب ميدهد ولي براي سرعت‌هاي بالاتر از آن بايد از خطوط با دال بتني استفاده شود .
در سال1988 ، ICE آلمان به سرعت 407 km/h دست يافت و در 1990 ، TGV فرانسه به ركورد 515km/h دست يافت . هر دو ركورد برروي خطوط با بالاست بود . ضمنا در ژاپن بالاترين سرعت در آن زمان 425km/h بود كه در سال 1993 روي خطوط با دال بتني به دست آمده بود. سيستم رهدا 2000 براي اولين بار در July 2000 به عنوان قسمتي از خط سريع السير بن Leipzig و Halle بكار رفت .
روسازه سيستم رهدا 2000نيازمند به يك بستر بدون نشست مي باشد چرا كه ميله هاي تقويتي آن كه در مركز دال بتني قرار داده شده اند بيشتر به منظور مرتب كرده و منظم كردن برخي تركها و انتقال نيروي جاني ايفاي نقش مي كند كه تابه منظور ايجاد يك دال سخت (مقاوم در براي خمش)
در ژاپن تجربيات تلخ خط 516 كيلومتري توكايدو[1] كه در سال 1964 افتتاح گرديد اين خط در ابتدا داراي خط بالاستي بود و مشكلات عديده اين سيستم منجر به ابداع و توسعه خط با دالهاي پيش ساخته گشت.
خط شينكانسن ژاپني ها يك خط با دال بتني است كه از يك لايه زيرين تثبيت شده با سيمان (بستر بتني) تشكيل شده است. ميله‌هاي استوانه‌اي بتني[2] براي جلوگيري از حـركت طـولي و عـرضي ، و بتن هاي مسلح پيش تنيده با ابعاد 19/0*34/2*93/4 (متر) در خطوط عادي و با ضخامت تنها 16/0 متر در تونلها
راهها به منزله‌ي رگ‌هاي حياتي يك كشور مي‌باشند و تپش منظم قلب يك سرزمين در اثر عبور بدون وقفه خون در شريان‌هاي آن است. فقط زماني يك كشور به پويايي و تكامل مي‌رسد كه انسان، كالا و مواد توليدي منظم و تحت برنامه‌اي صحيح جابجا شوند. يك سيستم حمل و نقل كارآ به‌عنوان يكي از مهمترين پيش‌نيازهاي اساسي توسعه همه‌جانبه شناخته شده است. و به همين منظور منابع مالي و انساني قابل توجهي براي ساخت و ارتقاي شبكه‌ي حمل و نقل اختصاص مي‌يابد. شبكه‌ي ريلي به دليل امتيازهايي مانند سرعت، نظم درساعات رفت و آمد، حجم بالاي جابجايي مسافر و كالا، راحتي و ايمني از سوي برنامه‌ريزان و مديريت كلان كشورها مورد توجه ويژه قرار دارد. به منظور ارتقاء كيفيت خطوط راه‌آهن در سالهاي اخير استفاده از مسير دالي شكل (Slab Track) در روسازي راه‌آهن به دلايل زير گسترش فراواني يافته است:
1) ارتقاء ايمني در مسير حركت قطارها
2) كاهش هزينه‌هاي تعمير و نگهداري
3) افزايش سرعت قطار
4) كاهش آلودگي صوتي
5) از بين بردن خط پرتاب مصالح بالاست.
روسازي بدن بالاست به دو روش پيش‌ساخته و در جا اجراء ميشوند. با توجه به بررسي نتايج هزينه‌هاي مربوط به احداث خطوط راه‌آهن با شيوه فاقد بالاست و خطي كه بر بالاست احداث ميشود، انجام شده است. به اين نتيجه مي‌رسيم كه شيوه بدون بالاست اقتصادي‌تر ميباشد. بنابراين منطقي است كه با استفاده از تكنولوژي اجراي سيستم بدون بالاست هم هزينه عمليات اجرايي را كاهش دهيم و هم از مزاياي ذكر شده در بالا بهرهمند گرديم.
ابتدا به كلياتي راجع به تاريخچه‌اي از راه‌آهن و سپس به روش سنتي استفاده از بالاست در روسازي راه آهن پرداخته ميشود و سپس چند روش رايج در روسازي بدون بالاست مورد بررسي قرار ميگيرد و در پايان مقايسه‌اي بين اين روشها انجام خواهد گرفت.
از ابتداي فعاليتهاي بشري تا به امروز، حمل و نقل ايمن و سريع انسان و كالا هدف هميشگي هر جامعه‌ي سازمان يافته‌اي بوده است. تحولات اساسي شناخته شده در توسعه حمل و نقل عبارت بوده‌اند از: اختراع چرخ، راه‌آهن و هواپيما. راه‌آهن به شكل امروزي براي اولين بار دراوايل قرن نوزدهم و در معادن انگليس ظاهر شد. خصوصيت اصلي آن تأمين حركت هدايت شده چرخ توسط خط و با تماس فلز به فلز است. به طوريكه تنها يك درجه آزادي را براي وسيله نقليه ريلي فراهم مي‌آورد.
به‌هرحال پيشتازان راه‌آهن امروزي خيلي زودتر از قرن نوزدهم ظاهر شدند. حركت گاري‌ها و واگن‌ها بر روي ريل‌هاي فلزي در يك نقاشي مربوط به سال 1550 ميلادي كه در شهر باسل سوئيس پيدا شده و روشهاي حمل و نقل در معادن آلسس را نشان ميدهد، به تصوير كشيده شده است. حركت هدايت شده گاري‌ها به طور كلي، آن‌گونه كه از شيارهاي ايجاد شده روي سنگ‌فرشها براي تسهيل و تسريع حركت گاري‌ها برمي‌آيد، درزمان رمي‌ها نيز شناخته شده بود.
در مونت پنتلي نزديك آتن، كه سنگ هاي مرمر سفيد براي پارتنن و ساير بناهاي تاريخي از آنجا تأمين شده است، شيارهاي عميق موجود در زمينهاي صخره‌اي روشهاي مورد استفاده توسط يوناني‌هاي باستان براي انتقال تخته سنگهاي مرمرين به محلهاي ساخت را آشكار ميكند علاوه بر اين، آن‌گونه كه بعضي از نويسندگان گفته‌اند، حركت هدايت شده با قراردادن ناوداني‌هاي چوبي بر روي راههاي لجن‌زار و هدايت كالسكه‌ها در يونان باستان مورد استفاده قرار گرفته است. در آن زمان دو عدد ناوداني براي عبور يك كالسكه كافي به نظر مي‌رسيد و زماني كه دو كالسكه از روبه‌رو به يكديگر مي‌رسيدند، راننده جوان‌تر به رانندهي پيرتر راه مي‌داد. نقل شده است كه در يك چنين حالتي اوديپ از راه دادن به راننده پيرتر كه از جهت مقابل مي‌آمد، سرباز زد و او را كشت، غافل از اين كه او پدرش لئوس بود.
خصوصيات راه‌آهن
راه‌آهن داراي ويژگيهاي زير است:
- چرخش چرخ‌هاي با طوقه فلزي روي دو راه باريك فلزي كه ريل ناميده ميشوند، تماس دو فلز به علت مقاومت كمي كه در برابر چرخش ايجاد ميكند (كمتر از 3 كيلوگرم براي هر تن) موجب ميشود كه ميتوان براي هر واحد توان مفروض بارهاي به مراتب زيادتري با راه‌آهن در مقايسه با جاده حمل كرد. تنها چيزي كه ظرفيت قطارها را محدود ميكند، مقاومت بستهاي بين واگن‌ها توزيع شده‌اند قطارهاي به وزن تا 4000 تن در راهآهنهاي اروپا و آمريكا رفت و آمد ميكنند، و حتي ميتوان قطارهاي به گنجايش 15000 تن براي حمل سنگهاي معدني به راه انداخت كه بيش از دو راننده لوكوموتيو لازم نداشته باشند.
- هدايت دقيق لوكوموتيو و واگن‌ها كه به وسيله شكل خاص قارچ ريل و شكل طوقه چرخ صورت ميگيرد و اين امكان را ميدهد كه از تمام عرض زيربناي راه يا دهانه تونلها و عرض پلها استفاده كامل گردد، زيرا فاصله عرضي دو قطار سريع را كه در جهت‌هاي مختلف حركت ميكنند ميتوان به حداقل كاهش داد (مثلاً به 20 سانتيمتر براي قطارهايي كه 15/3 متر عرض دارند و هريك با سرعت 140 كيلومتر در ساعت حركت ميكنند)
- رفت و آمد قطارها به علت وجود ريل‌ها فقط يك درجه آزادي بيشتر ندارد (حركت طولي) و بنابراين راه‌آهن از هر وسيله ديگري براي بهره‌برداري خودكار (اتوماتيك) مناسب‌تر است. در عوض راه‌آهن به فراز و نشيب خيلي حساسيت دارد و ساختمان آن خاك‌ريزي و خاكبرداري و پل و تونلهاي زياد و پرخرجي را ايجاب ميكند. ولي اين مخارج زياد فقط خاص راه‌آهن نيست. تجربه نشان ميدهد كه در شرايط مساوي يك بزرگراه چهارخطه (2×2خطه) در حدود 50 درصد گرانتر از راه‌آهن تمام ميشود.
امتيازهاي راه‌آهن
خصوصيات ذكر شده در بالا به راه‌آهن امتيازهايي ميدهند كه عبارتنداز:
سرعت، ايمني، نظم در ساعات رفت و آمد، دبي و راحتي
سرعت:
بررسي سرعت حركت قطارها در اروپاي غربي نشان ميدهد كه بيشتر شهرهاي آن با سرعت متوسطي بيش از 120 كيلومتر در ساعت با يكديگر در ارتباطند. در فرانسه علاوه بر قطارهاي بسيار سريع T.G.V قطارهاي سريع معمولي با سرعت‌هاي متوسطي در حدود 140 تا 160 كيلومتر در ساعت بين شهرهاي مختلف آن رفت و آمد ميكنند زمان پيمودن هر مسير براي قطارهاي معمولي (غيرسريع) حدود 5 تا 15% بيشتر از زمانهاي حساب شده براي قطارهاي سريع است. سرعت حداكثر براي قطارهاي باري سنگين برحسب مورد برابر 90 تا 120 كيلومتر در ساعت است.
- ايمني
راه‌آهن مطمئن‌ترين وسيله‌ي ترابري است. آمار نشان ميدهد كه به طور متوسط تلفات در راه‌آهن از يك كشته براي هر ميليارد مسافر كيلومتر هم كمتر است. در صورتي كه اين رقم براي جاده بيش از 100 و براي هواپيما در حدود 25 است.
نظم
راه‌آهن بدون شك منظم ترين وسيله حمل و نقل است. درواقع جز در موراد بسيار استثنايي تغييرات شرايط جوي بر آن بي‌اثر است و قطارها مجبور نيستند كه به علت بدي هوا يا كمي ديد مسيرشان را در طول راه عوض كنند. آمار مربوط به كشورهاي اروپاي غربي نشان ميدهند كه نسبت درصد قطارهاي خطوط بين شهري كه بيش از 15 دقيقه تأخير دارند از 2% كمتر است. براي قطارهاي حومه تأخيرهاي بيش از 5 دقيقه از 1% هم كم‌ترند.
ظرفيت
راه‌آهن مناسب‌ترين وسيله براي انتقال تعداد زيادي مسافر يا حمل مقدار قابل ملاحظه‌اي بار است. دبي يا ظرفيت حمل در ساعت يك راه‌آهن تابع ظرفيت و فركانس (تعداد در ساعت) قطارهايي است كه در روي آن حركت ميكنند. براي يك قطار بين شهري اگر فقط جاهاي نشسته را به حساب آوريم، و قطارها داراي واگن‌هاي درجه 1 و 2 اروپايي يعني كوپه‌هاي 6 نفره و 8 نفره باشند، ظرفيت هر قطار با 13 يا 14 واگن مسافري درحدود 1000 تا 1100 نفر است و دبي حاصل از آن اگر هر 3 دقيقه يك قطار حركت كند، 20000 تا 22000 نفر در ساعت و در هر جهت است.
براي قطارهاي حومه ظرفيت با توجه به جاهاي ايستاده ميتواند به 1800 تا 2000 نفر و حتي به 2400 تا 2500 نفر هم همانطور كه در خطوط حومه جنوب شرقي پاريس و خط سريع ناحيه‌اي (R.E.R.) اين شهر متداول است، برسد و چون فركانس قطارهاي حومه را ميتوان به آساني به 24 قطار در ساعت يعني يك قطار هر دو دقيقه و نيم افزايش داد. از اين اعداد دبيي برابر 60000 مسافر در ساعت حاصل ميشود. مطالعاتي كه در سالهاي اخير صورت گرفته است، نشان ميدهند كه ميتوان به كمك دستگاههاي خودكار و اطاق فرمان مركزي فركانس را به 30 قطار درساعت و حتي بيشتر افزايش داد. به اين ترتيب توجه مي‌كنيم كه وقتي تعداد مسافريني كه بايد جابجا شوند، زياد است، دبي نقش مهمي را به نفع راه‌آهن ايفا ميكند. به عنوان مثال ايستگاه حومه شين ژوكو (Shinjuku) توكيو يا ايستگاه حومه سن‌لازار (Saint-Lazard) پاريس هريك در دو ساعت ازدحام ترافيكي در حدود سيصد هزار مسافر را تحمل ميكنند.
مساله رفت و آمد مسافرين بين شهرهاي بزرگ و حومه آنها را نمي‌توان به آساني جز به وسيله قطار شهري موجود است و در حدود 40 شهر ديگر هم از جمله تهران طرحهاي احداث مترو در دست اجرا يا در مرحله مطالعه‌اند.
درخطوط بين شهري هم راه‌آهن توكايدو و در طول 513 كيلومتر از مناطقي با جمعيت كل 60 ميليون نفر مي‌گذرد و ترافيك ساعتي آن در حدود 5000 نفر در هر جهت است.
در مورد كالا هم راه‌آهن بعد از راههاي آبي مناسب‌ترين وسيله براي حمل و نقل بار به مقدار زياد است و به اين دليل است كه از نيمه دوم قرن بيستم به بعد در بسياري از كشورهاي در حال توسعه آفريقا، آسيا و آمريكاي جنوبي خطوط راه‌آهني براي حمل مواد معدني ساخته يا بازسازي شده‌اند.
راحتي
آمار و تجربيات متفاوت نشان ميدهند كه در زمان مساوي كمترين خستگي در مسافرت يا راه‌آهن به وجود مي‌آيد، زيرا وجود امكانات رفاهي بسياري از نيازهاي مسافرين رابرآورده ميكند.
-عصر طلايي راه‌آهن
توسعه راه‌آهن به نحو شگفت‌انگيزي تحت تأثير انقلاب صنعتي، كشف قوه بخار و بهره‌برداري وسيع از معادن زغال سنگ و سنگ‌آهن قرار گرفت. اولين خطوط راه‌آهن در كشورهاي اروپايي حدود سالهاي 1830 به كار افتاد و شبكه‌هاي راه‌آهن در اوايل قرن بيستم به حداكثر تراكم خود رسيد. عاملي كه باعث رشد سريع راه‌آهن گرديد، سرعت زياد (با استانداردهاي آن زمان) بود كه ارتباطات سريع را باعث ميشد. موتورهاي بخار در مراحل آزمايشي عملكردهاي شگفتي را نشان مي‌دادند. سال 1835 سرعت 100 كيلومتر در ساعت در انگلستان، سال 1890 سرعت 144 كيلومتر در ساعت در فرانسه، سال 1930 سرعت 213 كيلومتر در ساعت در آلمان. اگرچه حداكثر سرعت در عمل بسيار كمتر بود ( تا سرعت آزمايشي)، ولي به رشد سريع حمل و نقل ريلي كمك زيادي نمود.
به‌كارگيري توان كشش برقي در اوايل قرن بيستم توسعه بيشتر راه‌آهن را مسير ساخت، در حاليكه توسعه ارسال علايم و كنترل از راه دور به صورت مركزي قبل از جنگ جهاني دوم چهره امروزي راه‌آهن را در سالهاي 1950 ترسيم نمود.
-راه‌آهن و ساير سيستمهاي حمل و نقل رقيب
به‌هرحال زمان تغيير كرده است و آن چيزي كه در اوايل قرن بيستم بسيار جذاب بود، به زودي از مطلوبيت كمتر و كمتري برخوردار گرديد. هواپيماها و اتومبيل‌هاي شخصي در حال ارائه خدمات حمل و نقلي در مقياسهاي مختلف بودند. تحت تأثير فشار ناشي از رقابت، راه‌آهن نيز به اجبار بايد راه توسعه و نوگرايي را در رابطه با سرعت،كاهش هزينه‌هاي حمل و نقل، سازماندهي بهتر و بهبود خدمات ارائه شده انتخاب مي‌نمود. بنابراين به دوران راهآهنهاي سريع‌السير حركت با سرعت‌هاي 250 تا 300 كيلومتر در ساعت (سرعت 515 كيلومتر در ساعت در سال 1990 توسط راه‌آهن فرانسه در مراحل آزمايشي تجربه شد)، حمل و نقل تركيبي (تركيب حمل و نقل جاده‌اي و راه‌آهن) جابجايي حجم زياد مسافر و كالا (خدمات ترددي و بار (بارهاي فله) مي‌رسيم.
با اين وجود، همگام با راهآهنهاي سنتي (كه براساس تماس فلز و فلز قرار دارد)، از اواسط سالهاي 1970 تجارب مختلف براي توسعه تكنيك‌هايي كه با حفظ حركت هدايت شده (مانند راه‌آهن) بتوان از هرگونه تماس مستقيم وسيله در حال حركت و زيرسازه نگهدارنده اجتناب نمود، شروع گرديد. اين كوششهاي شامل قطار هوارو ميشود، كه در مراحل آزمايشي سرعت‌هايي در حدود 422 كيلومتر در ساعت را براي قطار هوارودر سال 1969 و 600 كيلومتر در ساعت را براي قطار مغناطيسي در سال 1991 به ارمغان آورد.
-تحول در سازمان راهآهنها
تشكيلات شركتهاي راه‌آهن در اواخر قرن نوزدهم و اوايل قرن بيستم به صورت فعاليتهاي كوچك تجاري خصوصي شروع گرديد. اهميت استراتژيك راه‌آهن كشورهاي مختلف از نظر اقتصادي و امنيتي، و همچنين كسري‌هاي اقتصادي به وجود آمده، بين سالهاي 1935 تا 1960 بسياري از دولتها را به سمت ملي كردن راهآهنهاي خود سوق داد. بنابراين، بعد از سالهاي 1950 بسياري از راهآهنها جزئي از تشكيلات مديريتي دولتي شدند. اين مساله از يك طرف توسعه سازمان يافته حمل و نقل ريلي را در مقياس ملي، و از طرف ديگر عدم تمايل و بي‌تفاوتي نسبت به نوگرايي و در نتيجه افزايش زيانهاي اقتصادي را به دنبال داشت (سالهاي 1960 تا 1980)
توسعه بازار حمل و نقل در اواخر سالهاي 1980 (يعني آزادسازي تدريجي فعاليتهاي حمل و نقلي از چهارچوب قانوني كه بيش از سه دهه در محدوده آن عمل ميشد)، سازمانهاي راه‌آهن را وادار ساخت تا در سازماندهي خدمات حمل و نقلي خود كاهش هزينه‌هاي حمل و نقلي، استفاده از فن‌آوري جديد، به‌كارگيري بهتر برتري‌هاي خود و نوگرايي به منظور داشتن توان رقابت در بازار حمل و نقل، انعطاف‌پذيري بيشتري نشان دهد. از همان سالها بعضي از كشورها مانند ژاپن، انگلستان، سوئد و … خصوصي‌سازي راهآهنهاي ملي خود را شروع كرده بودند از نقطه نظر بازار حمل و نقل، هرگونه فن‌آوري و نوسازي تنها به دليل رقابت و كارآيي اقتصادي، در مقايسه با خدمات ارائه شده توسط ساير سيستمهاي حمل و نقلي (جاده‌اي، هوايي) قابل توجيه است
2-2 بررسي مقالات
با توجه به نوپا بودن بحث روسازي بتني و به ويژه روسازي هاي مورد استفاده در خطوط مترو بالطبع ميزان مقالات در اين مورد بسيار اندك بوده و عموما كار هاي پژوهشي چنداني در اين زمينه صورت نگرفته است. خوشبختانه درسالهاي اخير با توجه به افتتاح و راه اندازي برخي از خطوط متروي تهران و همچنين پيشرفت قابل ملاحظه قطار شهري ساير كلان شهر هاي كشور، لزوم مطالعه و بررسي هاي بيشتر در این رابطه كاملا مشهود مي باشد خوشبختانه در چند سال اخير با بر گزاري چندين همايش با موضوع حمل و نقل ريلي گامي بلند در اين زمينه برداشته شده اما متاسفانه در اين همايش ها نيز بسيار كم به موضوع هاي روسازي بتني برداخته مي شود در زير نمونه اي از مقالات ارائه شده در اين سمينار ارائه مي گردد.
سازه‌هاي فضايي را ميتوان به عنوان برگي بر گرفته از طبيعت دانست، فرمهاي طبيعي از صلبيت فوق العاده اي برخوردارند واز حداقل مصالح براي حداكثر استفاده سازه اي بهره ميگيرند ]1[ سبكي و نصب سريع، چند منظوره بودن، تنوع در شكل و طرح عدم نياز به نيروي زياد در مراحل نصب و برچيدن، سهولت حمل ونقل، قابليت استفاده در ابعاد ودهانه‌هاي مختلف و ... از جمله عواملي مي‌باشند كه استفاده روز افزون اين نوع سازه‌ها را در دنياي علم و فن آوري توجيه پذير ميسازند ]2[ توسعه قابل توجه سازه‌هاي فضا كار مرهون تلاش و فعاليت مهندسان نخبه دنيا در اواخر قرن نوزدهم ميباشد. ]3[
گر چه در ابتدا هدف از بكار گيري سازه‌هاي فضا كار بعنوان سازه‌هايي موقت بود ولي در عمل از آنها به عنوان سازه‌هايي دائمي‌استفاده شد و به انواع مختلف و با مصالح متفاوت در كشورهاي گوناگون طراحي و اجرا گرديد.
احتياج به سازه‌هاي متحرك كه به طور ساده و سريع نصب گردد و قابل حمل و نصب مجدد در مكانهاي مورد نياز باشد باعث پيدايش سازه‌هاي فضا كار باز شونده و جمع شونده شد كه با رشد روز افزون استفاده از اين نوع سازه‌ها بخصوص در كشورهاي صنعتي توجه پژوهشگران و صنعت گران به اين سازه‌ها افزايش يافت. ]6[ در كشور ما هر سال زلزله‌هاي مخرب و سيل‌هاي وايرانگر عده اي از هموطنانمان را بي خانمان ميكند، زلزله زدگان و سيل زدگان نياز مبرم به سر پناه دارند در اين ميان استفاده از اين سازه‌ها ميتواند كمك موثري در حفظ جان و مال اين عزيزان داشته باشد، به غير از اين كاربردهاي فراوان اين نوع از سازه‌هاي فضايي تلاش روز افزون پژوهشگران و صنعت گران اين مرز و بوم را مي‌طلبد و اميد آنست كه آن چه در اين سمينار ارائه ميگردد، ذره اي هر چند كوچك در راه رشد و اعتلاي كشور عزيزمان باشد.
1-2 تعريف سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده
يك سازه باز و جمع شونده تشكيل شده است از قطعات پيش ساخته يا المان‌هايي كه مي‌توانند باز و بسته شوند و در حالتهاي از پيش تعيين شده قرار بگريند ضمن اين كه توانايي تحمل بار را نيز دارند. ]4[
1-3 موارد كاربرد سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده
براي اين كه كاربردهاي مختلف اين نوع سازه‌ها را بررسي كنيم ابتدا بايد موارد نياز و همچنين مزاياي آنها در مقايسه با انواع سازه‌ها مورد مطالعه قرار بگيرد و سپس كاربردهاي مختلف آنها ذكر شود.
1-3-1 موارد نياز به سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده
سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده زير مجموعه اي از آن دسته از سازه‌ها هستند كه به سرعت و سهولت قابل نصب بوده و ميتوان آنها را به راحتي براي استفاده مجدد جمع آوري كرد نياز به چنين سازه‌هايي از زمانهاي قديم وجود داشته است ]10[. يعني از هنگاميكه قبايل چادر نشين براي يافتن مرتع و چراگاههاي بهتر از جايي به جايي ديگر نقل مكان مي‌كردند سازه‌هاي كوچك وسبك و متراكم شده اي مانند سياه چادرها، خيمه سرخ پوستان و چادر كروي عشاير چنين نيازي را بر آورده مي‌كردند، اكثر اين سازه‌ها با وصل كردن ميله‌هاي راست ساده در روي زمين به يكديگر نصب شده و با پارچه‌ها ي سخت پوشيده ميشوند. باز كردن و نصب آنها براي ابعاد متوسط هر چند .وقت زيادي نمي‌گرفت اما به هر حال وقت گير بود، مخصوصا در شرايط نامساعد آب وهوايي مشكل آفرين مي‌نمود]12[
1-3-2 مزاياي سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده.
ميتوان بر اساس نحوه ساخت و استفاه مزاياي زير را براي اين نوع سازه‌ها ذكر كرد
1- پيش ساخته بودن
2- سبك وكم حجم بودن
3- سهولت حمل ونقل
4- نصب سريع و آسان
5- عدم نياز به نيروي متخصص و تجهيزات كم براي نصب و برچيدن سازه
6- قابليت جمع آوري و انتقال و نصب مجدد
7- نوع در شكل و طراحي
8- قابليت استفاده در ابعاد وانداره‌هاي مختلف
9- چند منظوره بودن
1-3-3 موارد استفاده
برخي از كاربردهاي مورد انتظار براي اين نوع سازه‌ها عبارتند از:
1- سرپناههاي اضطراري
2- پلهاي اضطراري
3- ساختمانها در نقاط پرت و دور دست
4- گنبدها و يا چليك‌هاي كروي و سهموي ثابت و متحرك
5- پوشش‌هاي محافظتي موقت
6- جرثقيل‌ها، پله‌ها، برج‌ها، و دكل‌هاي باز و جمع شونده
8- سر پناه به عنوان سايبان يا محافظ در برابر بارندگي
9- آنتن‌هاي بشقابي
شكل 1-2-1 نمونه اي از آنتن هاي بشقابي [5]
10- اردوگاههاي سبك وزن و سازه‌هاي تفريحي
11- ديوارهاي جدا كننده يا سازه اي
12- درب‌ها و دريچه‌هاي ورود و خروج
13- گلخانه‌ها و ساير كاربردهاي كشاورزي
14- بازو‌ها و اندامهاي سيار
15- وسايل اسباب بازي
16- ابزارها و وسايل مكانيكي و صنعتي
17- صنايع هوا فضا
1-4 مكانيزم‌هاي مختلف در سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده
به طور كلي ميتوان سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده را از لحاظ مكانيزم و طرح اوليه به چند دسته تقسيم كرد كه در زير به آنها اشاره مي‌كنيم.
1-4-1 مكانيزم‌هاي چتري
ايده و طرح اين دسته از سازه‌ها بر اساس عملكرد چتر ساده باران ميباشد و شامل يك پايه ثابت و يا متحرك بوده كه گرد آ گرد آن گروهي از ميله‌ها وجود داشته و بوسيله لغزاندن يك گره در امتداد پايه به سمت بالاي آن باز ميشود البته سازه‌هاي چتري ديگري نيز وجود دارند كه با استفاده از مكانيزم‌هاي ديگر مانند مكانيزم المان قيچي سان (SLE) [1] ساخته ميشوند كه به آنها مكانيزم چتري نمي‌گويند ]2[
شكل 1-4-1 يكنوع مكانيزم چتري ]2[
1-4-2 مكانيزم المانهاي تا شونده مفصلي (زانويي)
اين مكانيزم شامل ميله‌هايي است كه وقتي مكانيزم باز ميشود مفصل‌هايي كه دو ميله را به هم متصل كرده اند طوري قفل ميشوند كه دو ميله مانند قطعه پيوسته منفرد عمل كند ]6[
شكل 1-4-2 مكانيزم الماني هاي تا شونده مفصلي]2[
1-4-3 مكانيزم المانهاي قيچي سان
اصول كار اين مكانيزم بر اساس عملكرد پانتو گراف ميباشد، براي استفاده سازه اي از اين مكانيزم بايد آن را محدود نمود تا قابليت باربري پيدا كنند و پايدار شود. ]2[ ]13
شكل 1-4-3 مكانيزم المانهاي قيچي سان ]2[
1-4-4 مكانيزم كشويي
در اين مكانيزم اجزاي سازه در حالت جمع شده بوسيله كشوهايي در يكديگر فرو مي‌روند و هنگام باز كردن المان‌ها يكي پس از ديگري و يا باهم از داخل يكديگر خارج ميشوند. ]2[
1-4-5 سازه‌هاي باد شده با هوا
اين نوع سازه‌ها به دو شكل مي‌توانند ساخته شوند در نوع اول بوسيله يك دمنده هوا، با فشار داخلي خيلي كم كه براي افراد داخل سازه قابل توجه نمي‌باشد سازه در محل خود نگهداشته ميشود نوع دوم سازه‌هاي هوايي باد شده هستند كه داراي دو يا چند جدار مي‌باشند ]3[
1-4-6 مكانيزم سازه‌هاي تا شونده صفحه اي
در اين مكانيزم صفحات صلب در لبه‌هاي انتهايي خود با مفصل‌هايي به يكديگر متصل شده اند و ابعاد و زواياي آنها طوري انتخاب ميشوند كه قابل جمع شدن در يك بسته و باز شدن بصورت مورد نظر باشند. ]7[
1-5 بافتار مختلف در سازه‌هايي باز شونده و جمع شونده
يك المان قيچي سان از دو ميله مستقيم الخط كه در نقطه‌هاي مياني (اين نقطه لزوما وسط ميله‌ها نخواهده بود) به يكديگر مفصل شده اند تشكيل شده است كه اين ميله‌ها در نقاط انتهاي مي‌توانند در جهات مختلف به صورت مفصلي به المانهاي قيچي سان ديگر متصل شوند بدين ترتيب ميتوان واحدهاي جمع شونده و باز شونده كوچكي را ساخت كه هر يك اين واحدها مي‌توانند به تنهايي باز شده و يا جمع شوند. ]2[
شكل 1-6-1 باز و بسته شدن واحدهاي كوچك ]2[
بسته به نحوه اتصال واحدهاي اوليه به يكديگر ميتوان سازه‌هايي با كاربردها وشكل‌هاي متفاوت ايجاد كرد كه در قسمتهاي بعد به معرفي و شرح آن مي‌پردازيم.
1-5-1 سازه‌هاي خطي
سازه‌هاي خطي (در اين جا به سازه‌هاي خطي مي‌گوييم كه دو بعد آنها نسبت به بعد سوم آن خيلي كوچكتر است) را ممكن است با اتصال طرحها و واحدهايي در يك امتداد بدست آورد، براي ساخت سازه‌هايي سخت تر مي‌توانيم از المان‌هايي استفاده كنيم كه يك اتصال مياني دارند، با واحدهاي تابيده شده نيز مي‌توانيم قطعات انحناء مياني بسازيم ]6[
شكل 1-6-2 چند نوع سازه خطي باز شو متشكل از واحدهاي بهم پيوسته ]6[
1-5-2 شبكه‌هاي تخت
اين شبكه‌ها از سلولهاي منظم ساخته شده اند و مي‌توانند بصورت سقف، پل يا چتري‌هاي سخت شده به وسيله كابل يا پارچه مورد استفاده قرار گيرند ]6[
1-5-3 شبكه‌هاي بلوري
اگر از واحدهايي كج شده استفاه كنيم مي‌توانيم سازه‌هايي مانند آنچه در شكل نشان داده شده است را ايجاد كنيم در اين واحدهاي كج شده خطوط محيطي المانهاي قيچي سان در راستاي كج شده محيط يك متوازي الاضلاع مي‌باشند ]6[.
شكل 1-6-3 شبكه هاي بلوري ]6[
1-5-4 چليك استوانه اي با نقش دو طرفه
ميتوان يك شبكه دو طرفه را طوري بر روي يك استوانه رسم كرد كه خطوط شبكه در امتدادهاي طول و عرضي استوانه قرار گيرند چنانچه اضلاع اين شبكه را با المانهاي قيچي سان عوض كنيم و طرح فاصله محدوديت‌هاي تعريف شده پيشين را ارضا كند آنگاه به يك ساز چليكي باز شونده و جمع شونده با كاربردهاي فراوان دست خواهيم يافت ] 14[.
شكل 1-6-4 چليك استوانه اي ]14[
1-5-5 چليك استوانه اي با نقش سه طرفه
چنانچه شكبه اي مثلثي را بر روي يك سطح استوانه اي رسم كنيم و المانهاي قيچي سان را جايگزين اضلاع آن نماييم به يك چليك تا شو و باز شو با نقش مثلثي دست مي‌يابيم ]كتاب[.
1-5-6 گنبدهاي كروي با نقش دو طرفه
اگر شبكه مربعي شكل را در داخل يك سطح كروي تصوير كنيم والمان‌هاي قيچي سان را جايگزين خطوط تصوير شده نماييم مي‌توانيم سازه‌هاي باز شونده گنبدي ايجاد كنيم ]14[
شكل 1-6-5 گنبد كروي ]14[
1-5-7 گنبدهاي كروي با نقش سه طرفه
به چندين طريق ميتوان يك شبكه 3 طرفه را بر روي يك سطح كروي رسم كرد. اساس كار عبارتست از تصوير كردن شبكه اي كه در صفحه استوايي كره واقع است، بر روي سطح كره. كانون اين تصوير سازي نيز بر روي محور قطبي كره قرار داشته و بسته به شكل و موقعيت شبكه سازه‌هايي متفاوت بوجود مي‌آيند. ]14[
1-5-8 گنبدهاي كروي با المانهاي قيچي سان 3 لولايي
اين نوع سازه‌ها كه داراي 3 ميله متصل شده در گره مياني هستند عمدتا بوسيله[2] مورد مطالعه قرار گرفته اند. وي مهندسي اسپانيايي بود كه در سال 1961 موفق به ساخت اولين مورد از چنين سازه‌هايي شد، سازه او نسبتا بزرگ بود و از المانهاي فلزي ساخته شده بود، المانهاي اين سازه در حالت باز شونده و جمع شونده عاري از تنشهاي داخلي بودند (به استثنائي بار مرده) و با اين كه از المانهاي 3 واحدي توليد شده اند به خاطر اين كه المان‌ها دو درجه آزادي اضافي دارند نياز به اعضاي مهاري يا مكانيزم‌هايي براي قفل كردن سازه در حالت باز شده دارند و در حين باز شدن نيز تنشن داخلي در اعضاي سازه ايجاد نمي‌شود Pinero در سال 1965 براي اين سازه‌ها به يك ثبت اختراع در ايالات متحده است يافت ]6[ ]3[.
1-5-9 گنبدهاي كروي ژئودزيك
پيدايش گنبد ژئودزيك و تكامل آن نقش موثري در كارهاي پيشگامانه[3] داشته است از آنجا كه اين گنبد، بزرگترين چند وجهي افلاطوني است و نسبت به بقيه گنبدها به كره نزديكتر است ميتوان از آن براي به حداقل رساندن اختلاف طول المان‌ها در گبندها استفاده كرد، گنبدهاي باز شو در اين موارد بوسيله تعويض هر ضلع چند وجهي وقطرهاي آن با المانهاي قيچي سان كه شرايط سازگاري را ارضا ميكنند بدست مي‌آيند ]14 [.
1-5-10 ساير انواع سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده
طرحهاي ارائه شده درقسمت‌هاي قبل امكان ايجاد تعداد زيادي از سازه‌ها را فراهم مي‌آورند انواع ديگري از طرحها را نيز ميتوان ذكر كرد از جمله سازه‌هاي ساخته شده با المانهاي قيچي سان چهار لولايي و شش لولايي كه در گره مياني آنها بجاي دو ميله به ترتيب چهار و شش ميله به يكديگر متصل شده اند.
1-6 طرح گره‌ها و اتصالات و روشهاي باز و بسته كردن سازه
يكي از مباحث مهم در طراحي سازه‌هاي فضايي مساله طراحي اتصالات و گره‌ها ميباشد در سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده نيز طرح گره‌ها از قسمتهاي مهم طراحي سازه محسوب ميشود و نوع اتصالات انتخابي ميتواند اثر زيادي در عملكرد سازه و قابليت‌ها و محدوديت‌هاي آن داشته باشد
مسئله ديگر در طرح سازه‌هاي باز و جمع شونده روشهاي مورد استفاده براي باز و بسته كردن سازه است براي اين كار ميتوان از روشهاي مختلفي كه بعضا بر حسب محدوديت‌ها و شرايط خاص در نحوه استفاده از سازه انتخاب ميشوند استفاده كرد از جمله اين روشها ميتوان استفاده از جك‌هاي هيدروليكي يا دستي، استفاده از موتورهاي الكتريكي، استفاده از كابل و استفاده از وزن سازه و …ر ا نام برد ] 15[.
1-7 تاريخچه سازه‌هاي فضا كار باز و جمع شونده
احتياج به سازه‌هاي متحركت كه به طور ساده و سريع نصب گردد و قابل حمل باشد و نصب و برچيدن آن آسان باشد باعث پيدايش سازه‌هاي فضا كار جمع شونده و باز شونده شده و است و مهندس[4] در سال 1961 اولين سازه فضا كار تاشو از جمله گنبد تا شو دهانه 90 متر را طراحي و اجرا كرد بعد از آن طراحان ديگر مانند زيگلر[5] و اسكريك[6] با ايده‌هاي متفاوت و براي اهداف مختلف اين سازه‌ها را طرحي و اجرا كرد ه اند بخصوص در دهه‌هاي اخير تعداد زيادي استاديوم و فضاهاي ورزشي با توجه به نياز روز افزون در سراسر دنيا ساخته شده اند كه ميزبانان شايسته اي براي مسابقات جهاني و المپيك نيز نيز بوده اند. ]6[.
1-8 نمونه‌هايي از سازه‌هاي جمع شونده و باز شونده از سراسر دنيا
1) (Japan) Ball dome
سقف اين سازه از دو لايه مجزا از خر پاهاي فلزي خميده و دو پوشش غشايي به طول 37 متر تشكيل شده است، براي جابجايي سقف ابتدا لايه داخلي به اندازه 90 درجه چرخش پيدا ميكند كه در اين حالت حدود 40% از پوشش سقف كنار رفته و در صورت عدم نياز تمام سقف برداشته نمي‌شود. حركت سقف در اين حالت بوسيله ريل‌هاي خميده اي كه در امتداد محيط سقف مي‌باشند امكان پذير ميگردد براي گشايش كامل سقف، سقف اصلي در امتداد ريل‌هاي جداگانه جابجا ميگردد براي سهولت جابجايي بين دو لايه سقف mm250 فاصله در نظر گرفته شده است و حد فاصل آن دو بوسيله تيوپ‌هاي خاصي پوشيده است]6[.
شكل 1-8-1 ball dome ]6[
2) (Japan) fukuoko Dome
طول سقف m 222 ميباشد كه بوسيله 3 لايه پوششي پوشانيده شده است كه از خر پاهاي فلزي مقاوم در برابر بارهاي وارده تشكيل يافته است. ]6[
3) (uk) The Millennium stadium
ظرفيت اين ورزشگاه 72500 نفر ميباشد كه بوسيله 2 سقف صلب پوشانيده شده است طول و عرض اين سقف به ترتيب m120 متر m 80 ميباشد كه از خر پاهاي خاصي و پوشش آلومينيوم روي آن تشكيل شده است. سيستم مكانيكي اين سقف متشكل از مكانيزم كابل و موتورهاي داراي جعبه دنده فيكس شده بر روي سازه است. ]6[
4) Alegre vista (spain)
سقف اين سازه داراي شعاع m50 ميباشد كه بوسيله بالشتك‌هاي سبكي پوشانيده شده است از اين سازه براي گاو بازي استفاده ميشود. ]6[
5)(canada) olympic stadiu in Montreal
باز شو اين سازه كه در كشور كانادا واقع است 2 m 20000 ميباشد كه در نوع خود جالب توجه است. ]3[
در اين قسمت اصول كلي و روابط هندسي و رياضي براي طراحي سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده مورد بررسي قرار ميگيرد اين اصول و روابط مرهون تلاش دانشمندان بسياري همچون گنتس[7] وكونتوپلو[8] مي باشد، سپس به فرموله كردن آنها براي طراحي سيستماتيك انواع سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده تخت و مسطح خواهيم پرداخت.
2-1-1 اصول كلي و روابط هندسي
كار خود را با يك مجموعه ساده متشكل از دو المان قيچي سان نشان داده شده در شكل (2-1-1) شروع مي‌كنيم.
شكل (2-1-1) يك مكانيزم سازه بازشو متشكل از دو المان قيچي سان ]6[
شرط لازم براي امكانپذيري هندسي باز شوندگي و جمع شوندگي اين واحد ارضا شرط سازگاري هندسي زير است.
بنابراين چنانچه واحد شماره 1 را به همان صورت نشان داده شده ثابت نگه داريم، مفصل مياني واحد شماره 2 يعني نقطه p2 براي ارضا شرط سازگاري ميتواند در محلهاي مختلفي قرار گيرد و تنها شرط هندسي اين است كه بايد مجموع فواصل گره p2 تا نقاط R و S با مقدار ثابت L1+L/ 1 برابر باشد، همانطور كه مي‌دانيم مكان هندسي نقاطي كه مجموع فواصل آنها تا دو نقطه ثابت، مقداري مشخص باشد يك بيضي است كه آن دو نقطه ثابت كانون‌هاي اين بيضي هستند، بنابراين چنانچه در شكل a)2-1-2) نشان داده شده است نقطه p2 ميتواند هر نقطه اي از نقاط محيط بيضي به كانون‌هاي R و S باشد. ]8[
شكل (2-1-2 a،b) نمايش صوري شرايط سازگاري هندسي در المانهاي قيچي سان]8[
شكل 2-1-2b يك بيضي با پارامترهاي مربوطه را نشان ميدهد، براي طراحي هندسي سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده در شكلهاي دلخواه و مورد نظر ميتوان مانند شكل (2-1-3) از اصول گفته شده در مورد بيضي استفاده نمود و با المانهاي قيچي سان، شكل مورد نظر در حالت باز شده را ايجاد كرد. ]8[. از اين مساله ميتوان در حالت 3 بعدي نيز استفاده كرد وبجاي بيضي از بيضيگون استفاده نمود. ]9[،]8[
شكل (2-1-3) يك مجموعه بازشونده وجمع شونده با شكل فرضي دلخواه]8[
2-1-2 طراحي هندسي در شبكه‌هاي فضايي تخت مشكل از واحدهاي چند ضلعي منتظم
براي ساخت شبكه‌هاي فضايي تخت باز شونده و جمع شونده ميتوان از بهم پيوستن واحدهاي چند ضلعي منتظم استفاده كرده و به طرحهايي با نقشهاي متنوع و زيبا دست يافت. در اينگونه شبكه‌ها از نقش‌هايي ميتوان استفاده نموده كه در آن يك يا چند نوع چند ضلعي منتظم با اضلاع برابر بكار رفته باشند همچنين وجود اضلاع قطري در اين چند ضلع‌هاي منتظم ميتواند سبب ايجاد خود ايستايي در حالت باز شده وهمچنين افزايش سختي و مقاومت و پايداري سازه شود بنابراين اقطار چند ضلعي‌هاي مزبور نيز در طراحي اين سازه‌ها در نظر گرفته ميشوند حال چنانچه نقش‌هايي با خصوصيات فوق الذكر داشته باشيم ميتوان المانهاي قيچي سان را جايگزين اضلاع و اقطار چند ضلعي‌هاي مزبور كرده و به شبكه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده دست يافت، اگر بخواهيم فقط از يك نوع چند ضلعي متنظم با اعضاي قطري آنها استفاده كنيم فقط سه طرح قابل ايجاد خواهد بود كه هر يك متشكل از واحدهاي مثلث شكل يا مربع شكل و يا شش ضلعي خواهندبود. ]8[
حال به فرموله كردن طراحي هندسي اين واحدها با احتساب ابعاد توپي‌ها در گره‌هاي مفصلي انتهايي ميله‌ها مي‌پردازيم. چنانچه يك n ضلعي متنظم با المانهاي قيچي سان در اضلاع محيطي و قطري آن داشته باشيم و شعاع توپي گره‌هاي انتهايي المان R باشد مانند شكل (2-1-3) يك ضلع محيطي و يك قطر آن را در نظر مي‌گيريم. ]8[
شكل 2-1-3 مشخصات هندسي واحدهاي چند ضعلي تخت باز شونده و جمع شونده]8[
براي المانهاي محيطي ميتوان با انتخاب مقادير D و h1 ساير ابعاد را بصورت زير بدست آورد.
پارامترx را به صورت زير تعريف مي‌كنيم.
شرط سازگاري هندسي براي جمع شوندگي عبارتست از: c+d=2e
فرض شده است كه توپي گره‌ها در حالت جمع شده بر ميله‌ها عمود باشد و در حالت باز شده ساده با يكديگر موازي هستند.
با تركيب روابط بالا
از قانون سينوسها در مثلث داريم
براي زاويه مي‌دانيم كه
برابري تصاوير قائم بصورت رابطه زير بيان ميشود:
ميتوان از تصاوير افقي به رابطه زير رسيد.
از رابطه فوق بدست مي‌آيد
مي‌دانيم
رابطه(***)
حال مي‌توانيم مراحل طراحي هندسي واحدهاي چند ضعلي منتظم تخت را به صورت زير فرموله كنيم.
ابتدا مقادير x،h1، D،R،n را انتخاب مي‌كنيم.
مقدار را از رابطه (*) محاسبه مي‌كنيم.
اندازه e را از رابطه (**) بدست مي‌آوريم.
زاويه را از رابطه (***) محاسبه مي‌كنيم.
ساير مجهولات شامل L،a، ، ،c،d از روابط ذكر شده بدست مي‌آيند.
b را از رابطه زير بدست مي‌آوريم
L=(b+d).sin +2Rb=
h: را از رابطه زير بدست مي‌آوريم:
ارتفاع كل واحد h=(b+d).cos
h2: را از رابطه زير بدست مي‌آوريم:
ارتفاع وسط واحد h2=b.
همانطور كه مشاهده شده در عمليات فوق پارامترهاي n و Rو D و h و X را به طور دلخواه انتخاب كرده و سپس ساير مجهولات را بدست مي‌آوريم. ]8[
حال با استفاده از خصوصيات بيضي به طرح هندسي اين سازه مي‌پردازيم.
ميتوان به جاي x اندازه زاويه را به طور دلخواه انتخاب كرده و سپس ساير مجهولات را محاسبه نمود براي اين كار شكل (2-1-4) را در نظر مي‌گيريم.
شكل 2-1-4 طراحي هندسي واحدهاي چندضعلي با استفاده از خصوصيات بيضي]8[
معادله خط گذرنده از كانون فوقاني بيضي بصورت زير خواهد بود:
y=m.x+c1
در اين رابطه m ضريب زاويه خط و c1 نيز برابر نصف فاصله كانون‌هاي بيضي است بنابراين داريم:
همانطور كه مي‌دانيم معادله بيضي در اين حالت به صورت زير است:
براي بدست آوردن محل تقاطع خطي زاويه با محيط بيضي داريم:
با حل معادله درجه دو فوق داريم
مي‌دانيم
و y1 عرض نقطه مزبور نيز از رابطه زير بدست مي‌آيد:
y1=m.x1+c1 (****)
براي مساحبه طول اضلاع متصل به نقطه (x1,y1) و كانون‌هاي بيضي كه همان اضلاع قطري المانهاي قيچي سان مي‌باشند به صورت زير عمل مي‌نماييم.
اجرای ساختمانی اسکلت فلزی به آگاهی از یکسری مسائل فنی که به علم رشته های مختلف ساختمان بستگی دارد، نیازمند است.
بدیهی است عدم توجه به مسائل تئوری معماری، محاسباتی و تأسیساتی در اجرا و ساخت اشکالات را در پی خواهد داشت که به زودی به تعمیر ساختمان منتهی خواهد شد، که باید در اسرع وقت ساختمان را به وسیله تعمیر محافظت کنیم و ضمن اجرای اصولی تعمیر، عمر مفید ساختمان را تداوم بخشیم. چرا که در بعضی مواقع، اشتباه در تعمیر ساختمان خسارت مالی و جانی جبران ناپذیری در بر خواهد داشت.
در این گزارش کارآموزی سعی شده اطلاعاتی در مورد ساختمانهای فلزی و روش اجرای آنها داده شود.
در پایان از زحمات سرپرست محترم خودم جناب آقای مهندس ………… و همچنین از استاد عزیزم جناب آقای مهندس …………. کمال تشکر را دارم
چگونگی انجام کارهای ساختمانی:
شرح:
روشهای اصلی ساختن تسهیلات در شکلهای ذیل نشان داده شده اند. این روشها به شرح زیرند:
نیروی کار ساختمانی کارفرما (انجام کار توسط خود کارفرما)
مدیریت کار ساختمانی توسط کارفرما
الف) استخدام اعضای خود سازمان برای انجام کار (امانی)
ب) انجام کار توسط پیمانکار های جزء
شکل 1: کار ساختمانی با به کارگیری نیروهای ساختمانی خود کارفرم
شکل 2 :
توجه: می توان یکی از دو روش (الف) یا (ب) و یا هر دو آنها را به کار گرفت
انجام کار ساختمانی توسط پیمانکار عام.
قرار داد کار ساختمانی از طراحی تا اجرا یا قرار داد طرح- ساخت (کلید رد دست).
مدیریت حرفه ای کار ساختماk
شکل 3 : اجرای کار ساختمانی توسط پیمانکار ع
شکل 4: انجام کار ساختمانی با به کارگیری موسسه طرح - ساخت
بسیاری از سازمانهای صنعتی بزورگ، و شماری از ادارات دولتی، خودشان نیروی کار ساختمانی در اختیار دارند. از این نیروها، در درجه اول، برای انجام تعمیرات، نگهداری، و کارهای تعویضی استفاده می شود. اما چنین نیروهایی معمولاً صلاحیت و توانایی اجاری پروژه های ساختمانی جدید را نیز دارند(شکل1). کارفرما ها غالباً، از کارکنان ساختمانی خود برای مدیریت کار ساخمانی جدیدشان استفاده می کنند(شکل 2).
این نیروی کار ممکن است کارکنان باشند که کارفرما آنها را مستیماً استخدام می کند و یا ممکن است که خود کارفرما به صورت پیمانکاری عام عمل کرده و با پیمانکار تخصصی قراردادهای فرعی امضاء کند.
احتمالاً انجام کار ساختمانی توسط پیمانکاری عام با یک قرارداد اصلی متداولترین روش ایجاد تسهیلات ساختمانی است(شکل 3).
در اینجا فقط اشاره می کنیم که کاربرد دو روش جدید در ارائه خدمات ساختمانی رو به ازدیاد است:
الف) روش طرح – ساخت (یا کلید در دست).
ب) روش به کارگیری مدیریت حرفه ای در امور ساختمانی.
مفهوم کار ساختمانی به روش طرح – ساخت یا کلید در دست (شکل 4) این است که کارفرمایی با موسسه ای قراردادی می بندد که طبق آن، موسسه طرف قرارداد هم طراحی و هم ساختن تسهیلاتی را به عهده می گیرد که نیازهای خاصی را (معمولاً از نظر اجرایی) برآورده کند. غالباً موسساتی این گونه قراردادهای را تقبل می کنند که در نوع خاصی از ساختمان تخصص دارند و نیز طراحیهایی استاندارد دارند ه آنها را مطابق با خواستهای کارفرما تعدیل می کنند.
چون هر دو کار طراحی و ساخت را یک سازمان انجام می دهد، مشکلات هماهنگی در کار به حداقل می رسد و کار ساختمانی می تواند قبل از کامل شدن طرح نهایی شروع شود. (در روشهای ساختمانی مرسوم، این امکان نیز وجود دارد که کار ساختمانی قبل از کامل شدن طراحی شروع شود. در این حالت قرارداد کار ساختمانی بر مبنای تادیه هزینه خواهد بود. این روش ساخت را روش «مسیر سریع» می گویند.) این معایب اصلی روش طرح – ساخت مشکل بودن ایجاد رقابت بین تأمین کنندگان و پیچیدگی در ارزیابی طرحهای پیشنهادی آنهاست.
به کارگیری مدیریت حرفه ای کار ساختمانی (شکل 5) برای ساخت تسهیلات نیز تا اندازه ای با روش اسختمانی مرسوم تفاوت دارد. در این حالت، مدیرتی ساختمانی مانند نماینده کارفرما عمل کرده و هر دو قسمت طراحی و ساخت پدیده تسهیلاتی مورد نظر را اداره می کند. کارفرما برای طراحی، ساخت و مدیریت ساختمانی پروژه سه قرارداد جداگانه می بندد. اتخاذ این شیوه در کار ساختمانی به دلیل ایجاد هماهنگی نزدیک بین کار طراحی و کار ساختمانی امکان صرفه جویی در وقت و هزینه را ایجاد می کند. هر چند، مخالفان این روش متذکر می شوند که مدیریت کار ساختانی مسئولیت مالی کمی می پذیرد و یا حتی هیچ مسئولیت مالی در قبال پروژه ندارد و نیز اینکه هزینه خدمتی که او ارائه می کند، هر گونه صرفه جویی حاصل از بهبود هماهنگی در کار طراحی و کار ساختمانی را بی ثمر می کند.
ــــــ ارتباط پیمانی
----- ارتباط مدیریتی (عامل کارفرما)
شکل 5: اجرای کار ساختمانی با به کارگیری مدیریت حرفه ا
طراح، محاسبه و پیمانکاری ساختمان:
در شناسنامه ساختمان، بخش مربوط به سابقه کار افراد زیر وجود دارد:
الف) طراح ساختمانی (یعنی مهندس معماری)
ب) مهندس محاسب
ج) سازندگان و مجریان کارگاه که شامل:
پیمانکار، مهندس، سرپرست کارگاه، تکنسین، معماری و به طور کلی افراد مسئول بخشهای فنی در تعدادی محدود و یا کسانی می باشد که در امر احداث ساختمان از شروع کار و یا قسمتهایی از اجرای آن شرکت موثر داشته اند. در این بخش آدرس کار (شرکتها) شماره تلفن آنها ثبت می شود. در صورت بروز اشکال از نامبردگان که با جزء جزء اجرای ساختمان آشنایی کامل دارند، کمک گرفته می شود تا تعمیرات اصولی با توجه به نقشه های موجود به شکل کامل انجام می شود به طور کلی شناسنامه ساختمان در هنگام خرابیها و تعمیرات از جهات بسیار مفید است و با کمک ها و راهنماییهای آن، تعمیرات در زمان کوتاه و با صرف هزینه کم انجام می شود.
محل احداث ساختمان:
مطالعاتی که قبل از شروع کارهای در رابطه با محل ساختمان باید انجام شود، مسائلی مانند اثرات جوی، بارندگیها، تغییر درجه محیط که بخصوص در فصول سرد و یخبندان تأثیرات نامطلوب و مخرب در مصالح، اجزا و قسمتهای ساخته شده بنا می گذارد.
قابل توجه اینکه، در هر راه اندازی مجدد و تا جا افتادن کارگاه از جهات مختلف، اشکالاتی فراوان وجود دارد،از جمله مسائل فنی، جمع آوری کارگردان مورد نظر بخصوص در برداشتن هزینه بیشتر که اولاً: باعث تأخیر در تحویل بنا ی شود؛ ثانیاً: قیمت تمام شده ساختمان را افزایش می دهد.
قبل از شروع یک طرح ساختمانی کوچک یا بزرگ، باید مقاومت زمین زیر پی جهت دیوارها برای طراح مشخص شود تا بتوانند بر مبنای آن محل ستونها، دیوارها و در مجموع طرح را به وجود آورد، معمولاً زمینهای مرغوب، رنگ سبز تیره با دانه های خاک متراکم و چسبندگی زیاد دارند.
انواع گوناگون زمین ماسه ای، رسی، دج، سنگی و یا مخلوط نامتناسب هستند.
اکثر زمینهای ایران از انواع زمینهای رسی است. این زمینها مقاوم هستند و چنانچه خاک ریز دانه و درشت دانه ماسه در آنها وجود داشته باشد. قابل اطمینان خواهد بود. در بعضی موارد بنا روی زمینهای شیب دار رسی احداث می شود، در این حالت باید به اصول پایداری بنا توجه شود تا در موقع حرکت زمین خطر رانش به وجود نیاید.
زمینهای دج نیز ترکیبات کامل، متراکم و قابل اطمینان دارند که بناهای مرتفع را می توان روی آن احداث کرد.
به طور کلی زمین لایه ها و موارد متشکله مختلفی دارند که هر لایه آن مورد آزمایش قرار گیرد، در بناهای معمولی، از طریق چاه کنی و خروج لایه های خاک می توان از نوع زمین آگاه شویم، اما جهت احداث های بناهای مرتفع، با گمانه زدن (سونداژ) از لایه های مختلف پی سازی و احداث بنا انجام شود.
در بعضی موارد، زمین مورد نظر ماسه ای و یا از نوع خاک دستی است. در این حالت، پی کنی تا سطح زمینهای سخت پیشروی می کند و با پی سازی اصولی و در صورت نیاز پی های صفحه ای احداث می شود.
به طور خلاصه، شناخت خاک زمین جهت عملکرد طراح و محاسبات از مسائل اولیه و بسیار مهم برای ساخت یک بناست که بی توجهی به آن، مشکلات و خسارات زیادی به بار می آورد.
انواع نقشه های ساختمانی:
نقشه های اولیه معماری که بنا را به شک لسه بعدی (پرسپکتیو) نشان می دهد، برای تفهیم به مجریان بسیار سودمندند. معمولاً نقشه های فنی و اجرایی در سه فاز تهیه می شود:
الف) نقشه های معماری:
این نقشه ها به منظور مشخص کردن ابعاد بنا جزئیات ظاهری و بناسازیهای داخلی و خارجی برای
تفهیم مسائل به سازندگان و مجری ساختمان تهیه می شود. آنها می توانند پس از اجرای یک
سلسله مسائل فنی، بنای مورد نظر را در چهار چوب طرح معماری بسازند.
اجرای ساختمان به آگاهی از یکسری مسائل فنی که به علم رشته های مختلف ساختمان بستگی دارد، نیازمند است.
بدیهی است عدم توجه به مسائل تئوری معماری، محاسباتی و تأسیساتی در اجرا و ساخت اشکالات را در پی خواهد داشت که به زودی به تعمیر ساختمان منتهی خواهد شد، که باید در اسرع وقت ساختمان را به وسیله تعمیر محافظت کنیم و ضمن اجرای اصولی تعمیر، عمر مفید ساختمان را تداوم بخشیم. چرا که در بعضی مواقع، اشتباه در تعمیر ساختمان خسارت مالی و جانی جبران ناپذیری در بر خواهد داشت.
در این گزارش کارآموزی سعی شده اطلاعاتی در مورد ساختمانهای بتنی و روش اجرای آنها داده شود.
در پایان از زحمات بی دریغ سرپرست محترم جناب آقای دکتر ….. و همچنین از استاد عزیزم جناب آقای مهندس …. کمال تشکر را دارم.
چگونگی انجام کارهای ساختمانی:
شرح:
روشهای اصلی ساختن تسهیلات در شکلهای ذیل نشان داده شده اند. این روشها به شرح زیرند:
نیروی کار ساختمانی کارفرما (انجام کار توسط خود کارفرما)
مدیریت کار ساختمانی توسط کارفرما
الف) استخدام اعضای خود سازمان برای انجام کار (امانی)
ب) انجام کار توسط پیمانکار های جز
شکل 1: کار ساختمانی با به کارگیری
نیروهای ساختمانی خود کارفرما
شکل 2 :
توجه: می توان یکی از دو روش (الف) یا (ب) و یا هر دو آنها را به کار گرفت
انجام کار ساختمانی توسط پیمانکار عام.
قرار داد کار ساختمانی از طراحی تا اجرا یا قرار داد طرح- ساخت (کلید رد دست).
مدیریت حرفه ای کار ساختمانی
شکل 3 : اجرای کار ساختمانی
توسط پیمانکار عام
شکل 4: انجام کار ساختمانی با به کارگیری موسسه طرح - ساخت
بسیاری از سازمانهای صنعتی بزورگ، و شماری از ادارات دولتی، خودشان نیروی کار ساختمانی در اختیار دارند. از این نیروها، در درجه اول، برای انجام تعمیرات، نگهداری، و کارهای تعویضی استفاده می شود. اما چنین نیروهایی معمولاً صلاحیت و توانایی اجاری پروژه های ساختمانی جدید را نیز دارند(شکل1). کارفرما ها غالباً، از کارکنان ساختمانی خود برای مدیریت کار ساخمانی جدیدشان استفاده می کنند(شکل 2).
این نیروی کار ممکن است کارکنان باشند که کارفرما آنها را مستیماً استخدام می کند و یا ممکن است که خود کارفرما به صورت پیمانکاری عام عمل کرده و با پیمانکار تخصصی قراردادهای فرعی امضاء کند.
احتمالاً انجام کار ساختمانی توسط پیمانکاری عام با یک قرارداد اصلی متداولترین روش ایجاد تسهیلات ساختمانی است(شکل 3).
در اینجا فقط اشاره می کنیم که کاربرد دو روش جدید در ارائه خدمات ساختمانی رو به ازدیاد است:
الف) روش طرح – ساخت (یا کلید در دست).
ب) روش به کارگیری مدیریت حرفه ای در امور ساختمانی.
مفهوم کار ساختمانی به روش طرح – ساخت یا کلید در دست (شکل 4) این است که کارفرمایی با موسسه ای قراردادی می بندد که طبق آن، موسسه طرف قرارداد هم طراحی و هم ساختن تسهیلاتی را به عهده می گیرد که نیازهای خاصی را (معمولاً از نظر اجرایی) برآورده کند. غالباً موسساتی این گونه قراردادهای را تقبل می کنند که در نوع خاصی از ساختمان تخصص دارند و نیز طراحیهایی استاندارد دارند ه آنها را مطابق با خواستهای کارفرما تعدیل می کنند.
چون هر دو کار طراحی و ساخت را یک سازمان انجام می دهد، مشکلات هماهنگی در کار به حداقل می رسد و کار ساختمانی می تواند قبل از کامل شدن طرح نهایی شروع شود. (در روشهای ساختمانی مرسوم، این امکان نیز وجود دارد که کار ساختمانی قبل از کامل شدن طراحی شروع شود. در این حالت قرارداد کار ساختمانی بر مبنای تادیه هزینه خواهد بود. این روش ساخت را روش «مسیر سریع» می گویند.) این معایب اصلی روش طرح – ساخت مشکل بودن ایجاد رقابت بین تأمین کنندگان و پیچیدگی در ارزیابی طرحهای پیشنهادی آنهاست.
به کارگیری مدیریت حرفه ای کار ساختمانی (شکل 5) برای ساخت تسهیلات نیز تا اندازه ای با روش اسختمانی مرسوم تفاوت دارد. در این حالت، مدیرتی ساختمانی مانند نماینده کارفرما عمل کرده و هر دو قسمت طراحی و ساخت پدیده تسهیلاتی مورد نظر را اداره می کند. کارفرما برای طراحی، ساخت و مدیریت ساختمانی پروژه سه قرارداد جداگانه می بندد. اتخاذ این شیوه در کار ساختمانی به دلیل ایجاد هماهنگی نزدیک بین کار طراحی و کار ساختمانی امکان صرفه جویی در وقت و هزینه را ایجاد می کند. هر چند، مخالفان این روش متذکر می شوند که مدیریت کار ساختانی مسئولیت مالی کمی می پذیرد و یا حتی هیچ مسئولیت مالی در قبال پروژه ندارد و نیز اینکه هزینه خدمتی که او ارائه می کند، هر گونه صرفه جویی حاصل از بهبود هماهنگی در کار طراحی و کار ساختمانی را بی ثمر می کند.
ــــــ ارتباط پیمانی
----- ارتباط مدیریتی (عامل کارفرما)
شکل 5: اجرای کار ساختمانی با به کارگیری مدیریت
حرفه ای
فصل دوم
طراح، محاسبه و پیمانکاری ساختمان:
در شناسنامه ساختمان، بخش مربوط به سابقه کار افراد زیر وجود دارد:
الف) طراح ساختمانی (یعنی مهندس معماری)
ب) مهندس محاسب
ج) سازندگان و مجریان کارگاه که شامل:
پیمانکار، مهندس، سرپرست کارگاه، تکنسین، معماری و به طور کلی افراد مسئول بخشهای فنی در تعدادی محدود و یا کسانی می باشد که در امر احداث ساختمان از شروع کار و یا قسمتهایی از اجرای آن شرکت موثر داشته اند. در این بخش آدرس کار (شرکتها) شماره تلفن آنها ثبت می شود. در صورت بروز اشکال از نامبردگان که با جزء جزء اجرای ساختمان آشنایی کامل دارند، کمک گرفته می شود تا تعمیرات اصولی با توجه به نقشه های موجود به شکل کامل انجام می شود به طور کلی شناسنامه ساختمان در هنگام خرابیها و تعمیرات از جهات بسیار مفید است و با کمک ها و راهنماییهای آن، تعمیرات در زمان کوتاه و با صرف هزینه کم انجام می شود.
محل احداث ساختمان:
مطالعاتی که قبل از شروع کارهای در رابطه با محل ساختمان باید انجام شود، مسائلی مانند اثرات جوی، بارندگیها، تغییر درجه محیط که بخصوص در فصول سرد و یخبندان تأثیرات نامطلوب و مخرب در مصالح، اجزا و قسمتهای ساخته شده بنا می گذارد.
قابل توجه اینکه، در هر راه اندازی مجدد و تا جا افتادن کارگاه از جهات مختلف، اشکالاتی فراوان وجود دارد،از جمله مسائل فنی، جمع آوری کارگردان مورد نظر بخصوص در برداشتن هزینه بیشتر که اولاً: باعث تأخیر در تحویل بنا ی شود؛ ثانیاً: قیمت تمام شده ساختمان را افزایش می دهد.
قبل از شروع یک طرح ساختمانی کوچک یا بزرگ، باید مقاومت زمین زیر پی جهت دیوارها برای طراح مشخص شود تا بتوانند بر مبنای آن محل ستونها، دیوارها و در مجموع طرح را به وجود آورد، معمولاً زمینهای مرغوب، رنگ سبز تیره با دانه های خاک متراکم و چسبندگی زیاد دارند.
انواع گوناگون زمین ماسه ای، رسی، دج، سنگی و یا مخلوط نامتناسب هستند.
اکثر زمینهای ایران از انواع زمینهای رسی است. این زمینها مقاوم هستند و چنانچه خاک ریز دانه و درشت دانه ماسه در آنها وجود داشته باشد. قابل اطمینان خواهد بود. در بعضی موارد بنا روی زمینهای شیب دار رسی احداث می شود، در این حالت باید به اصول پایداری بنا توجه شود تا در موقع حرکت زمین خطر رانش به وجود نیاید.
زمینهای دج نیز ترکیبات کامل، متراکم و قابل اطمینان دارند که بناهای مرتفع را می توان روی آن احداث کرد.
به طور کلی زمین لایه ها و موارد متشکله مختلفی دارند که هر لایه آن مورد آزمایش قرار گیرد، در بناهای معمولی، از طریق چاه کنی و خروج لایه های خاک می توان از نوع زمین آگاه شویم، اما جهت احداث های بناهای مرتفع، با گمانه زدن (سونداژ) از لایه های مختلف پی سازی و احداث بنا انجام شود.
در بعضی موارد، زمین مورد نظر ماسه ای و یا از نوع خاک دستی است. در این حالت، پی کنی تا سطح زمینهای سخت پیشروی می کند و با پی سازی اصولی و در صورت نیاز پی های صفحه ای احداث می شود.
به طور خلاصه، شناخت خاک زمین جهت عملکرد طراح و محاسبات از مسائل اولیه و بسیار مهم برای ساخت یک بناست که بی توجهی به آن، مشکلات و خسارات زیادی به بار می آورد.
انواع نقشه های ساختمانی:
نقشه های اولیه معماری که بنا را به شک لسه بعدی (پرسپکتیو) نشان می دهد، برای تفهیم به مجریان بسیار سودمندند. معمولاً نقشه های فنی و اجرایی در سه فاز تهیه می شود:
الف) نقشه های معماری:
این نقشه ها به منظور مشخص کردن ابعاد بنا جزئیات ظاهری و بناسازیهای داخلی و خارجی برای
تفهیم مسائل به سازندگان و مجری ساختمان تهیه می شود. آنها می توانند پس از اجرای یک
سلسله مسائل فنی، بنای مورد نظر را در چهار چوب طرح معماری بسازند.
ب) نقشه های اجرایی:
این نقشه های با جزئیات گوناگون مانند پلانهای موقعیت، پی سازی، تیرریزی، شیب بندی، برش، نما و ... با مشخصات هر چه دقیق تر جهت اجرای دقیق و اصولی تهیه می شود که سازندگان با استفاده از آنها و همچنین نقشه های جزئیات که از نقشه های ذکر شده تهیه می شود کار را دقیق و اصولی اجرا می کنند.
همچنین با توجه به دفترچه مشخصات ریز مقادیر (آیتمها)، اسکلت ساختمان به شکل سفت کاری و نازک کاری ساخته می شود.
در بناهای بزرگ، وجود مهندسان معمار، محاسب و همکای نزدیک آنها با همدیگر باعث می شود که طرحی به وجود آید. بدون این همکاری، مسئله ساختن بنای عظیم غیر ممکن است.
ج) نقشه های تأسیسات:
این نقشه ها نیز جدا از نقشه های معماری و استراکچر، شامل کلیات و جزئیات آبرسانی، فاضلاب، تهویه، دستگاه های گرم کننده و سرد کننده و به ویژه روشنایی برق است.
همان طور که می دانید، این نقه ها به هنگام تعمیرات بسیار مفید است. بخصوص در هنگام زلزله، سیل و حریق که قسمتی از بنا از بین می رود با استفاده از نقشه های موجود در شناسنامه می توان ضایعات پدید آمده در ساختمان را نوسازی کرد.
معمولاً برای اجرای ساختمان باید با توجه به زمان بندی مشخص، نشه های لازم و از قبل آماده شده، مسائل اقتصادی و اجرایی و تمامی موارد دیگر به انجام کار اقدام کرد.
اکثر اوقات، شروع کار بنای ساختمان با پیگیری مراحل مختلف اجراء با سرعت بخشیدن در پیشبرد آن و بدون تعطیل شدن در زمانهای طولانی دنبال می شود تا در مدت زمان پیش بینی شده به مراحل پایانی برسد.
موارد استفاده از نقشه های تأسیساتی و برقی:
به طور کلی در هر پروژه شناسنامه نقشه های تأسیساتی و برقی ویژگی خاص را دارد. اگر در وضع لوله های آبرسانی، لوله های فاضلا و یا دستگاههای گرم کننده و سرد کننده به علل مختلف اشکالاتی به وجود آید، مخصوصاً در مواقعی که سیم کشی ها نیاز به تعمیرات داشته باشد، وجود نقشه های برقی و تأسیساتی اهمیت زیادی پیدا می کند.
در بناهای بزرگ برای عبور کلیه لوله های تأسیساتی و برق، کانالهای عمودی و افقی تعبیه می شود، در مواردی، کانالهای افقی به شاخه هایی جهت عبور برخی از لوله ها تا موتور خانه و کانال هایی برای لوله های فاضلاب تا سپتیک تانک و کانالی جهت عبور لوله های آب سرد و گرم تقسیم می شود؛ اما درکانال های عمودی، کلیه لوله به صورت مجتمع عبور می کند.
توجه: در بعضی موارد، قسمت جلوی کانالهای عمودی کلاً به وسیله در باز و بسته می شود. با میله گذاری در دیوار کانال، می توان از آن به عنوان نردبان استفاده کرد، اگر در سیستم لوله کشی اشکالی بروز نماید، درپوش عمودی و یا افقی کانال را باز می کنیم و پس از رفع نقیصه آن را می بندیم.
در ساختمانهایی کوچک، برای تأسیسات، چنین کانال کشی انجام نمی شود اما در این بناها، نقشه های تأسیساتی می تواند مشخص کننده مسیرها باشد تا در مواقع لزوم بتواند اشکالات را رفع کند.
به طور خلاصه، اگر مسیر لوله های تأسیساتی و یا برق مشخص نباشد، به هنگام بروز اشکالات، سرگردانیها و گرفتاریهای فراواین به وجود می آید که باید با شکافتن، مسیر آنها را یافت. این عمل در مجموع باعث مشکلات و مسائل فراوانی خواهد شد.
مشخصات ویژه مصالح:
ساختن بنای مقاوم به دو عامل بستگی دارد:
الف) مصالح مرغوب و مقاوم
ب) اجرا صحیح و فنی
بدیهی است، نوع مصالح که در ساختمان به کار می رود، باعث پایداری و افزایش عمر ساختمان و با استفاده از نوع نامرغوب، نتیجه معکوس می شود.
به طور کلی، تعمیراتی که به خاطر رطوبت در آجرهای محلی انجام می شود، فراوان است در صورتی که در آجرکاری غیر محلی این نقیصه بسیار کم است و یا اصلاً نیست.
برخی از انواع سنگها مکش آب فراوان دارند که گاهی بیشتر حجم خود می باشد. نفوذ آب در آنها ضایعات جبران ناپذیری به وجود می آورند و در مواردی حق سنگ را حل می کنند.
جهت محاسبه سقف جمعیت پذیری محلات شهر و تعیین محدوده ی شهر برای توسعه خدمات وضع موجود و اسکان و خدمات دهی جمعیت افزوده شده به شهر تا 10 سال آینده به شرح زیر عمل می نماییم:
در ابتدا باید مجموع زمین های قابل بارگذاری شامل: زمینهای زراعی، دامداری ها و اراضی بایر در هر محله به تفکیک و سپس کمبود کاربری ها در سطح محله در وضع موجود را محاسبه نموده و از هم کسر نماییم تا مساحت اضافی هر محله بدست آید .با تقسیم کردن این مساحت بر مجموع سرانه های پیشنهادی بدون در نظر گرفتن معبر به جمعیتی که امکان اضافه شدن به شهر را دارد می رسیم . روند این محاسبات را می توان در جدول شماره (1) مشاهده نمود. البته مساحت باقی مانده در این قسمت بدون احتساب کمبود کاربری های سطح ناحیه در وضع موجود می باشد .بنابراین در جدول شماره (2) کمبود مساحت کاربری های سطح ناحیه در هر ناحیه از شهر به نسبت میزان مساحت باقی مخانده در هر محله توزیع می شود و از مساحت اضافی محلات کسر می گردد. و مجددا با این مساحت باقی مانده و تقسیم آن بر مجموع سرانه پیشنهادی به جمعیتی می رسیم که مجموع آن از جمعیت قبلی کمتر می باشد.
در ادامه این روند به دلیل این که مساحت باقی مانده برای هر محله بدون احتساب سهم هر محله از کمبود کاربری های سطح شهر در وضع موجود می باشد در جدول شماره (3) ابتدا مجموع مساحت کمبود کاربری های سطح شهر در نواحی به طور متناسب تقسیم شده و سپس در هر ناحیه نیز به نسبت مساحت هر محله توزیع می گردد.
و در نهایت از تقسیم مساحت باقی مانده بر مجموع سرانه پیشنهادی میزان جمعیتی که می تواند در هر محله جای گیرد بدست می آید که مجموع آن از مجمو ع جمعیت های جداول پیش تر کمتر می باشد.
حال به دلیل اینکه اعداد بدست آمده برای سقف جمعیت پذیری هر محله و مساحت لازم برای تامین خدمات این جمعیت با مساحت های محله کاملا همپوشانی دارند و زمینی برای توسعه خدمات نسل آینده در درون محله باقی نمی ماند در جدول شماره (4) 20 درصد از میزان جمعیت پذیری هر محله کسر می شود تا مساحت اضافی بدست آمده از این 20 درصد به عنوان ذخیره در هر محله عمل نماید.
جدول شماره (1): تعیین میزان توان پذیرش جمعیت در هر محله
میزان پذیرش جمعیت
مجموع سرانه پیشنهادی
مساحت باقی مانده
مجموع اراضی قابل بارگذاری
مجموع مساحت کمبود وضع موجود در محله
شماره محله
7733675
1
8
8
15218
1
225352
1
299453
321956
22503
2
801536
1
2
2
15364
3
846351
1
288177
302480
14303
4
674776
1
280666
306559
25893
5
152497
1
01
01
16385
6
47388
1
01
01
109666
جمع کل
مساحت باقی مانده = مجموع مساحت کمبود کاربری ها ی رده محله در وضع موجود – مجموع اراضی قابل بارگذاری
میزان جمعیتی که محله می تواند بپذیرد= مجموع سرانه های پیشنهادی ÷ مساحت باقی مانده
جدول شماره (2): توزیع کمبود مساحت کاربری های رده ناحیه در محلات هر ناحیه
میزان پذیرش جمعیت محله
مجموع سرانه پیشنهادی
مساحت باقی مانده محله با احتساب کمبود ناحیه
میزان مساحت کمبود ناحیه در محله
مساحت باقی مانده محلات
شماره محله
کمبود مساحت کاربری های رده ناحیه در وضع موجود
شماره ناحیه
7630834
1
79682
003183
934529
8
1
44880
1
089778
1
0117
98833
299453
2
299507
1
1915
00849
2
3
406561
1
8524
14757
01
288177
4
45887
2
146451
1
4378
56215
280666
5
483444
1
257
753038
01
6
18883
1
547
46277
01
01
.
90767
جمع کل
میزان مساحت کمبود ناحیه در محله = مساحت باقی مانده هر محله در ناحیه × کمبود مساحت کاربری های رده ناحیه
مجموع مساحت های اضافی محلات ناحیه
جدول شماره (3): توزیع کمبود مساحت کاربری های رده شهر در نواحی و در محلات هر ناحیه
میزان پذیرش جمعیت محله
مجموع سرانه های پیشنهادی
مساحت باقی مانده محله با احتساب کمبود شهر
اختصاص کمبود رده شهر به محله
مساحت باقی مانده محله
شماره محله
اختصاص کمبود رده شهر به ناحیه
مساحت اضافی نواحی
شماره ناحیه
مجموع مساحت کمبود کاربری در رده شهر
7298
1
1
699
8
1
35
547
889649
1
107296
شهر
405
1
3
74
285072
2
946
1
3
91
2
3
834
1
7
13
9
4
65
5
2
166
1
1
35
4
5
279
1
1
17
3
6
36
1
1643565
107296
1750861
107296
1750861
جمع
اختصاص کمبود رده شهر به ناحیه = مساحت اضافی نواحی × مجموع مساحت کمبود کاربری در رده شهر
مجموع مساحت اضافی نواحی
اختصاص کمبود رده شهر به محله = مساحت باقی مانده محله × مجموع مساحت کمبود کاربری در رده شهر
مجموع مساحت اضافی نواحی
جدول شماره (4): اختصاص 20 درصد از توان پذیرش جمعیت در هر محله به اراضی ذخیره
مساحتی که در هر محله برای ذخیره می ماند
توان پذیرش جمعیت با کسر 20 درصد
20 درصد توان پذیرش
میزان توان پذیرش جمعیت
شماره محله
6
626
156
782
1
5
2741
685
3426
2
7
5188
1297
6485
3
7
2630
657
3287
4
49984
2561
640
3201
5
2
3091
772
3863
6
7
16837
4207
21044
جمع کل
جدول شماره (4) حداکثر سقف جمعیتی که هر محله می تواند در خود جای دهد را نشان می دهد. در این محلات به ترتیب محلات شماره 3 و 6 که دارای اراضی بایر قابل توجه بیشتری نسبت به سایر محلات بوده توانسته است جمعیت بیشتری را در خود جای دهد و محله یک با توجه به کمبودهای وضع موجود قابل توجه می تواند جمعیتی بالغ بر 626 نفر به جمعیت قبلی 3446 خود به محله اضافه نماید.
با محاسبات صورت گرفته مجموع محلات حداکثر جمعیتی را که می تواند در خود جای دهد برابر با 16837 نفر می باشد و با توجه به جمعیت 31200 نفری در مجموع شهر می تواند جمعیتی بالغ بر 48037 نفر را در خود جای دهد و بنابر جمعیت پیشنهادی 56000 نفری نیاز به توسعه بیرونی شهر برای جمعیتی حدود 7963 نفر می باشد و این جمعیت مساحتی بالغ بر 860800.3 متر مربع در خارج از مرز شهر را نیاز دارد .
تعیین پهنه پیشنهادی جهت استقرار جمعیت جدید مستلزم شناخت کامل از امکانات و محدودیت های اطراف شهر برای توسعه می باشد . در ادامه با توجه به توضیحات مربوطه از امکانات و محدودیتهای توسعه شهر فریمان به تهیه نقشه جهات توسعه می پردازیم.
مجموع جمعیت اضافه شده به داخل شهر = 16837 نفر
مجموع جمعیت اضافه شده به خارج از شهر = 7963 نفر با توجه به جمعیت محاسبه شده 7963 نفری جهت توسعه بیرونی نیاز به 860800.3 متر مربع زمین می باشد.
تعیین جهات توسعه، امکانات و محدودیت ها:
به طور کلی عوامل موثر در توسعه و یا عدم توسعه شهر فریمان را می توان به دو دسته طبیعی و انسان ساخت تقسیم کرد:
توپوگرافی و شیب مناسب:با توجه به گزارشات ارائه شده در مراحل قبل شهر فریمان در بین خطوط توپوگرافی 1380-1420 گسترده شده است و از لحاظ توپوگرافی تقریبا همسطح و با شیب ملایم 5 درصد جنوب به شمال هیچ عامل محدود کننده توسعه از لحاظ توپوگرافی مشاهده نمی شود.
از طرفی توان خاک لس که سرتاسر فریمان را به طور یکنواخت در بر گرفته است عاملی است برای بهبود در گسترش وضعیت زراعی و کشاورزی در فریمان.همچنین با توجه به گزارشات مراحل قبل توان سنگ کنگلومرا برای بار گذاری و... مناسب است.
به طور کلی در مورد توان خاک و سنگ می توان گفت :
توان خوبی برای سد سازی و دریاچه دارد همچنین آبهای زیر زمینی آبدهی کمی دارند.فرسایش اساسی و امکان لغزش هم دارد.برای دفع پساب توان مناسبی دارد.توان بالایی برای آماده سازی و تسطیح دارد،برای احداث کانال توان خوبی دارد(بریدگی های عمودی خاک لس خیلی پایدار است)در خارج از دره های لسی توان مناسبی برای دفع پساب دارد.همچنین این نوع خاک توان خوبی برای آبزی پروری ،مرتع داری و جنس سنگ توان زیادی برای بارگذاری دارد.برای کشاورزی ،مرتعداری،جنگلداری توان مناسبی برای هر سه دارد.
توان جاده سازی خاک لس پایین و فونداسیون برای وزن های کم و متوسط توان دارد.
از نظر زلزله خیزی در شهر فریمان هیچ گسل فعالی از داخل شهر عبور نمی کند .بنابراین محدوده اطراف هیچ محدودیت توسعه به ویژه برای بافت مسکونی از نظر زلزله خیزی ندارد.
از نظر پوشش گیاهی شمال فریمان دارای پوشش گیاهی مرغوب و جنوب پوشش گیاهی نا مرغوب در بر گرفته است.بنابراین پوشش گیاهی در شمال می تواند عامل محدود کننده ای برای توسعه باشد.با توجه به نقشه پوشش گیاهی شهرستان فریمان از سمت شمال و شرق و غرب به مجتمع های درختی و تاکستان ختم می شود و از سمت جنوب مخلوطی از مرتع و دیم وجود دارد.
مسیل نیز به عنوان عامل هدایت کننده و تاثیر گذار بر توسعه شهر مطرح می باشد که در قسمت جنوبی شهر و در راستای توسعه شهر قرار گرفته است.
از نظر عوامل انسان ساخت باید گفت:
شهر فریمان از سمت شرق مخصوصا حاشیه شمال جاده تربت جام بواسطه کارخانه ها محدود گردیده است و بر خلاف پیش بینی های طرح هادی فریمان بافت مسکونی در قسمت شمال شرقی شکل نگرفته و کاربری های مسکونی در قسمت شرقی و غربی نیز به کندی توسعه یافته اند و در سمت جنوب به خاطر کارخانه قند و دانشگاه پیام نور که باعث جذب جمعیت شده بافت مسکونی شکل گرفت.شهر فریمان در محور اصلی فریمان مشهد و فریمان جام است که بالاترین تردد روزانه را داراست .و محور فرعی فریمان کارخانه قند که در چند سال گذشته تعاونی مسکن ادارات کارخانه قند فریمان نسبت به خرید اراضی جنوب شهر اقدام کرده و توانسته اند طرح هادی با موافقت فرمانداری و استانداری به این سمت گسترش دهند.موقعیت دقیق این ناحیه ضلع جنوب غربی شهر در سمت غرب جاده فریمان به کار خانه قند می باشد که ضلع جنوب شرقی شهر نیز در آینده سمت گسترش شهر پیش بینی می گردد.
بنابراین از جمله عوامل انسان ساخت محدود کننده توسعه در سمت شرق بواسطه کارخانه های رنگ فریمان ،کارخانه پلاستیک ،و کارخانه سنگ بری که با فاصله ای کم از یکدیگر قرار دارند. همچنین در سمت شمال شرق همانطور که در نقشه نشان داده شده است بواسطه مرکز جمع اوری زباله و کشتارگاه محدودیت توسعه را داریم. در سمت جنوب شرق سرد خانه و همچنین در سمت شمال مرکز تنظیم فشار گاز را داریم که با توجه به استاندارد حریم آن در توسعه های آتی باید رعایت شود. دو خط انتقال نیرو در جهت شمال غرب جنوب شرق است که یکی از سمت شمال فریمان و دیگری از سمت جنوب فریمان عبور می کنند که باید حریم آن با توجه به ضابطه د رتوسعه آتی رعایت شود.در سمت غرب به واسطه پست برق که رعایت حریم دارد و نیزسه کارخانه پنیر و شن و ماسه و ایران مالاس محدود کننده توسعه است.همچنین حدود 8حلقه چاه آب است که برای توسعه آتی با توجه به ضابطه حریم آن باید در نظر گرفته شود.
در پایان با توجه به بررسی عوامل طبیعی و انسان ساخت و نیز با توجه به روند طبیعی رشد و توسعه به سمت جنوب (تا حدی که حتی جهت پیش بینی شده طرح هادی برای توسعه محقق نشد )و نیز با توجه به این امر که هدف برنامه ریز باید هدایت نیرو های موثر بر شهر باشد نه مانع آن ،جهت توسعه به سمت جنوب را انتخاب و برنامه ریزی در مراحل بعدی را بر این اساس پیگیری کردیم.
نقشه شماره (1) جهات توسعه را با توجه به امکانات و محدودیت ها در شهر نشان می دهد.
تعیین مراکز محلات ، نواحی ، شهر و ساختار آن در وضع موجود:
جهت تعیین مراکز پیشنهادی در سطوح مختلف محلات ، نواحی و شهر می توان چهار عامل را در نظر گرفت:
کاربری های وضع موجود در سطح مرکز مشخصه
شعاع دسترسی مرکز مشخصه
اراضی دارای پتانسیل بارگذاری
رعایت اصول همجواری و دسترسی معابر
منظور از عامل اول تمرکز کاربری هایی در سطوح مختلف محله، ناحیه و شهر است به عنوان مثال جهت تعیین مرکز محله ابتدا به پهنه هایی توجه داریم که عناصر اصلی مرکز محله از قبیل دبستان، مسجد و یا بوستان محله ای را شامل شود و سپس آن را به عنوان مرکز محله معرفی و پر رنگ می نماییم.توجه به کاربری های وضع موجود از دو جهت اهمیت دارد اول اینکه اجرای طرح را به لحاظ اقتصادی و تملک کاربری را برای ما ممکن می سازد و دوم اینکه خود این کاربری به گونه ای منطبق بر سطح مورد نظر(محله ، ناحیه و شهر) به لحاظ شعاع دسترسی ، تراکم بافت و.. قرار دارند . پس در تعیین پهنه باید به امکانات موجود توجه نمود.اما ممکن است این مرکز که شامل این کاربری ها نیز است در موقعیت مناسبی از سطح مورد نظر قرار نگرفته باشد و تامین دسترسی برای استفاده تمامی افراد آن سطح ممکن نباشد در این جا باید به عامل دوم یعنی شعاع دسترسی توجه نماییم.
یکی از عوامل بازدارنده در اجرای طرح ، عدم توانایی مجری در تملک و همچنین کمبود فضا برای اجرای طرح است. عامل سوم نیز زمانی مطرح می شود که مجری در اجرای طرح با کمبود فضا مواجه باشد و یا امکان به تملک در آوردن برخی اراضی نباشد در این جا باید به اراضی که قابلیت بارگذاری جهت استقرار این فعالیتها در موقعیت مناسبی باشد توجه داشت.در شهر فریمان این اراضی شامل اراضی بایر، دامداری ها و اراضی زراعی و یا ابنیه تخریبی و مرمتی می باشند .و در نهایت عامل چهارم یعنی رعایت اصول همجواری و سازگاری کاربری ها می باشد . سلسله مراتب راهها نیز در تعیین این پهنه ها موثر می باشند برای مثال مرکز محله نباید در مسیر شریانی درجه یک قرار گیرد .مناسب ترین وضعیت قرار گیری این مرکز در مسیر راههای جمع و پخش کننده محله ای می باشد.
در ادامه جهت تعیین مراکز ، عناصر اصلی و تشکیل دهنده ی مراکز مختلف شهری به شرح زیر آورده شده است:
عناصر تشکیل دهنده محله:
1) عنصر شاخص محله که ابعاد آن را کنترل می کند مدرسه ابتدایی( دبستان) می باشد. دبستان باید در موقعیتی قرار گیرد که فاصله آن تا منزل حدود 4 تا 5 دقیقه پیاده روی باشد . مدرسه ابتدایی باید در کنار گذر پیاده قرار گیرد در عین آنکه به گذر سواره نیز دسترسی داشته باشد.
2) عنصر شاخص هویتی محله مسجد می باشد. مسجد باید در مرکز محله و در کنار مسیر پیاده اصلی قرار گیرد.
3) عناصر توزیعی در محله شامل کاربری های:
الف: تجاری روزانه ، هفتگی
ب: بوستان محله ای در کنار تاسیسات ورزشی محله قرار گیرد
ج: تاسیسات و زمین های ورزشی (7 تا 12ساله) که مجموعه آن در جوار دبستان و پارک محله ای خواهد بود.
د: واحد پزشکی مستقل در سطح محله
عناصر تشکیل دهنده ناحیه :
1) عنصر شاخص ناحیه که ابعاد جمعیتی و مساحتی آن را کنترل می کند مدرسه راهنمایی می باشد . مدرسه راهنمایی حداکثر در فاصله 15 دقیقه ای پیاده از محل سکونت قرار می گیرد. مدرسه راهنمایی در کنار فضای باز و تاسیسات زمینهای ورزشی (17-13 ساله) طراحی می شود.
2) عناصر توزیعی شامل کاربری های:
الف: تجاری هفتگی و ماهانه
ب: تاسیسات و زمین های ورزشی (17-13 ساله ) که محل استقرار آن در جوار راهنمایی خواهد بود .
ج: مرکز بهداشت در سطح ناحیه
د: شهرداری اداره ناحیه در کنار خیابان های جمع و پخش کننده قرار گیرد.
عناصر تشکیل دهنده منطقه :
1) عنصر شاخص منطقه که ابعاد جمعیتی و مساحتی آن را کنترل می کند واحد آموزشی دبیرستان می باشد . واحد آموزش دبیرستان حداکثر در فاصله 20 دقیقه ای پیاده از محل سکونت قرار می گیرد. واحد آموزشی دبیرستان در کنار فضای باز و باشگاه ورزشی 18 سال به بالا طراحی می شود.
2) عناصر توزیعی شامل کاربری های:
الف: تجاری هفتگی و ماهانه
ب: باشگاه ورزشی 18 ساله به بالا که محل استقرار آن در جوار واحد آموزش دبیرستان پیشنهاد می شود.
ج: کتابخانه عمومی در جوار واحد آموزشی دبیرستان
د: واحد های اداری شعبه اداره پست و کلانتری در کنار راههای جمع و پخش کننده قرار گیرد.
ه: مراکز درمانی در سطح منطقه
و: بوستان منطقه ای در جوار راههای جمه و پخش کننده قرار گیرد.
عناصر تشکیل دهنده شهر :
1) عنصر شاخص بیمارستان می باشد که در کنار تندرو قرار می گیرد.
2) عناصر توزیعی شامل کاربری های:
الف: تجاری عمده فروشی
ب: دانشگاه و مدارس علمیه
ج: ایستگاه های آتش نشانی
د: سینما و تئاتر ، سالن ورزشی سرپوشیده
حال با توجه به چهار عامل یاد شده در شهر فریمان به تعیین پهنه هایی که قابلیت مرکز شدن در سطوح مختلف محله ، ناحیه و شهر را دارند می پردازیم.
در شهر فریمان ما به تعیین سه مرکز محله، ناحیه و شهر می پردازیم و مرکز ناحیه و منطقه به صورت مشترک تعیین شده است.
تعیین مراکز محلات شهر فریمان در وضع موجود
محله 1) بدلیل عدم وجود عنصر شاخص دبستان، عنصر هویتی مسجد و عنصر توزیعی چون بوستان محله در سطح محله این محله فاقد یک مرکز مشخص در وضع موجود می باشد. اما با توجه به اراضی قابل بارگذاری که در موقعیت مرکزی و شمال محله واقع می باشد هم به جهت پتانسیل ایجاد این فعالیتها و هم به جهت شعاع دسترسی این پهنه قابلیت مرکز محله شدن را دارد.
محله 2) بدلیل وجود عناصر متعدد اصلی تشکیل دهنده در بافت این محله می توان پهنه های همجوار با این عناصر را با در نظر گرفتن شعاع دسترسی به عنوان مرکز این محله معرفی نمود البته ذکر این نکته نیز ضروری است که در هیچ یک از محلات شهر فریمان فضای سبز محله ای وجود ندارد و ایجاد این فضا در مرکز محلات این شهر ضروری می باشد.
محله3) بدلیل عدم انسجام و کشیدگی زیاد بافت این محله نمی توان یک مرکز را برای آن در نظر گرفت تا تمامی سطح محله را پوشش دهد پس جهت تامین نیاز ساکنین نیاز به دو مرکز برای این محله داریم و با توجه به وجود دبستان در بافت شمالی این محله می توان پهنه ی مرکزی قسمت شمالی را در جوار آن پیشنهاد دهیم و جهت پیشنهاد مرکز در بافت جنوبی آن نیاز به استفاده از اراضی بایر می باشد.
محله 4) به دلیل قرار گیری نسبتا مناسب عناصر محله ای دبستان در قسمت جنوبی محله می توان مرکز محلات را در جوار آن در نظر گرفت چراکه اطراف آن نیز اراضی قابل بارگذاری قابل توجه های جهت استقرار فضای سبز و مسجد و یا مراکز درمانی سطح محله وجود دارد.
محله5) به دلیل قرار گیری نسبتا مناسب عناصر محله ای دبستان و مسجد در قسمت مرکزی و غربی محله می توان مرکز محلات را در این پهنه ها در نظر گرفت چراکه اطراف آن نیز اراضی قابل بارگذاری قابل توجه های جهت استقرار فضای سبز و مراکز درمانی و یا تجاری سطح محله وجود دارد.
محله 6) وجود مسجد محله ای و دبستان در قسمت مرکزی این محله امکان ایجاد مرکز محله را برای ما میسر ساخته است البته با توجه به اراضی بایر در این محله باید سایر عناصر تشکیل دهنده مرکز محله نظیر فضای سبز محله ای،تجاری و درمانی سطح محله را نیز در آن ایجاد نمود.
تعیین مراکز نواحی شهر فریمان در وضع موجود
بنا بر موقعیت تقسیم بندی شهر و قرار گیری نواحی به صورت خطی مراکز ناحیه ای مورد نظر به گونه ای مشترک در دو ناحیه و در دو سمت شمال و جنوب شهر مد نظر می باشد. چرا که بدین ترتیب چها عامل ذکر شده نیز به گونه ای رعایت می گردد.یعنی استفاده از کاربری های وضع موجود ، شعاع دسترسی مناسب برای دو ناحیه، استفاده از اراضی دارای پتانسیل بارگذاری و همچنین رعایت اصول همجواری و قرارگیری در مسیر راههای جمع و پخش کننده درجه 2 مد نظر قرار می گیرد.
در هنگام زلزله در اثر حركات زمين، ساختمانها تحت نيروهاي ديناميكي قرار ميگيرند و به ارتعاش در مي‌آيند. در ساخت و سازهاي شهري به مواردي برخورد مي‌كنيم كه ساختمانهاي مجاور به هم چسبيده و يا با فاصله كم از يكديگر قرار دارند. اين سازه‌ها بدليل اختلاف خواص ديناميكي در يك جهت معين داراي زمان تناوبهاي مساوي نميباشند. تفاوت زمان تناوب در سازه باعث اختلاف در واكنشهاي آنها نسبت به شتاب زمين خواهد شد و در نتيجه با توجه به تعيير مكانهاي آنها در لحظات مختلف، در طول زلزله دو سازه گاهي به هم نزديك و گاهي از هم دور خواهد شد. و اگر فاصله دو سازه به اندازه كافي بزرگ نباشد، در هنگام زلزله ممكن است با يكديگر برخورد كرده و ضربه‌اي به همديگر وارد نمايند براي جلوگيري از اين رخداد بايد فاصله بين ساختمانهاي مجاور قرار داده شود تا از برخورد آنها جلوگيري گردد، اين فاصله را درز انقطاع گويند. در اين پايان نامه درز انقطاع بين دو سازه با روش ارتعاشات تصادفي و فرض رفتار غير خطي اعضاء محاسبه و اثر پارامتر هاي مختلف بر روي آن بررسي مي شود.
ابتدا نيروي تنهاي تعريف ميشود. سپس، مطالبي در مورد اهميت مسئله ذکر شده و استفاده از درز انقطاع به عنوان يکي از راهکارهاي کاهش نيروي تنه اي معرفي ميگردد. در فصل دوم تاريخچه نسبتاً مفصلي از تحقيقات صورت گرفته در طي ساليان گذشته براي تعيين درز انقطاع ارائه ميگردد. در فصل سوم مدل تحليلي مورد استفاده در تعيين پاسخ تغيير مکاني سازه معرفي و روش تحليل به همراه توضيحات کامل در مورد فرضيات به کار گرفته شده ارائه ميگردد. در فصل چهارم فاصله لازم بين مدلهاي سازه اي مورد نظر با روش ارتعاشات پيشا محاسبه شده واثر پارامترهايي مثل زمان تناوب، ميرايي، جرم و رفتار خطی و غيرخطی اعضاء سازه روي اين فاصله بررسي ميگردد. در فصل پنجم رابطه اي براي تعيين درز انقطاع با در نظر گرفتن رفتار غير خطي اعضاء سازه ارائه ميشود و با روابط آيين نامه هاي مختلف مقايسه مي شود. در فصل هفتم نتايجي که از اين تحقيق بدست آمده در قالب پيشنهاداتي ارائه مي گردد.
نتايج نشان مي دهند که با نزديک شدن زمان تناوب دو سازه و همچنين افزايش ميرايي، فاصله لازم براي درز انقطاع کاهش مي يابد. همچنين درز انقطاع محاسباتي بر اساس استاندارد 2800 ايران براي سازه هاي تا 7 طبقه، کمتر و براي سازه هاي بيشتر از 7 طبقه، بيشتر ازمقدار بدست آمده بر اساس آيين نامه IBC2006 و روش استفاده شده در اين تحقيق مي باشد.
1ـ2ـ نيروي تنهايو اهميت آن
مقصود از نيروي تنهاي (Pounding) نيروي حاصل از برخورد ساختمانها در هنگام زلزله مي باشد. در بسياري از زلزله‌هاي بزرگ گذشته در اكثر كلان شهرهاي موجود در سراسر دنيا، خرابي ناشي از نيروهاي تنهاي مشاهده شده است. بحث نيروي تنهاي (Pounding) يكي از رايجترين و مرسوم ترين پديده‌هاي است كه در خلال زلزله‌هاي شديد قابل رويت است. نيروي تنهاي ميتواند باعث ايجاد خسارتهاي سازهاي و معماري در ساختمان شده و بعضاً باعث ريزش كلي ساختمان ميگردد.
در خلال زلزله 1985 مكزيكوسيتي حدود 15% از 330 ساختمان تحت اثر نيروي برخورد (تنهاي) تخريب شدند. همچنين در خلال زلزله 1989 لوماپريوتا، تا حدود 200 مورد شكل گيري نيروي تنهاي مشاهده گرديد. در اين زلزله حدود 79 درصد از ساختمانها دچار تخريب معماري شدند ]1[.
در طي زلزله 1964 آلاسکا[1] برج هتل آنچوراگ وستوارد[2] دراثر برخورد با قسمتي از يک سالن رقص سه طبقه مجاور هتل، تخريب شد. همچنين، خرابي هاي ناشي از نيروي تنه اي در زلزله هاي 1967 ونزوئلا3 و 1971سانفرناندو4 نيز مشاهده گرديد]2[.
از طرف ديگر برخورد بين عرشهها وپايههاي کناري پلها در طي زلزله 1971 سانفرناندو مشاهده شد. در سال 1995در اثر زلزله هاياکو کن نانبو5 در ژاپن حرکت طولي المانهاي پل هان شين[3] تا 3/0متر نيز رسيد. از اين زلزله به بعد تحقيقات اساسي بر روي نيروي تنهاي شكل گرفت]2[.
جنبه‌هاي اساسي تحقيقات انجام گرفته در زمينه نيروي تنه اي شامل موارد زير ميباشد:
1- بررسي خسارتهاي ايجاد شده در گذشته، شناخت و ارائه راهکارهاي مقابله با اين پديده مبهم و پيچيده
2- تلاش جهت درك ديناميكي نيروي تنهاي (عمده رفتار نيروي تنهاي بصورت غير خطي ميباشد)
3- تلاش براي فراهم كردن يكسري ضوابط طبقه‌بندي شده جهت آموزش به مهندسين و كاربرد آنها در آيين نامه‌ها معتبر
4- كاهش خسارتهاي ناشي از نيروي تنهاي به كمك روشهاي مرسوم
نكته مهم اينكه نيروي تنهاي بين دو ساختمان يكي از پيچيده‌ترين پديده‌هايي است كه منجر به شكل‌گيري تغيير شكلهاي پلاستيك و همچنين گسيختگي‌هاي موضعي و کلي ميگردد. در دهه‌هاي گذشته روشهاي مختلفي جهت كاهش نيروي تنهاي توسط محققين مختلف معرفي شده است كه از مهمترين آنها ميتوان به موارد زير اشاره كرد.
1- قرار دادن ساختمانهاي جديد در فاصله مناسب از ساختمانهاي قبلي (رعايت درز انقطاع)
2- متحد كردن پاسخ دو سازه از طريق يكسري فنرهاي ارتباطي
3- استفاده از ديوارهاي ضربه گيري (Bomber wall)
4- پر كردن فاصله ساختمانها با ملاتهاي ضربه گير
5- تعبيه عناصر مقاوم جانبي كافي جهت محدود کردن جابجايي سازه
از بين روشهاي اعمال شده راحت‌ترين و موثرترين روش، ايجاد درز انقطاع بين ساختمانها مجاور يكديگر است. اين فاصله بستگي به عوامل مختلفي از قبيل جرم و سختي طبقات، ميرائي ساختمانها، ارتفاع طبقات و بزرگي و مدت زلزله مورد نظر دارد. علاوه بر آن نوع رفتار دو ساختمان هم جوار نيز از پارامترهاي موثر بر تخمين اين فاصله مي باشد.
درز انقطاع بين دو ساختمان بايد مطابق اصول موجود در آيين نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله تعيين و در هنگام اجرا رعايت گردد. نكته اصلي اين است كه آيا اين فاصله كه توسط ضوابط آيين نامه تعيين ميگردد مناسب است يا خير و آيا آييننامه ها کليه پارامترهاي موثر بر درز انقطاع را در نظر مي گيرند يا خير؟
عمده معايب استفاده از درز انقطاع عبارتند از:
1- دشوار بودن تهيه و اجراي ديتيلهاي اجرايي مطابق نقشه هاي سازها
2- بالا بودن قيمت زمين در کلان شهرهاو عدم رضايت مالکين به کاهش زمين
3- محدوديت زمين در مراکز پر جمعيت کلان شهرها
روشهاي موجود در محاسبه درز انقطاع شامل موارد زير می باشند:
1- روش ارتعاشات تصادفي
2- روش تاريخچه زماني
3- روش ضرايب لاگرانژ
4- روش تفاضل طيفي
5- روش طيف پاسخ
فصل دوم
مروري بر تحقيقات انجام شده در زمينه درز انقطاع
2ـ1ـ تاريخچه تحقيقات:
2ـ1ـ 1ـ آناگنو ستوپولس[4] ،]1[، در سال1988، در تحقيق خود از سه سازه ايده‌آل سازي شده به شكل سيستم چند درجه آزاد با جرم متمركز مطابق شكل (2ـ1) استفاده نمود.
شكل (2ـ1) مدل ايده آل سازي شده دو ساختمان هم جوار ـ آناگنوستوپولس 1988]1[
فرضياتي که ايشان در مدلسازي خود در نظر گرفت به صورت زير ميباشد.
1- نوع رفتار سيستم سازهاي، برشي با جرم متمركز و درجه آزادي انتقالي در مركز جرم و رفتار دو خطي (Bilinear) براي اعضاء سازه فرض نمود.
2- ميرايي مجموعه را 5% در نظر گرفت.
3- ارتفاع طبقات را براي تمامي سازه يكسان فرض كرد، لذا نيروي تنهاي در محل جرم متمركز سازه اعمال ميشود.
4- جهت مدلسازي نيروي ضربه‌اي از يك مجموعه فنر و ميراگر جهت اتصال استفاده نمود.
5- در فرضيات اعمالي هرگونه تأثير تغييرات محيطي شتاب زلزله در تقابل خاك و سازه را ناديده گرفت.
ايشان برخورد سازه ها را در اثر زلزله بررسي کرد و معادله حركت به فرم ماتريسي را بصورت زير در نظر گرفت .
که در آن R نيروي تنهاي است.
معادله حركت فوق را به كمك روش عددي تفاضل مركزي با مقادير اوليه محاسبه شده بر اساس ضرايب نيومارك حل نمود. در نهايت موارد زير را در تحقيق خود مورد بررسي قرار داد.
1- شكل و چيدمان ساختمانها
2- ساختمانهاي مجاور هم با ارتفاعهاي نامساوي
3- تاثير جرم‌سازه
4- تاثير مشخصات عناصر رابط بين سيستمهاي سازهاي
5- بررسي روابط آيين نامه اي ( Eurocod-8وUBC 97)
نتايج كلي که ايشان بدست آورد عبارتند از:
1- نيروي تنه اي باعث تغيير در پاسخ سازه هاي مجاور مي شود و اين تغيير مي تواند به صورت افزايش يا کاهش پاسخ باشد. پارامترهاي موثر در تغييرپاسخ سازه عبارتند از:
1 ـ1 جرم و پريود اصلي سازه و ارتباط آن با جرم و پريود ساختمانهاي مجاور
2 ـ2 موقعيت ساختمان به شكلي كه ساختمان مورد نظر در انتها يا در بين يك
رديف ازساختمانهاي مجاور باشد.
2- چنانچه ارتفاع دو سازه همجوار با هم برابر نباشد و ساختمان كوتاهتر داراي سختي و جرم بيشتري در مقايسه با ساختمان بلندتر باشد نيروي تنهاي سبب ايجاد رفتاري مشابه با نيروي شلاقي زلزله در ساختمان بلندتر ميگردد و همين مسئله افزايش در تغيير مکان جانبي و نياز شكلپذيري را به همراه دارد.
3- درز انقطاع محاسبه شده توسط آيين نامه‌هاي پيشرفته، براي جلوگيري از پديده برخورد كافي و مناسب ميباشد. اگر چه ممكن است در برخي موارد نيروي تنهاي شكل گيرد.
4- افزايش تغيير مکان محاسبه شده بر اثر نيروي تنهاي در مقابل تغيير در سختي عناصر رابط (Spring Dashpoint) که براي شبيهسازي تأثير نيروي تنهاي استفاده مي شوند حساس نميباشند.
5- افزايش شديد در پاسخ تغيير مكاني يك سازه بر اثر نيروي تنهاي تنها متاثر از وجود تمايز دو ساختمان هم جوار در پارامترهاي ارتفاع سازه، زمان تناوب و جرم دو سازه است. ساير پارامترها از اهميت درجه دوم برخوردار است.
2ـ1ـ2ـ وسترمو[5] ،]3[، در سال 1989 براي كاهش اثر نيروي برخورد و يكي كردن پاسخ دو ساختمان، ساختمانهاي مجاور را با يك تيرمطابق شکل (2-2) به هم وصل كرد. براي اين منظور چهار حالت در نظر گرفت.
در دو حالت اول، ساختمان سمت چپ پنج طبقه و ساختمان سمت راست شش طبقه فرض شد و تير متصل كننده دو ساختمان از يك طرف به طبقه پنجم (بام) ساختمان سمت چپ و از طرف ديگر به طبقه پنجم ساختمان سمت راست متصل شده است. براي اين دو حالت شرايط مختلف جرم و سختي طبقات را به عنوان پارامترهاي مهم در نظر گرفته شده است.
در دو حالت ديگر مطابق شکل (2-2 ب) ساختمان سمت چپ سه طبقه و ساختمان سمت راست هشت طبقه در نظر گرفته شد و تير متصل كننده دو ساختمان از يك طرف به طبقه سوم (بام) ساختمان سمت چپ و از طرف ديگر به ستونهاي واقع شده در بين طبقات سوم و چهارم ساختمان سمت راست متصل شد و در اين حالت نيز شرايط مختلف جرم و سختي طبقات را به عنوان پارامترهاي مهم بررسي شده است.
شکل (2-2) مدل تحليلي وسترمو ]2[
نتايج عمده تحقيقات ايشان عبارتند از :
1- براي ساختمانهايي با خصوصيات ديناميكي نزديك به هم، اتصال بين دو ساختمان، باعث كاهش درز انقطاع مورد نياز بين دو ساختمان ميگردد.
2- هر چه نسبت سختي تير متصل كننده به سختي ستوني كه تير به آن متصل است بيشتر باشد درز انقطاع بيشتري لازم است.
2-1-3-آناگنوستوپولس[6] ،]4[، در سال 1991، برخورد يكسري از ساختمانها را كه بصورت زنجير وار به هم متصل مي‌باشند را در اثر زلزله بررسي كرد. ايشان ساختمانها را بصورت سيستم يك درجه آزاد SDOF ايده‌آل سازي شده مدل كرده و ميرايي ساختمان را %3 در نظر گرفتند. جهت مدلسازي نيروي تنه اي از مجموعه المانهاي ويسکو الاستيک خطي ( فنر هاي نقطه اي ) استفاده شده است. در محاسبه پاسخ سيستمهاي سازه از مد ارتعاشي اول کمک گرفته شده و مجموعه سيستمهاي مورد نظر در معرض تحريکات مشابه زمين قرار داده شده است. همچنين در مدلسازي، ايشان تاثير اختلاف فاز حرکت امواج را ناديده گرفتهاند. جهت در نظر گرفتن سختي ساختمانها نمودار نيرو تغيير مكان، بصورت شكل (2ـ3) در نظر گرفته شده است.
شکل (2-3) مدل آناگنوستوپولس]3[
بدين ترتيب معادله حركت بصورت زير نوشته شد:
(2-2)
که در آن:
: جرم سازه‌ها
: ميرايي
R : نيروي غير خطي ساختمان
: نيروي برخورد جرم i ام بخاطر برخورد با ساختمانهاي i-1,i+1
: شتاب زمين
جهت حل معادله فوق از روش تفاضل مرکزي و شتاب خطي استفاده شده است. براي بررسي تاثير محاسبات دو نوع گام زماني را لحاظ شده:
1- گام زماني بزرگ 01s = t∆
2- گام زماني کوتاه 005s = t∆
زلزله‌هاي مورد استفاده ايشان مطابق جدول(1-2) ميباشد
جدول (2-1) زلزله هاي مورد استفاده در آناليز آناگنوستوپولس]3[
Earthquake
component
Max acceleration (g s)
Duration (sec)
Scale
El Centro
1940
NS
5
10
1
Taft
1952
S69E
18
15
1.75
Eureka
1954
N79E
26
10
33
Olympia
1949
N86E
28
23
25
Park field
1966
N65E
49
10
82
حالتهاي زير در تحليل در نظر گرفته شده است:
1- ساختمان مورد نظر در مجاورت ساختمانهاي انعطاف‌پذير واقع شده باشد.
2- ساختمان مورد نظر در مجاورت ساختمانهاي صلب واقع شده باشد.
ايشان در مقاله خودپارامترهاي زير را مورد بررسي قرار دادهاند:
تاثير مقاومت سازه اي
ايشان جهت بررسي اين پارامتر (مقاومت سيستم R) بر افزايش دامنه پاسخ سازه، يک سيستم ساز ه اي متشکل از چهار سازه يک درجه آزاد (SDOF) با T= 0.5 & 2 و مقاومت سازه اي را به شکل:
الف)=خيلي بزرگ (پاسخ الاستيک)
ب) = که برش پايه بر اساس ATC ميباشد
در نظر گرفت.
تاثير ميرايي اعضاء
ميرايي سازه ميزان انرژي تلف شده در ساختمان را نشان ميدهد. در بررسي اين پارامتر مجدداً همان مجموعه چهار سازه اي قبل را در نظر گرفت. نسبت ميرايي را به ترتيب 0.0، 0.14، 0.35، 1.0 لحاظ کرد. كه بجز در سيستم كاملاً الاستيك دامنه پاسخ نظير سيستمهاي سازهاي با ميرايي‌هاي مختلف بسيار به هم نزديك بودند.
2-1-3-3- تاثيربزرگي جرم سازه
آنچه واضح است اينکه هنگامي که دو جسم دچارمکانيسم مي شوند، نتايج خرابي حاصل براي يک سيستم با افزايش جرم سازه ديگر افزايش مي يابد. براي بررسي تاثير جرم سازهاي، ايشان از مدل چهار سازهاي حالت قبل استفاده نمود و جرم سازه مياني را متغير گرفت ولي جرم سازه خارجي ثابت ماند و مشاهده نمود كه افزايش جرم سازه دروني سبب افزايش دامنه پاسخ سازه خارجي ميگردد. در ساختمانهاي صنعتي و يا ساختمانهايي كه بر روي آنها متعلقات جانبي قرار دارد اين مسئله اغلب مشاهده ميشود.
به طورخلاصه نتايج بدست آمده از تحقيق ايشان بصورت زير ميباشد:
1ـ نيروي تنهاي که در اثر زلزله روي ساختمانهايي كه در كنار هم در يك رديف قرار گرفتهاند به وجود مي آيد، به عوامل زير بستگي دارد.
1-1 ويژگيهاي ديناميكي ساختمان مورد نظر، و ساختمانهايي كه در دو طرف آن واقع شده‌اند.
1-2 ساختمان مورد نظر ساختمان كناري باشد و از يك طرف تحت تاثير نيروي تنهاي قرار گيرد يا اينكه يك ساختمان مياني باشد كه از دو طرف در معرض نيروي تنهاي ميباشد.
1-3 فاصله بين ساختمانها ( اندازه درز انقطاع)
2ـ ساختمانهايي كه از يك طرف تحت تاثير نيروي تنهاي قرار ميگيرند (ساختمانهاي كناري) ميتواند تغيير مكانهاي بزرگي را داشته باشند. در مقابل سازه‌هاي دروني كه از دو طرف تحت تاثير دو سازه همجوار است با توجه به نسبت پريود ساختمان به ساختمانهاي هم جوار ميتواند افزايش يا كاهش در پاسخ تحت اثر نيروي تنهاي داشته باشد. اگر اين نسبت كوچكتر از يك باشد در اكثر موارد نيروي تنهاي تغيير مكان ساختمان داخلي را بزرگ ميكند و اگر اين نسبت بزرگتر از يك باشد در اكثر موارد تغيير مكانهاي ساختمانهاي داخلي را كوچك ميكند.
3ـ با افزايش درز انقطاع اثرات برخورد ساختمانها كمتر شده و اگر با روش مجذور مجموع مربعات پاسخ (SRSS) درز انقطاع محاسبه شود از برخورد ساختمانها جلوگيري ميگردد.
4ـ در ساختمانهايي با اختلاف جرم زياد اثرات برخورد ساختمانها نسبت به ساختمانهايي داراي جرم يكسان بيشتر ميباشد.
5ـ افزايش دامنه تغيير مكان سازه در هنگام تشكيل نيروي تنهاي در مقابل تغيير در پارامترهاي المان ارتباطي در سازه چندان حساس نمي‌باشد.
6ـ استفاده از يك ماده ويسكو الاستيك نرم براي پر كردن فاصله درز انقطاع بين دو سازه جهت كاهش تاثير نيروي تنهاي در اكثر موارد موثر ميباشد و ميتواند اثرات نيروي تنهاي را به اندازه كافي كاهش دهد، اگر چه تاثيري در مكانيزم كاهش حركت ندارد.
2 -1-4-ميسون، کاسائي، جنگ[7] ،[5]، در سال 1992 از روش تفاضل طيفي براي محاسبه تغيير مكان نسبي بين دو ساختمان استفاده كردند. ايشان در مدل سازي خود فرض نمودند كه ميرايي دو ساختمان براي تمامي مودها يكسان ميباشد، در نتيجه تغييرمكانهاي نسبي ساختمانهاي مجاورa و b از رابطه زير بدست مي‌آيد.
(2-3)
: تغيير مكان مود اول ساختمان a كه براساس طيف پاسخ زلزله بدست مي‌آيد.
: تغيير مكان مود اول ساختمان b كه براساس طيف پاسخ زلزله بدست مي‌آيد.
: ضريب همبستگي مد اول ساختمان a وb كه از رابطه زير بدست مي‌آيد.
(2-4)
(2-5)
: زمان تناوب ساختمان a
: زمان تفاوت ساختمان b
: نسبت ميرايي ساختمانها
نتايجي كه ايشان بدست آوردند بصورت زير ميباشد:
تاثير ميرايي بر روي ميزان فاصله بين ساختمانها مهم است.
روش تحليل طيفي در مقايسه با روش تاريخچه زماني ساده‌تر است.
فاصله مورد نياز بدست آمده از اين روش در مقايسه با ديگر روشها مثل جمع مقادير مطلق و روش جذر مجموع مربعات دقيقتر است.
2- 1-5- لين[8] ،]6[، در سال 1997 جهت تعيين فاصله بين دو ساختمان از روش ارتعاشات تصادفي (Random Vibration) استفاده نمود. فرضياتي كه ايشان در مدل خود انجام دادند بصورت زير ميباشد.
مدل مفروض به گونه‌اي است كه ميتوان جرم آن را بصورت متمركز در طبقه در نظر گرفت.
رفتار اعضاء در مدل ايشان خطي است.
ميرايي مدل خيلي كم است (سيستم باند باريك)
تحريكات زلزله از نوع فرايند پيشاي گوسي با ميانگين صفر مي‌باشند.
شکل (2-4)مدل تحليلي-MDOF لين]6[
در نتيجه معادله حركت به صورت زير ميباشد
(2-6)
: بردارنيروي اينرسي
: بردار نيروي ميرايي
: بردار نيروي الاستيك
: بردار نيروي خارجي (تحريكات جانبي زلزله)
حال اگر اختلاف تغيير مكان نسبي دو ساختمان همجوار aو b را با نشان دهيم آنگاه خواهيم داشت:
(2-7) , : تعداد درجات آزادي سيستمهاي a و b
بنابراِين براي جلوگيري از برخورد بين دو ساختمان مي‌بايست حداقل درز انقطاع از رابطه زير تبعيت کند
در ادامه به کمک روش ارتعاشات تصادفي و تئوري مختصات نرمال به حل معادله حرکت پرداخت. در اين روش ابتدا لازم است ميانگين و انحراف معيار تغيير مكان و سرعت سازه محاسبه شده آنگاه به كمك رابطه ارائه شده توسط داونپارت[9] ، ميانگين و انحراف معيار درز انقطاع مورد نياز براي جلوگيري از برخورد را بدست آورد.
ما در دنياي پيرامون خود مي توانيم بي نهايت اطلاعات شامل عوارض و پديده هاي جغرافيايي مشاهده كنيم. بخشي از اين عوارض و پديده ها به طور مستقيم قابل رويت بوده و بخشي ديگر از آنها مستقيما قابل مشاهده نبوده بلكه به صورت غير مستقيم و با استفاده از روش هاي خاص، قابل درك هستند. چنانچه بخواهيم به تمامي اين اطلاعات و يا قسمتي از آنها را روي نقشه نمايش دهيم نمايش تمام جزئيات مربوط به اين اطلاعات روي نقشه امكان پذير نخواهد بود. زيرا ما محدود به يك سري شروط و قيود در تهيه نقشه مي باشيم كه مهمترين آن صحيح بودن، خوانا و گويا بودن نقشه است. بنابراين بايد تصميم گرفت چه چيزي را لازم است نمايش دهيم و چه چيزي بايد حذف شود اين انتخاب به عبارت ساده جنراليزه ناميده مي شود.
به عبارت ديگر مي توان عمل جنراليزه را به صورت زير تعريف نمود. (Keates 1989, p.38):
جنراليزه عبارت است از تحديد و انتخاب عوارض و اطلاعات نقشه مبنا براي حفظ گويايي و خوانايي نقشه مشتقه:
در فرايند جنراليزه خونايي و گويايي نقشه عامل اصلي كنترل مي باشد. هر چه فضائي كه براي نمايش اطلاعات در روي نقشه وجود دارد بيسشتر باشد اين عامل كنترل تاثير كمتري خواهد داشت. بنابراين مي توان به وضوح گفت كه جنراليزه كردن اطلاعات مستقيما با مقياس نقشه ارتباط دارد. هر چه مقياس نقشه كوچكتر باشد جهت حفظ خوانايي و گويايي نقشه مجبور به جنراليزه بيشتر جزئيات عوارض و اطلاعات مي باشيم. براي اينكه عمل جنراليزه به نحو احسن انجام پذيرد، به گونه اي كه خوانايي و گويايي نقشه حفظ شود علاوه بر رعايت قواعد و اصول كارتوگرافي دانش و تجربه كارتوگرافي نيز لازم و ضروري مي باشد.
بسياري از افراد به دليل عدم اطلاع از علم كارتوگرافي جنراليزه را تنها حذف اطلاعات مي دانند در صورتي كه جنراليزه تنها شامل حذف اطلاعات نبوده و خود در برگيرنده موارد ذيل مي باشد:
از آنجائي كه نقشه تصوير خلاصه شده اي از سطح زمين در مقايس كوچكتر ميباشد لذا به دليل كافي نبودن فضاي خالي امكان نمايش همه عوارض موجود در روي سطح زمين وجود ندارد. لذا مي بايست عوارض مناسب با هدف و موضوع نقشه را انتخاب نمود (انتخاب). پس از انتخاب اين عوارض به منظور جلوگيري از شلوغي نقشه و همچنين خوانايي و گويايي نقشه تعدادي از عوارض حذف مي گردند (حذف).
به علاوه به دليل اينكه با توجه به مقياس نمي توان توامي جزئيات عوارض را نمايش داد، لذا لازم است تا عوارض بر روي نقشه به صورت ساده شده نمايش داده شود. بگونه اي كه اولا خصوصيت و شكل اصلي عارضه و ثانيا تعادل و هم آهنگي بين عوارض مجاور حفظ شود (ساده كردن).
هنگامي كه دسته‌اي از عوارض مشابه با فاصله كمي در كنار هم قرار گرفته باشند مي توان اين فاصله ها را با يكي كردن عوارض به صورت ساده تر نمايش داد (تركيب).
برخي از عوارض در اثر كوچك شدن مقياس وضوح و اهميت خود را از دست مي دهند. برا ياينكه اين عوارض اهميت خود را به دست آورند لازم است تا اين عوارض بزرگتر از اندازه واقعي خود نمايش داده شوند. (بزرگنمايي) اين عمل بر روي عوارض مجاور نيز اثر گذاشته و جهت جلوگيري از تداخل عوارض حفظ ارتباط عوارض و خصوصيات شكل منطقه لازم است عوارض مجاور از موقعيت اوليه خود جابجا گردند. (جابجائي).
در اثر كوچك شدن مقياس، تمامي عوارض را نمي توان با ابعاد واقعي آنها نمايش داد. براي برخي از عوارض كه اهميت آنها زياد است مي توان عمل بزرگنمايي را انجام داد. ليكن براي برخي از عوارض به دليل عدم وجود فضاي كافي و جهت جلوگييري از تداخل عوارض و حصول خوانايي نقشه لازم است علائم و نمادهايي را براي نمايش اين عوارض انتخاب نمود (انتخاب علائم و نمادها) بگونه اي كه اين نماد به شكل واقعي عارضه نزديك باشد.
البته مفهوم اصلي نماد يا علامت يك مفهوم كلي و پيچيده مي باشد. هر نمايشي از خطوط و سطوح را مي توان يك نماد در نظر گرفت. اما در اينجا منظور زماني است كه نمايش عارضه واقعي در روي سطح زمين به صورت نقطه اي در نقشه نمايش داده ميشود.
همچنين با كوچك شدن مقياس نقشه، امكان نمايش تمامي تقسيمات و طبقات داخل عوارض در روي نقشه وجود ندارد و لازم است طبقه بندي و تقسيمات عوارض را با توجه به طبيعت و خصوصيات عوارض تغيير دارد. (طبقه بندي عوارض).
به قول يكي از صاحب نظران تنها كسي كه تسلط كافي بر موضوع دارد و توانسته باشد آنچه را كه در مغزش به صورت ايده آل بسته به صورت ايده آل خلق كند توان ارائه يك جنراليزه خوب را دارد به هر حال مهم است كه بدانيم چه وقت كجا و چگونه جنراليزه كنيم. براي حصول يك جنراليزه مطلوب رعايت يك سري شرايط براي نقشه ضروري مي باشد كه عبارتند از:
× حفظ خصوصيات نقشه
× حفظ اطلاعات (اهيمت عوارض)
× تعادل و هماهنگي بين اطلاعات در نقشه مشتقه
با توجه به اينكه نقشه هاي پوششي در مقياس كل كشور تهيه شده است و به موازات آن نقشه هاي كل كشور در حال تهيه است. براي استفاده بهتر از نقشه‌ها و با توجه به اصول جزاليزه كه باختصار توضيح خواهيم داد نقشه هاي را تهيه مي كنيم علت استفاده از روش جنراليزسيون اول هزينه و سپس زمان يكي از پارامترها مي باشد با توجه به اينكه اگر بخواهيم از روش عكسبرداري و فتوگرامتري نقشه هاي راتهيه كنيم بسيار پرهزينه و زمان بر مي باشد حال آنكه ما نقشه هاي با دقت مناسب در اختيار داريم پس با يك مرحله واسطه جنراليزه كه محصول آن نقشه‌هاي ميباشد به نقشه هاي با مقياس مي رسيم اين نقشه ها بيشتر كاربردي و مطالعاتي مي باشد اگر بخواهيم مطالعه در يك محل داشته باشيم نيازي نيست 96 عدد نقشه در مقياس يا 24 عدد برگ نقشه داشته باشيم مي توانيم از 6 برگ نقشه و يا يك برگ نقشه جنراليزه داراي چهار مايل رنگ قهوه اي، آبي، مشكي سبز و يك فايل بر در و يك فايل لژاندهتيم عوارض و نوع جنراليزه به اختصار توضيح داده شده است
ترتيب تقدم و تاخر از لحاظ جابجائي و ثبات در مرحله جنراليزاسيون
درجه ثبات عوارض در داخل هر فايل رنگي از بالا به پائين كاهش مي يابد. به عبارت ديگر عوارض پائبن تر در هر فايل رنگي داراي تقدم جابجائي بيشتري مي باشند.
فايل آبي:
فايل مشكي:
- عوارض خطي مانند رودخانه، كانال، قنات، نهر و جوي
- بلوك ساختماني
- عوارض سطحي
- نقطه ارتقاعي
- آبريز
- حد
- نمادهاي نقطه‌اي
- عوارض سطحي
- نمادهاي نقطه‌اي
فايل قهوه‌اي
فايل سبز
- راه آهن
- عوارض سطحي
- آزادراه
- بزرگراه
- جاده آسفالته در جه يك
- جاده آسفالته درجه دو
- جاده آسفالته درجه سه
- عوارض سطحي
- جاده شوسه
- جاده مالرو
- تراشه
- منحني ميزان
- اسامي و اعداد ارتفاعي منحني ميزان
عمليات جنراليزاسيون و ويرايش فايل قهوه اي
عوارض خطي
1-1- راهها
1-1-1- راه آهن
روي راه آهن پترن شده در مقياس 1:50000 با آلمان Curve خط نرمي كشيده و در حين ترسيم اين خط تضاريس اضافي گرفته مي شوند. سپس بترن قبلي پاك شده و خط پايه جديد با توجه به مشخصات مندرج در ليست عوارض كارتوگرافي پترن مي گردد.
در صورتي كه بعد از پترن كردن راه آهن عارضه اي نقطه اي با آن تداخل نمايد عارضه مربوطه را تا حد امكان جابجا مي كنيم تا از حالت تداخل با راه آهن خارج شود.
امتداد راه آهن هايي كه تا كادر نقشه ادامه دارند بايستي به كادر رسانده شوند.
در صورت تراكم خطوط راه آهن در منطقه با رعايت اصول و قواعد جنراليزاسيون مي توان تعدادي از آنها را حذف نمود.
2-1-1-جاده ها:
به جز جاده هاي مالرو بقيه جاده ها طبق ليست مشخصات عوارض به صورت المان چند خطه (Line-Multi) نمايش داده مي شوند. يعني جاده هاي فايل 1:50000 با توجه به نوع جاده با المان چند خطه (Line-Multi) ذخيره شده در فايل 100.stg جايگزين مي گردند. در هنگام ترسيم المان چند خطه تضارين اضافه آن گرفته مي شود (فاصله Vertex ها بايد از سه ميليمتر در مقياس 1:100000 بيشتر باشد).
روي جاده هاي مالرو 1:50000، خط ترمي با المان Line-Multi با توجه به مشخصات مندرج در ليست عوارض كارتوگرافي ترسيم مي گردد.
جاده هاي جيپ رو در اين مقياس با جاده هاي شوسه ادغام مي شود و هر د با Line-Multi مربوط به جاده شوسه ترسيم مي گردند.
جاده ها مالرو در مقياس 1:50000 با عموما حذف مي شوند مگر در حالت هاي:
الف) جاده هاي مالرو در ادامه يك جاده شوسه كه به عارضه اي ختم مي گردد.
ب) به تنهايي به عراضه مهمي ختم شده باشد.
ج) جاده مالرو داراي طول زيادي در متن نقشه باشد.
نوشته «بطرف» جاده هاي شوسه در صورتي آورده مي شوند كه نقشه فاقد ساير راه ها (درجه يك، دو يا سه) باشد.
در مناطق شلوغ شهري جاده شوسه و مالرو حذف مي شوند ولي در مناطق بياباني كويري و جنگلي وجود جاده مالرو جهت شناسائي منطقه مهم مي باشد لذا در اين شرايط باي حفظ گردد.
جاده هاي مالرو كه انتهاي آنها به عارضه اي ختم نمي شود يا به صورت انشعاب فرعي در كنار مسير اصلي قرار دارند حذف مي گردند.
تقاطع جاده هايي كه با المان چند خطه نمايش داده مي شوند به كمك ابزار Line-Multi Joints اصلاح مي گردد.
پس از جنراليزه و ويرايش بلوك هاي ساختماني خيابان هاي بين بلوك هاي ساختماني باز مي گردند.
جاده هاي مجاور عوارض آبي (كانال رودخانه و …) وقتي براي نمايش در مقياس 1:100000 بزرگ مي شوند (اغراق) براي ايجاد سازگاري منطقي مي بايست جابجا گردند.
در صورتي كه بعد از پترن كردن راه ها با ترسيم آنها توسط Line-Multi عارضه اي نقطه اي با آن تداخل نمايد. عارضه مربوطه را تا حدي امكان جابجا كرده تا ا زحالت تداخل با راه خارج شود. امتداد راه هاي كه تا كادر نقشه ادامه دارند بايستي با Snap به كادر رسانده شوند.
2-1- منحني ميزان ها
الف) منحني ميزان هاي شاخص
در نقشه هاي 1:100000 فاصله منحني ميزان هاي اصلي 40 متر انتخاب شده است. بنابراين شاخص با ضرايب صحيح 200 متر (0-200-400-600-800-….) با مشخصات مربوطه نمايش داده مي شوند.
ب) منحني ميزان هاي اصلي
منحني ميزان هاي اصلي با ضرايب صحيح 40 متر (40-80-120-160-…) با مشخصات مربوطه نمايش داده مي شوند.
د) منحني هاي ميزان هاي تقريبي
منحني ميزان هاي شاخص اصلي و تقريبي همان منحني هاي موجود در فايل قهوه اي مقياس 1:50000 مي باشند كه ويرايش هايي از قبيل بزرگ كردن شماره منحني و … و روي آنها انجام مي گردند.
منحني ميزانهاي تقريبي موجود در فايل 1:50000 چنانچه در محدوده منحني ميزان هاي شاخص يا اصلي مربوط به مقياس 1:10000 قرار گيرند، لازم است با توجه به ليست مشخصات عوارض كارتوگرافي تحت عنوان منحني ميزان تقريبي آورده شوند.
منحني ميزان هاي شاخص اصلي و تقريبي همان منحني هاي موجود در فايل قهوه اي مقياس 1:50000 مي باشند كه ويرايش هايي از قبيل بزرگ كردن شماره منحني و … روي آنها انجام مي گردند.
منحني هاي ميزان هاي تقريبي شاخص با ضخامت 2 آورده است.
تمام منحني هاي ميزان هايي كه ارتفاع آنها در مجموعه ارتفاعات در نظر گرفته شده در تعاريف بالا نمي گنجند، حذف مي شوند. منحني هاي بسته اي كه پس از پلات در مقياس 1:100000 به اندازه يك نقطه نمايش داده مي شوند نيز حذف مي گردند در نتيجه نقطه قله مربوط در فايل مشكي هم حذف خواهد شد.
اگر فاصله منحني ميزان هاي دو يا چند قله كمتر از 1 ميليمتر در مقياس 1:100000 باشد قله ها با هم تركيب مي شوند. در صورت بيشتر بودن فاصله از 1 ميلي متر بلندترين قله را نگه داشته و قله هاي ديگر را در صورت تراكم زياد حذف و در فايل مشكي نيز تنها بالاترين نقطه ارتفاعي را نگه مي داريم.
در هر شبكه 1:100000 يك قله آورده مي شود مگر در حالتي كه عوارض شبكه به تعداد كافي نباشد كه در اين صورت دو قله آورده شود
قله هاي كوچكتر از نيم سانتي متر مربع در مقياس نقشه حذف مي شوند.
چنانچه فاصله بين دو منحني ميزان شاخص بالاتر از 5 ميلي متر در مقياس 1:100000 باشد تمام منحني ميزان هاي اصلي بين آنها بايد به صورت پيوسته آورده شوند.
تضاريس منحني ميزان ها را با در نظر گرفتن شكل آنها در مقياس 1:100000 كم كرده و منحن يميزان ها نرمتر مي شوند. اگر فاصله Vertex ها كمتر از يك ميلي متر در مقياس 1:100000 باشد يك در ميان Vertex ها را حدف مي كنيم. در هنگام حذف تضاريس بايد دقت كرد تا ارتباط منطقي بين منحني ها و عوارض آبي خطي (آبريزها و رودخانه ها) حفظ گردد.
اعداد ارتفاعي منحني هاي ميزان شاخص با توجه به ليست مشخصات عوارض كارتوگرافي با فواصل حدود 30 سانتي متر (در مقياس 1:100000) يا 4 شبكه 1:100000 از يكديگر در طول منحني در جهت افزايش ارتفاع و در صورت امكان رو به شمال نوشته مي شوند. منحني هاي شاخص در محل قرارگيري اعداد ارتفاعي به فاصله 1 ميلي متر از اعداد پاك مي شوند.
در صورتي كه منحني شاخص در نقشه وجود نداشته باشد اعداد ارتفاعي با رعايت قواعد فوق بر روي منحني هاي ميزان اصلي نوشته مي شوند.
منحني ميزان ها از عوارضي مانند ساختمان، خيابان، رودخانه، كانال، استخر، مانداب باتلاق ترانشه، چشمه و قنات عبور نمي كنند ولي از برخي عوارض مثل حد و خرابه عبور خوهند كرد.
نيازي به حذف بخشي از منحني ميزان به هنگام برخورد با جاده هايي كه به صورت المان چند خطه ترسيم مي شوند وجود ندارد چرا كه اين جاده ها داراي سطحي رنگ شده (Fill) بوده و روي منحني ميزان را خواهند پوشاند.
منحني ميزان ها در هيچ حالتي يكديگر را قطع نمي كنند و يك منحني نبايد جوي يا آبريز را در بيش از يك نقطه قطع نمايد.
نشت آب در سدهاي خاکي و نحوه کنترل آن، اولين گام موثر و يکي از مهمترين مسائلي است که در طراحي سدها مورد توجه خاص متخصصين امر قرار ميگيرد. دانش و آگاهي از قوانين بنيادي نشت به متخصصين اجازه ميدهد تا از بوجود آمدن مشکلات جدي در کنترل نشت جلوگيري کرده و بهترين نوع سيستم کنترل نشت را انتخاب نمايند. آگاهي از تاثير پارامترهاي زيادي که در نشت آب دخالت دارند ميتواند در رفع سريعتر مشکلات طراحي کمک شاياني بنمايد. در اين تحقيق جهت آناليز نشت پي و بدنه سدباغكل از نرم‌افزار SEEP/W استفاده شده است.
مقدمه:
يکي از مهمترين مسائل در سدهاي خاکي مسئله حرکت بطئي آب در بدنه سد و نيز معمولاً در شالوده آن ميباشد ]1[. اين حرکت بطئي که به نام زه‌آب ناميده ميشود، هم به لحاظ محاسبه مقدار تلفات آب که ممکن است درصد مهمي را تشکيل دهد و هم به لحاظ پايداري سد و هم به لحاظ محاسبه زير فشار، محاسبه ضخامت و طول زهکش‌ها، بررسي لزوم چاههاي کاهش فشار، بررسي لزوم تزريق، طرح ديواره آب‌بند و موارد ديگر حائز اهميت ميباشد ]2[.
تا قبل از سال 1965 بيش از 200 سد خاکي با شکست روبرو شده‌اند که بعضي از آنها تلفات جاني نيز داشته‌اند، بعضي از اين سدها حتي قبل از شروع به کار و بهره‌برداري شکسته شده و برخي پس از پر شدن مخزن و يا در زمانهاي بعد تخريب گرديده‌اند، بر طبق گزارشات واصله 25 درصد از اين خرابيها به علت وجود زه‌آب غير مجاز و شسته شدن خاک در اثر زه‌آب بوده است، بنابراين لازم است تا به منظور جلوگيري از خرابيهاي حاصل از زه‌آب مقدار کمي جريان زه در بدنه و شالوده سد خاکي به طور دقيق تعيين گرديده و به ميزان پيش‌بيني شده محدود گردد ]3[.
روشهاي متعددي براي محاسبه زه‌آب سدهاي خاکي وجود دارند که عبارتند از:
1- روش سنتي رسم شبکه جريان که از طريق تعداد بسيار زيادي آزمون و خطا انجام گرفته، وقت‌گير بوده و در نهايت نيز از دقت کمي برخوردار است ]2[.
2- روشهاي حل تحليلي مانند روش دوپويي، روش شافرناک، روش پاولوفسکي و روش گاساگرانده که معتبرترين آنها روش کاساگرانده بوده و همگي داراي تقريب بوده و از دقت خوبي در همه حالات برخوردار نميباشند ]4[.
3- روشهاي آزمايشگاهي که از آن ميان ميتوان به مدلهاي شبيهسازي الکتريکي اشاره نمود ]5[.
4- روشهاي حل عددي که نياز به کامپيوتر با ظرفيت بالا داشته و دقت آنها در در مقالات بسياري به اثبات رسيده است ]6[.
منطقه اراك با توسعه روزافزون صنايع بزرگ ازقبيل پالايشگاه ،پتروشيمي ،نيروگاه،ماشين سازي وشهرك سازي صنعتي اهميت قابل توجهي برخوردار ميباشد.درحال حاضرتمامي اين صنايع آب مورد نياز خودرا ازمنابع آب زيرزميني دشت اراك وشازند تامين مينمايند استفاده صنايع ازمنابع آب زيرزميني منطقه باتوجه به محدوديت آن علاوه برتاثير منفي برپتانسيل منابع اب زيرزميني دررابطه با تامين آب مورد نياز آينده مشكلات عديده اي ايجاد خواهد .
همچنين استفاده ازسيستم چاهاي جاذب به منظور دفع فاضلاب شهري ونشست فاضلاب صنايع به سفره هاي آب زيرزميني سبب تغير تدريجي كيفيت اين منابع خواهد شد كه درآينده استفاده ازآنهارا بامشكل مواجه ميسازد.با انتقال آب مورد نياز ازحوضه هاي مجاور ميتوان ضمن تامين كمبود آب مورد نظر ،به بهينه سازي برداشت اب ازمنابع محدود زيرزميني كمك كرد .
به منظور تامين اهداف فوق مطالعات شناخت تامين و انتقال آب سرشاخه هاي دز به حوضه استان مركزي درسال 1372 آغاز شد .نتايج بررسي هاي نشان داد كه به لحاظ فني واقتصادي مناسب ترين منبع آب براي انتقال به حوضه استان مركزي درمحل تلاقي رودخانه هاي بزرگ وقلعه نو (محل سدمخزنيكمال صالح) ازسرشاخه هاي رود تيره ميباشد.
دراين راستا مطالعات مرحله اول طرح توسط مهندسين مشاور لار انجام ونتايج آن در18جلد گزارش تهيه وتدوين گرديد . مطالعت مرحله دوم ازنيمه دوم سال 1372آغاز وپيش بيني ميشود كه در پايان ديماه 1380پايان پذيرد.
زمان اجراي طرح :
براي احداث سد شش سال وخط انتقال 5سال پيش بيني گرديده است كه درصورت تخصيص بودجه مورد نياز ، عمليات اجرايي ازسال 1383 آغاز خواهد شد.
مشخصات پروژه:
پس از بررسي ژئوتکنيکي پي و تکيه‌گاهها، وضعيت توپوگرافي محل سد، مزيا و معايب فني و اقتصادي و با در نظر گرفتن حداکثر استفاده از مصالح طبيعي موجود و استفاده بهتر از امکانات اجرايي محلي، بهترين گزينه، سد خاکي با هسته رسي شناخته شده است ]7[. شکل (1) و (2) بترتيب جانمايي سد و مقطع تيپ سد را به همراه مشخصات و ضرايب نفوذپذيري نشان ميدهد.
شکل 1: پلان و توپوگرافي سد خاکي كمال صالح
No Flow zone (q=0)
پايين‌دست سد h=40 m
بالادست سد h=63 m
Kx= 4*10-8 (m/s)
Ky= 4*10-9 (m/s)
Kx=Ky= 1.3*10-7 (m/s)
Kx=Ky= 4*10-7 (m/s)
Kx=Ky= 1.3*10-7 (m/s)
L=160 m
Kx= 2*10-8 (m/s)
Ky= 4*10-9 (m/s)
Kx= 1.34*10-4, Ky= 2.7*10-5 (m/s)
Kx= 1.34*10-4, Ky= 2.7*10-5 (m/s)
h=25 m
l=15m
h=20 m
h=6 m
h=3 m
h=7m
h=2 m
شکل 2: مقطع عرضي سد خاکيكمال صالح به همراه ضرايب نفوذپذيري لايه‌هاي مختلف خاک
بدليل پيچيده بودن روشهاي تحليلي حل مسائل نشت و عدم دقت آن، تنها راه عملي روشهاي عددي عددي ميباشد. در ميان اين روشها، روش اجزاي محدود بدليل سازگار شدن با شرايط مساله راه حل مناسبي بوده که در مدل کردن سد خاکي باغكل از اين روش استفاده شده است. معادله اصلي نشت را در شکل سه‌بعدي ميتوان بصورت زير نوشت (معادله لاپلاس) ]8[:
(1)
معادله (1) شكل كلي معادله لاپلاس را در مورد جريان آب در يك محيط متخلخل و در حالت پايدار نشان ميدهد. چنانچه محيط همروند باشد Kx=Ky=Kz، بنابراين معادله لاپلاس در چنين محيطي بصورت زير خلاصه ميشود ]8[:
(2)
با تقسيم ناحيه پيوسته جريان به اجزاي کوچکتر، حل مساله محدود به بدست آوردن مقدار h در گره‌هايي ميشود که از بهم پيوستن اجزاي کوچکتر حاصل شده‌اند. بطور کلي براي رسيدن به مقادير h در گره‌هاي اجزاي کوچکتر (المان) گامهاي زير طي ميشود ]9[:
الف) شبکه‌بندي نواحي متفاوت جريان به المانهاي کوچکتر
ب) بدست آوردن معادلات
ج) تشکيل ماتريس ضرايب
د) حل دستگاه معادلات
پس از محاسبه مقادير گره‌اي h، خطوط هم‌پتانسيل و جريان بدست آمده و از آنجا ميتوان دبي نشت را محاسبه کرد ]9[. در تحليل نشت مساله مزبور تمامي مراحل توسط برنامه SEEP/W انجام شده است. اين نرم‌افزار هدايت هيدروليكي و رطوبت خاك را به صورت تابعي از فشار آب حفره‌اي به صورت توابع پيوسته مدل مينمايد، در حالي كه نرم افزارهاي ديگر از فرضيات غير واقعي استفاده كرده و اين پارامتر را به صورت پلهاي مدل مينمايند كه اين به ايجاد خطا در محاسبات مي‌انجامد. دامنه اين تحليل علاوه بر خاكهاي اشباع خاكهاي غير اشباع را نيز در بر ميگيرد. اين موضوع تفاوت مهم اين نرم‌افزار با نرم‌افزارهاي ديگر مهندسي خاك است. به کمک شرايط مرزي ميتوان به حل نهايي مساله دست يافت، که اين شرايط بصورت زير اعمال شده است ]10[.
کليه شرايط بر روي گره‌ها اعمال شده، بطوريکه گره‌هاي قرار گرفته در سطوح مخزن داراي بار کل ثابت برابر ارتفاع نرمال مخزن (63 متر) و بار کل گره‌هاي قرار گرفته به سطوح پاشنه پايين‌دست، برابر با بار ثقلي هر گره (ارتفاع گره از سطح دريا) ميباشد. در تکيه‌گاههاي جانبي و بسترنفوذناپذير کف پي، بعلت عدم تبادل جريان، دبي جريان برابر با صفر در نظر گرفته شده است. بدنبال تعيين شرايط مرزي و حل دستگاه معادلات، مقادير گره‌اي h بدست مي‌آيد. با محاسبه h در گره‌ها ميتوان خطوط هم‌پتانسيل و جريان را ترسيم کرد، که در اشکال نشان داده شده است.
مدلهاي مورد بررسي:
در اين مقاله مدلهاي مختلفي از سد فرنق مدل شده و آبگذري در آن بدست آمده است. در ابتدا براي بررسي تاثير المان‌بندي بر روي نتايج، سد فرنق به سه صورت درشت، متوسط و زير المان‌بندي شد، شکل (3). بر اساس نتايج بدست آمده و همانطور که در جدول (1) نشان داده شده است با ريزتر شدن المان‌ها زه عبوري از بدنه، پي و کل زه عبوري از بدنه و پي سد کاهش مي‌يابد و از 3770 مترمکعب در روز به 3479 مي‌رسد. اما از يک حد به بعد با کوچکتر شدن المان‌ها، تاثيري در نتايج مشاهده نمي‌شود. بنابراين با کوچکتر شدن المان‌ها، نتايج دقيقتر و واقعي‌تر بدست مي‌آيند. در شکل (4) نيز خطوط هم‌فشار و هم‌پتانسيل نشان داده شده‌اند، همانطور که ملاحظه ميشود از بالادست به سمت پايين‌دست فشار کاهش مي‌يابد و از 63 متر در بالادست به 40 متر در پايين‌دست مي‌رسد.
براي بررسي تاثير پرده آب‌بند در کاهش نشت در اين مقاله از پرده آب‌بند به ضخامت 6/0 متر و ضريب نفوذپذيري k=1*10-9 (m/s) و با طولهاي 4، 7 و 14 متر استفاده شده است، شکل (5). در ساخت مدلها سعي بر اين بوده است که براي رسيدن به جوابهاي دقيقتر از المان‌بندي ريز استفاده شود.همانطور که در جدول (2) نشان داده شده است، نشت کل از بدنه و پي هنگامي که از هيچگونه تمهيدات آب‌بندي استفاده نشود برابر 3770 متر مکعب در روز است، اگر از پرده آب‌بند به طول 4 متر (لايه اول) استفاده شود اين مقدار به 2679 متر مکعب در روز کاهش پيدا مي‌کند. اگر اين پرده آب‌بند کل طول ناحيه آبرفتي را در بر گيرد (7 متر) ميزان نشت به 105 متر مکعب در روز کاهش مي‌يابد و اگر پرده آب‌بند تا انتهاي لايه سوم ادامه پيدا کند و به 14 متر برسد، ميزان نشت باز هم کاهش پيدا کزده و به 31 متر مکعب در روز مي‌رسد. ولي اين مقدار کاهش در نشت در مقابل افزايش طول پرده آب‌بند ار لحاظ اقتصادي قابل توجيه نمي‌باشد، زيرا با دو برابر شدن طول پرده آب‌بند، ميزان نشت به اندازه 74 متر مکعب در روز کاهش يافته است.
مقاوم سازي عبارتست از مجموعه اقداماتي كه سبب افزايش سختي و تقويت عنصر در برابر نيروهاي وارد به سازه ميگردد.
تعريف بهسازي:
مجموعه راهكارها و تمهيداتي است كه بتوان رفتار عضو يا سازه را در برابر نيروهاي جانبي ناشي از زلزله بدون نياز به تقويت مستقيم اعضا بهبود بخشيد.
هدف از بهسازي و مقاوم سازي:
هدف بهسازي عبارت از انتخاب سطوح عملكرد مورد انتظار تحت اثر زلزله‌هاي با سطح خطر معين ميباشد.
از نظر كلي به شش دسته زير تقسيم‌بندي ميشوند:
دسته اول: بهسازي و مقاوم سازي مبنا
در اين حالت تحت اثر زلزله سطح خطر –I سطح عملكرد ايمني جانبي C-3 بايد براي ساكنين ساختمان تأمين گردد.
دسته دوم: بهسازي و مقاوم سازي مطلوب:
در اين سطح از بهسازي و مقاوم سازي انتظار ميرود كه ابتدا هدف بهسازي تأمين گردد و دوم ساختمان تحت اثر زلزله سطح خطر II در سطح عملكرد آستانه فرو ريزش (E-S) قرار گيرد.
دسته سوم: بهسازي و مقاوم سازي ويژه:
در اين سطح سازه مقاوم شده نسبت به بهسازي مطلوب از تراز عملكرد بيشتري تحت همان سطوح خطر زلزله قرار گيرد.
دسته چهارم: بهسازي و مقاوم سازي محدود:
در صورتيكه به دليل محدوديت‌هاي اقتصادي و مالي امكان بهسازي مبنا ميسر نباشد ممكن است بهسازي در سطح عملكرد پايين‌تري در نظر گرفته شود.
دسته پنجم: بهسازي و مقاوم سازي موضعي:
چنانچه به دلايل اجرائي و يا مالي امكان بهسازي تمام سازه ميسر نباشد عمليات بهسازي ممكن است در چند قسمت انجام شود. و در اينصورت در هر مرحله نبايد خللي در تراز عملكرد سازه يا ادامه عمليات ايجاد شود.
دسته ششم: عدم بهسازي و يا مقاوم سازي:
برآورده نمودن ضوابط آئين نامه 2800 و يا عدم صرفه اقتصادي ميتواند بر عدم بهسازي و يا مقاوم سازي ساختمان دلالت داشته باشد.
راهكارهاي مقاوم سازي لرزه‌اي:
راههاي زير را ميتوان به صورت منفرد يا در تركيب با يكديگر براي بهسازي و مقاوم سازي در سازه به كار بست.
1- تأمين پايداري لازم براي مجموعه سازه
2- تغيير كاربري سازه
3- استخدام سيستمهاي غيرفعال اتلاف انرژي
4- كاهش جرم سازه
5- به كارگيري سيستمهاي جداسازي لرزه‌اي
6- تأمين سختي جانبي لازم براي كل سازه
7- اصلاح اجزايي از سازه كه عملكرد مناسبي در برابر زلزله ندارند
8- حذف و يا كاهش بي‌نظمي در ساختمان
بهسازي در سازه‌ها بايد به گونه‌اي صورت گيرد كه در صورت ايجاد خرابي در بخشي از اعضا سازه تخريب گسترش نيابد به طوري كه با تخريب يك يا چند عضو كل سازه ناپايدار نشود.
شرح موارد فوق:
1- هنگامي كه سازه داراي ضعف فراگير است به طوري كه در اكثر اعضاي آن نسبت تقاضا به ظرفيت و تغيير شكلهاي غيرخطي بزرگ باشد به جاست كه براي كل مجموعه ساختمان، سيستم باربري جانبي با ظرفيت كافي ايجاد شود.
براي اين منظور ميتوان قابهاي مهاربندي شده، قابهاي نقشي يا ديواره‌هاي برشي به سازه مذكور اضافه نمود.
در چنين شرايطي اندر كنش سازه موجود و سيستم باربر جانبي جديد بايد مورد توجه قرار گيرد.
چنانچه قاب مهاربندي شده يا ديوار برشي داراي سختي زيادي باشد ممكن است بخش قابل توجهي از بارهاي جانبي را به خود معطوف كند.
آگر افزايش ظرفيت با اضافه كردن قاب خمشي ايجاد شود به دليل نرمي قاب اندر كنش سازه موجود و قاب خمشي موجب توزيع بار بين هر دو سيستم ميگردد.
ح) تغيير كاربري سازه يكي ديگر از روشهاي بهسازي است.
چنانچه امكان بهسازي يك ساختمان براي سطح عملكرد مورد نياز ميسر نباشد يا هزينه آن قابل توجه نباشد با تغيير كاربري ميتوان سطح عملكرد مورد نياز را پايين آورد و نياز به بهسازي را حذف و يا به حداقل رساند.
3) استخدام و به كارگيري سيستمهاي جذب انرژي براي كنترل و كاهش تغيير شكل ساختمان يكي از روشهاي بهسازي است. در مجموعه هايي كه داراي سختي جانبي كافي نيستند با تعبيه اجزاء جذب انرژي در سازه ميتوان تغيير شكلهاي ساختمان را محدود كرد.
براي اين منظور اجزا خاص طراحي شده اند كه با ايجاد اصطكاك و يا تغيير شكل چيزي يا استفاده از ويسكوزيته سيالات بخشي از انرژي سازه را جذب ميكنند بدين ترتيب تغيير شكلهاي سازه محدود ميشود.
4- در سازه هايي که داراي ضعف کلي از نظر سختي جانبي يا ظرفيت باربري مي‌باشند يکي از راهکارهاي مفيد براي بهسازي کاهش جرم ساختماني است.
با کاش جرم ميتوان ميزان تغيير شکلها و نيروهاي داخلي ناشي از زلزله را در اعضا تقليل داد.
براي اين منظور ميتوان با تخريب طبقات فوقاني تغيير نماي سازه، تغيير مشخصات ديوارهاي داخلي يا انتقال تجهيزات و انبارهاي سنگين به نقاط ديگر جرم سازه را کاهش داد.
5) به کارگيري سيستمهاي جدا سازي لرزه‌اي راهکار مناسبي براي کاهش اثرات زمين لرزه بر روي سازه ميباشد.
هنگامي که حفاظت از تجهيزات مهم و اجزا غير سازهاي مدنظر باشد با استفاده از روشهاي جداسازي لرزه‌اي ميتوان انتقال انرژي موجود در حرکات ارتعاشي زمين را به ساختمان محدود نمود.
جهت اين منظور تکيه گاههاي مناسب با شکل پذيري بسيار زياد در ساختمان تعبيه ميشود.
هنگام وقوع زلزله تغيير شکلهاي ساختمان در تکيه گاهها که قابليت شکل پذيري زيادي دارند متمرکز شده و سازه مانند جسم صلب با تغيير شکلهاي کوچک ارتعاش مي‌کند.
اين روش براي مقاوم سازي ويژه ساختمانها مناسب ميباشد.
روش جداسازي براي ساختمانهاي کوتاه و نسبتاً صلب مؤثر ميباشد و براي ساختمانهاي بلند و نرم کارايي ندارد.
6) چنانچه مشخص شود که ضعف ساختمان در کمبود سختي جانبي آن و در نتيجه تغيير مکانهاي زياد ميباشد ميتوان با افزايش مهاربندي‌ها يا ديوارهاي برشي، سختي جانبي را براي سازه فراهم کرد.
7) زماني که تعدادي از اعضاي سازه داراي ظرفيت کافي براي حمل نيروها يا تحمل تغيير شکلها نيستند ميتوان به صورت موضعي نسبت به تقويت اعضا و اتصالات آنها به سازه اقدام نمود به نحوي که ظرفيت کافي براي حمل نيروها و تحمل تغيير شکلها در اين اعضا ايجاد گردد.
8) حذف يا کاهش بي نظمي در سازه ميتواند يک راه مناسب براي بهسازي سازه هايي باشد که به دليل بي نظمي فاقد سطح عملکرد مطلوب ميباشد.
براي اين منظور لازم است نتايج تحليل مدل سازه مورد بررسي قرار گيرد و با توجه به ميزان تغيير شکلها، نسبت تقاضا به ظرفيت، توزيع تغيير شکلهاي غيرخطي و بي نظمي سازه‌ها از نظر توزيع سختي، جرم و ظرفيت اعضا مشخص ميشود.
نامنظمي در سازه معمولاً به دليل عدم پيوستگي در اجزا باربر جانبي بوجود مي‌آيد.
در چنين شرايطي با ايجاد تغييراتي در سيستم باربري جانبي ممکن است بتوان از نامنظمي سازه کاست.
در ساختمانهايی که داراي طبقه نرم هستند ميتوان با اضافه نمودن مهاربندي ها، سختي جانبي را متناسب با طبقات ديگر افزايش داد.
در مورد بي نظمي‌هاي پيچشي نيز ميتوان با اضافه کردن عناصر باربر جانبي فاصله مرکز جرم و سختي را کاهش داد.
ايجاد درز جدايي در سازه نامنظم و تبديل آن به دو يا چند ساختمان کوچکتر اما منظم يکي ديگر از روشهاي بهسازي است.
مقاوم سازي پي ها
مقاوم سازي سازه‌هاي موجود و عملکرد لرزه‌اي آنها بدون توجه به پي‌ها و مخاطرات ژئوتکنيکي محتمل امکانپذير نمي باشد.
غالباً پي‌ها در ساختارهايي که پتانسيل جابجايي زمين در اثر گسلش، زمين لغزشي يا روانگرايي وجود ندارد، عملکرد خوبي دارند.
از سويي ديگر معمولاً مقاوم سازي در تراز شالوده بدليل محدوديت فضاي کاري ناشي از وجود ساختمان بسيار پرهزينه ميباشد.
از اين رو تقبل هزينه‌هاي گزاف و سنگين مقاوم سازي آن با توجه به نقش آن در پاسخ لرزه‌اي کل سازه بايد بدقت مورد ارزيابي قرار گيرد.
مخاطرات ساختگاهي
خطرات ساختماني شامل گسلش، روانگرايي، نشست ناهمگوني و زمين لرزه ميباشد.
کاهش مخاطرات ساختگاهي:
در برخي شرايط امکان بهبود عملکرد لرزه‌اي ساختگاه و سازه با هزينه‌هاي معقول وجود دارد و در برخي حالات ديگر کاهش خطرات ممکن است از نظر اقتصادي توجيه پذير نباشد.
گسلش:
حرکات بزرگ توسط گسلها غالباً از نظر اقتصادي قابل کنترل نخواهد بود.
اگر با توجه به سطح لرزه‌اي مورد نظر ميزان حرکت افقي و قائم گسل براي هر يک از اجزاي سازه، شامل خرد سازه و شالوده آن قابل قبول نباشد اجزاي مذکور بايد تا حد مقاومت لرزه‌اي مورد نياز سخت و مقاوم گردند.
روانگرايي:
راه حل اول ـ تقويت سازه
راه حل دوم ـ تقويت پي
راه حل سوم ـ بهسازي خاک
نشست ناهمگون:
تکنيک بهسازي خاک مانند آنچه ياد شد ميتواند براي کاهش خطر نشست ناهمگون که از تراکم خاکهاي سست نتيجه ميشود مورد استفاده قرار گيرد.
زمين لغزه:
به طور کلي روشهاي پايدار سازي شيبها را ميتوان در چهار گروه زير تقسيم بندي نمود.
ـ تغيير هندسه شيب به منظور کاهش نيروهاي محرک و يا افزايش نيروهاي مقاوم
ـ کنترل آبهاي سطحي جهت کاهش نيروهاي تراوشي
ـ کنترل تراوش جهت کاهش نيروهاي محرک
ـ تقويت شيب جهت افزايش نيروهاي مقاوم.
روشهاي بهسازي و مقاوم سازي پي ها
پي سطحي
افزايش سطح پي
در اين حالت پي با سطح افزايش يافته بايد ظرفيت کافي براي انتقال برش و لنگر در سطح تماس بين قسمتهاي قديم و جديد را داشته باشد.
روش زير دوخت
عبارت است از برداشتن خاک نامناسب زير پي و جايگزين فوري آن با بتن در گامهاي زماني و مکاني کوتاه بنحويکه پايداري سازه به خطر نيفتد. اينکار براي افزايش سطح پي و نيز انتقال بار به لايه‌هاي باربر در اعماق پايين تر استفاده ميگردد.
شمع‌ها و ميکرو پايل‌هاي کششي
با سوراخ کردن خاک زير پي و تثبيت مهارهاي درون آن بوسيله پر کردن حفره از بتن يا گروت ميتوان مقاومت پي را تا حد لزوم افزايش داد.
افزايش عمق موثر پي
در اين روش براي افزايش مقاومت برشي و خمشي، بتن جديد توسط آرماتور دوخت کافي به بتن قديم متصل ميگردد و اگر لازم باشد آرماتور افقي نيز جهت مقاله با خمش در بتن جديد استفاده ميگردد. اين روش هم براي پي‌هاي تکي و هم پي‌هاي گسترده قابل اجرا است.
تغيير سازه ساختمان
با کاهش جرم يا تعداد طبقات مقدار بارهاي وارده به پي کاهش مي‌يابد، يا ميتوان از ديوار برشي يا مهاربندي جديد براي کاهش نيرو يا تغيير مکان پي‌هاي موجود نيز استفاده نمود.
اضافه نمودن پي‌هاي نواري جديد
با اضافه نمودن پي‌هاي نواري جديد بين پي‌هاي تکي اجرا شده و اتصال آنها به يکديگر، بارهاي جانبي بين پي‌هاي مختلف توزيع ميگردد.
ارتقاء کيفيت خاک موجود
اين روش شامل روتينگ خاک موجود براي بهبود آن ميباشد.
پي‌هاي عميق
تقويت پي‌هاي عميق ميتواند توسط يکي از صورتهاي زير انجام گيرد:
تعبيه شمع‌ها يا چاهک جديد
افزايش عمق موثر سر شمع
ارتقاء کيفيت خاک مجاور سر شمع موجود
افزايش سطح مربوط به فشار مقاوم در سر شمع
تغيير سيستم باربر ساختمان براي کاهش پاسخ لرزه اي
ساخت شمع‌ها يا چاهکهاي مايل جديد
افزايش ظرفيت کششي شمع يا چاهک
مقاوم سازي سازه‌هاي فولادي
محدوده کاربرد
دستورالعمل بهسازي و مقاوم سازي در اين فصل هم براي اجزاء فولادي ساختمان موجود و هم براي اجزاي فولادي تقويت شده با اضافه شده به سيستم سازهاي کاربرد دارد.
مشخصات مصالح
براي ارزيابي ظرفيت اعضاء و اتصالات فولادي موجود، حداقل اطلاعات زير مورد نياز خواهد بود:
1- تنش حد تسليم، تنش حد نهايي و ضريب ارتجاعي مصالح مبنا
2- تنش حد تسليم، تنش حد نهايي مصالح اجزاي اتصال
3- قابليت جوش پذيري مصالح مبنا و اجزاي اتصال و نيز تغيير شکل نسبي نهايي (از رو منحنی تنش ـ کرنش) مصالح با تعيين کربن معادل مصالح مبنا.
مشخصات مصالح بايد با نمونه برداري از مصالح در نواحي کم تنش انجام گيرد. براي آزمايش پيچ يا پرچ بايد پيچ مناسبي را قبلاً جايگزين نمود و نمونه برداري از يک اتصال جوش بايد با مرمت آن اتصال همراه باشد.
مشخصات کرانه پائين مصالح (Lower Bound Material Properties)
همان مشخصات محاسباتي تعيين شده براي مصالح در دفترچه محاسبات و نقشه‌هاي اجرائي خواهد بود و در صورت عدم اطلاعات فني، برابر متوسط مقادير حاصله از نتايج آزمايش منهاي يک انحراف معيار مقادير حاصل از آزمايش ميباشد.
مشخصات مورد انتظار مصالح (Expected Material Properties)
مشخصات مورد انتظار مصالح يا مشخصات اسمي مصالح براساس متوسط مقادير حاصل از آزمايشها است. يا ميتوان آنرا برابر 1/1 مشخصات کرانه پائين مصالح در نظر گرفت.
مشخصات کرانه پائين مصالح * 1/1 = مشخصات مورد انتظار مصالح در اجزاء فولادي
ـ در محاسبه ظرفيت اجزاء کنترل شونده توسط تغيير شکل، بايد از مشخصات مورد انتظار مصالح استفاده نمود.
علم مربوط به مطالعه و بحث و تحقيق درباره خاصيت خميري اجسام (پلاستيسيته) را ميتوان بدو قسمت متمايز از يكديگر بترتيب زير تقسيم كرد:
حالتي كه كرنشهاي خميري در حدود يا نزديك كرنشهاي ارتجاعي ميباشد و بهمين علت ميگويند كه جسم در حالت ارتجاعي خميري يا الاستوپلاستيك قرار دارد.
حالتي كرنشهاي خميري با مقايسه كرنشهاي ارتجاعي خيلي بزرگ بوده و در نتيجه ميتوان از گرنشهاي ارتجاعي در مقابل كرنشهاي خميري صرفنظر كرد.
حالت اول بيشتر براي مهندسين محاسب و طراح در انجام محاسبات ساختمانهاي فلزي و سازه‌ها، موشكها، ماشنيها، دستگاههاي مكانيكي و نظاير آنها بكار ميرود و بحث و تجزيه و تحليل مسائل مربوط بحالت ارتجاعي خميري بدون استفاده از كامپيوتر امكان‌پذير نيست و از سالهاي 1960 ببعد شروع به حل اين مسائل با استفاده از كامپيوتر گرديد.
حالت دوم بطور كلي براي مهندسين توليد جهت طرح ماشينها و دستگاههاي نورد، كشيدن سيمها و حديده‌كاري، چكش‌كاري، تزريق فلزات، فرم دادن قطعات و ايجاد تغيير شكل دائمي در آنها قابل استفاده است.
تاريخ علم حالت خميري از سال 1864 كه ترسكا (TRESCA) نتایج کارهای خودش را درباره سنبه زنی و حديده كاري و تزريق منتشر كرد شروع ميشود. او در اين موقع با آزمايشهائي كه انجام داد مبناي تسليم را بوسيلة فرمول نشان داد. چند سال بعد با استفاده از نتايج ترسكا، سنت و نانت (SAINT-VENANT) ولوي (LEVY)پايه‌هاي تئوري جديد حالت خميري را بيان كردند. براي 75 سال بعدي پيشرفت خيلي كند و ناهموار بود، گر چه كمك مهمي توسط فن ميسز و هنکي (HENCKY) ، پراند تل (PRANDTL )و سايرين شد، تقريباً فقط از سال 1945 بود كه نظرية يك شكلي پديدار گشت. از آن موقع كوششهاي متمركزي بوسيله بسياري از پژوهندگان انجام گرفت كه با سرعت زيادي به پيش ميرود. خلاصة تاريخچة پژوهشگران بوسيلة هيل (HILL) و وسترگارد (WESTERGAARD) بنحو شايسته‌اي بيان شده است.
نظريه‌هاي خميري به دو دسته تقسيم ميشوند: نظريه‌هاي فيزيكي و نظريه‌هاي رياضي. نظريه‌هاي فيزيكي در پي آنستكه علت جاري شدن خميري فلزات را در يابد. وقتيكه مصالح از نقطة نظر ميكروسكپي ديده شود، كوشش اين است كه معلوم گردد برسراتمها- كريستالها و دانههاي مصالحي كه در حالت جريان خميري ميباشد چه مي‌آيد. نظريه‌هاي رياضي از طرف ديگردر طبيعت بصورت حادثة منطقي به موضوع توجه كرده سعي ميكند كه آنرا فرمول بندي نموده و در حالت بزرگ و مرئي بشكل قابل استفاده در آورد بدون اينكه بطور عميق به مبناهاي فيزيكي توجه داشته باشد. اميد احتمالي البته اين است كه بالاخره ايندو نظريه يكي شده و حالت و وضع مصالح را در حالت خميري تعيين نموده و مبنائي براي استفاده هر عملي به مهندسين بدهد. در اين بخش بيشتر روي فرضيه‌هاي رياضي اقدام شده است طوريكه اين فرضيه‌ها از نوع فيزيكي كاملاً متمايز است. فرضيه‌هاي فيزيكي توسط فيزيكدانها مخصوص فيزيكدانهاي حالت جامد مورد بحث و مطالعه واقع ميشود.
بحث دربارة حالت جريان خميري در فلزات بصورت زير از طريق درك مستقيم انجام ميشود: هرگاه نواري از فولاد در نظر گرفته شود كه يك طرف آن درگيره‌اي ثابت شده و بطرف ديگرش نيروي خمشي وارد آيد، طرف آزاد خم ميگردد. اگر مقدار نيروي وارده زياد نباشد وقتي نيرو برداشته شود انتهاي آزاد نوار بحالت اوليه برگشت خواهد يافت طوريكه هيچگونه تغيير شكل محسوس در نوار باقي نمي‌ماند. هرگاه نيروي وارد به انتهاي آزاد بزرگ باشد پس از برداشت نيرو ديگر جسم بحالت اول بر نمي‌گردد ومقداري از تغيير شكل در آن بطور دائم خواهد ماند و گفته ميشود كه تغيير شكل خميري در جسم ايجاد گرديده است. منظور ما اين نيست كه معلوم كنيم چرا تغيير شكل خميري در جسم توليد شده است بلكه مي‌خواهيم تعيين كنيم كه از نظر عوامل وارد بجسم مانند تنشها- كرنشها- و بارها چه پديده‌هائي در جسم بوجود آمده است.
بطور خلاصه، حالت خميري عبارتست از خاصيت اجسام سخت وقتي كه تحت اثر بارهاي خارجي تغيير شكل دائمي در آنها ايجاد شود، حالت ارتجاعي يا الاستيسيته عبارتست از خاصيت جسم سخت كه تغيير شكل حاصله در آنها با برداشتن بار از بين رفته و بشكل اول برگشت پيدا كند. در حقيقت تعريف اجسام ارتجاعي كاملاً تصوري ميباشد زيرا اجسام طبيعي پس از برداشت نيروهاي وارده كم و پيش مقداري از تغيير شكل را در خود نگه‌ميدارد و لو ميزان نيروي موثر آنها كم باشد.
براي چنين اجسام ارتجاعي مقدار تغيير شكل توليد شده بقدري كم است كه در اثر بارهاي كوچك قابل اندازه‌گيري نيست. بنابراين نظرية پلاستيسيته در حالاتي بكار برده ميشود كه بارهاي وارد جسم بمقداري باشد كه تغيير شكلهاي دائمي حاصله در جسم قابل اندازه‌گيري باشد.
نظرية حالت خميري اجسام را ميتوان به دو قسمت تقسيم كرد. در يك قسمت عمليات تغيير فرم دادن فلزات مانند چكش‌كاري- حديده‌كاري- تزريق- نورد‌كاري و غيره بررسي ميشود كه در آنها تغيير شكلهاي خميري (پلاستيكي) به مقدار زياد مشاهده ميشود.براي اين نوع مسائل ميتوان از كرنشهاي ارتجاعي صرفنظر كرد و فلز را ميتوان خميري كامل فرض نمود. در قسمت ديگر دسته‌اي از مسائل قرار ميگيرد كه مقدار كرنشهاي خميري در مقابل كرنشهاي ارتجاعي كوچك است اين قسمت يا نوع دوم از كرنشها براي طراحان ماشينها و محاسبان سازه‌ها در درجه اول اهميت است. با توجه فراواني كه اخيراً روي تقليل وزن هواپيما- موشكها- كشتي‌هاي فضائي و نظاير آنها بكار ميرود ديگر طراحان اين دستگاهها نمي‌توانند ضرائب اطمينان را در سطح بالا در نظر بگيرند و ميبايد كه حداكثر نسبت بار به وزن را در محاسبات بدست آورند. اين نوع محاسبه مطمئناً در ناحية پلاستيك انجام خواهد شد. حتي در موارد استعمال سادة صنعتي رقابت شديدي روي كاربرد مصالح و بازده بالاتر وجود دارد.
1-2- آزمايشهاي مبنائي
در اين بخش نتايج بعضي آزمايشهاي مبنا روي فلزات نشان داده شده است منحني تنش- كرنش در مورد كشش كه اساس تئوري پلاستيسيته ميباشد بطور تفصيل آمده است. اثر بارگزاري معكوس- نرخ كرنش، دما و فشار هيدرواستاتيك بطور خلاصه بحث شده است. منحني‌هاي تصويري تنش- كرنش و نمونه‌هاي متعدي از مصالح و عمل آنها در آزمايشها شرح داده شده است.
1-2-1- آزمايش كشش
ساده ترين و عمومي ترين آزمايشها كه مهمترين آنها نيز ميباشد، آزمايش كشش ساده است. يك نمونة استوانه‌اي شكل كه در شكل 1-1 نشان داده شده است در داخل ماشين قرار داده ميشود، بار بتدريج اضافه ميشود، تغييرات ميزان بار وارده در مقابل تغيير طول علامت گزارش شده روي نمونه و كم شدن قطر آن يادداشت ميشود. نوع عمومي نمودار تنش در مقابل كرنش در شكل 2-1 نشان داده شده است.
تنش اسمي كه عبارت از بار وارده بر سطح مقطع اولية نمونه است در مقابل كرنش قراردادي كه همان كرنش مهندسي ناميده ميشود رسم شده است. كرنش مهندسي (قراردادي) عبارتست از مقدار اضافه طول تقسيم بر طول اوليه علامت گزاري شده در روي نمونه تنش اسمي را ميتوان بوسيلة رابطة زير نشان داد.
و كرنش مهندسي (قراردادي) توسط رابطة زير نشان داده ميشود:
(2-1)
در شروع ملاحظه ميشود كه رابطة بين تنش و كرنش خطي است. اين قسمت خطي تا نقطة A ادامه مي‌يابد كه به حد تناسب معروف است. در اين ناحيه است كه تئوري خطي ارتجاعي با استفاده قانون هوك معتبر است.
شکل 1-1- نمونه کششی
با زياد كردن تنش مقدار كرنش نيز اضافه ميشود ولي اين اضافه كرنش ديگر تابع خطي تنش نيست ولي هنوز جسم داراي خاصيت ارتجاعي ميباشد يعني بازاي برداشتن بار نمونه بوضع اوليه‌اش برگشت پيدا ميكند.
با زياد كردن تنش مقدار كرنش نيز اضافه ميشود ولي اين اضافه كرنش ديگر تابع خطي تنش نيست ولي هنوز جسم داراي خاصيت ارتجاعي ميباشد يعني بازاي برداشتن بار نمونه بوضع اوليه‌اش برگشت پيدا ميكند.
شکل 2-1- نمودار تنش اسمی – کرنش مهندسی
اين حالت تا نقطه B ادامه دارد كه به حد ارتجاعي معروف است و گفته ميشود كه نقطه تسليم رسيده است. در خيلي از مصالح فاصله بين نقاط A وB كم است. براي منظورهاي ما اين دو نقطه یکي فرض ميشوند. ضمناً تعيين محل نقطه‌هاي AوB تا ميزان زيادي بستگي به دقت و حساسيت دستگاههاي اندازه‌گيري دارند. در مورد بعضي از مصالح صنعتي براي تعيين نقطه تسليم با آن چنان اشكالي برخورد ميشود كه اجباراً نقطه‌اي را با ميزان كرنش معلوم براي تسليم انتخاب ميكنند، بعنوان مثال نقطه‌اي را كه داراي 2/0% درصد كرنش است ميتوان انتخاب نمود، تنش چنين نقطه‌اي را تنش تسليم فرعي و يا تنش تسليم كرنشي مي‌نامند. پس از نقطة حد ارتجاعي در جسم تغيير شكل دائمي بوجود مي‌آيد كه به تغيير شكلهاي خميري معروف هستند. كرنشهاي حاصله در اجسام در حد ارتجاعي بين (001/0 تا 1/0) در صد مي‌باشند. وقتي كه بار از حد ارتجاعی بگذرد كرنشها با نرخ زيادتري اضافه ميشوند. البته تا موقعيكه بار اضافه نشود كرنش اضافه نخواهد شد. اين حالت را در جسم سختي كار يا سختي كرنش مي‌نامند.
مقدار تنش لازم براي اينكه كرنش خميري بيشتري در جسم ايجاد شود تنش جريان مي نامند. وقتي آزمايش ادامه پيدا كند منحني بنقطة C كه در آن بارماكزيم مقدار خود را دارد مي‌رسد، اين نقطه كه به نقطة حداكثر بار يا نقطه عدم تعادل معروف است نمونه به حالت ميان باريك در مي‌آيد و سپس در نقطه D ميشكند. پس از نقطه C يك حالت تنش سه محوري وجود دارد. نقطه C نشان دهندة حد قسمتي از محني است كه قابل استفاده از نظر تئوري – پلاستيسيته در آزمايش كشش است. مقدار تنش در نقطه C به مقاومت كششي و يا حد تنش معروف است. هرگاه در هر نقطه‌اي بين حد ارتجاعي B و بارماكزيم C بار وارده برداشته شود منحني باربرداري موازي با خط نشان دهندة حالت ارتجاعي مانند B¢C¢ بدست مي‌آيد، بنابراين مقداري از كرنش در جسم مانده و مقداري برگشت داده ميشود كه اين مقدار اخير كرنش ارتجاعي در تغيير شكل كلي ناميده مي گردد. ملاحظه ميشود كه كرنش كلي جسم را ميتوان مجموعة دو قسمت كرنش ارتجاعي و كرنش خميري (پلاستيكي) در نظر گرفت، يعني:
(3-1)
اگر مجدداً با روي جسم گزارده شود منحني B¢C¢ با تغيير كوچكي مجدداً ترسيم ميشود. در واقع حلقة كوچك پس ماند كرنشي تشكيل ميشود كه قابل اغماض است. جريان خميري تقريباً تا نقطه B¢ شروع نمي‌شود. اگر بارگزاري ادامه يابد منحني B¢C ادامه پيدا ميكند و چنان ادامه خواهد داشت كه اصلا برداشتن بار اتفاق نيفتاده است. در اينصورت نقطة B¢ عبارت خواهد بود از نقطه تسليم جديد براي جسمي كه در آن سختي كرنشي بوجود آمده است.
بعضي از مصالح مانند فولاد نرمي كه آب گرفته شده است درموقع آزمايش كشش ساده پس از رسيدن به نقطه تسليم بالائيB يك دفعه به نقطة پائين تري نزول پيدا ميكنند و اين حالت توسط نقطه چين روي شكل 2-1 نشان داده شده است. نمونه در اين موقع با باري تقريباً ثابت اضافه طول پيدا ميكند طوريكه اين كرنش تقريباً ده برابر كرنش نقطهB است و سپس کار سختي شروع ميشود. ميزان تنش در قسمت پائين كه خط مستقيم تسليم را نشان ميدهد به تنش تسليم پائيني معروف است و حالتي از جسم را نشان ميدهد كه بعلت اوضاع غير متعادل جهشي بين تسليم بالائي B و تنش پائيني حاصله در اثر انتشار نوارهاي لودر در نمونه بوجود آمده است. نقطه تسليم بالائي در مقابل تنشهاي خمشي يا ناهمگن بودن جسم و يا نرخ بارگزاري روي جسم خيلي حساس است. جريان خميري در نقطه تسليم به مقدار خيلي كمي توليد ميشود و به همين جهت است كه در محاسبات طراحي ماشينها بايد نقطه تسليم پائيني را از نظر جريان خميري مورد توجه قرار داد.
1-2-2- نمودار تنش حقيقي- كرنش حقيقي
ترسيم منحني تنش اسمي در مقابل كرنش قراردادي در بالا ذكر شد. كاملاً واضح است كه تنش اسمي همان تنش واقعي وارد به نمونه نيست زيرا سطح مقطع نمونه مرتباً در موقع آزمايش كششي كاهش مي‌يابد. براي تنشهائي كه تا نقطه تسليم و نزديك آن باشد اين تمايز خيلي مشخص نيست. در تنشهاي بالاتر اين تمايز نسبتاً مهم ميشود. تنش حقيقي را ميتوان بترتيب زير از تنش اسمي متمايز ساخت طوريكه اگر از تغييرات كوچك حجمي صرفنظر شود و جسم مورد آزمايش غير قابل تراكم فرض شود ميتوان نوشت كه:
كه در آن بترتيب سطح مقطع و طول اولية مورد آزمايش از نمونه و AوL مقادير جاري آنها در طول آزمايش است. اگر P بار وارده باشد در اينصورت تنش واقعي عبارتست از:
ولي تنش اسمي مساويست با:
كرنش قراردادي نيز مساويست با:
در اينصورت ميتوان نوشت كه:
(4-1)
با يك توضيح مشابه ميتوان نشان داد كه كرنش قراردادي يا كرنش مهندسي كاملاً كرنش واقعي جسم را نشان نمي‌دهد زيرا مبناي اندازه‌گيري آن طول اوليه جسم (يا قسمت مورد آزمايش نمونه) ميباشد در حاليكه طول جسم مرتباً در حال تغيير است. تعريف ديگري بوسيله لودويك (LODWIK)ِ روي طول متغير جسم بيان گرديد. بنابراين تغيير كرنش جسم بوسيله رابطه زير:
(5-1)
بيان گرديد كه كرنش كلي جسم در تمام طول آزمايش برابر خواهد بود با:
(6-1)
به كرنش طبيعي معروف بوده و کرنش لگاريتمي يا كرنش واقعي معروف بوده و تقريباً ميتوان گفت كه مقدار متوسط كرنش بين فاصله تا است. رابطه آن با كرنش مهندسي با استفاده از بصورت زير در مي‌آيد:
(7-1)
براي كرنشهاي كوچك هر دو تقريباً شبيه يكديگر مي‌باشند و به همين علت در كرنشهاي كم عموماً از كرنش مهندسي استفاده ميشود. كرنش طبيعي نيز مزاياي زيادي دارد مثلاً كرنشهاي طبيعي را ميتوان با هم جمع كرد در حاليكه كرنشهاي مهندسي را نمي‌توان با هم جمع نمود. ثانياً اگر يك جسم نرم مورد آزمايش فشار و كشش واقع شود منحني‌هاي تنش حقيقي در مقابل كرنش طبيعي براي هر دو تقريباً شبيه يكديگر خواهد بود در حاليكه اگر نمودارهاي تنش مهندسي درمقابل كرنش مهندسي يكي براي كشش و ديگري براي آزمايش فشار رسم شود اين دو شبيه يكديگر نخواهند بود. از طرف ديگر شرط تراكم ناپذيري با استفاده از كرنش طبيعي به صورت ساده‌تري بيان ميشود:
(8-1)
در حاليكه همين شرط با استفاده از كرنش مهندسي به شكل زير در خواهد آمد:
(9-1)
كه فقط در موقعيكه كرنشها خيلي كوچگ هستند بصورت زير در مي‌آيد:
اگر نمودار تنش حقيقي درمقابل كرنش حقيقي براي آزمايش كشش ساده كه قبلاً شرح داده شده است رسم گردد منحني عيناً شبيه نمودار قبلي نقطه تسليم و خيلي كم بالاتر از آن بدست مي‌آيد. پس از اين نقطه و نمودار از هم جدا ميشوند طوريكه منحني تنش حقيقي هميشه بالاتر از منحني تنش اسمي است و داراي نقطه ماكزيمي نخواهد بود. ميزان تنش حقيقي در نقطه تنش حد را به طريق زير ميتوان بدست آورد:
چون هميشه رابطة برقرار است، كه در آن P نيروي وارده تنش وA سطح مقطع نمونه است بنابراين در نقطة ماكزيم تنش چنين بدست مي‌آيد.
(10-1)
در روي منحني در مقابل مقدار در نقطه حد تنش روي نمودار – تنش و كرنش مهندسي وقتي اتفاق مي‌افتد كه شيب منحني برابر تنش در آن نقطه باشد. چنين نقطه‌اي در شكل 3-1 نشان داده شده است.
از طرف ديگر براي رسم نمودار تنش حقيقي در مقابل كرنش طبيعي ميتوان از كرنش قطري بجاي كرنش طولي استفاده كرد بشرط آنكه شكل مقطع نمونه گرد باشد. در اينصورت هر گاه كرنش قطري نمونه باشد، ميتوان نوشت كه:
(11-1)
كه در آن قطر اوليه و D قطر نمونه در مقطع تنش حقيقي است، بنابراين كرنش طبيعي قطري چنين خواهد بود:
(12-1)
و با استفاده از رابطه (8-2) كرنش طبيعي طولي برابر خواهد بود با:
(13-1)
كرنش حقيقي (طبيعي) بازاي هر بار را ميتوان با اندازه‌گيري تغيير قطر نمونه گرد بدست آورد. از رابطه (13-1) ملاحظه ميشود كه كرنش حقيقي را ميتوان بصورت زير هم نوشت:
(14-1)
قسمت راست رابطه بالا را كم شدن حقيقي سطح مقطع مي‌نامند.واين رابطه نشان ميدهد كه كرنش حقيقي طولي با كم شدن سطح مقطع مساويست.
شكل زير نمودار تنش حقيقي را در مقابل كرنش طبيعي براي تعدادي از فلزات و آلياژهاي فولاد نشان ميدهد.
شکل 3-1-نمودار تنش و کرنش حقیقی
شکل 4-1- نمودار کرنش حقیقی در مقابل کرنش حقیقی برای چند نوع از مصالح
شکل 5-1- تنش حقیقی در مقابل کرنش طبیعی روی محورهای لگاریتمی
انتهاي منحني‌ها نقطه پارگي هريك را نشان ميدهد و نقطة تو خالي روي هر منحني محل تنش ماكزيم مربوط به منحني تنش اسمي در مقابل كرنش مهندسي (حد تنش كششي) را معلوم ميسازد كه ضمناً به نقطة عدم تعادل موسوم است. براي رسم تمام نمودار تا نقطه پارگي مقدار كرنشهاي ارتجاعي كه در روي محور طولها بايستي جدا شوند آنقدر كوچك مي‌باشند كه مشكل ميتوان نشان داد. اين نمودارها روي محورهائيكه مقياس لگارتيمي دارند در شكل 5-1 نشان داده شده است. از روي منحني اخير ديده ميشود كه بوسيله معادلة توان و به صورت زير ميشود رابطه تنش حقيقي و كرنش طبيعي را نشان داد.
(15-1)
كه در آن A و n مقادير ثابت مربوط به جسم بوده و n شيب منحني است وقتي كه روي محورهاي لگارتيمي رسم شود. A را ضريب مقاومت و n را توان سختي كرنشي مي‌نامند.
از رابطة (10-1) چنين استفاده ميشود كه در مورد جسمي كه خواص آن مطابق رابطة (15-1) است مقدار تنش حقيقي در نقطه حد تنش بوسيله رابطة زير بدست مي‌آيد:
(16-1)
رابطة مزبور جهت مطالعة اجساميكه تا نقطة شكست تحت آزمايش قرار ميگيرند خيلي مورد استفاده است. معادلة (15-1) را براي تمام اجسام نمي‌توان بكار برد و همچنين در كرنشهاي خيلي كم يا خيلي زياد قابل استفاده نميباشند يكي از دانشمندان با اسم مارين (MARIN )تعداد سي و يك جسم را تحت بررسي و مطالعه قرارداد و نتيجه گرفت كه حد متوسط انحراف بين مقادير نظري كه از رابطة (16-1) بدست مي‌آيد و مقدار عملي آن دو درصد است. تنها عاملي در اجسام كه قابليت تغيير شكل خميري را در آنها نشان ميدهد نرمي آنهاست.
در این مقاله روش محاسباتی به منظور پیش بینی تعداد الیافرهای گذرنده از یک مقطع مستطیل نوضیح داده می شود و قسمت اعظم مقاله در مورد محاسبه تئوریکی فاکتور جهت گیری بحث می کند.
فاکتور جهت گیری در اینجا به عنوان طول میانگین برآمدگی (qrojectio) بر روی محور طول همة الیاف های گذرنده از یک سطح مقطع که توسط طول الیاف تقسیم می شود تعریف می گردد.
هنگامیکه فاکتورجهت گیری بدست آمد با یک محاسبه ساده می توان تعداد الیاف های گذرنده از یک را بدست آورد. مقایسه بین تعداد الیاف های محاسبه شده و الیاف های عبوری از سطح مقطع، نشانگر پیش بینی خوب این روش می باشد.
1ـ مقدمه:
یکی از توانایی های بسیار مهم الیاف فولادی، توانایی انتقال تنش از مقطع یک ترک می باشد. این توانایی اکثراً با پارامتر شناخته می شود که مقیاس برای انرژی مصرف شده در طول یک آزمایش می باشد. تحقیقات تجربی در دانشکده مهندسی عمران K.u.peven نشان داده است تناسب بزرگی بین و تعداد الیاف های بکار رفته در مقطع کنجکاو می کند.
تعداد الیاف های موثر تنها وابسته به مقدار معینی الیاف نیست بلکه به فاکتور جهت گیری و نیز فاکتور بازدهی طول وابسته می باشد. در این مقاله تعداد کلی الیاف ها(اعم از مؤثر یا غیر مؤثر) محاسبه می گردد.
برای محاسبات بیشتر می توان فرض کرد تعداد الیاف های مؤثر متناسب با تعداد کمی الیاف ها می باشد.
محاسبه این ضریب تناسب که وابسته به کارایی الیاف می باشد در این مقاله مورد بحث قرار نخواهد گرفت.
2) دیدگاه کلی:
به منظور محاسبه تعداد کل الیاف ها به دانستن فاکتور جهت گیری ضروری است Krechel[S] نشان داد می توان تعداد کل الیاف ها را از رابطه زیر بدست آورد.
که در آن n : تعداد الیاف بر واحد سطح است. : ضریب جهت گیری است. : کسر جمعی الیاف و : سطح مقطع یک الیاف است.
محاسبه فاکتور جهت گیری مورد توجه بسیاری از محققان بوده است نخست فاکتور جهت گیری برای حالتیکه، الیاف می توانست آزادانه در همه جهات بچرخد محاسبه گردیداین حدود در ناحیه 1 شکل 1 آمده است.
دوم: شرط وزی در نظر گرفته شد موازی با جهتی که فاکتور جهت گیری تعیین می شد و (ناحیه 2 در شکل 1) و سرانجام شرطی وزی موازی با جهتی که فاکتور جهت گیری تعیین می شد ولی این بار عمود بر شرایط وزی اولیه تعیین می گردد. و این الیافی را در گوشة قالب ( ) شبیه سازی می کند h,b به ترتیب عرض و ارتفاع مقطع می باشند lf طول الیاف می باشد در زیر هفت فرض برای محاسبة فاکتور جهت گیری در هر یک از این سه ناحیه در نظر گرفته شده است.
1ـ الیاف ها صاف می باشند برای الیاف های با سر قلاب دار تا زمانیکه بتوان تأیید قلاب را بر فاکتور جهت گیری ناچیز تلقی کرد می توان از فاکتور جهت گیری مشابه با حالت الیاف صاف استفاده کرد.
2ـ اگر بتون تازه برای مدت زمان طولانی تکان داده شود الیاف ها تمایل خواهند داشت تا در جهت افقی جهت گیری کنند این جهت گیری وابستگی شدیدی به مدت زمان ارتفاعش و چرخش (Dibroto) و فرکانس کارایی و ترکیب دارد و تعیین آن بسیار مشکل است. با این وجود از تحقیقات دیگر
این نتیجه حاصل شده است که ارتفاعش و تکان دادن تأکید مؤثری بر روی جهت گیری ندارد و اگر ( ) تنها به مدت 1 تا 6 دقیقه تکان داده شود و اگر کارایی خیلی زیاد نباشد تأکید ارتفاعش و تکان دادن بر روی جهت گیری الیاف ها در این مقاله بررسی نخواهد شد.
3ـ موقعیت الیاف در تیر (beam) بوسیله و گرانش آن شخص می گردد هر نقطه از سطح مقطع دارای شانس و احتمال یکسانی برای در نظر گرفته شدن به عنوان نقطة گرانش الیاف می باشد.
4 ـ جهت گیری الیاف در ناحیه (1) شکل (1) تحت هیچ شرایطی تحت تأثیر شرایط وزی قرار نمی گیرد.
5ـ جهت گیری الیاف در ناحیه ای تنها بوسیله یک سطح (جدار) از قالب ( ) تحت تأثیر قرار می گیرد.
6ـ جهت گیری الیاف در ناحیه (3) شکل (1) تحت تأثیر دو جدار از قالب قرار می گیرد.
7ـ فرض می شود سطح فوقانی مقطع دارای شرایط وزی یکسانی مانند جداره های قالب باشد.
بعد از ریختگی (قالب) این سطح صاف و صیقلی گردیده است تا هیچ الیافی بیرون نزند.
بر روی سطح فوق می تواند تعداد زیادی الیاف قرار گیرد، این تأیید در این مقاله بررسی نمی شود. هنگامیکه فاکتور جهت گیری برای نواحی 1 و 2و 3 (شکل 1) به ترتیب شناخته شد پس فاکتور جهت گیری کلی بدین صورت قابل محاسبه است.
: فاکتور جهت گیری در ناحیه (1) شکل (1) : فاکتور جهت گیری در ناحیه فاکتور جهت گیری در ناحیه (3) شکل (1) می باشند.
3) فاکتور جهت گیری در قسمت انباشتگی
یک الیاف در ناحیه 1 شکل (1) توسط هیچکدام از شرایط وزی محدود نشد و می تواند به سادگی حول نقطه گرانش خود بچرخد. اگر همه جهت گیری های ممکنه الیاف در نظر گرفته شود نقاط انتهای الیاف توصیفگر سطح یک کره می باشد. هر نقطه بر روی کده شانس این را دارد که انتهای الیاف باشد. این بدین معنی است که احتمال اینکه الیاف با محور طول تیر زاویه درجه بسازد متناسب با سطح Da می باشد شکل (2)
سطح سهم مقطع dA از فاکتور جهت گیری عبارتست از
انتدال گیری از نصف کره و تقسیم آن بر نصف سطح کره می دهد.
بر پایه اصول Stereologial به نتایج مشابهی رسیدند.
نشان داده شده در شکل (2) نشانگر وضعیتی است که یک طول جایگزین همان و با نصف طول الیاف باشد. liet of [a] موارد بسیاری را بررسی کرده است که طول جایگزین متفاوت از نصف طول الیاف می باشد. در این مقاله تنها ارائه یک روش ساده جهت محاسبه ضریب جهت گیری میانگین الیاف ها در دقت بررسی است و اینکار بدون در نظر گرفتن طول های جایگزین ممکن برای الیاف ها صورت می گیرد.
4) فاکتور جهت گیری الیاف با یک شرط وزی:
این موردی است که در ناحیه 2 شکل (1) اتفاق می افتد فرض کنید نقطة گرانش الیاف در فاصلة y از قالب ( ) باشد. y<lf/2، الیاف نمی تواند زیاد بچرخد، نقاط انتهای کره ای را توصیف می کنند که به شکل کلاه کروی بریده شده است شکل (3)
اگر دوباره زاویه بین الیاف با محور طول باشدو از صفر شروع به کند هیچگونه مقاله ای حادث نخواهد شد به شرطی که:
تحت این شرایط سطح اولیه dA هنوز توسط معادله (2) قابل حصول است.
هنگامیکه زاویة شود dA تا خطوط پر رنگ در برش A-A کاهش می یابد شکل (3)
برای الیافی با نقطه گرانش به فاصلة y از کنارة قالب ( )، ضریب جهت گیری عبارت است ا
در عبارت مربوط به بایستی به عنوان پارامتر مد نظر گرفته شود.
انتگرال عددی رفته شده از عبارت 7 مقدار 6/0 را برای که منتقل از طول الیاف می باشد اگر چه طول الیاف یک از پارامتر هایی است که در عبارت 7 وجود دارد ولی هیچگونه تأثیری بر روی نتیجه عبارت ندارد. طول الیاف تنها موجب اختلافی در ضریب جهت گیری کل می شود که در فرمول (1) محاسبه گردید.
S) ضریب جهت گیری الیاف با دو شرط وزی:
این عددی است که در ناحیه 3 از شکل (1) نشان داده شده است. الیافی با و گرانش در فاصله y از یک جدار قالب و به فاصلة7 از جذر دیگر قالب که عمود بر اول باشد در نظر بگیرید. شکل (4) دو مورد وجود دارد: هیچگونه مشکل وجود نخواهد داشت به شرطی که
هنگامیکه
سطح dA می تواند با معادلة حاصل شود.
اگر باشد می توان از شکل (4) نتیجه گرفت سطح dA برابر است با
معادله15 تنها زمانی اعتبار دارد که باشد. (11)
اگر i معادله 11 برقرار نباشد dA بایستی برابر مد نظر گذاشته شود. سطح کلی کره ای از چهار سمت بریده شده است بدین صورت محاسبه می گردد.
سطح dA توسط معادله (2)داده شده است. برای سطح dA بایستی بدین صورت محاسبه می گردد:
اگر بوسیله معادله 15 محاسبه می گردد سطح کلی کره ای که از چهار جهت بوسیله بریده شده است اینگونه محاسبه می گردد.
با جمع آوری همه عبارت می توان ضریب جهت گیری را اینگونه فرمول بندی کرد:
انتگدال عددی انتگدال به مقدار 84/0 و مستقل از lf می باشد.
مثال محاسباتی:
در دانشکده مهندسی عمران K.U.leuven یک سری از تیرها قبل آزاد ماشین ، در تیر شکافی به عرض 25 میلی متر ایجاد گردید بعد از آزمایش، تیر به دو تکه شکسته شد شکل (s)در ناحیه جدید (ناحیه s,l) دیده می شوند به منظور حصول و بدست آوردن ضریب جهت گیری میانگین برای این نواحی، تصحیح ساده بررسی معادلات 7وs کفایت می کند کافی است انتگدال بجای شروع از صفر از عمق شکاف شروع شد. هر بجای تقسیم بر lf/2 تقسیم بر (lf/2-ND) (lf/2) گردد. بکار گیری این مطالب معادلات 16 و 17 را حاصل نی کنند.
/0 برای این مثال داریم.
برای مثال که در اینجا بررسی شد مقدار 69/0 = می باشد. مقادیر بر خلاف وابسته به طول الیاف و عمق شکاف می باشد در این مثال طول فیبر برابر mm65 در نظر گرفته شده بود. در نتایج آزمایش چنین الیافی با طول ss میلی متر 40 میلی متر مورد استفاده قرار گرفته بود. محاسبات برای این طول ها، مشابه هم می باشد البته تا زمانیکه عمق شکاف بزرگتر از نصف طول اایاف باشد هیچگونه نیازی به نمی باشد. بوسیله یک انتگدال ساده می توان مقدار را برای هر مورد به خصوص محاسبه کرد. برای یک کاربر ایده ال مشکل شکاف وجود ندارد ضریب جهت گیری کلی با رابطه زیر قابل محاسبه باشد.
برای طول الیاف mm65 مقدار برابر S8/0 می باشد ()
در مورد شکاف عمیق تر از lf/2 برای محاسبه ضریب جهت گیری کل فرمول زیر بایستی بکار برده شود.
میانگین الیاف ها در یک مقطع با رابطه زیر قابل محاسبه می باشد.
واژه فولاد ساختمانی (structural steel) عموماً به فولادهای C-Mn اطلاق می شود که ساختاری فریتی – پرلیتی دارند و در تناژ بالا برای مصارف ساختمانی و شیمیایی تولید می شوند. تولیدات اغلب به صورت ورق و مقاطع شکل دار است. که ضخامت آنها گاه بیش از 10 سانتیمتر می رسد، استحکام تسلیم تا حدود N/mm² 500 است ولی گریدهای کم آلیاژ با انجام عملیات حرارتی تا مقادیر N/mm²700 را نیز کسب می کنند. ساختمان، پل، مخازن، کشتی و خودرو از کاربردهای مرسوم این فولادها به شمار می آید، اما اخیراً در سکوهای نفت و گاز دریایی، خطوط لوله و مصارف دمای پایین نیز وارد شده اند و مصارف آنها گسترش روزافزونی یافته است.
تحقیقات ده1950 را می توان انقلابی در طراحی فولادهای سازه قلمداد نمود؛ کار دو نفر از محققین نشان داد که ریز کردن دانه های فریت منجر به افزایش استحکام تسلیم تافنس فولادی می شود. به این ترتیب فولادهای ساختمانی با نقطه تسلیم Mpa 300 همراه با ضربه پذیری خوب و قابلیت جوشکاری مناسب تولید شد که در ترکیب آنها از مقادیر اندک آلومنیوم برای ریزسازی دانه ها استفاده شده بود. ریز کردن دانه ها در فولادهای فریتی –پرلیتی اکنون نیز مهمترین پارامتر متالوژیکی برای اصلاح فولادهای سازه به شمار می آید برای دستیابی به استحکام بالاتر مکانیزم های دیگری را مانند تشکیل رسوبات ریز می توان به کار گرفت. با افزودن مقادیر کم (تا حدود 15/0 درصد) عناصر نیوبیم، وانادیم و تیتانیم به فولادهای ساختمانی می توان استحکام تسلیم را تا حوالی Mpa 500 بالا برد این عناصر را میکروآلیاژی می نامند و آلیاژ حاصل در گروه فولادهای کم آلیاژ استحکام بالا (HSLA) قرار می گیرد.
در تحقیقات بعدی فرایند تولید فولاد HSLA نیز مورد توجه قرار گرفت و نورد کنترل شده به عنوان مکمل ترکیب شیمیایی برای دستیابی به سطوح استحکام بالاتر تعریف شد. به این ترتیب توانستند فولادهای ریزدانه را در حالت نورد شده و بدون نیاز به عملیات هزینه بر نرماله کردن به استحکام مورد نظر برسانند.نکته قابل توجه ان است که با حذف این عملیات حرارتی خواص مکانیکی بهتری هم در فولاد ایجاد می شد. تحقیقات دهه های 1970 به بعد نشان داد که علاوه بر حضور عناصر میکروآلیاژی و نورد کنترل شده،نحوه سرد شدن را نیز می توان چنان اجرا نمود که باز هم مشخصات مکانیکی را ارتقا دهد و به این ترتیب فرآوری ترمومکانیکی وارد صنعت تولید فولاد شد.
فولادهای کم آلیاژی استحکام بالا اولین کاربردهای خود را در آغاز دهه 1960 به صورت ورق و مقاطع ساختمانی به دلیل توانایی جوشکاری آسان کسب نمودند. در اوایل دهه 1970 این فولادها در خطوط لوله گرم همچنین شرایط سخت قطبی مورد استفاده قرار گرفتند و در اواخر این دهه، همزمان با بروز بحران انرژی فولادهای HSLAجهت کاهش وزن اتومبیل و کامیون به کار گرفته شد. در دهه 1980 فولادهای HSLA به صورت تیرچه و قطعات فورج شده توسعه یافته و کاربردهای خاص خود را پیدا کردند و بدون نیاز به عملیات حرارتی مورد استفاده قرار گرفتند. مراحل پیشرفت و توسعه تکنولوژی ساخت فولادهای HSLA را تا سال 1989 می توان در جدول 1 ملاحظه کرد.
علی رغم گسترش چشمگیر فولادهای استحکام بالا در ممالک توسعه یافته، این فولادها در کشور به خوبی معرفی نشده اند و به دلیل عدم آشنایی کافی مصرف کنندگان و مهندسین طراح با خواص آنها جایگاه خود را کسب ننموده اند. این در حالی است که استفاده از فولادهای کم آلیاژ استحکام بالا به جای فولادهای ساختمانی معمولی در صنعت سازه از نظر اقتصادی اهمین فوق العاده ای دارد. با توجه به این واقعیت و در نظر گرفتن اینکه گروهی از فولادهای استحکام بالا در کشور تولید می شود، در مقاله حاضر خواص این فولادها ارزیابی می شود و خصوصیات لازم برای سازه های مهندسی با مشخصات فولادهای استحکام بالا مقایسه و مورد بحث قرار می گیرد.
جدول 1- روند توسعه فولادهای HSLA
محدوده زمانی
نقطه عطف
پیشرفت در فناوری
1960-1939
کشف متالوژی
عناصر میکروآلیاژی به صورت جزیی در مقاطع ساختمانی استفاده شد تا استحکام لازم بدست آید
1965-1960
تحقیق و آزمایش در مورد مکانیزمهای استحکام دهی
توسعه متالوژی فیزیکی، فولادهای نیمه آرام و آرام تاکید بر جایگزینی با فولادهای عملیات حرارتی شده
1976-1970
جوش پذیری و شکل پذیری
تاکید بر کاهش درصد کربن و کربن معادل،کاهش درصد گوگرد، کنترل شکل ناخالصی ها، توسعه شکل پذیری
1972 تا کنون
خواص ثانویه و فولادسازی
کاهش دمای DBTT ، افزایش مقاومت در برابر خوردگی H ₂ S توسعه ریخته گری مداوم
1979 تا کنون
فرمول بندی تازه و نوآوری
تغییراتی در امکان استفاده از عناصر آلیاژی نظیر مولیبدن و توسعه در فولاد سازی
1980 تا کنون
گسترش تکنولوژی
توسعه فرآیندهای تولید
2- استحکام بخشی فولادهای سازه
در صنعت سازه با توجه به اهمیت پایین نگهداشتن قیمت تمام شده ، از مکانیزمهای چند گانه برای افزایش استحکام استفاده شده است. اعمال این مکانیزم ها نه تنها از دیدگاه هزینه تولید در خور توجه است بلکه در ارتباط با خصوصیات دیگر مورد نیاز در سازه ها مانند جوش پذیری باید در نظر گرفته شود. همانطور که در شکل 1 دیده می شود، مکانیزمهای عمده شامل تشکیل محلول جامد، ریزکردن دانه ها و ایجاد رسوبات با عناصر میکروآلیاژی است.
افزایش استحکام ناشی از تشکیل محلول جامد چندان زیاد نیست، کربن در فریت حلالیت اندکی دارد و عناصر آلیاژی زیادی نیز در فولادهای ساختمانی یافت نمی شود به این دلیل اثر استحکام بخشی محلول جامد نسبتاً کم است و در شکل 1 به صورت نوار سیاه رنگی به استحکام زمینه اضافه شده است. بر اساس آنچه درشکل دیده می شود اگر دانه های فریت خیلی درشت باشند،استحکام تسلیم فولاد تنها حدود MPa 100 خواهد بود، مشروط بر آنکه مکانیزم دیگری در ساختار فعال نشده باشد.
استحکام حاصل از ریز شدن دانه ها بسیار شاخص است و در شرایط بهینه به MPa 300 می رسد بدون آنکه انعطاف پذیری را کاهش دهد و یا به ضربه پذیری فولاد آسیب وارد سازد. رابطه ای که ارتباط اندازه دانه را با استحکام تسلیم نشان می ده (Hall – petech equation) از مهمترین روابط متالوژی است.
σy = σi +k.d⁻½
σy : yield strength
σi friction stress
k: constant
d: ferrite grain size
3- عوامل کلیدی در انتخاب فولاد
عوامل تعیین کننده در انتخاب فولاد مناسب برای مصارف ساختمانی را می توان بدین صورت بیان نمود
(1)- استحکام تسلیم (strength)
(2)- قابلیت جوشکاری (Weldability)
(3)- ضربه پذیری در دمای کاری (Toughness)
(4)- قیمت (price)
3-1- استحکام یک سازه کمیت قابل تغییری است زیرا می توان مقاطعه فولادی را بزرگتر و ضخیم تر درنظر گرفت و استحکام را افزایش داد، در حالی که خواص دیگر مانند قابلیت جوشکاری حد مشخصی دارد که به نوع فولاد مربوط می شود. از سوی دیگر، بالا بردن استحکام آلیاژ به سه دلیل مطلوب است؛ کاهش حجم، کاهش وزن، و کاهش قیمت. براین اساس هر قدر بتوان از فولادهایی که استحکام تسلیم بالاتری دارند در صنعت سازه استفاده نمود، حجم کمتری اشغال می شود و بار ساکن بعنی وزن سازه کاهش می یابد.
مقادیر زیادی میله گرد فولاد برای تقویت بتن در ساختمان ها و پل ها و اسکله ها مصرف می شود. در سال های گذشته از فولادهای نامرغوب برای میله گرد استفاده می شد تا قیمت پایین تری داشته باشد، حتی در مواردی ذوب های برگشتی خارج از استاندارد را بدین منظور به کار می بردند. با این حال تمایل به سمت فولادهای استحکم بالا افزایش یافته و تولیدات مرغوب با استاندارد بالاتر اکنون مورد توجه قرار گرفته است به این ترتیب میله گردهایی که از فولاد ساده کربنی با استحکام تسلیم MPa 250 ساخته می شوند به تدریج جای خود را به فولادهای قوی تر با نقطه تسلیم در حد MPa 500 می دهند. صرفه جویی وزنی به دلیل استفاده از میله گردهای استحکام بالا بسیار قابل توجه است. طبق استاندارد( (BS4449 حداقل استحکام تسلیم برای میله های ساده و آجدار به ترتیب MPa250 و MPa460 است و ترکیب شیمیایی آنها در جدول 2 دیده می شود. کربن معادل این دو نوع میله گرد حداکثر 42/0 درصد (گرید 250) و 51/0 درصد (گرید 460) است تا قابلیت جوشکاری کافی را داشته باشند. حداقل انعطاف پذیری آنها به ترتیب 22٪ و12٪ قید شده است و باید خم 180 درجه را در قطرهایی مشخص تحمل کنند. مشخصه پیر شدن آنها نیز طبق استاندارد تعریف شده است.
از ویژگی های صنعت سازه استفاده از فرآیندهای جوشکاری است که برای ایجاد اتصالات مطمئن به کار می رود. جوشکاری که از دهه 1940 به تدریج جایگزین روش های دیگر اتصال سازه های فولادی شد، در ابتدا با مشکل ترک خوردگی قطعات مواجه بود زیرا فولادهای ساختمانی درصد کربن نسبتا بالایی داشتند. تولید انواع فولادهای کم کربن به خصوصدر خلال جنگ جهانی دوم برای ساخت کشتی های تجارتی ضرورت یافته که سازه آنها یک پارچه جوشکاری می شد.
تعریف کلی جوش پذیری آلیاژ یا فلز قابلیت آن برای ایجاد جوشکاری سالم با خواص مورد نظر است جوش پذیری فولاد در حالت کلی با افزایش سختی پذیری کم می شود زیرا ایجاد ساختارهای سخت حساسیت فولاد را به ترک خوردن افزایش می دهد. برای بررسی جوش پذیری فولادهای کربنی و آلیاژی تاثیر عناصر موجود را به صورت عددی به کربن معادل تبدیل می کنند.
+ + CE = %C + (کربن معادل)
فولادهایی با CE تا 35/0 درصد نیازی به پیشگرم یا پسگرم ندارند. اگر CE بین 35/0 تا 55/0 باشد عملیات پیشگرم لازم است و اگر CE بیشتر از 55/0 درصد باشد هم پیشگرم و هم عملیات حرارتی پس از جوشکاری ضرورت دارد. این محاسبه تقریبی است زیرا تنها بر اساس ترکیب شیمیایی فولاد پایه محاسبه می شود و تاثیر سایر عوامل در آن منظور نشده است. کربن معادل فولاد شاخصی برای جوش پذیری یا احتمال ترک خوردن جوش است.
فولادهای HSLA را می توان به خوبی با روش هایی که در مورد فولادهای ساده کربنی ساختمانی استفاده می شود جوشکاری نمود. این روشها شامل جوشهای SMAW، زیر پودری،FCW ، GMAW ، GTAW و جوشکاری مقاومتی است به لحاظ استحکام بالای این فولادها روش هایی که محافظت بیشتری در برابر هیدروژن استفاده شود، ترجیح داده می شود. به طور مثال در روش SMAW اگر از الکترودهای کم هیدروژن استفاده شود، جوشکاری را می توان بدون عملیات پیش گرم آغاز کرد. پیش گرم عموماً‌در ضخامت های بیش از MM25 و اتصال تحت تنش بالا مورد نیاز است و بسته به گرید فولاد و ضخامت و روش جوشکاری مورد استفاده در محدوده 40 تا 200 درجه سانتیگراد است. یکی از دلایل مهم استفاده از فولادهای HSLA جوش پذیری خوب در کنار استحکام بالاست. باید توجه نمود که عامل تعیین کننده در انتخاب الکترود جوشکاری استحکام فلز جوش است و ترکیب شیمیایی فاکتور فرعی به شمار می آيد. در جدول 3 می توان چگونگی انتخاب الکترود مناسب جوشکاری فولادهای HSLA را ملاحظه نمود.
3-3-مقاومت به ضربه (TOUGANESS)
خصوصیت جذب انرژی ضربه ای را می توان به سادگی با مراجعه به شکل 3 تعریف نمود، آلیاژی که استحکام بالا داشته باشد ولی ترد و فاقد خاصیت تغییر شکل باشد قابل استفاده نیست. آلیاژی با استحکام پایین و انعطاف پذیری زیاد نیز کاربردی ندارد و هر دو از نظر تافنس ضعیف به شمار می آیند. آلیاژ مقاوم به ضربه آناست که ترکیبی از هر دو خصوصیت را داشته باشد و در این حال گفته می شود که تافنس بالایی دارد.
شکل 4 نشان می ده که با افزایش درصد کربن فولاد انرژی ضربه ای به شدت افت می کند، اگر چه استحکام بالا می رود. برای فولادهای کم کربن انرژی شکست به حدود 200 ژول می رسد، در حالی که با کربن بیشتر از 2/0 درصد، انرژی ضربه ای به کمتر از 100 ژول کاهش می یابد. نکته دیگری که از مقدار انرژی شکست معمتر است دمایی است که فولاد از حالت انعطاف پذیر به حالت تردی می رسد و به دمای انتقال (DBTT) معروف است.
دمای انتقال که عامل اصلی ضایعت معمی در سازه های بزرگ و کشتی ها بوده است در فولادهای ساده کربنی با زیاد شدن درصد کربن افزایش می یابد و به دماهای بالای صفر می رسد؛ یعنی آنکه فولاد در دمای محیط شکننده شده و در معرض شکست ترد قرار می گیرد.
ریز شدهن دانه ها موجب افزایش مقاومت به ضربه می شود در حالی که سایر روش های استحکام بخشی فولاد منجر به کاهش ضربه پذیری می شوند. معادله زیر ارتباط تافنس را با اندازه دانه بیان می کند.بر این اساس فولادهای خیلی ریزدانه تا حدود 100 درجه سانتیگراد زیر صفر به صورت نرم رفتار می کنند و خط شکست ترد ندارد.
Βt = Lnβ – Lnc –Lnd ⁻½
Β and C : constants
d: ferrite grain size
T: ductile – brittle transition temp.
3-4- جنبه های اقتصادی
به استثنای بعضی مصارف خاص، در سایر موارد قیمت عامل تعیین کننده انتخاب نهایی است و باید مد نظر قرار گیرد. قیمت پایه فولادهای سازه (BS 4360) در شکل 5 ارایه شده است و اگرچه قیمتها به روز نیست اما به صورت مقایسه ای نشان می ده که با بالا رفتن استحکام تسلیم از گرید 40 تا 55 قیت افزایش می یابد. در هر گروه استحکامی نیز با افزایش ضربه پذیری از نوع A تا EE یا F قیمت پایه زیاد می شود.
ارزیابی صحیح تری از رابطه بین استحکام وم قیمت فولاد را می توان در شکل 6 مشاهده نمود که محور افقی نمودار حداقل تنش تسلیم و محور عمودی آن قیمت به ازای یک نیوتن بر میلیمتر مربع استحکام است؛این نسبت با افزایش استحکام تسلیم بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. بنابراین استفاده از فولادهای استحکام بالا در صنعت سازه از دیدگاه اقتصادی توجیه پذیر است و تمایل به سوی فولادهایی که استحکام تسلیم بالاتری دارند رو به افزایش است.
با استفاده از فولادهای استحکام بالاتر،ضخامت و در نتیجه وزن سازه را می توان کاهش داد، میزان کاهش وزن ممکن به نوع تنش وارد شده به سازه بستگی دارد. شکل 7 نشان می دهد که دو برابر شدن استحکام تسلیم کاهش 50 درصدی وزن سازه ای را که تحت تنش کششی قرار دارد موجب می شود. هنگامی که تنش های اعمالی از نوع خمشی و یا پیچشی باشد کاهش وزن کمتر است اما هنوز قابل توجه خواهد بود. شایان ذکر است که در مواقعی که پدیده Bckling در طراحی قطعه عامل تعیین کننده باشد، ملاحظات دیگری را باید مد نظر قرار داد.
به واسطه عملیات خاص تولید فولادهای HSLA قیمت این فولادها قدری از فولادهای ساده کربنی بیشتر است، اما به نظر می رسد کاهش مصرف فولاد تاثیر کمی بر کاهش قیمت کل می گذارد و بیشترین صرفه جویی و کاهش قیمت را می توان در هزینه های حمل ونقل و ساخت سازه جستجو کرد. در مورد جوشکاری این فولادها کاهش ابعاد سازه سبب کاهش حجم جوش مورد استفاده می شود، از این دیدگاه در زمان اجرا و هزینه مواد مصرفی در جوشکاری صرفه جویی زیادی به عمل می آيد. جدول 4 هزینه های سازه این 1000 تنی (به طور مثال یک پل) ساخته شده با فولاد MPa 355 (استحکام تسلیم) را با هزینه آن هنگم جایگزینی با فولاد دارای استحکام تسلیم MPa 460 مقایسه می کند.
در برخی مراجع نسبت قیمت ها جهت مقایسه دو فولاد با استحکام تسلیم متفاوت تعریف شده است. اگر سازه ای تحت تنش کششی را در نظر بگیریم، نسبت قیمت دو فولاد را می توان از رابطه زیر بدست آورد:
که در آن و استحکام تسلیم فولادها و فاکتور قیمت نسبی است. در جدول 5 مقایسه ای میان فولاد A36 با فولادهای استحکام بالاتر صورت گرفته است؛ این جدول نشان می دهد که فاکتور قیمت نسبی همواره کمتر از نسبت استحکام تسلیم است و به این ترتیب استفاده از فولادهای استحکام بالا سبب قیمت تمام شده پایین تری خواهد
4- کاربرد فولادهای پر استحکام
فولادهای HSLA شامل گریدهای گوناگون با مشخصات و استانداردهای متنوعی تولید می شوند این گریدها معرف خواصی نظیر استحکام، تافنس، شکل پذیری و خوردگی اتمسفری است. این گروه از فولادها تحت عنوان آلیاژی شناخته نمی شوند اگرچه درصدهای کمی از عناصری خاص جهت حصول خواص مکانیکی بهینه به ترکیب فولاد اضافه می شود. تقسیم بندی کلی فولادهای HSLA از این قرار است:
فولادهای مقاوم در برابر خوردگی اتمسفری
فولادهای فریتی – پرلیتی میکروآلیاژی
فولادهای پرلیتی نوردی
فولادهای فریت سوزنی
فولادهای دوفازی
فولادهای با شکل آخال کنترل شده
فولادهای مقاوم در برابر ترک هیدروژنی
تنوع محصولات که به دلیل فرآیندهای تولید و ترکیب شیمیایی متفاوت حاصل شده است گستره وسیعی از کاربردها را برای فولادهای HSLA به وجود می آورد. از کاربردهای این فولادها می توان به ساخت پل ها،ساختمان ها،دکل های برق، مخازن تحت فشار،درسچه های کنترل آب، انبار آهن آلات، ریل های راه آهن، کامیون ها، وسایل حمل و نقل زمینی، تجهیزات معدنی، مخازن و تیرچه های تقویت کننده اشاره کرد. در جدول 6 می توان میزان استفاده از فولادهای HSLA درکابردهای متنوع و در میان کشورهای مختلف مقایسه کرد. بسته به شرایط هر منطقه و کشور نوع استفاده از فولادهای HSLA متفاوت است. برای مثال در ژاپن بیشترین سهم استفاده در ساخت کشتی است در جایی که اروپا پیشرو استفاده از این فولادها در ساخت تجهیزات و سازه های دریایی به شمار می آيد.
حفاري به معني نفوذ در سنگ است. نفوذ در سنگها گاهي به منظور خرد كردن آنها انجام مي گيرد. براي خرد كردن سنگها بايد چالهاي انفجاري حفر كرد و در داخل آنها مواد منفجره قرار داد. با منفجركردن چالها، سنگها خرد مي شوند، و با خرد شدن سنگها، استخراج و برداشت آسانتر است و با هزينه كمتري انجام مي گيرد. در استخراج كليه معادن به استثناي موارد نادر، مانند استخراج سنگهاي ساختماني يا برداشت بعضي از سنگهاي سست، حفاري جزء عمليات اجتناب ناپذير محسوب مي شود. اين نوع حفاري را حفاري استخراجي مي گويند. حفاري در معادن تنها به منظور استخراج نيست؛ بلكه قبل از استخراج يا به هنگام استخراج، براي اكتشاف نيز انجام مي پذيرد.
حفاري اكتشافي ممكن است به منظور كشف و پي بردن به وجود كاني يا ماده معدني، ويا به منظور پي بردن به شرايط كيفي سنگها صورت گيرد. با توجه به بالا بودن هزينه حفاري اكتشافي و بعضي مشكلات فني توصيه مي شود كه هر دو گروه متخصصاني كه به دنبال كشف كاني يا در جستجوي كشف شرايط كيفي سنگها هستند، مطالعات خود را همزمان شروع كنند، علاوه بر حفاري استخراجي و حفاري اكتشافي، حفاري به منظور كارهاي تكنيكي مانند حفاري به جهت تزريق سيمان در داخل درزه ها، حفاري جهت خارج كردن گازها از لايه ذغال يا حفاري به منظور منجمدكردن آب در داخل طبقات نيز انجام مي گيرد. لذا عمليات حفاري در زمينه هاي مختلف مهندسي و علوم كاربرد وسيعي دارد. امروزه بيش از95 درصد حفاريها به روش مكانيكي و با ماشينهاي ضربه اي، چرخشي و ماشينهاي ضربه اي- چرخشي انجام مي گيرد. در روش مكانيكي نفوذ در سنگ با انرژي مكانيكي و از طريق اعمال ضربه هاي پي در پي، يا در اثر تماس انجام مي گيرد. قطر چالهايي كه با روش مكانيكي حفر مي شوند بين2/1 اينچ تا24 اينچ و عمق آنها از چند تا سانتيمتر تا چند هزار متر متغير است. عمق غالب چالهاي انفجاري كمتر از20 متر و قطر آنها در معادن زيرزميني كم است. اما امروزه در معادن روباز، براي پايين نگهداشتن هزينه هاي حفاري و انفجار و نهايتا كاهش هزينه استخراج قطر چالهاي انفجاري را زياد مي گيرند؛ از اين رو بين ماشينهايي كه چالهاي انفجاري در معادن روبار حفر مي كنند و ماشينهاي حفاري اكتشافي و ماشينهايي كه به منظور استخراج نفت، گاز و آب به كار مي روند، مشابهت زيادي وجود دارد. به طور مصطلح در حفاريهايي كه به منظور دسترسي و استخراج سيالاتي مانند نفت ، گاز و آب انجام مي گيرد، و همچنين در حفاري اكتشافي به جاري واژه چال از واژه چاه استفاده مي شود. در به كارگيري واژه چال يا چاه صرفنظر از نقش سيال، ژنومتري، بويژه، عمق چال يا چاه نيز موثر است. چالها معمولا عمق كمي دارند؛ درحالي كه عمق چاه بيشتر است. درهر صورت، شكل چالها يا چاهها سيلندري است و قطر آنها از عمق كمتر است. غير از روش حفاري مكانيكي، روشهاي ديگر نيز وجود دارد كه در دست تحقيق و توسعه اند؛ مانند روشهاي حفاري حرارتي، و حفاري ليزري كه نفوذ در سنگها تنها به كمك انرژي مكانيكي انجام نمي گيرد؛ بلكه ابتدا از طريق حرارت يا فعل و انفعالات شيميايي، سنگ را سست مي كنند؛ سپس به كمك ماشينهاي حفاري عمدتا چرخشي، در سنگ سست نفوذ مي كنند تا چال يا چاه ايجاد شود. در اين روشها كه به انها روشهاي پيشرفته حفاري نيز مي گويند، هرچند سرعت حفاري200 تا400 درصد افزايش مي يابد،مشكلات فني متعددي وجود دارد كه تا رفع اين عيوب به زودي قابل استفاده نخواهد بود.
1-2 تاريخچه حفاري
به طور كلي، تاريخچه حفاري مبهم است، اما از زمانهاي دور، ملتهاي متمدن، به منظور دسترسي به آب و بعضي كريستالها، عمليات حفاري را انجام داده اند. پروفسور« هرمن بائر» در كتاب هيدرولوژي آبهاي زيرزميني و پروفسور«كي.مك گرگر» در كتاب حفاري در سنگ معتقدند كه هنوز آثاري از تونل، قنات و چاههاي عميق حفر شده توسط ايرانيان و چيني هاي قديم ديده مي شود. و مصريان قديم نيز به وسيله كروندم، درميان سنگهاي پورفيري چالهايي حفر كرده اند. تا چند دهه قبل، سيستم حفاري دستي جهت ايجاد چال براي احداث تونل، خط راه آهن و معدن متداول بود، و بدون شك، در مناطقي كه امكان دسترسي به برق نيست. اين روش حفاري هنوز كاربرد دارد. روش ابتدايي سيستم حفاري دستي بيشتر براي حفر چال كم عمق در سنگهاي با مقاومت ضعيف يا متوسط مورد استفاده داشته است. براي انجام اين روش، وجود يك حفاري كافي است. حفار معمولا با يك دست، مته را روي سنگ قرار مي دهد. و با دست ديگر، به وسيله ضربه زدن يا چكش حفاري(با وزن4 پوند يا8/1 كيلوگرم)، ضربه اي روي مته جهت نفوذ آن در سنگ وارد مي كند. حداكثر سرعت در اين روش،3/0 متر(يك فوت) در ساعت است و بيشترين حد ممكن براي عمق60 سانتي متر( دو فوت) و براي قطره حدود32 ميليمتر ( اينچ) است. حفاري دستي، بنا به ضرورت، تكامل تدريجي يافت؛ به نحوي كه امكان ايجاد چال با عمق بيشتر نيز ممكن گرديد. در اين مرحله، معمولا يك نفر مته را روي سنگ مورد نظر قرار مي دهد و يك يا دو نفر ديگر با وارد كردن ضربه كمك چكشهاي حفاري2/3 تا5/4 كيلوگرمي(7 تا10 پوندي) موجبات نفوذ در سنگ را فراهم مي كردند. براي حفر يك چال با عمق8/1 متر(6فوت) در سنگهاي سخت و آذرين، مانند گرانيت، وجود يك گروه دو يا سه نفره حفار با كار مداوم5 تا6 ساعته كافي است. البته، بدون شك شرايط حفاري در سرعت حفاري موثر است؛ به عنوان، مثال، سرعت حفاري در سنگهاي رسوبي دو برابر سرعت حفاري در سنگهاي آذرين است(تاثير جنس سنگ).با گذشت زمان و افزايش نياز به حفاريهاي عميق، بويژه براي دسترسي به آب، روش ديگري از حفاري دستي به نام روش كابلي متداول شد كه درآن، طول مته بيشتر بود و براي ضربه زدن از كابل فولادي استفاده مي شد. در اين روش كه امكان حفر چالهاي تا15 متر(50 فوت) را فراهم آورد، مته فولادي طويلتري به كابل فولادي متصل بود. به طور معمول، سه يا چهار نفر با حركت كابل به سمت بالا و فرود آوردن آن روي محل مورد نظر، حفاري را انجام مي دادند. با اين روش، امكان حفر چالهاي عميقتر با قطر بيشتر در زمان كمتر فراهم شد. به عنوان مثال با اين روش در سنگهاي آهكي نسبتا نرم حفر چالهايي با قطر50 ميليمتر(2 اينچ) و عمق7 متر(20 فوت) توسط يك گروه حفار سه نفره طي3 ساعت عملي گرديد. با اين روش، فقط چالهاي قائم حفر مي شود.
طي ساليان دراز، تنها منبع تامين انرژي مورد نياز درحفاري، نيرو انساني بوده است. به تدريج با رواج يافتن استفاده از ماشين بخار، الكتريسيته، و سوختهاي گازي و مايع، ساخت انواع ماشينهاي حفاري مكانيكي نيز توسعه يافت؛ به نحوي كه امروزه، امكان بيشتري براي افزايش عمق و سرعت در عمليات حفاري وجود دارد. در اينجا به پاره اي از تحولات در زمينه حفاري مي پردازيم:
1-بين سالهاي1820-1810، سيستم حفاري چرخشي ساخته شد كه منبع انرژي آن، ماشين بخار بود(Trevithick).
2-بين سالهاي1840-1830 سيستم حفاري كابلي توسعه يافت كه منبع انرژي آن نيز ماشين بخار بود(Issac Singer).
3-بين سالهاي1860-1850 ، دستگاه حفاري مجهز به الماس(روي مته هاي آن) ساخته شد(Bullock) و دستگاه ضربه اي نيز كه ضربه زدن آن پيستون بود و منبع انرژي آن هواي فشرده در تونل آلپين، در آمريكا مورد استفاده قرار گرفت.
4- بين سالهاي1880-1870، سيستم حفاري مغزه گير مجهز به الماس(روي مته آن) در آمريكا توسعه يافت؛ به نحوي كه تا عمق670 متر(2200 فوت) را حفاري مي كرد. شركت ارائه دهنده اين سيستم،« اينگرسل» (Ingersoll) نام دارد.
5-بين سالهاي1890-1880، سيستم حفاري مغزه گير الماسي در آمريكا ارائه شد كه امكان حفاري تا عمق1750 متر(5734 فوت) را فراهم كردو
6-بين سالهاي1900-1890، سيستمهاي حفاري ضربه اي- چرخشي در آمريكا ساخته شد كه منبع انرژي آن، هواي فشرده، بخار و الكتريسيته بود. در اين فاصله سيستم حفاري چرخشي كه منبع انرژي آن بخار بود، جهت حفر چاههاي نفت توسعه داده شد.
7-بين سالهاي1910-1900،مته هايي توسعه يافت كه روي آن سه عامل برش دهنده مخروطي شكل يا خردكننده سنگ نصب شده بود.
8-بين سالهاي1940-1920، براي اولين بار، مته هايي از جنس كربور تنگستن درآلمان به كار رفت.
9- بين سالهاي1966-1940، مته هاي ساخته شده از جنس كربور تنگستن در حفاري بسيار متداول و رايج شد.
10-بين سالهاي1975-1970، ماشين حفاري هيدروليكي به صنعت حفاري معرفي شد كه در اين ماشين بر خلاف ماشينهاي حفاري ضربه اي از روغن تحت فشار به جاي فشار هوا در حفاري استفاده مي شود.
11-بين سالهاي1985-1970، تلاش كشورهاي شوروي و آمريكا براي حفر چاههاي عميق با سيستم حفاري چرخشي به منظور دسترسي به نفت و گاز به نتيجه رسيد. و در اكلاهماي آمريكا و سيبري شوروي، با استفاده از اين روش، چاههاي با عمق بيش از10000 متر(30000 فوت) حفر شد، و متعاقب آنها آلمانيها چاهي با عمق حدد13000 متر حفاري كردند.
با توجه به تاريخچه مزبور، سيستمهاي حفاري توسعه يافته را مي توان به پنج گروه تقسيم كرد:
سيستم حفاري دستي كه ضربه زن آن چكش حفاري است و اعمال ضربه به كمك نيروي انساني صورت مي گيرد.
سيستم حفاري چكشي كه ضربه زن آن چكش حفاري و مكانيكي است.
سسيستم حفاري كابلي كه ضربه زن آن كابل فولادي است.
سيستم حفاري چرخشي كه به جاي ضربه زدن به مته، با چرخش لوله حفاري و مته، عمل نفوذ پذيري و حفر چال صورت مي گيرد.
سيستم حفاري ضربه اي- چرخشي كه اساس كار آن ضربه است و عامل چرخش نيز دارد.
سيستم حفاري هيدروليكي كه به جاي استفاده از فشار هوا از فشار روغن استفاده مي شود. در سالهاي اخير، حفاري مكانيكي به تدريج جايگزين حفاريهاي دستي شده و بخار، هواي فشرده، الكتريسيته، و مابع، منبع اصلي انرژي براي دستگاههاي حفاري است.
1-3 واژه هاي اصلي مورد استفاده درحفاري
1-چاه يا چاه:
فضا يا حفره استوانه اي كه درآن، قطر از عمق كمتر است و در موارد ذيل كاربرد دارد:
الف) برقراري ارتباط بين بخشهاي مختلف معدن
ب) كشف مواد معدني
ج) انفجار، و استخراج مواد معدني
د)دسترسي به آب، نفت، وگاز
هـ) كارهاي تكنيكي، مانند منجمد كردن آبهاي داخل چال يا خارج كردن گاز متان از لايه ذغال.
2-شفت:
اين واژه كه از اواخر قرن شانزدهم ميلادي رايج گشت، به چاههاي قائم يا داراي شيب بسيار كم اطلاق مي گردد كه به منظور كشف و يا استخراج ذغال و ساير مواد معدني حفر مي شد. در سالهاي اخير، اين واژه به چاههاي قائم يا داراي شيب بسيار كم اطلاق مي شود كه از سطح تا عمقي كه ماده معدني گسترش دارد ادامه مي يابد. معمولا در كمر پايين ماده معدني حفر مي شود و از آن جهت دسترسي به ماده معدني، اياب و ذهاب كاركنان معدن، تهويه، و حمل مواد معدني استفاده مي شود.
3-حفار: اين واژه بر كسي اطلاق مي شود كه به دليل داشتن تجربه، دانش و توانايي كافي، مسئوليت حفظ و هدايت ابزار حفاري را به عهده مي گيرد.
4-مته: مته بخشي از دستگاه حفاري و در تماس با سنگ است كه با وارد كردن انرژي، موجب شكستن مقاومت سنگ و خرد شدن آن مي شود. مته براساس موارد كاربرد، انواع گوناگوني دارد.
5-ميله يا لوله حفاري: اين قسمت از دستگاههاي حفاري، انرژي توليد شده از منبع را به مته منتقل مي كند. طول و قطر لوله هاي حفاري متفاوت است، و جنس آنها، آلومينيوم، يا آلياژ فلزاتي مانند كرم يا نيكل است. ميله حفاري ممكن است سوراخهايي با قطر متفاوت داشته باشد. انتقال سيال حفلري نيز از درون ميله يا لوله حفاري به سر مته انجام مي گيرد. به طور معمول، در سيستم ضربه اي، قطر سوراخها كم، و در سيستم چرخشي، قطر آنها زياد است.
6-منبع انرژي: منظور از اين واژه، محل تامين نيروي لازم براي سيستم حفاري( هوا، بخار، الكتريسيته، و يا مايع) است.
7-آرايش چاله ها: اين واژه بر اندازه فواصل طولي و عرضي چالها دلالت دارد.
8- چالزن: اين واژه به سيستم يا دستگاهي اطلاق مي شود كه به كمك آن مي توان در سنگ، فلز، چوب، و ساير مواد، چال يا چاه استوانه اي حفر كرد و انواع آن عبارتند از:
الف) حفاري دستي:
در اين سيستم، انرژي مكانيكي وجود ندارد، و حفاري با كمك نيروي انساني صورت مي گيرد؛ بدين ترتيب كه فردي به نام حفار، به تنهايي يا با كمك فرد ديگري به نام كمك حفار، با نگهداري مته روي سنگ، به وسيله ضربه زن(چكش حفاري) ضربه اي به مته وارد مي كند.
ب)حفاري ضربه اي:
در اين سيستم، با ضربه هاي پي در پي، ابعاد سنگ كوچك مي شود. منبع معمول انرژي در اين سيستم، هواي فشرده است. متداولترين انواع اين سيستم حفاري عبارتند از:
-چكش حفاري: يكي از كوچكترين انواع سيستمهاي حفاري ضربه اي است كه بدون استفاده از وسايل نقليه مكانيكي، توسط فرد حفار جابجا مي شود.
-دريفتر: سيستم ديگري از حفاري ضربه اي است كه به دليل بزرگي آن، جابجايي به كمك وسايل نقليه مكانيكي صورت مي گيرد.
-واگن دريل: نوعي ماشين ضربه اي است كه چالژن و تكيه گاه آن روي دو يا سه چرخ نصب شده و از اين طريق حمل مي گردد. بعضي از انواع واگن دريل چرخ زنجيري شبيه تانك نظامي دارند.
-استاپر: اين سيستم ضربه اي نيز بيشتر براي حفر چال در طبقات بالا(بالاي سر)، مانند تونل بالا رو به كار مي رود.
-سيستم حفاري كابلي: اين سيستم كه براساس روش ضربه اي كار مي كند، مته اي فولادي دارد و بيشتر براي حفر چالهاي عميق با قطر بيش از15 سانتي متر(6 اينچ) كاربرد دارد. حفاري با اين دستگاه به نحوي است كه مته فولادي به وسيله كابل فولادي به سمت بالا انتقال مي يابد، و پس از رها شدن، ضربه هايي پي در پي به قعر چاه وارد مي كند؛ بدين ترتيب، موجبات خرد شدن سنگ فراهم مي شود.
ج)سيستم حفاري چرخشي:
اين ماشين به صفحه دواري مجهز است كه لوله حفاري و مته را مي چرخاند. در اين سيستم، مته به لوله حفاري متصل است، و نفوذ در سنگ و حفر چاه از طريق چرخش مته عملي مي شود. انرژي اين دستگاه از طريق موتور بخار، ديزل، گازولين يا الكتريسيته تامين مي شود و ذرات خرد شده در قعر چاه را هوا، آب با گل حفاري، به عنوان سيال حفاري، به سطح انتقال مي دهد. اين سيستم به عنوان جديدترين نوع سيستم حفاري، ابتدا جهت حفر چالهاي انفجاري معادن سطحي، در اواسط قرن نوزدهم به وجود آمد و توسعه يافت؛ اما بعدا براي حفاريهاي عميق نيز استفاده شد. با اين ماشين مي توان چالهايي به قطر60-10 سانتي متر(4 تا اينچ) را حفاري كند. متداولترين انواع سيستم حفاري چرخشي عبارتند از:
-سيستم حفاري الماسي: اين سيستم چرخشي كه مته مورد استفاده آن الماسي است، بيشتر جهت تهيه نمونه ها يا مغزه هاي ترجيحا تا3 اينچي به كار مي رود.
2-1-شواهد تجربي ومطالعات درخصوص اثرات ساختگاه تیز گوشه و مثلثی شکل بر پاسخ زمين
غالباً پس از زلزله‌های مخرب چنین گزارش شده است که ساختمانهای واقع در قلل تپه‌ها و کوهها، خسارت شدیدتری را نسبت به آنهایی که در پای تپه‌ها و کوهها قرار داشتند متحمل گردیده‌اند. از جمله نخستین مشاهدات در این زمینه میتوان به زلزله Lambesc در کشور فرانسه به سال 1909 ]105[ اشاره داشت.(Davis & West, 1973) ]39[ یکی از نخستین مطالعات انجام شده در زمینه تاثیر توپوگرافی در پاسخ ساختگاه را انجام دادند. آن چه دیویس و وست را به بررسی این پدیده کشاند، نتایج ثبت شده پس از آزمایش هسته‌ای کلارکز موبایل بود. طی این آزمایش که در صحرای نوادا و در سال 1968 انجام شده بود شتابنگارهای نصب شده در شهر تونوپا و خارج از آن مقادیر متفاوتی را نشان می‌دادند و این در حالی بود که شهر تونوپا در دره قرار داشت و شتابنگارهای نصب شده در حاشیه آن بر روی کوه قرار داشتند. با این وجود، بدلیل این که شیوه قرارگیری شتابنگارها به گونه‌ای نبود که بتوان از نتایج آنها جهت ارائه مقادیر بزرگنمایی طیفی استفاده کرد مجموعه تلاشهایی برای بررسی چگونگی تاثیر توپوگرافی بر پاسخ ساختگاه آغاز شد.
همانگونه که می‌دانیم امواج لرزه‌ای تا رسیدن به محل ثبت، تابع وضعیت چشمه لرزه، مسیر و ساختگاه خواهند بود و روش انجام مشاهده دیویس و وست نیز بر این اساس استوار بود که با ایجاد موجهای لرزه‌ای با مشخصات چشمه و مسیر یکسان به بررسی چگونگی تاثیر توپوگرافی بر امواج لرزه‌ای بپردازند.
باید توجه داشت که در تابع تاثیر ساختگاه پارامترهای عمده‌ای نقش دارند که وضعیت توپوگرافی تنها یکی از این پارامترها میباشد و به همین دلیل در انجام آزمایشهای محلی تلاش جهت انتخاب نقاطی با وضعیت لایه‌های زمین‌شناسی یکسان یا نزدیک به هم حائز اهمیت بسیاراست.
با توجه به تمامی این موارد دیویس و وست سه ناحیه جدا از هم را جهت بررسی انتخاب کردند. چگونگی ترازهای توپوگرافی و نیز وضعیت جغرافیایی نقاط انتخاب شده در شکلهای (1-2) تا (-23) قابل مشاهده میباشد.
برای ایجاد امواج لرزه‌ای، در مجموع از پنج انفجار استفاده شد که امواج ایجاد شده در اثر این انفجارها مشابه زلزله‌هایی با بزرگای بین 6/2 تا 2/3 بوده است. با تبدیل این شتابنگاشت‌ها به طیف PSRV، امکان بررسی محتوای طیفی شتابنگاشتهای ثبت شده ایجاد گردید.
از دیگر نکات قابل ملاحظه در نتایج حاصله افزایش دامنه امواج در قله‌ها و افزایش مدت زمان تداوم حرکت لرزه‌ای بود که می‌توانست در نتیجه تشدید کوه یا در نتیجه انعکاس و انکسار امواج حجمی در کوه حاصل شده باشد.
(Griffith & Bollinger, 1979) ]67[ نتایج مشاهدات خود در مورد تاثیرات توپوگرافی سطح زمین بر اثر ساختگاه را ارائه کردند. این دو، فعالیت خود را به عنوان جمع‌بندی و بررسی نهایی فعالیتهای محاسباتی و مشاهداتی پیشین مطرح نمودند و به همین دلیل در تمامی مراحل کار تلاش کردند تا به مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج موجود از تحقیقات پیشین بپردازند.
شکل (1-2)- کوه کاگل، توپوگرافی، زمين‌شناسی و محل ايستگاهها ]39[
شکل (2-2)- کوه ژوزفين پيک، توپوگرافی، زمين‌شناسی در محل ايستگاهها ]39[
شکل (2-3)- کوه باتلر، توپوگرافی، زمين‌شناسی و محل ايستگاهها ]39[
منطقه انتخاب شده توسط این دو، قسمتهایی از کوههای آپالاچی بود و علت انتخاب این ناحیه را نزدیک بودن هندسه کوهها با هندسه دو بعدی مورد استفاده در مطالعات عددی از جمله تحقیقات (Boore, 1972) ]23[ و نیز امکان بررسی تاثیر دو عارضه توپوگرافی مجاور هم در این ناحیه عنوان نمودند.
روش کار گریفیث و بالینگر بدین صورت بوده است که سه ناحیه مجزا با توپوگرافیهای متفاوت را انتخاب نمودند و سپس مقدار بزرگنمایی طیفی را در قسمتهای مختلف هر یک از این نواحی سه‌گانه به روشی مشابه روش بور محاسبه نمودند. در مرحله بعد با انجام انفجارهایی در منطقه به ثبت مقدار واقعی ضرایب بزرگنمایی روی آوردند و در انتها به مقایسه نتایج پرداختند. وضعیت مناطق انتخاب شده در شکلهای (2-4) تا (2-6)، نتایج محاسبات تئوریک در شکلهای (2-7) تا (2-9) قابل مشاهده میباشد.
همانگونه که ملاحظه میشود هرچند که نتایج مربوط به روشهای محاسباتی و روشهای مشاهداتی از نظر کیفی سازگار هستند، اما از لحاظ مقدار ضریب بزرگنمایی، تفاوتهایی بین این دو روش به چشم میخورد.
با توجه به خروجی‌های ارائه شده، گریفیث و بالینگر نخست به مقایسه نتایج حاصل از روشهای محاسباتی و نتایج حاصل از روشهای مشاهداتی پرداختند در نتایج ارائه شده برای پاسخ های عددی، سه زاویه 0، 30 و 60 درجه جهت زاویه برخورد امواج با سطح توپوگرافی فرض شد و به همین دلیل در هر ناحیه سه مقدار متفاوت به عنوان ضریب بزرگنمایی ارائه گردید. با مقایسه ضرایب بزرگنمایی حاصل از روشهای عددی و ضرایب حاصل از شکلهای (2-7) تا (2-9) چند موضوع اساسی به عنوان نتیجه مطرح گردید؛ از جمله این که ضرایب حاصل از روش عددی مقدار کمتری را برای ضریب بزرگنمایی بر روی قله کوه بدست میدهد. این تفاوت هرچند در سایر نقاط نیز مشاهده می‌گردید ولی مقدار آن بر روی قله بیش از سایر نقاط بوده است. در این راه هرچند استفاده از فرکانس‌هایی غیر از فرکانس‌های استفاده شده در حل عددی ممکن بود به ضرایب بزرگتری منجر گردد ولی به نظر نمی‌رسید که این افزایش مقدار در اثر تغییر فرکانس ورودی چندان قابل توجه باشد. همچنین در صورت استفاده از فرکانس‌های مختلط برای امواج مهاجم، مشابه روش (Aki & Larner, 1970) ]3[ ، از مقدار ضریب بزرگنمایی حاصل از حل عددی کاسته می‌شد زیرا در این تحقیق تنها از فرکانس‌های حقیقی استفاده شده بود.
شکل(2-4)کوه پاول وايستگاههای انتخاب شده]7 [ 6 شکل (2-5)- کوه بيز و ايستگاههایانتخاب شده]67
شکل (2-6)- کوه گپ و ايستگاههای انتخاب شده ]67[
شکل (2-7)- کوه پاول، ضريب بزرگنمايی حرکت افقی زمين، به روش بور]6
شکل (2-8)- کوه بيز، ضريب بزرگنمايی حرکت افقی زمين، به روش بور]67[
شکل (2-9)- کوه گپ، ضريب بزرگنمايی حرکت افقی زمين، به روش بور]67[
از سوی دیگر روشهای عددی و مشاهداتی هر دو در زمینه تاثیر زاویه برخورد به نتیجه مشترک می‌رسیدند که هرچند زاویه برخورد در مقدار ضریب بزرگنمایی موثر است ولی نوع و مقدار تاثیر آن به نحوی تقریباً غیرقابل پیش‌بینی در هر قسمت از کوه متغیر است. با این وجود، گریفیث و بالینگر چنین اظهار داشتند که با دور شدن زاویه برخورد از زاویه قائم، محل وقوع بیشترین ضریب بزرگنمایی به سوی دره دورتر از چشمه حرکت می‌نماید.
ضرایب ارائه شده توسط گریفیث و بالینگر مقداری کمتر از ضرایب ارائه شده توسط دیویس و وست بوده است. آنها با توجه به این تفاوت، علت را در بلندتر بودن کوههای مورد مطالعه توسط دیویس و وست می‌دانند.از سوی دیگر هرچند در آن زمان اطلاعات ثبت شده در مورد ضرایب بزرگنمایی حرکت قائم زمین چندان زیاد نبود ولی همین اطلاعات اندک با نتایج حاصل توسط دیویس و وست تطابق داشت و براساس آن چنین نتیجه گرفته شد که تاثیر توپوگرافی سطح زمین بر حرکت قائم کمتر از تاثیر توپوگرافی بر حرکت افقی میباشد.برای جمع‌بندی نتایج بدست آمده از ضرایب بزرگنمایی زمین براساس فاصله از قله میانگین گرفته شد و حاصل این امر در یک نمودار مجزا رسم گردید. این نمودار در شکل (2-10) قابل مشاهده است. در این نمودار خطوط نقطه‌چین، خط‌چین و توپر معرف نتایج حل عددی به روشی مشابه روش بور با زاویه هجوم متفاوت میباشد.
شکل (2-10)- ضريب بزرگنمايی سطح زمين براساس فاصله از قله برای کوههای پاول ، بيز و گپ ]67[
همانگونه که ملاحظه میشود با توجه به نتایج گریفیث و بالینگر در بین نتایج تئوری، نتایج مربوط به زاویه هجوم 30 درجه بیش از بقیه به نتایج مشاهدات نزدیک میباشد. این امر بیانگر این مساله است که روشهای مورد استفاده تا سال 1979 برای مدل کردن تمامیت یک عارضه توپوگرافی کارایی نداشته‌اند و به عبارت دیگر پارامترهای تاثیر گذاری وجود داشته‌اند که در این روشها در نظر گرفته نمی‌شدند. همچنین (Jibson, 1987) ]76[ تشدید تقویت شده در نزدیکی تاج تپه طی پنج زلزله در Matsuzaki ژاپن را اندازه‌گیری نموده است. شکل (2-11) نشان میدهد که شتاب ماکزیمم نرمال شده چگونه در نقاط مختلف در امتداد تپه تغییر میکند. شتاب ماکزیمم متوسط تاج حدود 5/2 برابر شتاب متوسط قاعده میباشد.
(Finn, 1991) ]56[ نیز الگوی مشابهی از نحوه تشدید در ناهمواریها در زلزله‌های ایتالیا و شیلی را با استفاده از الگوهای خسارت پیشنهاد داده است.
(Campillo et al., 1993) ]31[ اظهار نمودند تحلیل ناهمواریهای توپوگرافی مسئله‌ای پیچیده است و اندرکنش امواج میتواند بسته به هندسه ناهمواری و انواع آن، فرکانس‌ها و زاویه برخورد امواج ورودی، الگوهای پیچیده‌ای از تشدید و تضعیف را ایجاد کند.
((Bard, 1994 ]18[ عنوان کرد که همخوانی خوبی میان بزرگنمایی حرکات لرزه‌ای مشاهده شده در قله کوهها و تضعیف آن در قعر دره‌ها با نتایج بدست آمده از مطالعات تئوری و عددی وجود دارد. وی اظهار داشت بزرگنمایی حرکت زمین در قله کوهها معمولاً برای مولفه‌های افقی بیشتر از مولفه قائم میباشد که مولفه‌های افقی ناشی از امواج S و مولفه قائم ناشی از امواج P هستند. همچنین تفاوت میان دو مولفه افقی، بسته به اینکه کدامیک در راستای توپوگرافی و کدامیک عمود بر آن باشد، نیز محسوس است. ((Bard, 1994 ]18[ نشان داده است که حداکثر بزرگنمایی با تیزی توپوگرافی ارتباط دارد و هرچه شیب توپوگرافی تیزتر باشد، بزرگنمایی حاصله بیشتر میشود.
شکل (2-11)- شتابهای ماکزيمم نرمال شده Matsuzaki ژاپن]76[
(Pedersen et al ., 1994a) ]133[ نتایج بررسیهای خود در زمینه تقویت موضعی و تفرق امواج بر روی یک پشته طویل در نزدیکی Sourpi در مرکز یونان را ارائه نمودند که مربوط به تحلیل رکوردهای زلزله‌های محلی ومنطقه‌ای بود. داده‌های مورد استفاده طی عملیات صحرایی جمع‌آوری گردید که بطور خاص به این منظور طراحی شده بود. شکل (2-12) هندسه Sourpi و محل ایستگاهها را نشان میدهد. داده‌های جمع‌آوری شده در حوزه زمان و فرکانس تحلیل شدند. در حوزه فرکانس، نسبتهای طیفی مقادیر تقویتی برابر 5/1 تا 3 را در قله پشته نسبت به قاعده پشته نشان می‌دادند. مولفه‌های افقی حرکت بیش از مولفه قائم دچار تقویت شده بودند و پایداری نسبتهای طیفی مشاهده شده برای زلزله‌های رخ داده در نواحی مختلف مشهود بود. نسبتهای طیفی نظری محاسبه شده توسط روش اجزای مرزی غیرمستقیم به محل وقوع زلزله‌ها وابسته بوده ولی از تطابق کلی با مقادیر مشاهداتی برخوردار بودند، شکل (2-13). سری دیگر داده‌ها که مربوط به Mont St. Eynard در نواحی آلپی فرانسه بود خصوصیات مشابهی را در خصوص مقادیر طیفی دارا بود به این ترتیب که مقادیر دامنه طیفی ایستگاههای واقع بر قله پشته تا چهار برابر مقادیر مربوط به قاعده پشته نیز می‌رسید. این مقادیر تقویت نسبی در محدوده برآوردی توسط شبیه‌سازیهای عددی نیز قرار می‌گرفت. شکل (2-14) هندسهMt. St. Eynard و موقعیت محل ایستگاهها و شکل (2-15) نتایج مقایسه بین مقادیر محاسبه شده و مشاهداتی را نشان میدهد. نتایج بررسیهای آنها نشان می‌داد که تطابق خوبی بین داده‌های تجربی و نتایج نظری وجود دارد و از شبیه سازیهای عددی میتوان برای تخمین تقویت ناشی از توپوگرافی بر قله پشته‌ها استفاده کرد. همچنین نتایج موید آن بود که مقدار تقویت ناشی از توپوگرافی برای پشته‌های تحت مطالعه، محدود و معقول بوده است.
شکل (2-12)- هندسه کوه Sourpi و ايستگاههای اندازه‌گيری ]133[
شکل (2-13) مقايسه نسبتهای طيفی نظری (خطوط توپر) و نسبتهای طيفی مشاهده شدهبعلاوه و منهای انحراف معيار(ناحيه سايه زده شده) ]133[
شکل (2-14)- هندسه کوه Mt. St. Eynard و ايستگاههای اندازه‌گيری]133[
شکل (2-15)- نسبتهای طيفی نظری S2/S3 (خط‌چين‌ها) نسبتهای طيفی مشاهده شده (خطوط توپر)
و انحراف معيار نسبتهایطيفی مشاهده شده (نواحی سايه خورده) (a ) گروه T ، مولفه Z ،
) (b گروه T ، مولفه(c) E-W گروه R، مولفه (d) , Z گروه R ، مولفهE-W]133[
](Nechtschein et al.,1995 )124 [در فوریه سال 1994 یازده ایستگاه لرزه‌نگاری در دو محل را در اطراف شهر Nice و حدود 40 کیلومتری شمال آن به منظور بررسی برخی اثرات توپوگرافی مستقر نمودند. این اندازه‌گیریها به این منظور طراحی شده بود که تقویت و تضعیف حرکت سطح زمین در اثر عامل توپوگرافی نه فقط در قله پشته یا کف دره بلکه در امتداد پشته هم مورد ارزیابی قرار گیرد. در این راستا پنج دستگاه درCastillon و شش دستگاه درPiene نصب گردیدند. اندازه‌گیریها حدود یک ماه و نیم بطول انجامید و لذا تعداد زیادی زلزله‌های خفیف و انفجارهای معدنی ثبت شدند.
همانگونه که می‌دانیم محلهای در نظر گرفته شده برای انجام این نوع آزمایشات بایستی از لحاظ زمین‌شناسی هموژن باشند تا اثرات تقویت ناشی از خاک به حداقل برسند و لذا در چنین حالاتی تقویتها و تضعیفهای مشاهده شده از طریق نسبتهای طیفی بیشتر ناشی از اثرات توپوگرافی هستند. اشکال (2-16) و (2-17) مقاطع عرضی، زمین‌شناسی و موقعیت ایستگاهها برای هر دو محل انتخابی را نشان میدهند. برای تحلیل داده‌ها از روش نسبت طیفی استفاده شد که تقویت نسبی بین دو ایستگاه را اندازه‌گیری کرده و نشان میدهد. اشکال (2-18) و (2-19) منحنی‌های میانگین حاصل از تمامی نسبتهای طیفی برای دو ایستگاه مشخص را ارائه میدهند این محققان با توجه به نتایج اندازه‌گیریها جمع‌بندیهایی بعمل آوردند که برخی از مهمترین آنها عبارتند از : 1) همانگونه که نتایج مطالعات قبلی نشان می‌داد اثرات ناشی از توپوگرافی می‌توانند بسیار قابل ملاحظه باشند و از لحاظ مقدار و بزرگی به بزرگی مقادیر تقویت مشاهده شده در خاکهای نرم باشند.البته این بدان معنا نیست که اثرات توپوگرافی همیشه بزرگ هستند همانگونه که (Pedersen, 1994a) ]133[ نیز نشان داده بود؛ 2) برای پشته‌هایی که دارای امتداد مشخصی هستند اثرات تقویت در قله پشته در امتداد افقی عمود بر محور پشته بزرگترین مقدار را دارا میباشد که این نتیجه با محاسبات عددی 3D متعدد انجام شده توسط(Bouchon et al, 1995a) ]26[ و اغلب محاسبات 2D ساده (Geli et al.,1988) ]65[ تطابق کیفی دارد؛3) حرکت زمین تغییرات زیادی در امتداد شیب دارد.
شکل (2-16)- بالا) مولفه‌های E-W ثبت شده توسط ايستگاههای مستقر در Castillon ، پايين)
مقطع عرضی سايت Castillon]124[
شکل (2-17)- بالا) مولفه‌های E-W ثبت شده توسط ايستگاههای مستقر در Piene ، پائين) مقطع عرضی سايتPiene]124[
شکل (2-18)- نتايج تحليلهای طيفی برای مولفه E-W سايت Castillon]124[
شکل (2-19)- نتايج تحليلهای طيفی برای مولفه E-W سايتPiene]124[
2-2 - مطالعات نظری و تحليلهای عددی عارضه مثلثی شکل
در این بخش مطالعات نظری و تحلیلهای عددی مربوط به اثر توپوگرافی بررسی شده‌اند. در این ارتباط لازم بذکر است که به دلیل تعدد مطالعات نظری و تحلیلهای عددی، در این بخش و بطور خلاصه فقط سابقه تحقیقات و مختصری از نتایج مکتسبه ذکر گردیده است. برای نخستین بار در آغاز دهه هفتاد میلادی با توجه به مشاهدات انجام گرفته طی زلزله سن فرناندو که در زمستان سال 1971 میلادی روی داد، تلاشهایی جهت ارائه پارامترهایی برای ساده‌سازی مساله تاثیر توپوگرافی آغاز گردید. البته قابل ذکر است که پیش از این و در طول دهه شصت میلادی روشهای بسیار ساده شده‌ای بر مبنای چگونگی تبدیل موجهای حجمی به سطحی و انرژی منتقل شونده در این فرایند ارائه گردیده بود که از آن جمله میتوان به تحقیقات(Gilbert& Knopoff,1960) ]66[، (Hudson, 1967) ]70[ و (Mc Ivor, 1969) ]112[ اشاره داشت.
بور با فرض یک محیط کاملاً الاستیک، ایزوتروپیک و هموژن به بررسی چگونگی انتشار امواج SH در برخورد با یک سطح آزاد ناهموار پرداخت. در این روش، او با استفاده از تفاضلهای محدود، بر روی مجموعه‌ای از نقاط واقع بر روی سطح آزاد ناهموار به ثبت تغییر مکانهای روی داده پرداخت و بدین ترتیب مجموعه‌ای از لرزه‌نگاشتها تهیه شد. در ادامه و با استفاده از تحلیل فوریه نسبتهای طیفی با تقسیم نتایج حاصل از سطح آزاد ناهموار بر نتایج مربوط به سطح آزاد هموار بدست آمد.
(Sanchez-Sesma & Rosenbluoth, 1979) ]140[، موج تفرق یافته ناشی از دره با شکل دلخواه تحت برخورد موج SH را بررسی نمودند. برای حل مسئله در این مطالعه، از فرمول‌بندی برحسب معادله انتگرالی فردهلم نوع اول استفاده شد. با استفاده از این روش، دره‌های با اشکال مثلثی و نیم سینوسی مورد تحلیل قرار گرفتند.
(Shah & Wong, 1982) ]155[ ، تفرق امواج SH در محیط نیم بیهایت را با استفاده از روش اجزاء محدود (FEM) مورد مطالعه قرار دادند. دره‌های به شکل نیم‌دایره و مثلثی شکل نیز بعنوان نمونه‌های عملی در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتند.
(Moeen-Vaziri & Trifunac, 1988a) ]116[ ، تفرق امواج SH در اثر برخورد با ناهمواریهای دو بعدی را بررسی نمودند. روش مورد استفاده ایشان، تکنیک بسط تابع موج در مختصات محلی و استفاده از توابع هنکل بوده است
(Sanchez-Sesma, 1990) ]148[ با استفاده از یک محیط با شکل گوه ساده، تلاش را جهت درک و ارائه حل تحلیلی تمرکز یا واگرایی امواج لرزه‌ای منعکس شده از عوارض توپوگرافی تحت اثر برخورد امواج SH و SV بعمل آورد.
(Moczo et al., 1996) ]113[ ، با استفاده از روش تفاضلهای محدود، تشدید 2D را در دره‌های آبرفتی تحت برخورد امواج SH بررسی نمودند. نتایج تحقیقات آنها نشان می‌داد که منحنی ارائه شده توسط (Bard & Bouchon, 1985) ]16[ برای تشخیص رفتار تشدید 2D همیشه صادق و کارا نیست. لازم به ذکر است که کلیه مطالعات فوق، در فضای تبدیل یافته فرکانسی انجام شده است.
از طرف دیگر، تحلیل ناهمواریهای توپوگرافی تحت امواج P وSV ، از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. موج منعکس شده در اثر برخورد یک موج P به یک مانع، حاوی امواج P وSV خواهد بود. به همین ترتیب در اثر برخورد یک موج SV به یک مانع، موج منعکس شده هر دو مولفه P وSV را شامل میشود. به این پدیده، خاصیت تبدیل مود اطلاق میگردد.
(Vogt et al.,1988) ]168[ ، با استفاده از روش بارهای مجازی روی سطح دره، تفرق امواج حجمی در اثر وجود دره با شکل دلخواه را در فضای فرکانس بدست آوردند. مبنای این روش، استفاده از معادلات انتگرال مرزی بوده و دره‌های به شکل نیم‌بیضی و مثلثی مورد مطالعه موردی قرار گرفتند.
(Moeen-Vaziri & Trifunac, 1988b) ]117[، با استفاده از بسط سری توابع بصورت توابع بسل و هنکل، مسئله تفرق امواج از دره‌های دوبعدی را در فضای فرکانس مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و مقطع رسوبی دره لس‌آنجلس، با استفاده از روش فوق مورد آنالیز تفرق امواج قرار گرفت.
(Zhao et al.,1992) ]175[ ، با استفاده از یک روش عددی بر مبنای استفاده توام از المانهای محدود و نامحدود، تفرق امواج P وSV را در فضای فرکانسی بررسی نمودند. روش المانهای مرزی بکار رفته، مدل سازی دره با هرگونه هندسه خاص را امکانپذیر می‌ساخت.
(Zhao & Valliapan, 1993) ، تفرق امواج حجمی زلزله در اثر برخورد با توپوگرافی دره را مورد مطالعه قرار دادند. در مطالعه ایشان بار دینامیکی تابع زمان، به فضای فرکانس منتقل شده و سپس پاسخهای بدست آمده در فضای فرکانس، با تبدیل معکوس به فضای زمان انتقال یافته‌اند. مدل عددی مورد استفاده ترکیبی از المانهای محدود و نامحدود بود که با استفاده از آن، دره‌های به شکل مثلثی و ذوزنقه‌ای تحت شتابنگاشت زلزله پارکفیلد کالیفرنیا، مورد بررسی موردی قرار گرفتند.
(Pedersen et al., 1994b) ]134[ ، پاسخ لرزه‌ای سه‌بعدی توپوگرافیهای دوبعدی را با استفاده از روش اجزای مرزی غیرمستقیم (IBEM) مطالعه نمودند. نتایج مطالعات آنها نشان می‌داد که با توجه به بسیار کوچک بودن نسبت سیگنال به نویز در لرزه‌نگاشتهای مصنوعی حاصله (که با استفاده از تبدیل فوریه بدست آمده بودند) نه تنها تقویت امواج ورودی بلکه سرشت و طبیعت میدان امواج تفرق یافته نیز با استفاده از این روش قابل تفسیر میباشد.
(Sanchez – Sesma & Luzon., 1995) ]152[ ، از یک روش ساده شده اجزای مرزی غیرمستقیم برای محاسبه پاسخ لرزه‌ای دره‌های آبرفتی سه‌بعدی تحت برخورد امواج P ، S و رایلی سود جستند. آنها نتایج کار خود را در هر دو حوزه زمان و فرکانس ارائه دادند. نتایج آنها نشان می‌داد که امواج سطحی که بطور موضعی تولید میشوند نیز تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر پاسخ لرزه‌ای دارند.
(Takenaka & Kennet, 1996a) ]163[ ، مدل الاستودینامیک2.5D جدیدی در فضای‌زمان برای یک محیط آنیزوتروپیک استنتاج نمودند که براساس تبدیل Radon ]110[ بدست آمده و در واقع جایگزینی از معادلات مبتنی بر تبدیل فوریه میباشد.
(Takenaka et al., 1996b) ]164[ ، انتشار موج از یک منبع نقطه‌ای را با فرض وجود یک توپوگرافی نامنظم مورد بررسی قرار داده و یک مدل محاسباتی جدید برای این مسئله 2.5D ارائه دادند. روش آنها در واقع گسترش و توسعه‌ای از روش ترکیبی معادله انتگرال مرزی – عدد موج بود که توسط (Bouchon, 1985) ]25[ و(Gaffet & Bouchon, 1989) ]62[ برای مطالعه مسائل توپوگرافی 2D پیشنهاد شده بود.
(Furumura & Takenaka, 1996) ]60[ ، روش شبه طیفی[1] را برای محاسبه میدان امواج الاستیک 3D منتشر شده در محیطی که دارای تغییراتی در دوبعد بود توسعه دادند. آنها در این تحقیق داده‌های مربوط به آزمایشات انکساری انجام شده در سال 1984 در کوههای Hidaka ژاپن را مورد استفاده قرار دادند و تطابق خوبی بین نتایج حاصله و مقادیر مشاهده شده یافتند.
(Luzon et al., 1997) ]108[ ، تفرق امواج P ، S و رایلی توسط توپوگرافیهای 3Dدر یک نیم فضای الاستیک را با استفاده از روش ساده شده اجزای مرزی غیرمستقیم مورد مطالعه قرار دادند. روش آنها براساس فرم انتگرالی میدانهای موج الاستیک تفرق یافته برحسب بارهای مرزی تک لایه‌ای استوار بود. (Gatmiri & Kamalian, 2002 a , b) ]63[ و ]64[ با استفاده از روش ترکیبی اجزای مرزی و اجزای محدود و اصلاح و توسعه توابع گرین مربوطه ، نرم افزاری را بنام Hybrid برای تحلیل دینامیکی غیرخطی محیطهای متخلخل اشباع تهیه نمودند که صحت نتایج حاصله از آن طی مقالات ]80[ ، ]81[ ، ]187[و]188[بررسی شده است. این روش و نرم‌افزار تهیه شده براساس آن، از معدود منابع موجود برای تحلیل در حوزه زمان محسوب میشوند که مهمترین مزایای آن را میتوان به اینصورت خلاصه نموده ترکیب دو روش اجزای محدود و اجزای مرزی در فضای زمان، اصلاح و بازنویسی روابط مربوط به توابع گرین محیطهای الاستودینامیک در محیط زمان و امکان حل جداگانه مسئله با روش اجزای محدود و یا اجزای مرزی و یا ترکیبی از آنها. مروری بر موارد ذکر شده در این قسمت نشان میدهد که اغلب مطالعات انجام شده در حوزه فرکانس می‌باشند و در حوزه زمان مطالعات چندانی انجام نشده است.
تمامی مدلهای نظری و عددی فوق الذکر، وقوع تقویت حرکت لرزه‌ای در قلل پشته‌ها و یا بصورت کلی در توپوگرافیهای محدب نظیر دیواره‌ها را پیش‌بینی و برآوردمی‌نمایند. همچنین این مدلها اثرات تضعیف را در عوارض توپوگرافی مقعر نظیر دره‌ها و پای تپه‌ها تخمین می‌زنند. مطالعات نشان داده است(Pedersen et al.,1994a) ]133[ که شدت چنین اثراتی، حساسیت بیشتری نسبت به خصوصیات جبهه موج مهاجم، نظیر نوع موج و امتداد انتشار، دارند. نظریه‌های موجود همچنین موید آن هستند که اثرات ناشی از تقویت و تضعیف می‌توانند حرکات جزئی قابل توجهی را در امتداد و سطح زمین موجب شوند
در جمع‌اوري و تهيه اطلاعات موردنياز براي طراحي هر نوع حفاري زيرزميني پس از انجام مطالعات اقتصادي و فني (امكانپذيري مقدماتي طرح) پي‌جوئيهاي لازم و مقايسه‌گرينه‌هاي مختلف و انتخاب راه‌حل مطلوب مقدماتي كه براي دسترسي به هدف موردنظر ممكن ميباشد، مطالعات مقدماتي و تفصيلي زمين‌شناسي و اقليم‌شناسي منطقه اجراي طرح بايستي توسط مهندسين مشاور ذيصلاح پذيرد.
اقدام به جمع‌آوري اين اطلاعات و انجام مطالعات، اولين اقدام لازم در طراحي هرگونه فضاي زيرزميني بهر نوع و بهر شكل و براي هر هدفي كه باشد خواهد بود شناخت زمين‌شناسي محل احداث سازه، زيرزميني از ديدگاه تنشهاي موجود و بارهاي وارده بر وسائل نگهداري و انتخاب روشهاي كاربردي مطلوب حائز كمال اهميت است.
اطلاعاتي كه از نقشه‌هاي زمين‌شناسي بزرگ مقياس حاصل ميشود عمومي و كلي بوده و تمامي نيازهاي طراحان سازه‌هاي زيرزميني را در بر نمي‌گيرد. لذا براي تعيين دقيق مشخصات زمين‌شناسي، مطالعات كلي و دقيقتر خاك و سنگ از ضروريات اوليه طراحي است.
هدفهاي اصلي اكتشافات زمين‌شناسي
1ـ تعيين شرايط اوليه تشكيل و وضعيت واقعي سنگها، شرايط فيزيكومكانيكي آنها در محدوده حفريات و فاصله بين حفريات تا سطح زمين
2ـ تعيين شرايط سطحي زمين از نقطه‌نظر آبهاي سطحي، زهكشي‌هاي طبيعي، قناتها، چشمه و رودخانه‌ها
3ـ جمع‌آوري اطلاعات مربوط به گازدهي، حرارت و آب در زيرزمين
4ـ تعيين مشخصات زمين ساختي، تنشها و اثرات آنها روي دامنه فشارها در محدوده حفريات زيرزميني
مـراحـل اكتشـافي زمين‌شناسي از ديدگاه حفر و احداث حفريات زيرزميني
اقدامات اكتشافي از ديدگاه احداث حفريات زيرزميني شامل سه مرحله زير است:
الف ـ تحقيقات و اكتشافات مربوط به مشخصات عمومي طرح قبل از شروع طراحي
1ـ الف ـ بررسي كلي منطقه از ديدگاه تاريخي و آمارهاي موجود، سنگ‌شناسي چينه‌شناسي و محيط زيست
2ـ الف ـ بررسي عكس‌هاي هوائي، وضعيت گياهان منطقه، مشخصات بارز شيميائي سنگها و كشف شرايط اوليه تشكيل آنها (آذرين يا رسوبي)، مطالعه گسلها و چين‌خوردگي‌ها
3ـ الف ـ مطالعات آب‌شناسي، وضعيت رودخانه‌ها، سيل‌ها، تعيين PH آب، تعيين مشخصات حرارتي و شيميائي و املاح موجود در آبهاي سطحي براي تشخيص طبيعت سنگها و جنس زمين
4ـ الف ـ مطالعات ژئوشيمي براي تعيين مشخصات شيميائي سنگها و خاكهاي سطحي
5ـ الف ـ تعيين مشخصات ژئوفيزيكي با روشهاي مقاومت الكتريكي، لرزه‌نگاري و غيره و مقايسه آنها با نمونه‌هاي حاصل از گمانه‌هاي اكتشافي
6ـ الف ـ مطالعات دقيق درزه‌ها، گسيختگي‌ها و تهيه نقشه‌هاي مربوطه
ب ـ تحقيقات دقيق ژئوتكنيكي (زيرزميني) بموازات طراحي و قبل از شروع عمليات احداث
1ـ ب ـ جمع‌اوري اطلاعات مسلم از شرايط فيزيكي و شيميائي سنگهاي دربرگيرنده حفريات، هوازدگي، وزن مخصوص و مقاومت آنها
2ـ ب ـ جمع‌اوري اطلاعات در مورد استقرار و شيب لايه‌ها، چين‌خوردگي‌ها، گسلها، سطوح لايه‌بندي و درزه‌ها
3 ـ ب ـ جمع‌اوري اطلاعات مربوط به: مقدار، كيفيت، خواص شيميائي و عمق آبهاي زيرزميني
4 ـ ب ـ جمع‌اوري اطلاعات مربوط ب: مقدار، كيفيت و خواص شيميائي گازها و افزايش درجه حرارت زمين نسبت به عمق
ج ـ تحقيقات تكميلي در زمان عمليات احداث حفريات
تحقيقات تكميلي زير نه تنها براي كنترل اطلاعات داده شده توسط طراحان كه براي اطمينان از درستي روش اجرائي انتخاب شده و در صورت لزوم اصلاح و تغيير روشها بايستي صورت گيرد.
نمونه اين تحقيقات تكميلي در زمان احداث حفريات زيرزميني عبارتند از:
1ـ ج ـ حفر پيش تونلها و نمونه‌گيري از سنگهاي جلوتر از سينه‌كار و مطالعه ساير شرايط زمين محل طرح
2 ـ ج ـ تجزيه شيميائي آبها و گازها
3ـ ج ـ اندازه‌گيري تنشها و تقارب مقاطع
نتيجه‌گيري
احداث سازه‌هاي زيرزميني، در جهت دستيابي بهر هدف و يا در مسير حل هر مشكلي كه باشد، نسبت به احداث سازهاي مشابه در روي زمين بسيار پيچيده‌تر و مشكل‌تر و در نهايت بسيار گرانتر و پرهزينه‌تر خواهد بود
اجراي اينگونه طرحها، حتي با بكارگيري بهترين امكانات و توجه به كليه مقررات ايمني، نسبت به سازه‌هاي روي زمين، با خطرات جاني و مالي بيشتري روبرو ميباشد با توجه به اين حقايق است كه تهيه طرح توسط مهندسين مشاور، كه بر پايه مطالعات مقدماتي و تفصيلي زمين‌شناسي صورت پذيرفته باشد از الزامات و ضروريات هر پروژه زيرزميني است.
بدين ترتيب مشاور انتخابي براي طراحي سازه‌هاي زيرزميني بايد داراي توانائيهاي لازم جهت انجام دقيق اكتشافات و مطالعات موردنياز بوده و قدرت تحليل و طبقه‌بندي اطلاعات و كاربرد آنها را در طراحي صحيح پروژه داشته باشد و با كليه دستورالعملهاي بين‌المللي اجرائي و روشهاي مدرن حفاري آشنا باشد.
بررسي نيروهاي وارده بر فضاهاي زيرزميني
1ـ تنش در پوسته زمين
وضعيت تنش در پوسته زمين، براي زمان و مكان معين، نتيجه تأثير نيروهايي با خصوصيات و فشارهاي گوناگون ميباشد. معمولاً قبل از شروع هر كار مهندسي در ساختارهاي زميني سعي ميشود وضعيت تنش را بدست آورد. وضعيت تنش زمين در حالت بكر پس از انجام عمليات حفاري و ايجاد ساختار دچار دگرگوني شده است و توزيع جديدي از تنش در سنگها و محدوده آن به وجود مي‌آيد.
تنشهاي مؤثر بر هر نقطه از پوسته زمين را ميتوان ناشي از فشاهاي زير دانست.
1ـ تنشهاي ثقلي: اين تنشها بر اثر وزن طبقات فوقاني ايجاد ميشود. به واسطه محصور بودن سنگها در دل زمين، تنشهاي جانبي نيز در اثر فشار ثقلي گسترش مي‌يابد. (اثر پواسون)
2ـ تنشهاي تكتونيكي: اين تنشها بواسطه تنشها بواسطه تأثير نيروهاي تكتونيكي و زمين ساختي نظير كوهزائي و يا گسل بوجود آيد.
3ـ تنشهاي محلي: اين تنشها بواسطه ناهمگوني در جنس طبقات يا سنگهاي همجوار بوجود مي‌آيند. نظير تمركز تنش در عدسيهاي ماسه سنگي يا اطراف كنكرسيونها.
4ـ تنشهاي باقيمانده: اين تنشها در حين تشكيل طبقات يا توده سنگها و در اثر فرآيندهايي نظير كريستاليزاسيون، دگرگوني، رسوبگذاري، تحكيم و بي‌آب شدن در سنگها بسته به مورد گسترش مي‌يابد. مثلاً تنش حاصل در مرز بين كريستالهاي يك سنگ كه داراي خواص فيزيكي متفاوت بوده و سرد شدن آنها متشابه يكديگر نيست از اين نوع مي‌باشند.
از بين انواع تنشهاي فوق تنشهاي ثقلي را ميتوان از طريق محاسبه بدست آورد. ذيلاً به انواع تنشهاي ثقلي و نحوه برآورد آنها اشاره مي‌كنيم.
فرض كنيم كه توده سنگي در عمق H و تحت محدوديت كامل داراي رفتار الاستيك باشد. در اين صورت وضعيت تنش چنين خواهد بود.
تنش قائم اصلي
كه در آن v وزن مخصوص سنگهاي فوقاني ميباشد.
كه در آن ضريب پواسون سنگ موردنظر ميباشد.
در اين حالت نسبت تنشهاي اصلي عبارتند از:
اگر محدوديت جانبي براي سنگ كامل نباشد مقدار H بيشتر از حد بالا خواهد بود. همينطور اگر سنگ ما كاملاً داراي رفتار پلاستيك باشد ميزان تنش هيدرواستاتيكي (M=1 و SH=Sv)
بايد توجه داشت براي سنگي با مشخصات مكانيكي معين يك عمق بحراني وجود دارد كه پس از آن سنگ داراي رفتار الاستيك بوده و تنش افقي ثقلي را ميتوان از ملاك تسليم بدست آورد به نحوه‌ي كه:
كه در آن OF برابر تنش تسليم (yield stress) ميباشد.
همينطور تنش قائم Sv در سنگهاي غيرهمگن (Heteregenous) ممكن است بواسطه تأثير ساختهاي زمين‌شناسي در يك فاصله افقي محدود دچار نوسانات زياد گردد. در شكل زير همانطوري كه ملاحظه ميشود وضع تنش قائم در صفحات افقي موازي كه يكسري طبقات چين خورده را قطع ميكند يكسان تغيير نمي‌كند در طول خط تنش قائم واقعي در زير ناوديس به 60% بيشتر از مقدار و در نقطه درست زير تاقديس به صفر مي‌رسد.
تأثير چين‌خوردگي سنگهاي لايه‌اي غير هموژن روي تنشهاي قائم زمين(1)
تأثير چين‌خوردگي سنگهاي لايه‌اي غير هموژن روي تنشهاي قائم زمين(2)
در حالت دوم سنگهاي چين‌خورده نظير يك چتر از انتقال مستقيم نيروهاي فوقاني به سنگهاي تحتاني جلوگيري ميكند. حال اگر طبقاتي در طول تاريخ حيات خود دچار تغييراتي نظير فرسايش شده باشد مشخصات و وضعيت تنشهاي افقي باز هم با آنچه از رابطه ساده SH=MSv بدست مي‌آيند متفاوت خواهند بود. فرض كنيم جزئي از يك سنگ كه در عمق Ho قرار دارد و در آن M=Mo است بواسطه تخريب ضخامتي برابر از طبقات رويي دچار كاهش بار گردد. (شكل 2ـ2) به واسطه حذف مقدار از تنش قائم تنش افقي به اندازه كاهش مي‌يابد. بنابراين بر اثر فرسايش ضخامت از سنگ، تنش افقي در عمق برابر خواهد بود.
بنابراين افزايش طبقات رويي باعث افزايش M شده و تنش افقي در اعماق كمتر از يك مقدار معين از تنش قائم بيشتر خواهد بود.
حال اگر چنانچه علاوه بر تنشهاي ثقلي انواه ديگر تنش نيز بر سنگ تأثير نمايد ممكن است نسبت تنشهاي افقي و قائم كاملاً متفاوت از آن است كه ذكر شد. برخي از دانشمندان معتقدند كه بواسطه خزش سنگها در طول اعصار زمين‌شناسي اختلاف تنشها از بين رفته و شرايط هيدرواستاتيكي فراهم آمده است.
تأثير فرسايش روي تنشهاي موجود در اعماق زمين
اندازه‌گيري بر جايي تنشهاي قائم و افقي در نقاط مختلف دنيا و تجربه و تحليل آماري آنها نشان ميدهد كه روابط زير بين تنش قائم و افقي و عمق نقطه موردنظر برقرار است: (Herget. G , 1973)
در اين روابط H برحسب فوت و Sv و SH برحسب pst ميباشد.
2ـ4 تنش در اطراف فضاهاي زيرزميني
فرض كنيم نقطه A در عمق 700 متري زمين تحت تأثير تنشهاي ثقلي قرار داشته باشد. وزن مخصوص سنگها در طبقات فوقاني 55/2 و ضريب پواسون سنگ در نقطه A برابر 3/0 فرض ميشود. وضعيت تنشهاي ثقلي در نقطه A بدين ترتيب خواهد بود.
همانطوريكه ملاحظه ميشود تنشهاي افقي و قائم هر دو فشاري هستند و سنگها معمولاً در فشار داراي استحكام كافي ميباشد لذا اين سؤال پيش مي‌آيد كه در اين شرايط ريزش فضاهاي زيرزميني به چه دلايلي صورت ميگيرد. پاسخ اين سؤال اين است كه ايجاد يك فضاي زيرزميني سبب متمركز شدن و افزايش سطح تنش در نقاطي واقع در اطراف فضاهاي مزبور ميگردد، به نحويكه تنش موضعي در اين نقاط از حد مقاومت سنگها فراتر ميرود همچنين بسته به عواملي نظير شكل تونل وضعيت اوليه تنش ممكن است تنشهاي كششي در نقاطي توسعه پيدا كنند و چون مقاومتها سنگها به كشش به مراتب كمتر از مقاومت آنها به فشار است لذا منجر به ريزش ميگردد.
1ـ2ـ4 تعريف تمركز تنش
نسبت تمركز تنش طبق تعريف عيارتند از نسبت تنش در يك نقطه مشخص يك جسم به ميانگين يكي از تنشهاي مؤثر بر جسم در شكل 3ـ2 داريم:
(ميانگين تنش مؤثر در نقطه P1)
(ميانگين تنش مؤثر در نقطه P2)
حال اگر سطح A1 مثلاً برابر سطح A2 باشد خواهيم داشت
تمركز تنشي
بدين ترتيب تنش متوسط مؤثر در نقطه P2 تمركزي برابر با ايجاد مينمايد.
چگونگي تمركز تنش در اجسام باريك شده
اين موضوع در مورد فضاهاي زيرزميني نيز پيش مي‌آيد و بنابراين ضريب تمركز تنش در نقطه پس از ساختمان فضاي موردنظر عبارت است از: نسبت تنش در يك نقطه مربوطه پس از ايجاد ساختمان به تنش در همان نقطه قبل از ايجاد ساختمان مزبور در شكل بالا قسمتهاي هاشورخورده را ميتوان قسمت‌هايي از دو تونل موازي فرض نمود كه در توده سنگ موردنظر حفر شده‌اند. نتايج بالا را نيز ميتوان در مورد آنها تعميم داد. اگر علامت scf مثبت باشد تنش تمركز يافته با تنش اوليه هم علامت است ولي اگر scf منفي باشد تنش تمركز يافته داراي علامت خلاف تنش اوليه است.
2ـ2ـ4 توزيع تنش
اگر چنانچه مولفه‌هاي تنش (يا تنشهاي اصلي) در هر نقطه از جسمي مشخص باشد در اين صورت مي‌گوييم ميدان توزيع تنش مشخص است براي مثال در يك ميدان تنش ثقلي ساده، تنش در هر نقطه تابع مستقيمي از وزن طبقات فوقاني و به عبارت ديگر عمق نقطه (فاصله آن از سطح ميباشد) در بررسي وزن تنشها در اطراف فضاهاي زيرزميني معمولاً تنش در هر نقطه را با تنش قائم اوليه Sv يا( مقايسه نموده و ضريب تمركز تنش را تعيين مينمايند يعني
بنابراين در حالت بكر و دست نخورده ضريب تمركز تنش براي كليه نقاط دروني زمين برابر با 1+ است ولي به محض ايجاد يك فضاي زيرزميني، اين وضعيت اوليه به هم مي‌خورد و نتيجتاً تنش در برخي نقاط نسبت به وضع اوليه خود افزايش يا كاهش يا تغيير علامت ميدهد. اين تغيير بستگي مستقيم به شكل هندسي فضاي حفر شده دارد تا مسافتي دور از فضاي مربوطه مشاهده ميگردد ولي پس از آن فاصله تنشها به حالت اوليه خود باقي مي‌ماند به عنوان مثال اگر در يك ميدان تنش ثقلي ساده فضايي دايره‌اي حفر شود نقاطي كه بيش از 5 برابر شعاع دايره از مركز آن فاصله دارند دچار اغتشاش تنش نمي‌گردند و وضع اوليه خود را حفظ ميكنند.
3ـ2ـ4 تنشهاي مرزي يا جداره‌اي (Boundary stresses)
معمولاً بحراني‌ترين تمركز تنش در جداره تونل (يا فضايي ديگر) به وجود مي‌آيد. در هر نقطه از جداره تونل مولفه‌هاي مختلفي از تنش را ميتوان در نظر گرفت. به عنوان مثال در شكل 4ـ2 تنشهاي شعاعي ، مماسي و برشي (Tro) را ميتوان به هر جزء از جداره مؤثر دانست. در بين مولفه‌ها معمولاً تنش مماسي داراي تأثير بيشتري در پايداري بوده و لذا در بررسي وضعيت تمركز تنش در جداره اين مولفه را در نظر قرار ميدهند.
تنشهاي مؤثر بر جزء سطح جداره تونل
4ـ2ـ4 ضريب ايمني (Safety factor)
طبق تعريف نسبت مقاومت سنگ (كه طبق يكي از ملاك‌هاي تسليم تعريف ميشود) به تنش اعمال شده را ضريب ايمني گويند.
تنش مؤثر / مقاومت سنگي = ضريب ايمني
همانطوري كه مي‌دانيد معمولاً اختلاف قابل توجهي بين اندازه مقاومت نمونه سنگ در آزمايشگاه و مقاومت واقعي توده بر جاي سنگ وجود دارد. با منظور نمودن ضريب ايمني در محاسبات ميتوان اين اختلاف را موردنظر قرار داد.
اين امر در مورد ساير خواص سنگ نيز صادق است. و با احتساب يك ضريب ايمني مناسب ميتوان مقادير بدست آمده براي مشخصه‌هاي ماده سنگ را در مورد توده سنگ بكار برد. با به كارگيري يك ضريب ايمني همچنين اثر خطاهاي احتمالي را كه به بواسطه فرضيات متعدد در طول محاسبه تنش يا تغيير شكل ممكن است پيش آيد خنثي مي‌نمائيم.
در عمل مقادير متفاوتي از ضريب ايمني براي كارهاي مختلف پيشنهاد ميگردد يكي از مقادير متداول كه در طراحي ساختارهاي زيرزميني توصيه ميشود. (abert and durall) به قرار زير است.
1ـ براي قسمتهاي تحت فشار (نظير پايه‌ها و ديواره‌هاي معدني) S.F=2-4
2ـ براي قسمتهاي تحت كشش (نظير سقف تونل در سنگهاي مطبق) SF=4-8
مقادير كمتر ضريب ايمني در طراحي ساختارهاي كم عمر و مقادير بيشتر در ساختارهاي طويل‌العمر به كار برده ميشود.
5ـ2ـ4 تنش حول فضاي زيرزميني با مقطع دايره‌اي
شكل 5ـ2 وضع تمركز تنش را در طول محورهاي تقارن يك فضاي دايره‌اي نشان ميدهد. كه تحت تأثير يك ميدان تنش يك محوري در امتداد قائم قرار دارد. تمركز تنش تابعي از ميزان اغتشاش تنش حاصل از صفر فضاي زيرزميني بوده و برحسب تعريف
ميانگين تنش مؤثر خارج از وزن اغتشاش / تنش در نقطه موردنظر = تمركز تنش
تنش مماسي در مرز فضاي زيرزميني و در امتداد محور افقي ماكزيمم است و ضريب تمركز تنش در اينحالت برابر 3 است. همانطوريكه در شكل ملاحظه ميشود با دور شدن از فضاي زيرزميني بسرعت به حالت نرمال ميل ميكند. تنش مماسي روي محور قائم و در مرز فضا، برابر تنش متوسط مؤثر ولي با علامت مخالف ميباشد، يعني كه تنش فشاري وارده ايجاد تنش مماسي كششي و برابر همان تنش فشاري خواهد نمود.
به هم خوردگي در وضع تنشهاي شعاعي كمتر ميباشد كليه اغتشاشات براي نواحي كه فاصله آنها از مركز دايره از دو برابر قطر دايره بيشتر است عملاً از بين ميرود (r=4a) كه در آن a شعاع دايره و r فاصله شعاعي از مركز فضاي مربوطه است.
فشار محصوركننده نيز بر وضعيت جديد تنش در اطراف فضاي زيرزميني مؤثر است. شكل 6ـ2 توزيع تنشهاي مماسي را روي مرز فضاي زيرزميني در سطوح مختلف فشارهاي محصوركننده نشان ميدهد.
شكل تمركز تنش در امتداد محور تقارن يك فضاي دايره تحت اثر ميدان تنش يك محوري
شكل تمركز تنش در جداره يك فضاي دايره‌اي شكل
بدليل تقارن تنها يك ربع از دايره در اين شكل نشان داده شده است. M عبارت است از نسبت تنشهاي افقي (محصوركننده) به تنشهاي مؤثر قائم بنابراين برحسب تعريف M=0 نشاندهنده تنش يك محوري و M=1 ميدان تنش هيدرواستاتيكي خواهد بود. همانطور كه مشاهده ميشود با افزايش فشار محصوركننده، تنش مماسي در امتداد محور افقي كاهش مي‌يابد ولي تنش مماسي كششي در محور قائم به ازاي M=1/3 يكي است و مقدار آن برابر ميباشد.
6ـ2ـ4 فضاي زيرزميني با مقطع تخم‌مرغي
در شكل 7ـ4 توزيع تنشهاي مماسي در اطراف فضاهاي زيرزميني با مقطع تخم‌مرغي و يا نسبت‌هاي مختلف عرض به ارتفاع نشان داده شده است. تنش مماسي كششي در مركز دهانه سقف و حوالي آن يعني روي محور قائم ايجاد ميگردد. تنش در محور افقي (يعني نيمه ديواره‌هاي كناري) فشاري ميگردد وقتيكه M=1/3 باشد حداكثر تنش فشاري در امتداد محور كوچكتر اعمال ميگردد وقتيكه M>1/3 باشد با افزيش فشارهاي محصوركننده تنش مماسي كششي در محور بزرگتر كاهش يافته و تبديل به تنش فشاري ميگردد. براي مقدار M=1 تنش فشاري در نيمه ارتفاع ديواره كناري به حداقل مي‌رسد.
با تغيير وضع هندسي (نسبت عرض به ارتفاع) فضاي زيرزميني، وضع توزيع تنش نيز تغيير ميكند. توزيع تنش براي بعد كوچكتر و عرض يا ارتفاع) نسبت به تغييرات فشار محصوركننده حساس‌تر است.
-ترسيم مقاطع سه تيپ کف و تعيين بار مرده و سربار کف ها با برآورد تقريبی ضخامت دالها با فرض اينکه از نوع دال با ضخامت يکنواخت باشند.
مقاطع تيپ های کف(پارکينگ, مسکونی و بام) در نقشه های پيوست ترسيم شده است.
الف ) تعيين ضخامت دال :
سيستم دال اين ساختمان دو طرفه ميباشد كه بر اساس روابط موجود براي دالهاي دوطرفه ، براي حدس اوليه ابعاد داريم :
h = 1/160 (محيط)
ضخامت دال در بزرگترين چشمه :
h = 1/160 ( 2 * (5.1+5.2) ) = 12.875 ~ 13 cm
بنابراين با فرض يکنواخت بودن ضخامت دال, مقدار 15 سانتی متر بعنوان ضخامت دال پيشنهاد می شود.
ب)محاسبه بار کف ها:
- دال بتني بام و خرپشته
براي پوشش كف در بام و سقف خرپشته از آسفالت استفاده شده است.
وزن واحد سطح kg/m2
تعداد
وزن واحد حجم kg/m3
ضخامت به متر
m
110
1
2200
05
آسفالت
15
-
-
-
قير گوني در دو لابه
160
1
1600
0.1
پوكه براي شيب بندي
360
1
2400
0.15
دال بتني
32
1
1600
02
گچ و خاك
13
1
1300
01
سفيد كاري
جمع : 690 kg/m2
-دال بتني در طبقات :
وزن واحد سطح kg/m2
تعداد
وزن واحد حجم kg/m3
ضخامت به متر
m
110
1
2200
05
موزاييك و ملات
80
1
1600
05
پوكه
360
1
2400
15
دال بتني
32
1
1600
02
گچ و خاك
13
1
1300
01
سفيد كاري
جمع : 595 kg/m2
مقدار 5 سانتيمتر پوكه براي ايجاد فضاي مناسب جهت انتقال و جاسازي تجهيزات در نظر گرقته شده است.
-دال بتني طبقه همکف :
وزن واحد سطح kg/m2
تعداد
وزن واحد حجم kg/m3
ضخامت به متر
m
42
1
2100
02
ملات ماسه سيمان
91
1
1300
07
پوكه
360
1
2400
15
دال بتني مسلح
21
1
2100
01
پوشش کنيتکس
جمع : 514 kg/m2
ج)محاسبه بار سطحی ديوارها:
الف)ديوارهای داخلی(تيغه ها):
براي ديوار داخلي , از دو لايه نازك كاري ( گچ و خاك , سفيد كاري ) استفاده شده است. (جزئيات مطابق ديتيلها)
وزن واحد سطح
تعداد
وزن واحد حجم
ضخامت به متر
85
1
850
100
آجر مجوف
48
2
1600
015
گچ و خاك
13
2
1300
005
سفيد كاري
جمع : 146 kg/m2
وزن اين تيغه ها بصورت گسترده همراه با بارهای زنده به حساب می آيد.
ب ) ديوار پيراموني :
وزن واحد سطح kg/m2
تعداد
وزن واحد حجم kg/m3
ضخامت به متر
m
170
1
850
20
آجر مجوف و ملات
56
1
2800
02
سنگ گرانيت
44
1
2200
02
ملات پشت سنگ
32
1
1600
02
گچ و خاك
13
1
1300
01
سفيد كاري
جمع : 315 kg/m2
وزن واحد سطح براي ديوار پيراموني در جهت ديوار برشی برابر kg/m2 315 ميباشد.
با احتساب 40 درصد بازشو در جهت قاب خمشی داريم :
وزن واحد سطح ديوار در جهت قاب خمشی =315×( 1 – 0.4 ) =189 kg/m2
ج ) ديوار برشي :
وزن واحد سطح kg/m2
تعداد
وزن واحد حجم kg/m3
ضخامت به متر
m
170
1
850
20
آجر مجوف و ملات
56
1
2800
02
سنگ گرانيت
44
1
2200
02
ملات پشت سنگ
612
1
2450
25
بتن مسلح
32
1
1600
02
گچ و خاك
13
1
1300
01
سفيد كاري
جمع : 757 kg/m2
ب ) ديوار داخلی(دور راه پله) :
وزن واحد سطح kg/m2
تعداد
وزن واحد حجم kg/m3
ضخامت به متر
m
170
1
850
20
آجر مجوف و ملات
48
2
1600
015
گچ و خاك
13
2
1300
005
سفيد كاري
جمع : 231 kg/m2
ب ) دورچينی بام :
وزن واحد سطح kg/m2
تعداد
وزن واحد حجم kg/m3
ضخامت به متر
m
170
1
850
20
آجر مجوف و ملات
56
1
2800
02
سنگ گرانيت
84
2
2100
02
ملات پشت سنگ
جمع : 310 kg/m2
د)خلاصة بارهای گستردة کف ها:
بارهای گسترده هر کف شامل بارهای مرده و زنده است: که بارهای مرده عبارتند از: وزن دال و تيغه ها. بنابراين داريم:
بار زنده(kg/m2)
بار مرده(kg/m2)
کف طبقه
مجموع((kg/m2
بار معادل تيغه ها(kg/m2)
وزن کف(kg/m2)
500
660
146
514
همکف
200
741
146
595
طبقات
150
690
-
690
بام
البته در راه پله های طبقات بار زنده بعلت کاربری مسکونی ساختمان برابر با 350 kg/m2 در نظر گرفته شده است.
-طراحی نهايی دالها:
دال مورد استفاده در اين ساختمان در چهار لبة خود متکی بر ديوار يا تيرهای قوی می باشد. همة دالها دارای شرايط زيرند:
در چهار طرف روی تيرها يا ديوارهايی تکيه دارند.
رابطة زير در مورد تيرهای زيرسری صادق است:
که در رابطة فوق:
bw=عرض جان تير که برابر با 40 سانتيمتر است.
hb=ارتفاع کل تير که برابر با 50 سانتيمتر است.
ln=دهانه آزاد که حداکثر مقدار آن در بزرگترين چشمه برابر با 520-40=480 cm است.
hs=ضخامت دال که برابر با 15 سانتيمتر است.
نسبت طول آزاد دالها به عرض آزاد آنها, کوچکتر يا مساوی 2 می باشد.
بارهای وارد بر دالها, همه بارهای قائم بوده و بصورت يکنواخت پخش شده اند.
بنابراين تمام اين دالها شرايط آئين نامه بتن ايران را برای دالهای دوطرفة متکی در لبه ها ارضاء می کنند. در هر طبقة اين ساختمان 7 نوع دال داريم که اينها در نقشة تيپ بندی دالها رسم و نشان داده شده اند. دال تيپ 8 مربوط به دال سقف خرپشته است و مثل دال بام بارگذاری می شود.
برای طراحی اين دالها از روش ضرايب جدولی استفاده می شود. بعنوان مثال برای دال تيپ 2 واقع در طبقة سوم داريم:
ضخامت اولية دال:
ضخامت اولية دال طبق مرحلة قبل برابر با 15 سانتيمتر انتخاب می شود.
محاسبة بار نهايی وارد بر دال:
طبق بارهای حاصله در مرحلة قبل بار مردة اين طبقه برابر با 7.41 KN/m2 و بار زندة آن برابر با 2 KN/m2 می باشد. در نتيجه:
wu=1.25wD+1.5wL=1.25×7.41+1.5×2=12.2625 KN/m2
تعيين لنگرهای طراحی:
طول دهانة کوتاه برابر با 5.0 متر و طول دهانة بلند برابر با 5.2 متر می باشد و در نتيجه m برابربا 0.96 خواهد شد و ضرايب لنگر و برش براساس اين m درون يابی می شوند.
لنگر منفی در لبة ممتد دال
(در امتداد دهانة کوتاه)M-=0.037×12.2625×5.02=11.343 KN.m/m
(در امتداد دهانة بلند)M-=0.057×12.2625×5.22=18.90 KN.m/m
لنگر مثبت
در امتداد دهانة کوتاه:
(بار مرده)M+=0.0216×9.2625×5.02=5.00 KN.m/m
(بار زنده)M+=0.0304×3×5.02=2.28 KN.m/m
کل M+=7.28 KN.m/m
در امتداد دهانة بلند:
(بار مرده)M+=0.0214×9.2625×5.22=5.36 KN.m/m
(بار زنده)M+=0.0276×3×5.22=2.24 KN.m/m
کل M+=7.60 KN.m/m
لنگر منفی در لبة غيرممتد
(در امتداد دهانة بلند)M-=3/4×7.60=5.7 KN.m/m
چون چشمة مذکور در امتداد دهانة کوتاه خود لبة غيرممتد ندارد, مقدار لنگر غيرممتد در امتداد آن دهانه برابر با صفر فرض می شود.
حال ظرفيت خمشی حداکثر ضخامت 150 ميليمتر را تعيين می کنيم.
چون شرايط محيط ملايم است, مقدار پوشش بتن برای دالها برابر 25 ميليمتر در نظر گرفته می شود.
در هر امتداد لنگر متوسط در نوار لبه ای مساوی ⅔ لنگر نوار ميانی است. بنابراين کافی است در نوار لبه ای, فاصلة ميلگردهای بدست آمده برای نوار ميانی در 1.5 ضرب شود. البته فاصلة حداکثر ميلگردها نبايد از h=3×150=450 mm يا 350 ميليمتر تجاوز نمايد. پس داريم:
لبة ممتد در امتداد دهانة کوتاه=(Ф10at350)
وسط دهانه در امتداد دهانةکوتاه= (Ф10at350)
لبة غيرممتد در امتداد دهانة کوتاه=(Ф10at350)
لبة ممتد در امتداد دهانة بلند=(Ф10at220)
وسط دهانه در امتداد دهانة بلند= (Ф10at350)
لبة غيرممتد در امتداد دهانة بلند=(Ф10at350)
انتخاب نقاط قطع ميلگردها:
نقاط قطع ميلگردهای دال در هر جهت در نقشه های پروژه ترسيم شده است.
کنترل برش:
بار کل نهايی دال=WU=5.0×5.2×12.2625=318.83 KN
شدت بار گستردة يکنواخت روی تير بلند=0.63/2×1/5.2×318.83=19.31 KN/m
شدت بار گستردة يکنواخت روی تير کوتاه=0.37/2×1/5.0×318.83=11.80 KN/m
ملاحظه می شود که مقاومت برشی مقطع از برشها موجود بيشتر است و مقطع دال در برابر نيروهای برشی مقاوم است.
همچنين با توجه به ضرايب برش, 63% از بارها در امتداد دهانة کوتاه و 37% بقيه در امتداد دهانة بلند حمل می شوند.
محاسبة تغييرشکل دال:
محاسبات مربوط به تغييرشکل تحت بارهای بدون ضريب صورت می گيرد. با توجه به اينکه لنگرها بر اساس بارهای نهايی(بارهای بدون ضريب) محاسبه شده اند, لازم است بر ضريب بار تقسيم گردند, تا لنگر ناشی از بارهای خدمت بدست آيند.
Mbl=1/1.5×2.24=1.493 KN.m/m
Mbd=1/1.25×5.26=4.288 KN.m/m
Ec=5000√25=25000 N/mm2
Ig=1000×1503/12=281250000 mm4
EcIg= 7.03125E+12
∆l=3/32×1.493×106×52002/ 7.03125E+12=0.54 mm
∆d=1/16×4.288×106×52002/ 7.03125E+12=1.03 mm
چون ρ' برابر صفر است و با فرض محاسبة حداکثر نشست در بيش از 5 سال, تابع زمان ζ برابر با 2 خواهد شد, پس تغييرشکل کل ناشی از بار مرده برابر خواهد بود با:
کل ∆d=(1+λ)∆d=3.09 mm
∆T=∆l+∆d=3.63 mm
مقدار خيز مجاز برابر با 360/1 طول دهانة کوتاه است, که برابر با 14 ميليمتر می باشد, که از خيز محاسبه شده کمتر است, پس از نظر خيز دال قابل قبول است.
بدين ترتيب دال تيپ 2 واقع در طبقة سوم طراحی شد. طراحی بقية دالها نيز در جداول صفحة بعدی آورده شده است.
- ارزيابی ارتفاع تيرها و ابعاد ستونها:
الف ) تعيين ابعاد شاهتيرها:
چون نوع قابهای موجود در دو جهت خمشی ويژه است و وظيفة حمل نيروهای جانبی را دارد, که در اين مورد ارتفاع تير 1/10 تا 1/12 دهانه قابل توصيه است. و عرض تير نيز حدود 1/2 تا 3/4 ارتفاع آن می باشد. بنابراين داريم:
h=(1/10-1/12)×lmax=(1/10-1/12)×520=52~43.33 cm
بنابراين ارتفاع 50 سانتيمتر برای شاهتيرها انتخاب می شود.
b=(1/2-3/4)×h=27.5~41.25 cm
و عرض 40 سانتيمتر نيز برای تيرها انتخاب می شود.
پس ابعاد تيرها در هر دو جهت برابر 40×50 سانتيمتر انتخاب می شود.
A : سطح بارگير ستون كه براي چشمه هاي مختلف متفاوت ميباشد.
N : تعداد طبقات (تعداد سقفهاي روي ستون مورد نظر)
با بالا رفتن در طبقات عدد N كاهش مي‌يابد كه باعث كاهش ابعاد ستونها ميگردد. ولي كاهش ابعاد ستونها در هر طبقه هم از نظر مقدار ناچيز است و هم از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نخواهد بود زيرا هزينه هاي زيادي از نظر تعويض قالبها و نيز سختي اجرا خواهيم داشت. از طرف ديگر ادامه دادن ابعاد ستونها با ابعاد اوليه (ابعاد بدست آمده براي طبقه اول) مناسب نيز ميباشد، لذا براي حالت بهينه در طبقه سوم يك تغيير ابعاد انجام مي‌دهيم.
-ابعاد ستونها :
طبقات 5 و4 و3
طبقات 1 و 2 و زيرزمين
35 cm
40 cm
ستونهاي گوشه
40 cm
45 cm
ستونهاي كناري
45 cm
55 cm
ستونهاي وسط
-تعيين بارهای قائم مشخصه وارد بر تيرها:
الف)محاسبة بار شاهتيرها:
در محاسبة وزن تير, فقط وزن آن قسمت از تير که از زير دال کف برجسته است, به حساب می آيد چون وزن ناحية مسترک در دال منظور شده است.
(h×b)×24=0.4×(0.5-0.15)×24=3.36 KN/m
ولی وزن شاهتير توسط خود نرم افزار تحليل با توجه به وزن واحد حجم بتن منظور می شود و نيازی به در نظر گرفتن آن نيست.
ب)محاسبة بار ديوار پيرامونی:
وزن ديوار پيرامونی به صورت نيرو در واحد طول محاسبه شده و به صورت يکنواخت بر تير پيرامونی ساختمان اعمال می شود. در محاسبة وزن ديوار پيرامونی, وزن واحد سطح محاسبه شده برای آن در مرحلة اول در ارتفاع خالص ضرب می شود که در اين ميان اثر بازشوها نيز منظور می شود.
وزن ديوار پيرامونی در طبقة همکف در جهت ديوار برشی
(3.9-0.5)×3.15=10.71 KN/m
وزن ديوار پيرامونی در طبقة همکف در جهت عمود بر ديوار برشی
(3.9-0.5)×1.89=6.43 KN/m
وزن ديوار پيرامونی در طبقات و در جهت ديوار برشی
(2.95-0.5)×3.15=7.72 KN/m
وزن ديوار پيرامونی در طبقات و در جهت عمود بر ديوار برشی
(2.95-0.5)×1.89=4.63 KN/m
ج)محاسبة بار ديوار داخلی دور راه پله:
وزن ديوار داخلی در طبقة همکف در جهت ديوار برشی(تيپ 10)
(وجود بازشو برای ورودی طبقات)
(3.9-0.5)×2.31×(1-0.4)=4.71 KN/m
وزن ديوار داخلی در طبقة همکف در جهت عمود بر ديوار برشی(تيپ 14)
(وجود 100% بازشو در طبقة همکف برای ورود به ساختمان)
(3.9-0.5)×2.31×(1-1)=0 KN/m
وزن ديوار داخلی در طبقة همکف در جهت عمود بر ديوار برشی(تيپ13)
(تير پاگرد تراز نيم طبقه)
(3.9/2+2.95/2-.5)×2.31=6.76 KN/m
وزن ديوار داخلی در طبقات در جهت ديوار برشی(تيپ 10)
(وجود بازشو برای ورودی طبقات)
(2.95-0.5)×2.31×(1-0.4)=3.40 KN/m
وزن ديوار داخلی در طبقات در جهت عمود بر ديوار برشی(تيپ 14)
(2.95-0.5)×2.31=5.66 KN/m
وزن ديوار داخلی در طبقات در جهت عمود بر ديوار برشی(تيپ 13)
(تير پاگرد تراز نيم طبقه)
(2.95-0.5)×2.31=5.66 KN/m
وزن ديوار داخلی در بام در جهت ديوار برشی(تيپ 10)
(2.5-0.5)×2.31=4.62 KN/m
وزن ديوار داخلی در بام در جهت عمود بر ديوار برشی(تيپ 14)
(وجود بازشو جهت خروج به بام)
(2.5-0.5)×2.31×(1-0.4)=2.77 KN/m
وزن ديوار داخلی در بام در جهت عمود بر ديوار برشی(تيپ 13)
(تير پاگرد تراز نيم طبقه)
(2.95/2+2.5-0.5)×2.31=8.03 KN/m
د)وزن ديوار دورچينی بام:
با فرض ارتفاع 1.2 متر برای ارتفاع جان پناه بام داريم:
2×3.1=3.72 KN/m
ه)بار ناشی از پله ها:
تيرهای اطراف راه پله علاوه بر ديوارپيرامونی راه پله بار مرده و زندة پله ها را نيز تحمل می کنند. پله ها بصورت دوخم تعريف شده اند. عرض پله ها برابر 2.45 متر و در طبقه همکف به تعداد 10 پله در هر خم و ارتفاع پيشانی 19.5 سانتيمتر و پاخوری 29 سانتيمتر و طول پاگرد 110 سانتيمتر و در بقية طبقات به تعداد 9 پله در هر خم و ارتفاع پيشانی 16.39 سانتيمتر و پاخوری 29 سانتيمتر و طول پاگرد 124.5 سانتيمتر ساخته شده اند. که محاسبات بارهای زنده و مردة آنها در جداول صفحات بعدی آورده شده است. و همچنين در سمتی که راه پله در تراز نيم طبقه قرار می گيرد تيرهای قاب به تراز نيم طبقه منتقل شده اند و بعنوان تير تيپ 13 در پلان تيپ بندی هر طبقه معرفی شده است. که اين تير علاوه بر وزن پاگرد و شمشيری مربوطه وزن دو نيم ديوار داخلی راه پله در بالا و پايين کف موردنظر را نيز تحمل می کند.
و)بار ناشی از کف:
چون برای تحليل ساختمان مورد نظر از نرم افزار Etabs 2000 استفاده شده است, و اين نرم افزار بارهای زنده و مردة ساختمان که بصورت سطحی برروی اين عناصر اعمال می شوند را بصورت دوطرفه بروش تقسيم بار ذوزنقه ای به تيرهای کناری انتقال می دهد, پس نيازی به محاسبة بار ناشی از کف بر تيرها نمی باشد. و فقط بار خطی ناشی از موارد قبل را بر تيرها اعمال می کنيم.
تيپ بندی تيرها و شکل پله ها در اشکال صفحات بعدی آورده شده است.
بعنوان مثال برای محاسبة بار وارد(بغير از بار کف سازی) بر تير تيپ 1 واقع در همکف داريم:
وزن ديوار محيطی روی تير تيپ 1=6.43 KN/m
بار مردة واحد طول =6.43=6.43 KN/m
بار زندة واحد طول روی تير=0 KN/m
بدين ترتيب بار واحد طول برای شاهتير تيپ 1 حاصل می شود. بهمين ترتيب بار قائم وارد بر تيرهای ديگر محاسبه شده است که خلاصة محاسبات و نتايج آن در جداول صفحة بعد آورده شده است.
و توضيح اينکه تيرهای خرپشته از يک تيپ می باشند و فقط بار ناشی از وزن خود تير و دال خرپشته بعلاوة بار زنده را تحمل می کنند.
قبل از اقدام به پي سازي ساختمان، بايد اطمينان حاصل گردد كه در طرح و محاسبات نكات زير رعايت شده باشد:
الف- نشست زمين بر اثر تغيير سطح ايستايي
ب- نشست زمين ناشي از حركت و لغزش كلي در زمينهاي ناپايدار
پ- نشست ناشي از ناپايداري زمين براثر گودبرداري خاكهاي مجاور و حفر چاه
ت- نشست ناشي از ارتعاشات احتمالي كه از تاسيسات خود ساختمان يا ابنيه مجاور آن ممكنست ايجاد شود.
تعيين تاب فشاري زمين
براي روشن كردن وضع زمين در عمق، بايد چاه هاي آزمايشي ايجاد گردد. اين چاه ها بايد بعمق لازم و بتعداد كافي احداث گردد و تغييرات نوع خاك طبقات مختلف زمين بلافاصله مورد مطالعه قرار گيرد و نمونه هاي كافي جهت بررسي دقيق به آزمايشگاه فرستاده شود. براي بررسي و تعيين تاب فشاري زمين در مورد خاكهاي چسبنده نمونه هاي دست نخورده جهت آزمايشهاي لازم تهيه مي گردد و براي خاكهاي غيرچسبنده آزمايشهاي تعيين دانه بندي و تعيين وزن مخصوص خاك و يا آزمايش بوسيله دستگاه ضربه اي در محل انجام ميگيرد. در حين گمانه زني بايد تعيين كرد كه آيا زمين محل ساختمان خاك دستي است يا طبيعي و تشخيص اين امر حين عمليات خاكبرداري با مشاهده مواد متشكله جدار محل خاكبرداري و وجود سوراخها و مواد خارجي (نظير آجر چوب و زباله و غيره) مشخص ميشود.
چنانچه تشخيص داده شود زمين محل ساختمان خاك دستي است، بايد عمليات احداث چاه از قشر خاك دستي عبور كرده و بزمين طبيعي برسد.
چنانچه زمين طبيعي قابل بارگذاري در عمقي بيش از آنچه كه در نقشه پيش بيني شده است قرار گرفته باشد ، بايد در محاسبات پي سازي تجديدنظر شده و مشخصاتي متناسب با عمق و نوع و تاب زمين در نظر گرفته شود و هر گاه زمين طبيعي قابل بارگذاري عمق كم قرار گرفته باشد بايد با رعايت حداقل عمق لازم بمنظور حفاظت پي از يخبندان و آبهاي سطحي ، پي سازي ساختمان انجام گيرد.
در نقاطيكه داراي فصل يخبندان طولاني و شديد بوده و سطح آب زير زميني بالا باشد بايد كف پي در عمق پائين تر از عمق يخبندان قرار گيرد و همچنين در ساختمان هائيكه داراي سردخانه بوده و سطح ايستابي بالا ميباشد بايد ترتيبي اده شود كه زمين زيرپي از يخبندان مصنوعي نيز مصون باشد.
بمنظور تعيين تاب مجاز زمين ميتوان از تجربيات محلي مشروط بر آنكه كافي بوده باشد استفاده كرد. ابعاد پي ساختمانهاي ساخته شده قرينه اي براي تعيين تاب مجاز زمين خواهد بود.
هنگاميكه نتايج تجربي در دسترس نباشد و از طرفي تعيين دقيق تاب مجاز زمين با توجه به اهميت ساختمان، مورد نياز نباشد ميتوان تاب مجاز را با تعيين نوع خاك توسط متخصص با استفاده از جداول شماره يك مندرج در بخش دوم آئين كاربرد مكانيك خاك شماره 2-19 ايران تعيين نمود.
قراردادن پي ساختمان روي خاكريزهائيكه داراي مقدار قابل توجهي مواد رسي بوده و يا بخوبي متراكم نشده باشد، صحيح نبوده و بايد از آن خودداري كرد. در صورتيكه پي سازي در اين نوع بعللي اجباري باشد بايد نوع و جنس زمين مورد مطالعه و آزمايش قرار گرفته و سپس نسبت به پي سازي متناسب با اين نوع زمين اقدام گردد.
بتن و بتن آرمه
مصالح
سيمان: سيمان پرتلند مورد مصرف در بتن بايد مطابق ويژگيهاي استانداردهاي زير باشد:
الف- سيمان پرتلند، قسمت اول تعيين ويژگيها، شماره 389 ايران
ب- سيمان پرتلند، قسمت دوم تعيين نرمي، شماره 390 ايران
پ- سيمان پرتلند، قسمت سوم تعيين انبساط، شماره 391 ايران
ت- سيمان پرتلند، قسمت چهارم تعيين زمان گيرش، شماره 392 ايران
ث- سيمان پرتلند، قسمت پنجم تعيين تاب فشاري و تاب خمشي شماره 393 ايران.
ج- سيمان پرتلند، قسمت ششم تعيين ئيدراتاسيون، شماره 394 ايران
سيمان مصرفي بايد فاسد نبوده و دركيسه هاي سالم و در سيلوويا محلي محفوظ از بارندگي و رطوبت نگهداري شود. سيماني كه بواسطه عدم دقت در نگهداري و يا هر علت ديگر فاسد شده باشد بايد فورا از محوطه كارگاه خارج شود.
مدت سفت شدن سيمان پرتلند خالص در شرايط متعارف جوي بايد از 45 دقيقه زودتر و سفت شدن نهايي آن از 12 ساعت ديرتر نباشد. در انبار كردن كيسه هاي سيمان بايد مراقبت شود كه كيسه هاي سيمان طبقات تحتاني فشار زياد كيسه هائيكه روي آن قرار گرفته است واقع نشود. درنقاط خشك قرار دادن كيسه ها روي يكديگرنبايد از ده رديف و در نقاط مرطوب حداكثر از 4 رديف بيشتر باشد محل نگهداري سيمان بايد كاملاً خشك باشد تا رطوبت به آن نفوذ ننمايد.
شن و ماسه: شن و ماسه بايد از سنگهاي سخت مانند گرانيك- سيليس و غيره باشد. بكار بردن آهكي سست ممنوع است. ويژگهايي شن و ماسه مصرفي بايد مطابق با استانداردهاي زير باشد:
مصالح سنگي بتن را ميتوان از شن و ماسه طبيعي و رودخانه اي تهيه نمود بجز در موارديكه در آن صورت بايد مصالح شكسته مصرف گردد:
در موارديكه بكار بردن مصالح شكسته طبق نقشه و مشخصات ويا دستور دستگاه نظارت خواسته شده باشد.
هر گاه مصالح طبيعي و يا رودخانه اي طبق مشخصات نبوده و يا مقاومت مورد نياز را دارا نباشد.
در صورتيكه بتن از نوع مارك 350 و يا بالاتر باشد.
چنانچه مخلوط دانه بندي شده با ويژگيهاي استاندارد مطابقت نكند ولي بتن ساخته شده با آن داراي مشخصات مورد لزوم از قبيل تاب- وزن مخصوص و غيره باشد، دستگاه نظارت ميتواند با مصرف بتن مزبور موافقت نمايد.
شن و ماسه بايد تميز بوده و دانه هاي آن پهن و نازك و يا دراز نباشد. مقاومت سنگهائيكه براي تهيه شن و ماسه شكسته مورد استفاده قرار مي گيرند نبايد داراي مقاومت فشاري كمتر از 300 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع باشد.
دانه بندي ماسه بايد طبق اصولي فني باشد. ماسه ايكه براي كارهاي بتن مسلح بكار مي رود نود و پنج درصد آن بايد از الك 76/4 ميليمتر عبور كند و تمام دانه هاي ماسه بايد از سرندي كه قطر سوراخهاي آن 5/0 ميليمتر است عبور نمايد.
دانه بندي ماسه براي بتن و بتن مسلح بايد طبق جودل شماره يك باشد.
اندازه الكهاي استاندارد
درصد رد شده از الكلهاي استاندارد
9500 ميكرن
4760 ميكرون
2380 ميكرون
1190 ميكرون
595 ميكرون
2597 ميكرون
149 ميكرون
100
95 تا 100
80 تا 100
50 تا 85
25 تا 60
10 تا 30
2 تا 10
جدول شماره 1: باقيمانده مصالح بين هر دو الك متوالي جدول فوق نبايد بيش از 45 درصد وزن كل نمونه باشد.
حداكثر لاي و ذرات ريز در ماسه نبايد از مقاديرز زير تجاوز نمايد:
الف- در ماسه طبيعي و يا ماسه بدست آمده از شن طبيعي 3 درصد حجم
ب- در ماسه تهيه شده از سنگ شكسته 10 درصد حجم
براي كنترل ارقام فوق بايد آزمايش زير در محل انجام گيرد. در يك استوانه شيشه اي مدرج به گنجايش 200 سانتيمتر مكعب، مقدار 100 سانتيمتر مكعب ماسه ريخته و سپس آب تميز به آن اضافه كنيد تا مجموع حجم به 150 سانتيمتر مكعب برسد بعد آنرا بشدت تكان داده و براي سه ساعت بحال خود باقي گذاريد پس از 3 ساعت ارتفاع ذرات ريز كه بر روي ماسه ته نشين شده و بخوبي از آن مقادير است از روي درجات خواند ميشود و بر حسب درصد ارتفاع ماسه در استوانه محاسبه مي گردد. درصد رس ولاي و ذرات ريز كه بدين ترتيب بدست مي‌آيد نبايد از مقادير مشخص شده در بالا تجاوز نمايد.
مصرف شن و ماسه ايكه از خرد كردن سنگهاي مرغوب و سخت در كارخانه بدست مي آيد، مشروط بر آنكه ابعاد دانه هاي آنها در جدول دانه بندي فوق قرار گرفته باشد، نسبت به شن و ماسه طبيعي ارجحيت دارد.
شن و ماسه بصورت حجمي و يا وزني با پيمانه ها و يا ترازوهائيكه بدينمنظور تهيه شده اندزه ميشوند. مقدار شن و ماسه مصرفي در بتن در جدولي كه بعدا خواهد آمد مشخص شده است. ابعاد شن مصرفي براي بتن بايد طوري باشد كه 90 درصد دانه هاي آن بر روي الك 76/4 ميلي متري باقي بماند.
انبار كردن شن و ماسه بايد بنحوي باشد كه مواد خارجي و زيان آور به آنها نفوذ نكنند. مصالح سنگي بايد برحسب اندازه دانه ها تهيه و در محلهاي مختلف انباشته شوند. مصالح درشت دانه (شن) بايد حداقل در دو اندازه جداگانه تهيه و انباشته گردد. مصالحي كه دانه بندي آنها حدودا بين 76/4 تا 1/38 ميليمتر است بايد از مرز دانه هاي 05/19 ميليمتري و مصالحي كه دانه بندي آناه بين 76/4 تا 8/50 يا 5/64 ميليمتر است بايد از مرز دانه هاي 4/25 ميليمتري به دو گروه تقسمي گردند.
آب: آب مصرفي بتن بايد تميز و عاري از روغن و اسيد و قليائي ها و املاح و مواد قندي و آلي و يامواد ديگري كه براي بتن و فولاد زيان بخش است، باشد. منبع تأمين آب بايد بتائيد دستگاه نظارت برسد. آب مورد مصرف بايد درمخازني نگهداري شوند كه از آلودگي با مواد مضر محافظت گردد.
حداكثرمقدار مواد خارجي موجود در آب بشرح زير است:
الف- حداكثر مواد اسيدي موجود در آب بايد باندازه اي باشد كه 50 ميليمتر مترمكعب سود سوزآور دسي نرمال بتواند يك سانتيمتر مكعب آب را خنثي كند.
ب- حداكثر مواد قليائي موجود در آب بايد باندازه اي باشد كه 50 ميليمتر مكعب اسيد كلريدريك دسي نرمال بتواند يك سانتيمتر مكعب آبرا خنثي كند.
پ- درصد مواد موجود در آب نبايد از مقادير زير تجاوز كند:
مواد آلي - دو دهم در هزار
مواد معدني- سه در هزار
مواد قليائي- يك در هزار
سولفاتها- نيم در هزار
درحالتي كه كيفيت آب مصرفي مورد ترديد باشد در صورتي ميتوان از آن استفاده نمود كه تاب فشاري بتن نمونه ساخته شده با اين آب حداقل 90 درصد تاب فشاري بتن نمونه ساخته شده با آب مقطر باشد. بطور كلي مصرف آبهاي آشاميدني تصفيه شده براي ساختن بتن بلامانع است.
فولاد (آرماتور): آرماتور تميز و عاري از پوسته هاي زنگ- روغن- گرد و خاك و يا هر نوع پوشش خارجي ديگرباشد. آرماتور معمولي بايد از فولاد با مقطع دايره و يكنواخت بوده و در هيچ مقطعي بواسطه عواملي از قبيل زدگي تضعيف شده و خواص مكانيكي آن مطابق جدول شماره (3-1-4) باشد. آرماتور بايد درنقاط خشك و عاري از رطوبت نگهداري شوند تا از نفوذ رطوبت و در نتيجه زنگ زدگي مصون بمانند.
گروه
خصوصيات
قطر به سانتيمتر
حداقل حد جاري شدن به كيلوگرم بر سانتيمتر مربع
تاب كششي بكيلوگرم بر
سانتيمتر مربع
درصد حداقل ازدياد طول نسبي در حالت گسيختگي
نرم I
18
2200
5000-3400
18
نيم سخت II
الف- IIa فولاد با سختي طبيعي
ب- IIb فولاد اصلاح شده
18
18
18
18
3600
3400
3600
3400
6200-5000
5000
20
18
14
نيم سخت III
الف- IIIa فولاد با سختي طبيعي
ب- IIIb فولاد اصلاح شده
18
18
18
18
4200
4000
4200
4000
5000
5000
18
8
سخت IV
الف- IVa فولاد با طبيعي
ب- IVb فولاد اصلاح شده
5000
5000
16
8
آزمايش ازدياد طول نسبي بر روي 20 سانتيمتر ازطول آرماتور آزمايش ميشود. منظور از فولاد اصلاح شده فولادي است كه بوسيله عمليات مكانيكي مخصوص از قبيل پيچاندن يا از حديده گذراندن و يا ضربه زدن حد ارتجاعي آنرا بالا برده باشند.
علاوه برخواص مندرج در جدول شماره (4-1-4) آرماتور مورد مصرف در بتن مسلح بايد در حرارت معمولي قابليت تغيير شكل كافي داشته باشد بنحوي كه اگر قطعه اي از ميله گرد را بزاويه 180 درجه در حالت سرد خم بنمائيم (بطوريكه دهانه انحناء آن دو برابرقطر ميله ميباشد) هيچگونه تركي در قسمتهاي كششي آن ايجاد نشود.
ميله گرد نبايد به گل يا هر گونه مواد ديگري كه تقليل دهنده يا از بين برنده چسبندگي بين بتن و ميله گرد است آغشته شده باشند بشرطي مجاز است كه اولا زنگ زدگي و پوسته هاي آن با برس زدن كاملاً برطرف گردند و ثانيا ضخامت ميله گرد پس از برس زدن و تميز كردن بيش از 5/0 ميليمتر (نيم ميليمتر) كاسته نگردد.
در انبار كردن ميله گرد ها بايد دقت شود كه آنها در مقابل هر گونه آسيبي، چه عمقي و چه سطحي و هر گونه زنگ زدگي و يا زيانهاي ديگر محافظت گردند.
آزمايش فولاد: انجام آزمايشهاي كنترل بعد از تحويل فولاد به كارگاه اجباري است و فقط در صورتيكه وزن كل آرماتور مصرفي در كارگاه از 50 تن كمتر باشد ميتوان به تشخيص دستگاه نظارت از انجام اين آزمايشها صرف نظر كرد.
براي كنترل حد جاري شدن و تاب كششي در حد گسيختگي و ازدياد طول نسبي بايد از فولادهائيكه بدفعات مختلف وارد كارگاه شده است نمونه برداري كرده و بآزمايشگاه فرستاد و چنانچه طبق تشخيص دستگاه نظارت آزمايشهاي ديگري ضروري باشد (مانند آزمايش تاشدگي) اين آزمايشها نيز براي روشن كردن بيشتر مشخصات فولاد بايد انجام گيرد. اگر ضمن آزمايش فولاد نقطه جاري شدن مشخصي بدست نيايد (مانند فولاد گروههاي b) بايد تنش نظير ازدياد طول نسبي دائمي 2 در هزار را بعنوان حد جاري شدن اختيار نمود. در صورتيكه شرايط ديگري پيش بيني نشده باشد و تعداد نمونه براي هر پنجاه تن فولاد و براي هريك از قطرهاي مورد استفاده 5 عدد ميباشد.
بطور كلي آهنهاي گرد مخصوص بتن مسلح بايد از فولاد نرم بوده و داراي مشخصات زير باشد:
الف- مدول ارتجاي آهن برابر 2.100.000 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع
ب- حد مقاومت ارتجاعي برابر 2400 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع
پ- مقاومت گسيختگي باربر 3600 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع
ت- ازدياد طول نسبي در موقع گسيختگي برابر 20 درصد
ث- تنش مجاز برابر 1400 كيلوگرم بر سانتيمنتر مربع
در موارديكه در نقشه هاي اجرائي آهن آج دار پيش بيني شده باشد بايد از آهن آج دار مارپيچ (توراستيل )42 استفاده شود كه مشخصات آن بشرح زير است:
مدول ارتجاعي برابر 2.100.000 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع و مقاومت ارتجاعي برابر 4200 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع و مقاومت گسيختگي برابر 5000 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع و ازدياد طول نسبي آن در موقع گسيختن برابر 8 درصد و تنش مجاز آن برابر 2400 كيلوگرم برسانتيمتر مربع خواهد بود.
مواد شيميائي
مصرف مواد شيميائي در بتن بايد طبق دستور دستگاه نظارت و از نوع و بميزان خواسته شده باشد. مواد شيميائي را بايد در محلهاي مناسبي نگهداري شوند بطوريكه از‌آلودگي، تبخير، يخ زدگي و نيز تغييرات درجه حرارت زياد و عوامل ديگري كه باعث تغييرات در خواص شيميائي ميگردد، جلوگيري بعمل آيد.
اجراي كارهاي بتني
كليات: جهت اجراي كارهاي بتني بايد علاوه بر استانداردهاي موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران نكات زير نيز رعايت شود: قبل از بتن ريزي بايد كليه وسائل مخلوط كردن و حمل بتن تميز شوند. قالبها و محلهائيكه بتن در آنها ريخته ميشود بايد از مواد زائد و يخ پاك گردند. قالبها بايد كاملاً مرطوب و يا روغن مالي شده باشند.
جايگزاري آرماتور، لوله، ميله مهار و ساير قطعاتيكه در داخل بتن قرار ميگيرند و همچنين سوراخها و فضاهاي خالي كه لازم است در داخل بتن تعيين شود بايد قبلا به رويت و تصويب مهندس ناظربرسد. موادي كه جهت سوراخها و فضاهاي خالي در بتن قرارداده ميشوند بايد با موادي كه بتوان آنها را بآساني خارج نمود آغشته شوند.
سطوحي كه با بتن در تماس است و قابليت جذب آب دارد بايد كاملاً مرطوب شود.
چنانچه در محلي كه بايد بتن ريخته شود آب وجود داشته باشد بايد قبلا آب را از آن محل خارج كرد. اينكار ممكنست با كمك پمپ يا هواي فشرده و يا بصورت ديگري كه دستگاه نظارت مجاز بداند انجام گيرد. قبل از بتن روي بتن قبلي، شيره خشك شد و مواد زائيد و دانه هاي لق بايد از سطح بتن پاك شود.
امروزه دانه هاى سبك خاك رس منبسط شده در بيش از 30 كشور جهان با نامهاى تجارى گوناگون توليد و عرضه مى شوند. در اروپا و آمريكا اين دانه ها را با عناوينى نظير لايتگ، ليكا، آگلايت و آرژكس مى شناسند. اين دانه ها به طور مشابه در ايران با نام ليكا توليد مى شوند. دانه خاك رس منبسط شده سبك(LECA ( Light Expanded ClayAggregate ويژگى هاى اين دانه ها باعث شده است تا در طيف وسيعى از كارهاى عمرانى و صنعتى به كار روند. در اين نگاشت برخى مسائل اساسى در مورد توليد و مصرف ليكا بررسى مى گردد. )ليكا چيست؟ يكى از روشهاى تهيه دانه هاى سبك استفاده از كوره گردان است. وقتى برخى از انواع رس با دانه هايى به ريزى صفر تا دو ميكرون در دماى بالاتر از 1000 درجه سانتى گراد در اين كوره ها حرارت مى بينند، گازهاى ايجاد شده در داخل آنها منبسط مى شوند و هزاران سلول هواى ريز تشكيل مى دهند. با سرد شدن مصالح، اين سلولها باقى مى مانند و سطح آنها سخت مى شود.
مهم ترين ويژگى هاى ليكا عبارتند از : وزن كم، عايق حرارت، عايق صوت، بازدارنده نفوذ رطوبت، مقاومت در برابر يخ زدگى، تراكم ناپذيرى تحت فشار ثابت و دائمى، فسادناپذيرى، مقاوت در برابر آتش و PH نزديك به نرمال. وزن كم اين دانه ها و در نتيجه هزينه حمل پائين آن باعث شده است تا از ليكا در پر كردن فضاهاى خالى استفاده شود. در كاربردهاى خاص نظير زير سازى ساختمان و تسطيح و شيب بندى بام، خواص عايق حرارتى و دوام ليكا مشخصات فنى مناسبى براى آن فراهم مى كند. در راهسازى نيز از تراكم ناپذيرى ليكا براى كنترل نشست پلاستيك بسترهاى سست استفاده مى شود. همچنين جذب آب مناسب ، تخلخل و دوام ليكا آن را براى كشاورزى بدون خاك مناسب ساخته است. همين خواص باعث شده است تا در تصفيه فاضلابهاى خانگى از فيلترهاى ساخته شده از ليكا استفاده شود.
) ويژگيهاى بتن ليكا
خواص ليكا باعث شده است تا بتن سبك ليكا كاربردهاى فراوانى داشته باشد. مهم ترين ويژگى هاى بتن ليكا عبارتند از:وزن كم، سهولت حمل و نقل، بهره ورى بالا هنگام اجرا، سطح مناسب براى اندود كارى، مقاومت و باربرى، عايق حرارت، مقاومت در برابر آتش، عايق صدا ،مقاومت در برابر يخ زدگى، بازدارندگى در برابر نفوذ رطوبت و دوام در برابر مواد آهكى.
متناسب با وزن و مقاومت مورد نظر از بتن سبك ليكا به عنوان پر كننده ، عايق و يا باربر استفاده مى شود. بتن ليكا مى تواند در جا ريخته شود و يا بصورت بلوك، اجزاى ساختمانى وساير قطعات پيش ساخته بكار رود. در هر مورد متناسب با كاربرد و روش اجرا از دانه بندى هاى مناسب ليكا استفاده مى شود. بتن هاى پر كننده و عايق اغلب در پى سازى و زير سازى ساختمان، شيب بندى كف و بام، بلوك ها يا اجزاى ديوارهاى جدا كننده و محيطى غيرباربر به كار مى روند. در حالى كه از بتن هاى سبك سازه اى – كه البته عايق نيز خواهند بود- در ساخت اجزاى مقاوم نظير بلوك هاى باربر، پانل هاى ديوارى و سقفى مسلح و نيز اسكلت بتن مسلح ساختمانها استفاده مى شود. قابل توجه است كه به دليل الزامات مقاومت و دانه بندى ، تنها با استفاده از دانه هاى ليكا مى توان در ايران بتن سبك سازه اى ساخت.
ليكا در شيب بندى كف و بام
ليكا دانه هاى مدور و سبك رس منبسط شده ايست كه در كوره هاى گردان و در حرارت بالاى 1100درجه سانتى گراد در يكى از مدرن ترين واحدهاى صنعتى ايران توليد مى شود. ليكا فى الواقع پوكه ايست صنعتى و داراى كاربردهاى وسيع در ساختمان و كشاورزى.
ويژگيهاى پوكه صنعتى ليكا
دانه هاى ليكا بشكل تقريبأ مدور و با سطحى زبر و ناهموار است. قشر ميكروسكپى خارجى آن قهوه اى و داحل دانه ها بشكل بافت سلولى و برنگ سياه است.
دانه هاى توليدى كارخانه در اندازه هاى متفاوت و كلأ در چهار نوع دانه بندى (20-10, 10-3, 3-0) ميلى متر و مخلوط(20-0) عرضه مى گردد.
وزن فضايى دانه هاى خشك ليكا بصورت فله و براى دانه بندى 20-10ميلى متر حدود 330كيلوگرم در متر مكعب است، اين سبكى بعلت هواى موجود بين و داخل دانه هاست كه بر حسب دانه بنديها بين 73تا88درصد فضاى كل را اشغال مى كند.
ويژگيهاى مهم دانه هاى ليكا بشرح زير است:
- فوق العاده سبك است .
- غير قابل احتراق و فسادناپذير است.
- بهترين عايق حرارتى است كه تعادل گرما و سرما را در فصول مختلف در داخل ساختمان برقرار مى كند.
- عايق فوق العاده مناسبى براى صدا است
بهترين ماده شناخته شده براى جلوگيرى ار نفوذ رطوبت است.
- مقاومت بسيار عالى در مقابل يخ زدگى
در مقابل فشار مكانيكى دائمى فشرده نمى شود و نسبت درصد هواى موجود ثابت مى ماند.
- ضريب انتقال حرارتى دانه هاى ليكا بصورت فله بر حسب دانه بنديها بين 9 0.0 تا 0.101 W/M.k متغير است.
كاربرد ليكا در صنعت ساختمان
براى شيب بندى كف و پشت بام: پوكه صنعتى ليكا بهترين مصالح ساختمانى براى پوشش كف و سقف پشت بام است. كاربرد انجام پذير بوده و طريقه مصرف آن كاملأ براى معماران و مهندسين شناخته آن بسادگى شده است . لايه ليكا كه بضخامت حدود 10تا15سانتى متر بكار گرفته مى شود بدو طريق سفت مى گردد:
در حالت كارهاى بزرگ نخست دانه ها با پاشيدن آب خيس و سپس بصورت آزاد و يا در داخل بتونير با سيمان مخلوط مى شود. عيار مخلوط بازاى يكصد كيلوگرم ليكا حدود 16كيلوگرم سيمان است.
به اين مخلوط آنقدر آب اضافه مى كنند تا رنگ آن بصورت حاكسترى تند و شفاف در بيايد.
مخلوط در محل كار قرار مى گيرد و به آرامى با تخته كوب تسطيح مى شود. بمنظور جلوگيرى از خشك شدن ، اين مخلوط تسطيح شده بطور منظم آب پاشى و يا با ورقه پلاستيكى پوشانده مى شود.
در حالت استقرار يافته در اين حالت روى لايه ليكائى كه قبلأ خيس و تراز شده مايع سيمان(حدود 60ليترآب بازاى يك كيسه 50كيلوئى سيمان) بمقدار 12ليتر در يك متر مربع سطح، روى لايه ريخته مى شود-بدين ترتيب در هر مرحله 6تا7متر مربع پوشش ليكا آماده مى گردد.
حفاظت آن مانند آنچه در پيش ذكر شد انجام مى گيرد.
براى عايق بندى كف
براى كف هاى چوبى: كف اتاق قبلأ با ورقه اى از پلاستيك يا قير گونى پوشانده مى شود. پس از اطمينان به اينكه كف چوبى قدرت تحمل فشار حدود 35تا40 كيلوگرم بر متر مربع را دارا مى باشد دانه هاى ليكا در داخل كادرها به ضخامت 10تا15 سانتى متر ريخته مىشودوسپس تخته چوبهاى فشرده بضخامت 18 ميلى متر روى كادرهاى چوبى ميخكوب مى گردد.
براى كف هاى شفته اى: در طول اتاق يا سالن بفاصله هاى دو متر تخته هائى بارتفاع 10 تا 15 سانتى متر (ضخامت لايه بتن ليكا) كادر بندى مى شود سپس دانه هاى ليكا در داخل اين كادرها ريخته و به آرامى تخته كوب مى گرددسپس با تخته اى صاف و بطول بيش از 2متر تراز مى شود و در مرحله آخر با دوغاب سيمان عمل تثبيت انجام مى گيرد.
انواع بلوك هاى ديوارى ليكا
مشخصات فنى
كد
اندازه ها (سانتى متر)
نوع بلوك هاى ساختمانى ليكا
وزن قطعه: 11كيلو گرم
ضخامت ديوار: 19سانتى متر
مجموع وزن يك متر مربع ديوار تمام شده: 165/3kg/m3
تعداد قطعه در ديوار: 9/27 قالب در متر مربع
WB 49.3/20
20×19×49
ديوارى توخالى ته پر با سه سوراخ
وزن قطعه: 5/16كيلو گرم
ضخامت ديوار: 19سانتى متر
وزن ديوار: يك متر مربع ديوار تمام شده با ليكا 218 كيلوگرم بر متر مربع
تعداد قطعه در ديوار: 9/27قالب در متر مربع
WB 49.0/20
20×19×49
ديوارى توپر
وزن قطعه: 9/6كيلو گرم
ضخامت ديوار: 20سانتى متر
وزن ديوار: يك متر مربع ديوار تمام شده با ليكا 172/5kg/m2 كيلوگرم بر متر مربع
تعداد قطعه در ديوار: 3/11قالب در متر مربع
ليكا در بتن سبك و نيمه سبك
بتن سبك ليكا از مخلوط كردن دانه هاى ليكا با سيمان و آب بدست مى آيد-دوغاب سيمان عمل بهم چسباندن دانه ها به يكديگر و ايجاد پيوستگى در دانه هاى ليكا را انجام مى دهد.
افزايش ماسه بافت بتن را پيوسته تر و در نتيجه تخلخل را كاهش مى دهد. با اين عمل حجم هواى داخل بتن كاهش و در عوض استحكام ساختار بتن افزايش پيدا مى كند . اين نوع بتن ساخته شده از سيمان، ليكا، ماسه و آب، بتن نيمه سبك ناميده مى شود.
اين دو نوع بتن اصولأ براى نيل به هدف سبك كردن در صنعت ساختمان به كار گرفته مى شود. مصرف ليكا ضمن كاهش وزن فضايى بتن هدايت حرارتى بتن را نيز فوق العاده كاهش مى دهد.
مقاومت فشارى بتن ليكا با وزن فضايى بين 750 تا 1500 كيلوگرم بر متر مكعب داراى مقاومت بسيار عالى است. بطور نمونه بتن ليكايى كه به صورت مكعب 15×15×15 سانتى متربا وزن فضايى1500كيلوگرم بر متر مكعب(وزن خشك) در مركز تحقيقات ساختمان و مسكن ايران تحت آزمايش مقاوت فشارى قرار گرفت، مقاوت 28روزه آن به 208كيلوگرم بر سانتى متر مربع بالغ گرديد. توليد سه نوع بتن مطابق توصيه فرم (Comite europeen du Beton C.E.B) يا كميته اروپايى بتن با مشخصات زير انجام مى گيرد. تيپ structural) S) با وزن فضايى 1600تا 1900 كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت فشارى بيشتر از 600 كيلوگرم بر متر مربع
دانه كاربرد بتن هاى ليكا بتن ليكا داراى كاربردهاى فوق العاده وسيع بوده كه اهم آنها به شرح زير است. _ شيب بندى و پوشش هاى سقف و كف _ پركننده سبك و افزايش هواى لايه بندى ها _ توليد بلوك هاى سبك ساختمانى عايق و باربر _ پانل هاى ساندويچى پيش ساخته _ سنگفرش محوطه(دال) و درپوش هاى راه آب و ... غيره مزاياى كاربرى بتن سبك ليكا _ وزن فضايى كاهش يافته و راحتى و آسانى حمل و نقل _ ايزولاسيون حرارتى و بادوام به دليل نسج سلولى دانه ها و توده هواى بسيار زياد بين و داخل دانه ها _ مقاومت فوق العاده در مقابل آتش و عدم ايجاد گازهاى سمى در آتش سوزى _ كاهش هزينه هاى دستمزدى و سرعت بخشيدن به كار به دليل سبكى بتن _ سهولت ماله كشى و اندودهاى سنتى به دليل نسج باز و رويه زبر بتن ليكا _ مقاومت بسيارخوب در مقابل فشارهاى وارده _ ضريب هدايت حرارتى فوق العاده پايين _ عايق بسيار خوب براى صدا با ضريب بسيار مناسب جذب آكوستيك _ مقاوم در مقابل يخ زدگى، نفوذ رطوبت و مواد آهكى
بشر از زمانهاي دور، براي مهار نيروهاي طبيعي و در اختيار گرفتن آنها تلاش و تكاپوي زيادي انجام داده است. يكي از عمده ترين نياز انسان در زندگي، مسئله آب است كه عامل اساسي تشكيل تمدنهاي كهن در مناطق مختلف جهان بوده و عدم آن، باعث نابودي تمدنهاي قديمي زيادي شده است. تاريخ و تمدن بشر نشان مي دهد كه اكثر شهرها و تمدن ها، تا حد امكان در كنار رودخانه ها يا سواحل درياها بنا شده است. با افزايش جمعيت و افزايش آگاهي ها، انسانها سعي نمودند در مناطق دورتر از رودخانه نيز از امتياز آب بهره مند شوند. مهندسي سد از روش هاي ساخت ابتدائي و ساده به شكل پيچيده امروزي، تكامل يافته است. سدسازي كهن را بايد ارج نهاد چرا كه يك هنر اوليه و آزمايشات منتج از تجارب و آزمونهاي ساده بوده است كه بتدريج طي قرنهاي متمادي با علم درآميخته است. سدهاي خاكي ساخته شده در هزاران سال پيش از استحكام چنداني برخوردار نبودند لذا به راحتي بوسيله سيلاب شسته شده و از بين مي رفتند. ولي ساخت سدهاي با مصالح سنگي در بسياري از نقاط دنيا رايج بوده است. يكي از اولين سدهاي سنگريزه اي جهان، سد الكفاره در وادي الغراوي، نزديكي حلوان در كشور مصر است. بقاياي جامانده از اين سد كه زمان ساخت آن بين سالهاي 2600 تا 2900 قبل از ميلاد تخمين زده ميشود، نظر هر بيننده اي را به خود جلب مي كند. اين سد از نوع سنگريزه و به ارتفاع 14 متر و طول 115 متر با پوشش ساخته شده از سنگ تراشيده و هسته سنگ لاشه اي – شني بوده است.
مهارت سازندگان سدها به تدريج در طول قرنهاي متمادي افزايش يافت. روميان سدهاي زيادي با مصالح بنائي و ملات بسيار بادوام احداث كردند كه برخي از آنها، هنوز هم مورد بهره برداري قرار مي گيرد و سرريزهاي بزرگ آن سدها، گواه بر درك روميان از مباني مهندسي است. در ايران قديم نيز سد مهمي در تنگه باريكي بروي رودخانه كبار در حدود 24 كيلومتري شهرستان قم ساخته شده است. تصور مي شود اين سد كه قدمت آن به حدود 1300 سال قبل از ميلاد مي رسد، قديمي ترين سد قوسي باشد كه هنوز هم پابرجا مانده است. ارتفاع آن به حدود 26 متر و طول آن به 55 متر بالغ مي شود. بدنه اين سد از سنگ لاشه سخت و رويه آن از ملات و تخته سنگ ساخته شده و دو سر قوس سد به ديواره هاي تنگه قفل و بست گرديده است.
طراحي سدهاي پشتبنددار با احداث سد البوئورادفريا (كه به نام سد المند الجو نيز معروف است) در نزديكي باداجو اسپانيا در سال 1747 پيشرفت نمود. اين سد يك سازة سنگ لاشه اي – بنائي به ارتفاع 5/23 متر و طول 170 متر ميباشد. كه سطح پائين دست آن به پشتبندها تكيه دارد. مفاهيم طراحي سدهاي سنگي از اسپانيا به آمريكالي شمالي و آمريكاي جنوبي انتقال يافت در مكزيك سدهاي سنگ لاشه اي – بنائي در موارد زيادي انتخاب گرديد.
سازه بنائي معروف به ميرالوم اولين سد چند قوس شناسائي شده دنيا است كه در حدود سال 1800 ميلادي در نزديكي حيدرآباد هند ساخته شد. ارتفاع اين سد تقريباً 12 متر و طول آن 762 متر است. جدول (1-1) ليست تعدادي از سدهاي مهم ايران را نشان مي دهد. همچنين در جدول (2-1) ليست بزرگترين سدهاي مهم جهان با تقسيم بندي بر حسب ارتفاع و تيپ ساخت و به تفكيك كشورها و زمان ساخت و اجراء، ارائه شده است. با توجه به اينكه اطلاعات ارائه شده در اين جدول، آخرين اطلاعات مأخوذ از شبكه هاي اطلاع رساني جهاني است، لذا حتي بعضي از سدهاي در حال ساخت را نيز شامل مي شود. ]براي مثال بلندترين سد در حال ساخت جهان در حال حاضر در كشور روسيه با تيپ (E-R) به ارتفاع 335 متر مي باشد.
رديف
نام سد
محل سد
نوع سد
ارتفاع‌ازشالوده
و از عمق (m)
طول تاج سد
عرض تاج سد در قاعده (m)
سال اتمام
1
گلپايگان
گلپايگان
پاره‌سنگي
51/56
340
15
1339
2
كرج (اميركبير)
كرج
بتني‌قوسي
165/180
390
82/30
1340
3
دز
شمال دزفول
بتني‌قوسي
190/203
212
5/27
1341
4
سفيدرود
منجيل
بتني‌باپشت‌بند
106
425
5/100
1341
5
اكباتان
همدان
بتني‌وزني‌پايه‌دار
33/54
286
5/36
1342
6
لتيان
شمال تهران
پايه دار
80/107
450
9/99
1346
7
زاينده رود
اصفهان
دو قوسي
88/100
450
5/29
1349
8
زرينه رود
بوكان
خاكي
50/52
720
10/245
1350
9
وشمگير
گرگان
خاكي
8/28
430
12
1349
10
ارس
قزل قشلاق
خاكي
38/46
945
8/182
1349
11
مهاباد
مهاباد
پاره سنگي
46/47.5
700
8/215
1349
12
درودزن
شمال شيراز
خاكي
55/60
700
10/400
1352
13
كارون
مسجدسليمان
بتني‌دو‌قوسي
177/200
380
6/31.5
1356
14
چاه نيمه
سيستان
خاكي
17
170
6/168
1360
15
ميناب (استقلال)
ميناب
بتني‌قوسي
5/60
450
5/58
1362
16
لار
شمال تهران
خاكي
105/105
1170
12/100
1359
17
قشلاق (وحدت)
سنندج
پاره سنگي
80/90
330
10/260
1362
18
سد دوم كوهرنگ
فارسان
بتني وزني
22
73
1364
19
كارده
كارده(مشهد)
بتني‌دو‌قوسي
50/67
144
2/8.5
1366
20
طرق
طرق (مشهد)
بتني‌دو‌قوسي
74/81
330
8/128
1367
21
جيرفت
جيرفت
بتني‌دو‌قوسي
127/133
250
5/17
1370
22
خميران
بالاي‌نجف‌آباد
خاكي
5/31
185
11/148
1371
جدول (1-1): ليست تعدادي از سدهاي مهم ايران
سال تكميل
(m) ارتفاع
تيپ
كشور
رودخانه
نام
رديف
UC
335
E-R
Russia
Vakhah
Kogun
1
1980
300
E
Tajikistan
Vakhah
Nurek
2
1961
285
G
Switzerland
Dixence
Crand Dixence
3
1980
272
A
Ceorgia
Inguri
Inguri
4
1980
261
R
Mexico
Crijalva
Chicoasen
5
UC
261
E-R
India
Bhagirathi
Tehri
6
UC
253
E-R
India
Toas
Kishau
7
UC
245
A
China
Tiang
Erlan Yalong
8
UC
245
A
Russia
Yenisei
Sayano-shushensk
9
UC
243
R
Colombia
Cuavio
Cuavio
10
جدول (2-1): ليست تعدادي از بلندترين سدهاي جهان
Type: E= Earth fill (خاكريز); R=Rockfill (سنگريز);
G=Gravity (وزني); A=Arch (قوسي)
UC=Under construction
Source: Vscold Register of Dams
تقريباً تا سال 1850، معيارهاي ملي براي طراحي سد معدود بود. شكست سد پوئن تس برروي دورخانة ريوگوادالن تين در اسپانيا در سال 1802، عدم كفايت برخي روشهاي تجربي را به نمايش گذاشت.
ابتدا قرار بود كه اين سازه بنائي وزني، كاملاً برروي سنگ ساخته شود، اما كشف آبرفت عميق در آبراه رودخانه منجر به استفاده از شمعكها و قيدهاي چوبي در پي همان قسمت شد. پس از 11 سال بهره برداري، زيربندي در هم شكست و بريدگي بزرگي در سد ايجاد شد. طي قرن نوزدهم، پيشرفت قابل توجهي در مهندسي سدهاي وزني در اروپا حاصل گرديد. در سال 1853، مهندس فرانسوي ام. دوسازيلي توصيه كرد كه فشار داخلي سد پائين تر از حد معين نگه داشته شده و نيز ابعاد آن طوري تعيين شود كه از لغزش جلوگيري به عمل آيد، 25 سال بعد، مفهوم خط منتجة نيروها در داخل يك سوم مياني هر صفحه افقي بوسيلة دبل يو.جي.ام رانكين انگليسي به تفصيل تشريح و روشن گرديد. مفاهيم پيشنهاد شده بوسيلة ام. دو سازيلي و رانكين راه را براي تحليل منطقي سدها گشود.
درحالي كه معيار يك سوم مياني بطور عام براي تأمين مقاومت سدهاي وزني تحت بار متوسط در مقابل واژگوني پذيرفته شده بود، مهندسين به اهميت فشار بر كنش و لغزش پي مي بردند.
در اين راستا، در طراحي سد ويرنوي در انگليس كه طي سالهاي 1882 تا 1890 ساخته شد، يك سيستم زهكشي براي كاهش فشار بر كنش پيش بيني گرديد.
Number of incidents
Total
Misc
Rockfill
Earthfill
Cravity
Buttress
Arch
72
1
2
49
6
5
9
Exploration
11
-----
-----
8
2
-----
1
Material
25
-----
3
17
4
1
-----
Layout
76
2
3
48
13
6
4
Design
41
-----
5
32
2
1
1
Construction
6
-----
1
5
-----
-----
-----
Operation
5
-----
-----
3
-----
1
1
Supervision
236
3
14
162
27
14
16
Total
جدول (3-1): تعداد حوادث اتفاق افتاده در سدهاي با تيپ هاي مختلف بر اساس انتشارات كميته بين المللي سدهاي بزرگ
از اوايل قرن بيستم پيشرفت مهمي در فن آوري بتن سدها كه شامل مخلوطهاي دقيقاً كنترل شده، لرزش، سيمانهاي مخصوص، انواع پوزولان، دانه بندي شن و ماسه، هوادهي، سرمايش و مواد افزودني مي باشد، به دست آمده است.
سازه هاي شگفت انگيزي چون سد گراندديكسنس سوئيس كه در سال 1962 به ارتفاع 285 متر در كشور سوئيس ساخته شد، نمونه پيشرفت به دست آمده در طراحي و ساخت سدهاي بتني مي باشند. در قرن نوزدهم با آغاز استفاده از ماشين آلات به جاي حيوانات در حمل مصالح و متراكم ساختن خاكريز و غيره توسعة سدهاي خاكي شتاب بيشتري گرفت. انتقال از دورة گريدرها و گاريهاي اسبي، غلطك هاي صاف و ماله كشي بزودي با تعميم استفاده از ماشين آلات سنگين مانند غلطك پاچه بزي و كشنده هاي با يدك چرخ زنجيري به صورت كامل انجام گرفت. تا سال 1940 تجهيزات بزرگ ويژه اي براي جابه جائي و تراكم خاك و سنگ ساخته شده بود. در دو دهه 1950 تا 1970، غلطك لرزان در وهلة اول براي متراكم كردن شن و ماسه و سپس براي متراكم كردن سنگريزه ها مقبوليت گسترده اي پيدا كرد. اين وسيله در انتخاب و ساخت سدهاي سنگريز متراكم به جاي خاكريز يا سنگريز غيرمتراكم تأثير زيادي داشت.
با افزايش زياد توانائيهاي انسان در سدسازي، روند كار به سوي احداث سدهاي خاكي بزرگ گرايش يافت و با شناخت عمومي از قابليت اين نوع سد براي انطباق با شرائط مختلف ساختگاه نسبت به سدهاي صلب تر، اين گرايش رو به فزوني گذاشت.
ساخت سدهاي سنگريز با احداث سد سالتسپرينگز به ارتفاع بي سابقة 100 متر در كاليفرنياي آمريكا (1931) جذابيت بيشتري يافت. اين سد از نوع سنگريز غيرمتراكم با رويه بتني است كه تا اواسط قرن حاضر رايج بود.
2-1. اهداف سدسازي
هريك از سدها، داراي ويژگي خاصي است و براي اهداف مشخصي نيز طراحي و اجراء مي شوند. بعضي از سدها براي يك هدف مشخص مثل جلوگيري از سيلاب و تخريب شهرها و روستاها ساخته مي شوند و بعضي ديگر اهداف متعددي در ساخت آنها منظور شده است. در زير به اغلب اين اهداف اشاره مي شود كه هر سدي چه در گذشته و چه حال براي پوشش دادن به يكي از اين نيازها و يا تركيبي از اين موارد، ساخته شده و يا ساخته خواهد شد.
كشاورزي (توسعه اراضي و بهبود نوع كشت)
تامين آب شرب مردم و آب مورد نياز كارخانجات
توليد برق شهري و برق صنعتي
سياحتي و گسترش صنعت توريسم
تلطيف هواي منطقه و بهبود محيط زيست
پرورش ماهي و مرغابي (توليد پروتئين)
مهار آبهاي سطحي و سيلابهاي فصلي
رسوبگيري و جلوگيري از گسترش رسوب در اراضي پائين دست
3-1. طبقه بندي انواع سدها
بطور كلي انواع و اقسام سدهايي كه در سطح جهان براي پوشش هركدام از اهداف سدسازي، ساخته شده اند به شرح زير طبقه بندي مي شوند. لازم به ذكر است كه اين طبقه بندي بر اساس مصالح تشكيل دهنده اجزاء سد و شكل سد صورت گرفته است:
الف) سدهايي كه توسط مواد متصل به هم ساخته مي شوند.
ب) سدهايي كه توسط مواد غير متصل به هم ساخته مي شوند.
ج) سدهاي ساخته شده با مصالح خاص.
مورد الف بيشتر شامل سدهاي بتني و سدهاي ساخته شده با مصالح بنايي (در گذشته) است داراي تقسيم بندي زير مي باشد:
1-سدهاي وزني
2-سدهاي قوسي
1-2. تك قوس
1-1-2. قوس با شعاع ثابت
2-1-2. قوس با شعاع متغير
2-2. دو قوس
3-سدهاي پايه دار يا پشت بنددار
1-3. تك قوسي
2-3. چند قوسي
3-3. ساده
4-سدهاي انحرافي
1-4. انحرافي كاملاً متحرك
2-4. انحرافي نيمه متحرك
3-4. انحرافي ثابت
مورد ب در خصوص سدهاي ساخته شده با مواد غير متصل شامل انواع سدهاي خاكي و سنگي و سنگريزه اي مي باشد كه به ترتيب زير طبقه بندي مي شوند:
1-سدهاي خاكي
سدهاي خاكي همگن.
سدهاي خاكي مغزه دار
سدهاي خاكي ديافراگمي
2-سدهاي سنگي
سدهاي سنگي
سدهاي سنگريزه اي
مورد ج، سدهاي ساخته شده با مصالح خاص شامل سدهاي لاستيكي و زيرزميني است كه در فصل مربوطه توضيح بيشتر ارائه شده است.
4-1. انتخاب نوع سد مناسب براي ساختگاه
در اجراء پروژه هاي سدسازي، ابتدا درخواست مطالعه لازم جهت اجراي سد در يك منطقه خاص توسط مردم يا نمايندگان آنها يا كارشناسان سازمان ها، به واحدهاي ذيربط ارائه مي شود. (اين در صورتي است كه در آن منطقه شناسائي پتانسيل هاي سدسازي و محل هاي مناسب براي تمام منطقه صورت نگرفته باشد). در اين صورت منطقه مورد نظر ابتدا روي نقشه هاي مربوطه مورد مطالعه اوليه قرار مي گيرد. در اين مطالعه وجود آب كافي و محل مناسب براي مخزن و محور سد مد نظر قرار مي گيرد. همچنين وضعيت كلي منطقه از لحاظ پوشش دادن به ديگر اهداف سدسازي از قبيل كشاورزي و حتي سطح زير كشت مورد محاسبه قرار مي گيرد. سپس در صورت وجود محل يا محل هاي مناسب، كارشناساني مركب از كارشناسان مسائل ژئوتكنيك، هيدرولوژي، زمين شناسي و نقشه برداري به محل مورد نظر اعزام مي شوند تا از نزديك منطقه را مورد بازديد صحرائي قرار دهند. در پي اين بررسي، علاوه بر مسائل هيدرولوژي، ژئوتكنيك، زمين شناسي و توپوگرافي منطقه، وجود رسوبات، مسائل محيط زيست، مسائل اجتماعي و اقتصادي و غيره مطرح مي شود. در اين انتخاب، محل سد و نوع سد و ابعاد آن و هزينه تقريبي آن جهت بررسي هاي بيشتر تعيين مي گردد.
در انتخاب نوع سد، شرايط توپوگرافي و زمين شناسي محل، عوامل اوليه در ارزيابي مناسب بودن نسبي انواع سدها است. اين مشخصات ساختگاه سد، كه ارتباط متقابل با هم دارند، بر نحوه بارگذاري روي پي و الگوي نشت از حاشيه هاي مخزن تأثير مي گذارند. اگر تغيير شكل پذيري يا شكل پي سد از نقطه اي به نقطه اي ديگر بسيار متغير باشد، ممكن است منجر به تمركز تنش در قسمتهاي خاصي از سد شود. مخصوصاً سدهاي خاكي ممكن است در اثر تغيير شكل، در نقاط بحراني آسيب پذير باشند. همچنين ممكن است در تكيه گاههاي پرنشيب و در سطوح مشترك سازه اي، كه امكان متراكم نمودن مصالح به اندازه كافي وجود ندارد، نشستهاي نامساوي ايجاد شود. در اين محلها، تغيير شكل خاكريز ممكن است باعث بازشدن مجاري خطرناك براي نشست آب گردد. به همين دليل، شكستهاي زيادي در طول مجاري تخليه صورت گرفته است. هرچند خاكريزهائي كه به نحو صحيح ساخته شده است، قادر به تحمل حركات زيادي مي باشند ولي مقاومت آنها در مقابل سرريز شدن آب نسبتاً كم است، لذا ارتفاع آزاد و ظرفيت سيستم سرريز آنها بايد مقداري دست بالا و محافظه كارانه درنظر گرفته شود. برعكس اين نوع سدها، اغلب سدهاي بتني مي توانند در شرايط استغراق (عبور آب از روي تاج آنها) حداقل تا چندين ساعت مقاومت كنند. رمز ايمني آنها ممكن است مقاومت پي در مقابل ضربة آب سرريز كننده باشد.
سدهاي قوسي مي توانند بارهاي سنگيني را تحمل كنند، اما مقاومت و يكپارچگي آنها ذاتاً به مقاومت تكيه گاهها بستگي دارد. شكست اين نوع سدها ممكن است در اثر فرسايش سنگ يا برش ناشي از فشار آب اتفاق افتد. تضعيف تكيه گاه قوس شايد در اثر فرسايش پي نيز حادث شود. سدهاي وزني به دليل عمر زيادشان مورد توجه قرار گرفته اند. حجم زياد اين نوع سدها مقاومت آنها را در مقابل هوازدگي و نارسائي هاي ساختگاه افزايش مي دهد. با وجود اين، برخي از همين سدها نيز كه اجزاي پي آنها نسبت به لغزش آسيب پذير و حساس بوده است، شكسته اند. اين نقطه ضعف در معدودي از سدهاي پشتبنددار نيز ديده شده است. هر يك از انواع سدها داراي ويژگيهاي مشخصي مي باشند، اما نبايد آنها را غيرقابل تغيير دانست. مطمئناً هر نوع سد براي يك ساختگاه معين، داراي برخي معايب و محاسن مي باشد. با وجود اين، ارزيابي بر اساس موارد استثنائي مي تواند گمراه كننده باشد. مثلاً سدهاي سنگريز عموماً به تحمل مقادير زياد نشت طي مدتهاي طولاني، معروفند. و اين در موارد زيادي صحيح مي باشد، اما برخي از آنها مقادير زيادي مصالح ريزدانه دارند كه آنها را، مخصوصاً اگر غير متراكم و يا از لايه هاي ضخيم تشكيل يافته باشند، مستعد فرسايش مي كند.
ويژگي سدهاي خاكي و پاره سنگي اين است كه اين سدها را مي توان با حجم فوق العاده زياد و در منطقه اي وسيع بر شالوده هاي غيرسنگي نيز بنا نمود. در صورتيكه اگر عرض منطقه آبگير (يا عرض دره) خيلي وسيع باشد و يا شالوده اي آبرفتي و بطور كلي غيرسنگي وجود داشته باشد، ساختن سدهاي بتني يا اقتصادي نيست و يا اصلاً مقدور نمي باشد و معمولاً در مواردي كه سد خاكي انتخاب مي شود تنها نوع ممكن براي آن منطقه است. مزيت ديگر سد خاكي اينست كه مصالح ساخت آن به فاصله كمي در دسترس است و به هر حال ارزان تر از مصالحي مانند بتن و فولاد تمام خواهد شد.
بنابراين در شرايط خاص مي توان با اطمينان بيشتر تصميم گرفت. مثلاً هنگامي كه عرض رودخانه كم و ديوراهاي محكم سنگي و بستر سنگي محكم وجود دارد مناسب ترين نوع سد، سد بتني است كه سرريز آن از تاج باشد و برعكس، اگر رودخانه بر يك دشت يا دره وسيع و بر يك بستر غيرسنگي مي گذرد، ساختن سدهاي بتني مقدور نيست و تنها روش ممكن سد خاكي است. در موارد بينابين كه امكان ساخت انواع سد ميسر است، انتخاب يكي بر ديگري به سادگي ميسر نيست.
در اين موارد تجربه كارشناسان و مهندسين مجرب نقش تعيين كننده را دارد. كه همراه با اين عنصر اصلي، پارامترهاي اقتصادي، وضعيت زمين محل، كارائي نوع سد براي هدف مورد نظر، امكان تهيه و حمل مصالح مورد نظر، مدت زمان ساخت و گاهي مدت زمان انحراف آب، امكان دسترسي به نيروي انساني، مسأله هزينه سرريز، حفاظت آن و مسايل مربوط به دريچه ها هركدام به نحوي در تصميم گيري دخالت دارد. در سد انتخاب شده، كليه موارد، مورد بررسي قرار گرفته است.
5-1. مطالعه، تحليل و بررسي انواع سدها
علوم مهندسي سد، با توجه به گسترده بودن دامنه مطالعاتي آن در شاخه هاي مختلف علمي از پيچيدگي خاصي برخوردار است. همچنين با توجه به اين تنوع و گستردگي، حجم مطالب مورد بحث در اين علم، بسيار زياد مي باشد. لذا به هيچ عنوان بررسي تمام جزئيات مطالعات، تحليل، طراحي و اجزاء در خصوص تمام انواع سدها در يك مجلد امكان پذير نمي باشد. اين درحالي است كه روز به روز بر حجم مطالعات و يافته هاي علمي در اين شاخه از علم افزوده مي شود. و حتي سدهاي جديدي با فن آوري هاي جديد ايجاد مي شود. در ادامه تعدادي از انواع سدها از نكته نظرات مختلف مورد بررسي قرار گرفته است.
مقدمه: براي اولين بار در اواسط دهه 1960 در ايالات متحده کار بر روي اولين سيستم اطلاعات جغرافيايي آغاز شد. در اين سيستم ها عکس هاي هوايي، اطلاعات کشاورزي، جنگلداري، خاک ، زمين شناسي و نقشه هاي مربوطه مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه 1970 با پيشرفت علم و امکان دسترسي به فناوري هاي کامپيوتري و تکنولوژيهاي لازم براي کار با داده هاي مکاني، سيستم اطلاعات جغرافيايي يا (GIS)، براي فراهم آوردن قدرت تجزيه و تحليل حجم هاي بزرگ داده هاي جغرافيايي شکل گرفت. در دهه هاي اخير به سبب گسترش تکنولوژي هاي کامپيوتري،سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي امکان نگهداري به روز داده هاي زمين مرجع و نيز امکان ترکيب مجموعه داده هاي مختلف را به طور مؤثر فراهم ساخته اند. امروزه GIS براي تحقيق و بررسي هاي علمي، مديريت منابع و ذخاير و همچنين برنامه ريزي هاي توسعه اي به کار گرفته مي شود.
GIS چيست؟ سيستم اطلاعات جغرافيايي(Geographic Information Systems) يا GIS يک سيستم کامپيوتري براي مديريت و تجزيه و تحليل اطلاعات مکاني بوده که قابليت جمع آوري، ذخيره، تجزيه وتحليل و نمايش اطلاعات جغرافيايي (مکاني) را دارد. داده هادريک (GIS) بر اساس موقعيتشان نشان داده مي شوند. تکنولوژي GIS با جمع آوري و تلفيق اطلاعات پايگاه داده هاي معمولي، به وسيله تصوير سازي و استفاده از آناليز هاي جغرافيايي، اطلاعاتي را براي تهيه نقشه ها فراهم مي سازد. اين اطلاعات به منظور واضح تر جلوه دادن رويدادها ، پيش بيني نتايج و تهيه نقشه ها به کار گرفته مي شوند. دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي واژه جغرافيايي يا(Geographic) عبارت است از موقعيت موضوع هاي داده ها، برحسب مختصات جغرافيايي (طول و عرض). واژه (Information) يا اطلاعات نشان مي دهد که داده ها در GIS براي ارائه دانسته هاي مفيد، نه تنها به صورت نقشه ها و تصاوير رنگي بلکه بصورت گرافيک هاي آماري، جداول و پاسخ هاي نمايشي متنوعي به منظور جستجوهاي عملي سازماندهي مي شوند. واژه(System) يا سيستم نيز نشان دهنده اين است که GIS از چندين قسمت متصل و وابسته به يکديگر براي کارکرد هاي گوناگون، ساخته شده است.
مؤلفه هاي GIS: يک سيستم GIS شامل يک بسته کامپيوتري (شامل سخت افزار و نرم افزار) از برنامه هاي رايانه اي با يک واسطه کاربر مي باشد که دست يابي به عمليات واهداف ويژه اي را فراهم مي سازد. مؤلفه هاي چنين سيستمي به ترتيب عبارتند از: کاربران، سخت افزارها، نرم افزارها، اطلاعات و روش ها.
مولفه هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي مؤلفه هاي چنين سيستمي به ترتيب عبارتند از: 1)کاربران (User): مهارت در انتخاب و استفاده از ابزارها دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي وشناخت کافي از اطلاعاتي که استفاده مي شوند، يکي از موارد اساسي براي موفقيت در استفاده از تکنولوژي GIS است، که اين از وظايف يک کاربر مي باشد. 2)سخت افزارها (Software): امروزه شبکه هاي GIS شامل تعدادي workstation, x-station، کامپيوترهاي شخصي، چاپگرها و پلاترها مي باشد که معرف مؤلفه سخت افزاريک سيستم اطلاعات جغرافيايي مي باشند. 3)نرم افزارها (Hardware): به منظور استفاده بهتر از يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، استفاده از نرم افزارهاي به روز و توانمند توصيه مي شود. 4)اطلاعات (Data): قلب هر GIS پايگاههاي اطلاعاتي آن است. در اين پايگاهها به پرسش هايي از قبيل چه شکلي است؟ کجاست؟ و چگونه به ديگر اشکال مرتبط مي شود، داده مي شود. 5)روش ها (Methods): شيوه هاي صحيح به کارگيري اطلاعات درجهت رسيدن به اهداف ويژه دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي از مهمترين مؤلفه هاي آن است.
مدلهاي داده هاي مکاني: سيستم اطلاعات جغرافيايي وکامپيوترها را نمي توان به طور مستقيم براي جهان واقعي به کار برد، زيرا کامپيوترها ي ديجيتالي براساس اعداد يا کاراکترهايي که در درون خود به صورت اعداد دو رقمي نگهداري مي کنند، عمل مي نمايند.
بنابراين پديده هاي مورد نظردر جهان واقعي در يک سيستم کامپيوتري، بايد به شکل نمادين عرضه شوند. پس ابتدا بايد مرحله جمع آوري داده ها انجام گيرد و سپس فرايند فشرده سازي گستره زمين شناسي، ساختار، خواص ژئو فيزيکي يا هر ويژگي ديگري از سطح زمين که اطلاعات آن گردآوري شده بود، به شکل قابل دستيابي در کامپيوتر با استفاده از مدلهاي نمادين صورت گيرد. شمايي ازمدل سازي جهان واقعي هر نقشه زمين شناسي يک مدل نمادين است زيرا گستره ساده شده قسمتي از جهان واقعي است که از زاويه ديد زمين شناس صحرايي مشاهده شده است. مولفه هاي مدل گفته شده عوارض مکاني هستند که به تقريب همان موجوديتهاي مستقل جهان واقعي هستند که بر روي نقشه توسط نمادهاي گرافيکي عرضه مي شوند. تمام مدلهاي داده هاي مکاني از عوارض مکاني جداگانه نظير نقاط، خطوط، نواحي، حجم ها و سطوح تشکيل مي شوند، اين عوارض مکاني توسط خصوصياتي که هم مکاني وهم غير مکاني هستند، مشخص ميگردند. ( توصيف رقومي عوارض و خصوصيات آنها مجموعه هاي داده هاي مکاني راشامل مي شود).
ورودي و خروجي داده ها: براي اينکه يک سيستم اطلاعات جغرافيايي مفيد واقع گردد، بايد قادر به دريافت و توليد اطلاعات به صورت موثر باشد. توابع ورودي و خروجي داده ها، مفاهيمي هستند که توسط آنها يک GIS با جهان خارج ارتباط برقرار مي کند. شمايي کلي ازورودي وخروجي داده ها دريک سيستم اطلاعات جغرافيايي
-ورودي داده ها عبارتند از روند کد گذاري داده ها به يک شکل خوانا توسط کامپيوتر و قرار دادن داده ها در پايگاه اطلاعاتي GIS. داده هايي که در سيستم اطلاعات جغرافيايي مي توانند وارد شوند دو نوع هستند: 1)داده هاي مکاني که موقعيت جغرافيايي عوارض را نشان مي دهند ( مانند نقاط يا خطوطي که عوارض جغرافيايي مانند خيابان، درياچه و غيره را نشان مي دهند).
انواع داده هاي مکاني(نقطه،خط و پلي گون) 2)داده هاي توصيفي غير مکاني که به توصيف خصوصيات عوارض مي پردازند،مثل شوري آب يک درياچه و يا اطلاعاتي مانند اسم يک خيابان. ورود داده ها به يک سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) مي تواند به اشکال، ثبت توسط صفحه کليد، هندسه مختصات، رقومي کردن دستي، اسکن کردن و وارد کردن فايل هاي رقومي موجود، صورت گيرد.
خروجي داده ها روندي است که توسط آن اطلاعات حاصل از GIS به يک شکل مناسب جهت استفاده کاربر ارائه مي شود. داده ها به يکي از سه فرمت زير خارج مي شوند:
1) Hard copy (نمايش دائمي، مثل اطلاعات روي کاغذ، فيلم عکاسي و موارد مشابه) 2) Soft copy (نمايش روي صفحه نمايش کامپيوتري ) 3) Electronic (خروجي در فرمت الکترونيکي شامل فايل هاي کامپيوتري مي باشد) نمونه اي ازخروجي اطلاعات به صورت Hard Copy
مراحل ايجاد و برپاييGIS درقالب پروژه: ايجاد و برپاييGIS درقالب يک پروژه شامل مراحل ورودي داده ها، مديريت داده ها، تجزيه و تحليل و پردازش داده ها ودرنهايت خروجي داده ها مي باشد. شمايي از مراحل ايجاد و برپاييGIS درقالب پروژه
1) ورودي داده ها (Data Input) مؤلفه ورودي داده ها، آنها را از شکل موجودشان به شکلي يا صورتي قابل استفاده در GIS تبديل مي کند. در اين مرحله داده هاي زمين مرجع که به صورت نقشه هاي کاغذي، جداولي از اطلاعات توصيفي، فايل هاي الکترونيک و اطلاعات توصيفي مروبط به آنها، عکس هاي هوايي ويا تصاوير ماهواره اي مي باشند، طبق استانداردهاي مورد نظر، براي دقت خروجي هايي که قرار است تهيه گردند، مورد ارزيابي قرار مي گيرند. 2) مديريت داده ها(Data Management) اين مرحله شامل توابعي براي ذخيره، نگهداري و بازيابي اطلاعات موجود در پايگاه داده ها مي باشد. 3)تجزيه و تحليل و پردازش داده ها(Data Manipulation & Analysis) شامل مجموعه فعاليتهايي مي شود که توسط نرم افزارها، سخت افزارها وکاربر، برروي داده ها به منظور آماده سازي و پردازش آنها براي مراحل بعد صورت مي گيرد. 4) خروجي داده ها(Data Output) توابع خروجي مورد استفاده بر اساس نيازهاي کاربران تعيين مي شود، لذا داده هاي خروجي به اشکال مختلف از قبيل نقشه، جداول، يا به صورت نوشتارهاي کاغذي (hard copy) ويا به صورت رقومي (soft copy) ارائه مي گردند
اهداف يک سيستم اطلاعات جغرافيايي: هدف نهايي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS، پشتيباني جهت تصميم گيري هاي پايه گذاري شده بر اساس داده هاي مکاني مي باشد و عملکرد اساسي آن بدست آوردن اطلاعاتي است که از ترکيب لايه هاي متفاوت داده ها با روشهاي مختلف و با ديد گاه هاي گوناگون بدست مي آيند.
هدف فوق از طريق فعاليتهايي که برروي داده هاي مکاني انجام ميگرد، صورت مي پذيرد، اين فعاليت ها عبارتند از: 1) جستجو(Search) : عبارت است از عملکرد جستجوي مجموعه هايي از داده هاي سازمان يافته از پايگاه داده هاي يک سيستم اطلاعات جغرافيايي. 2) سازماندهي (Organization) : دراين سيستم ها ويژگي اصلي براي سازماندهي داده هاي موجود، موقعيت مکاني آنها مي باشد. 3) تجسم يابه تصوير درآوردن (Monitoring) : تکنولوژيGIS از توانمنديهاي گرافيکي رايانه ها، براي تجسم استفاده مي نمايد. نمايش اطلاعات به طور معمول با استفاده از صفحه نمايش ويديويي انجام مي شود. اما ساير دستگاههاي خروجي نظير چاپگرهاي رنگي نيز براي نمايش نسخه هاي چاپي استفاده مي شوند. 4) ترکيب و تلفيق (Integration) : بخش ديگري از اين فعاليتها، تلفيق مجموعه داده هاي مکاني از منابع بسيارگوناگون جهت نمايش، درک و تفسير پديده هاي مکاني مي باشد (اين پديده ها هنگامي که داده هاي مکاني به صورت مجزا بکار گرفته مي شوند، قابل رويت نيستند). 5) تجزيه وتحليل ((Analyses : تجزيه وتحليل، فرايند استنباط و دريافت مفهوم داده هاست و به معني تجزيه وتحليل داده هاي مکاني مي باشد. 6) پيش بيني (Prediction) : هدف از مطالعه وبررسي ها برروي داده هاي مکاني در يک سيستم اطلاعات جغرافيايي، به طور معمول پيش بيني است. درحقيقت يک سيستم اطلاعات جغرافيايي يا GIS ، توانمندي هاي کاري را براي جمع آوري، ورود، پردازش، تغييرشکل، به تصوير در آوردن،ترکيب، جستجو، تجزيه و تحليل، مدل سازي و خروجي کليه داده هاي مکاني براساس اهداف مورد نظر فراهم مي سازد.
کاربردهاي مختلف GIS: امروزه با توجه به پيشرفت علوم و سيستم هاي کامپيوتري فناوري GIS در زمينه هاي زمين شناسي، مطالعات زيست محيطي، منابع آب و آبخيزداري، کشاورزي، جنگلداري، تعليم و تربيت، کاربردهاي شهري، تجارت، صنعت، سازمانها و ... کاربرد فراواني پيدا نموده است.برخي ازاين کاربردها عبارتند از:
زمين شناسي: تجزيه و تحليل اطلاعات زمين شناسي در يک منطقه چه به منظور اکتشافات معدني، نفت و چه ساير اهداف، اصولا يک فرايند ترکيبي از داده هاي مختلف مي باشد. يک زمين شناس با مرتبط کردن داده هاي گوناگون زمين شناسي، به دنبال يافتن ساختارهاي مفيد زمين شناسي در يک ناحيه است، از اينرو تمام داده هاي زمين شناسي براي اين که بتوانند مفيد واقع شوند بايد با توجه به موقعيت جغرافيايي شان تجزيه تحليل شوند. تهيه نقشه زمين شناسي ايران بااستفاده ازسيستم اطلاعات جغرافيايي
GIS با فراهم کردن امکانات نمايش و تجزيه وتحليل داده هاي مختلف با يکديگر ، يک زمين شناس را قادر به انجام کار با داده هاي گوناگون بطور بسيار وسيع تر و دقيق تر مي نمايد، به طريقي که با روشهاي آنالوگ وسنتي تقريباً غير ممکن مي باشند.
بطور کلي کاربردهاي GIS در زمين شناسي را مي توان به شرح زير عنوان نمود: تهيه نقشه هاي پتانسيل معدني: که هدف تلفيق اطلاعات حاصل از لايه هاي اطلاعاتي] زمين شناسي، ژئوشيمي،ژئوفيزيک، دورسنجي وزمين شناسي اقتصادي (پراکندگي کانسارها و انديس هاي معدني منطقه)[ در جهت تهيه نقشه اي مي باشد که معرف مناطقي با بيشترين احتمال جهت کاني سازي، بر اساس مدل متالوژي منطقه است.
تهيه نقشه هاي حوادث و بلاياي طبيعي: که به پايداري شيبها، زمين لغزه ها، منطقه بندي خسارت زمين لرزه، فورانهاي آتشفشاني، خسارات ناشي از طغيان رودخانه ها و تسونا مي ها، فرسايش محلي، خطرات آلودگي ناشي از فعاليت معدني يا صنعتي و گرم شدن کره زمين و ... مي پردازند.
تهيه نقشه هاي حوادث و بلاياي طبيعي:
نقشه هاي مکان يابي (Siteselection) که انتخاب محل هاي مناسب جهت اجراي پروژه هاي مهندسي نظير دفن مواد زائد، خط لوله، جاده ومسير راه آهن، سدها و گسترش و توسعه ساختمان سازي ميباشد.
فراوري هاي متنوع زمين شناسي جهت ارزيابي منابعي مانند آب، ماسه وگراول، سنگ ساختماني، نفت خام، گاز طبيعي، زغال سنگ، انرژي زمين گرمايي در کنار کانيهاي فلزي.
تحقيقات اکتشافي در زمينه شناسايي روابط متقابل مکاني ميان مجموعه داده ها در طول دوره تحقيق زمين شناسي، مانند درک علائم ژئوشيميايي وژئوفيزيکي منطقه اي گرانيت هاي نوع S وI ويا ارزيابي علائم حاصل از تصاوير ماهواره اي در ارتباط با ليتولوژي و پوشش گياهي.
محيط زيست:بررسي ميزان آلودگي آب، خاک، هوا و.... و در نهايت تهيه نقشه هايي جهت حفاظت از محيط زيست
منابع آب و آبخيزداري: کشف منابع آبي زير زميني و بررسي آبهاي سطحي
کشاورزي و برنامه ريزي براي کاربري اراضي: بسياري از سازمانهاي مربوط به کشاورزي و کاربري اراضي، هم اکنون از تکنيک هاي GIS بهره مي گيرند. به عنوان نمونه، داده هاي مربوط به کاربري اراضي و هواشناسي حاصل از ماهواره ها، اندازه گيري هاي زميني و اطلاعات مربوط به محصول سال قبل، همه با هم براي پيش بيني ميزان يک يا چند نوع محصول دريک منطقه مي توانند تجزيه و تحليل شوند.
جنگلداري و مديريت حيات وحش: به وسيله يک سيستم اطلاعات جغرافيايي نقشه جنگل ها مي توانند دائماً وبطور پيوسته به روز شوند. همچنين GIS مي تواند براي ذخيره و تجزيه و تحليل اطلاعات جنگل از قبيل محاسبه مقدار چوب قابل برداشت از يک منطقه، بررسي چگونگي توزيع آتش سوزي در جنگل و يا ارزيابي برنامه هاي مختلف برداشت چوب، بکار رود، در حالي که انجام بسياري از اين تجزيه و تحليل ها بدون بکار گيري GIS امکان پذير نمي باشند
تصوير IKONOS از پارک جنگلي سرخه حصارهمراه باسيستم گسلي موجوددرآن
تصوير IKONOS از شمال تهران(پارک جمشيديه- تجريش- دربند) همراه باسيستمهاي گسلي وخط ترازارتفاعي
کاربرد هاي شهري:کاربرد هاي شهري GIS عبارتند از جمع آوري، به روز در آوردن، پردازش و توزيع داده هاي مربوط به زمين هاي شهري به طور سيستماتيک، تصميم گيري هاي اقتصادي، قانوني و فعاليت هاي مختلف برنامه ريزي مانند توسعه شهر سازي و برنامه ريزي شهري در استانهاي مختلف
یکی از پر اهمیت ترین قسمت ها که تأثیر نیروی پیچشی و تنش ناشی از آن را روی قطعات میله ای دایروی و میله های چوبی بیان می کند آزمایش پیچش است . در حقیقت این تست قسمتی از تنش برشی خالص را روی نمونه هایی که تحت بار گذاری پیچشی قرار دارد ایجاد می کند . این تست برای معلوم کردن مؤلفه های برشی و خواص فلز موردنظر از جمله تنش برشی نهایی ، تنش جاری شدن برشی و مدول پیچشی استفاده می شود .
مقدار نیروی پیچشی ( تورک ) که بر نمونه وارد میشود و تغییر شکل را نتیجه می دهد ، ( زاویه پیچش ) در حین تست اندازه گیری می شود ، این کمیت تبدیل به تنش برشی () می شود و همچنین کرنش برشی (y) که از روابط مربوط بدست خواهد آمد و در این روابط ، C نمایانگر شعاع میله دایروی ، L0 طول نمونه که در آن پیچش روی می دهد . ( زاویه در شعاع خوانده می شود ) و j نمایانگر ممان اینرسی قطبی نمونه است که بصورت زیر محاسبه می شود .
مدول برشی در ناحیه الاستیک به صورت شیب خطی تعریف می شود که از نمودار تنش برشی بر حسب کرنش برشی از مقدار صفر تا حد مخصوص تنش برشی است که به صورت زیر محاسبه می شود : و
این رابطه ی مدول برشی مانند رابطه مدول الاستیسیته فقط در محدوده الاستیک اعتبار دارد .
تعاریف :
حد الاستیک ( حد مخصوص ) :
بزرگترین مقدار تنش که تنش و کرنش با یکدیگر رابطه ی خطی دارند .
مدول الاستیسیته برشی ( مدول سختی پیچشی ) :
نسبت تنش برشی و کرنش برشی در محدوده الاستیک است .
منحنی تنش و کرنش :
منحنی تنش بر حسب کرنش روی نمودار نمایش داده میشود و از ابتدای بارگذاری تا شکست نمونه معتبر است ودر این ناحیه اندازه گیری شده است .
تنش نهایی برشی :
بالاترین تنش برشی مشاهده شده که نمونه هنوز سر جای خود است وآسیبی ندیده است .
تنش جاری شدن :
تنشی است که ماده شروع به جاری شدن می کند برای اکثر مواد از انحراف برای یافتن تنش برش جاری شدن بهره می جویند . مقدار کرنش که با نشان داده شده و خطی موازی خط ناحیه الاستیک که از آن نقطه رسم شده ، نمودار را در نقطه ای به نام تنش جاری شدن قطع خواهد کرد .
اهداف :
برای مشاهده رفتار یک قطعه آلومینیومی زیر بار پیچش تا نقطه شکست و همچنین معین کردن خصوصیات مکانیکی نمونه آلومینیومی زیر اثر برش
وسایل آزمایش :
ماشین تست پیچش همراه با صفحه مدرج شده و صفحه گیرنده نمونه ( شکل 1 را ببینید )
ابزار آلات ضمیمه شده به صفحه مدرج و صفحه گیرنده نمونه ( شکل 2 را ببینید )
قطر نمونه اسمی 75 inch را به وسیله کولیس اندازه گیری کنید و یادداشت کنید و همچنین ممان اینرسی قطبی را محاسبه فرمایید .
یک بازه ای برای نیروی گشتاور پیچشی برای نمونه انتخاب کنید نمونه را در داخل دستگاه قرار داده و چنگک ها را سفت کنید .
چرخ دنده و اشاره گر روی نمونه محکم ببندید و برای اطمینان از خط کش استفاده کنید مقدار اشاره گر را روی صفر تنظیم کنید و طول بین صفحه مدرج و صفحه نگه دارنده را اندازه بگیرید و از متر مخصوص اندازه گیری استفاده کنید . طول اسمی نمونه حدود 25 اینچ است .
مقدار لنگر پیچش را به آرامی وارد کنید و مقدار گشتاور پیچش و زاویه پیچش را به ترتیب بر اساس واحد ( in . lb) و ( degree ) به طور همزمان اندازه بگیرید . مقدار گشتاور را برای هر درجه از صفر تا 30 درجه و سپس هر 5 درجه از 30 تا 60 درجه و سپس هر 30 درجه تا شکست نمونه ادامه دهید ( یا 720 درجه در کل ، هر یک که انجام شود ) سعی کنید مقدار زاویه پیچش مربوط به شکست نمونه را اندازه بگیرید .
درخواست ها :
a – 1 : نمودار کامل تنش و کرنش از شروع تست تا خاتمه آن و شکست نمونه
b ) منحنی تنش و کرنش برای نقطه جاری شدن ( به وسیله انحراف 0.2 % )
c ) نمودار تنش و کرنش که فقط مقدار مخصوص تنش را پوشش دهد .
شکل 4 تا 6 نتایج کلی و ارائه هایی از نتایج آزمایشات شما را نشان می دهد .
a-2 ) مقدار زیر را به صورت خوبی تقریب زده و روی منحنی تنش و کرنش نمایان کنید .
b ) تنش برش مخصوص در پیچش
c ) مدول برش در ناحیه الاستیک ( مدول سختی )
d ) تنش جاری شدن در پیچش
e ) تنش نهایی
نتایج خود را با مقادیر تئوری در آزمایش 6061-T6 آلومنیوم مقایسه کنید .
خطاهای آزمایش را ارائه دهید و مقدار خطا را به وسیله نتایج تئوری و به درصد بیان کنید .
Southern Methodist University
ENCE/ME 2140 Mechanics of Materials Laboratory
Lab 3 – Torsion test for rectangular cross–section bars
Objective: To obtain the torque – angle of twist diagram for non–circular cross–section bars and determine the material characteristics such as the torsional stiffness Kt, the shear modulus G, and the ultimate shearing stress tu.
Apparatus: Prismatic rectangular cross–section bar specimens, calipers, tape measure, and Tecquipment torsion test machine (see Figure 3.1).
Figure 3.1 Tecquipment torsion test machine, Mechanics of Materials Lab, SMU
Theory: A prismatic cross–section bar is a uniform bar whose cross–section is in the shape of a "prism." Examples of prismatic cross–section bars include circular, triangular, square, rectangular, and hexagonal sections. This experiment is a continuation of the previous experiment on the torsion of circular cross–section bars. In this experiment, a bar with rectangular cross section is tested. The torque will be graphed as a function of the angle of twist.
For a rectangular cross–section bar subjected to torque T, the maximum shearing stress tmax is given by
(1)
where a is the larger dimension, b is the smaller dimension, and coefficient c1 depends on the ratio a/b, given in Table 3.1 (a>b). The angle of twist f is given by
(2)
where the coefficient c2 depends on the ratio a/b and is given in Table 3.1 (a>b). The difference between torsion in circular and non–circular cross–section bars is that every cross section of a circular bar remains plane and undistorted, whereas non–circular bars have out–of–plane deformation (warping), see Figure 3.2.
Figure 3.2. A circular and a rectangular bar subjected to torsion (Picture from Beer, Johnston, and DeWolf 2002)
Table 3.1. Coefficients for rectangular bars in torsion
a/b
c1
c2
0
208
1406
2
219
1661
5
231
1958
0
246
2290
5
258
2490
0
267
2630
0
282
2810
0
291
2910
0
312
3120
∞
333
3330
Torsional stiffness Kt for a rectangular cross–section bar is
(5)
One can compute shear modulus G from torsional stiffness Kt. Once shear modulus G is computed, one can compute modulus of elasticity E from the following equation:
G = E / [2(1+n)] (6)
where n is the Poisson’s ratio.
Brief Procedure for Experiment:
Mount the specimen firmly in the Tecquipment torsion test machine.
Measure the gage length L and the dimensions a and b (see Figure 3.3) for the rectangular cross section bar. Read coefficients c1 and c2 from Table 3.1.
Figure 3.3. The required dimensions for a rectangular specimen subjected to torsion
Begin applying twisting load gradually by turning the handle at suitably selected intervals (e.g. 3 to 5 degrees of twist). Measure the angle of twist f and the applied twisting force P. Convert angle from degrees to radians. Compute torque by multiplying the load times its lever arm (5 in. in Tecquipment torsion test machine).
Measure the linear slope of the torque – angle of twist diagram, torsional stiffness Kt = T / f, and use this value to determine the modulus of rigidity G.
Compute the ultimate shearing stress tu for the specimen from shearing stress – strain diagram.
References:
Beer F. P., Johnston E.R., DeWolf J.T. (2002). Mechanics of Materials, 3rd edition, McGraw-Hill, Inc.
آزمایش پیچش برای میله هایی با مقطع مستطیلی
هدف :
برای یافتن نمودار لنگر پیچشی بر اساس زاویه پیچش برای میله هایی با مقاطع دایروی و همچنین تعیین خصوصیات مواد ، نظیر سختی پیچش () ، مدول برش ( G ) و تنش نهایی برش () .
ابزار آزمایش :
نمونه منشوری با مقطع مستطیلی ، کولیس ، متر مخصوص اندازه گیری ، دستگاه تست پیچش Tecquipment ( شکل 3-1 را مشاهده فرمایید . )
تئوری : یک میله با سطح مقطع مستطیلی ، یک میله یکنواخت است که سطح مقطع آن به صورت منشور یکنواخت است . چند نمونه از میله های منشوری به صورت مقاطع دایروی ، مثلثی ، مربعی ، مستطیلی و شش گوشه ای است . این آزمایش ادامه آزمایش قبلی که روی میله هایی با مقاطع دایره ای بحث شد است . در این آزمایش یک میله با مقطع مستطیلی تست می شود و لنگر پیچش بر اساس تابعی از زاویه پیچش رسم خواهد شد .
برای یک سطح مقطع مستطیلی رابطه ی بین لنگر پیچش ( T ) و تنش برش ماکزیمم ( ) به صورت زیر است :
a : بزرگترین قطر
b : قطر کوچک
ضریب بستگی به مقدار دارد و در جدول 3-1 ( ) داده شده است .
زاویه پیچش ( ) توسط رابطه زیر محاسبه می شود :
ضریب : بستگی به مقدار دارد و توسط جدول 3-1 داده شده است .
تفاوت بین پیچش در مقطع میله های دایروی و غیر دایروی در این است که در مقاطع دایروی به همان صورت باقی مانده و اعواجاج پیدا نمی کند درحالی که در مقاطع غیر دایروی شکل مقطع دچار اختلال شده و تاب برمی دارد . شکل 3-2 را ببینید .
سختی پیچش برای مقاطع غیر مستطیلی از رابطه زیر به دست می آید :
می توانید مدول برش ( G ) را از سختی پیچش بدست آورید و همچنین مدول الاستپسیته را از رابطه ی زیر بدست آورید :
: نسبت پواسن است .
خلاصه ای از نحوه انجام آزمایش :
1 – نمونه را به صورت مناسب در دستگاه تست قرار دهید .
2 – مقدار طول ( L ) ، ابعاد a و b ( شکل 3-3 را ببینید . ) از مقطع مستطیلی اندازه بگیرید و همچنین ضریب و را از جدول 3-1 بیابید .
3 – بارگذاری پیچش را شروع کنید و این کار را به وسیله پیچاندن دسته به صورت مناسب بین 3 تا 5 درجه بپیچانید . مقدار گشتاور را به وسیله ضرب کردن نیرو در طول بازه (in 5 ) بیابید .
4 – مقدار شیب خطی نمودار لنگر پیچش بر حسب زاویه پیچش را بیابید ، سختی برش برابر است و از این مقدار برای یافتن G استفاده کنید .
5 – مقدار تنش برش حداکثر را برای نمونه از روی نمودار تنش کرنش بیابید .
مراجع :
مکانیک مواد – بیرجانسون ، دی ولف ، ویرایش سوم ، انتشارات MCGraw-Hill
خواسته های آزمایش :
1 – نمودار لنگر پیچش بر حسب زاویه پیچش را رسم کنید .
2 – سختی پیچش را از نمودار لنگر پیچش بر حسب زاویه بیابید برای ناحیه الاستیک از تابع Linest در exel بهره جویید و خط TrendLine را روی نمودار پرینت کنید ، رابطه را روی نمودار پرینت نکنید .
3 – مقدار مدول برش G را محاسبه کنید و از سختی پیچش ( ) بهره گیرید .
4 – مدول الاستیکی E را به وسیله اختصاص دادن یک نسبت پواسون از کتاب مرجع بیابید .
5 – مقدار تنش برش ماکزیمم را به وسیله رابطه 1 بر اساس بیشترین مقدار نیرویی که یک نمونه چوبی تحمل می کند محاسبه کنید.
آزمایش کشش
TENSILE TEST OF STEEL
University of New Mexico
Civil Engineering Department
Civil Engineering Materials Laboratory, CE 305L
General
The tensile test of a standard ASTM steel specimen to failure provides the important basic properties of steel, viz., the proportional (or elastic limit) of the material, the yield stress, the ultimate stress, the elongation (strain) and the material stiffness (Young's modulus of elasticity.
Definitions (see Hibbeler, Chapter 3):
Elastic Limit (proportional limit): the highest magnitude of stress for which the stress and strain are proportional to each other.
Elastic modulus (Young's modulus): the ratio of stress to strain below the elastic limit.
Elongation: the strain at fracture expressed as a percentage; this is a measure of the ductility of the material.
Modulus of resilience: the amount of energy (or work) stored per unit volume at the elastic limit.
Modulus of toughness: the amount of energy stored per unit volume at fracture of the material; this is a measure of the ductility of the material.
Percent Area Reduction: reduction in area at fracture in necking region with respect to original cross-section area; this is a measure of the ductility of the material.
Strain (engineering): the unit deformation of the material under load. Strain is not normally measured. Deformation is typically measured using extensometers with strain subsequently computed by dividing the measured deformation by the original.
Strain hardening: portion of the stress-strain curve between the elastic limit and the ultimate stress.
Stress (engineering): load (force) per unit area; the normal (axial) stress is determined by dividing the load by the original cross-sectional area of the specimen.
Stress-strain curve: an x-y plot of stress vs. strain through the entire range of loading of the specimen until specimen failure.
Ultimate stress: the maximum observed stress that the specimen will withstand.
Yield stress: the stress at which the material begins to “yield”; for mild steel there is a noticeable increase in deformation with little increase in load. For steel and most metals, a 0.2% offset is used to define the yield stress. A strain value of 0.002 is selected and a line parallel to the elastic portion of the stress-strain curve is constructed. The intersection of this line with the stress-strain curve defines the value of the yield stress.
Objectives
To examine the behavior of mild steel tested to failure in tension. To determine certain elastic and plastic properties of mild steel.
Equipment
Universal Testing Machine (UTM) with applicable tensile grips
Mechanical extensometer
Calipers
Mechanical dividers
Machinist scale (6 inch)
Gage length punch & hammer
Specimen
Standard ASTM A36 mild steel specimen (nominal 0.505 inch)
Procedure
Determine the mean diameter of the nominal 0.505 inch specimen & record.
Mark a 2-inch gage length on the specimen using the gage punch & hammer.
Insert the specimen in the UTM and attach the extensometer. Carefully follow the manufacturer's directions for attachment of the extensometer. Select a load range for the UTM that will accommodate the maximum anticipated load during the test.
Apply the load slowly , obtaining simultaneous readings of load from the UTM and elongation from the extensometer. When the extensometer nears its range, remove. Then continue monitoring the elongation of the specimen using the mechanical dividers and machinist scale in 0.05 inch increment until fracture occurs. Attempt to obtain the load at fracture.
After failure, fit the broken halves together and measure the final “gage” length, and the smallest diameter.
Placing notches in specimen with gage punch and hammer
Measuring steel specimen manually
Steel and plastic specimens after tests
Required
a) A complete stress vs. strain curve for the entire test to fracture.
A stress vs. strain curve to the yield point (by the 0.2% offset method)
A stress vs. strain curve just past the proportional limit stress
The following Figures 1 through 3 are typical results and presentations that are expected from your experimental results.
Tabulate the following values and clearly show them on the above stress vs. strain curves:
Proportional limit stress
Modulus of elasticity (Young's)
Yield stress (by 0.2% offset)
Ultimate stress
Percent elongation in 2-inch gage length
Percent reduction in area
Modulus of resilience
Modulus of toughness (use trapezoidal integration)
Compare your tabulated values to known theoretical values for A36 mild steel and report your experimental errors. Tabulate theoretical and experimental values along the % errors for all required values.
ASTM E8, Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials , Vol. 3.01.
Figure 1. Stress vs. Strain to Fracture.
Figure 2. Stress vs. Strain to Yield (0.2%).
Figure 3. Stress vs. Strain to Proportional Limit.
آزمایش کشش استیل
نمای کلی :
آزمایش کشش ساده طبق آیین نامه آمریکا روی یک نمونه استیل تا هنگام شکست انجام می شود که این آزمایش خصوصیات پایه استیل را به دست می آورد . حد تناسب یا ارتجاعی مواد ، تنش جاری شدن ، نهایی کرنش و سختی مواد ( مدول یانک ) را نشان می دهد .
تعاریف :
حد تناسب ( ناحیه الاستیک ) :
بیشترین اهمیت را برای تنش در ناحیه تناسب وکرنش دارد .
مدل الاستیک ( مدول یانک ) :
نسبت بین تنش و کرنش در ناحیه الاستیک .
کشیدگی :
کرنش در ناحیه شکستگی که بر حسب درصد بیان شده است .
مدول برجهندگی :
مقدار انرژی ( یا کار ) که در هر واحد حجم در ناحیه الاستیک ذخیره شده است .
مدول چغرمگی :
مقدار انرژی که در هر واحد حجم تا شکست ماده ذخیره شده است که این یک مقیاس برای شکل پذیری ماده است .
درصد مساحت کاسته شده :
کاهش مساحت در ناحیه شکست را ناحیه گلویی شدن گویند که با مساحت مقطع اولیه مقایسه می شود این یک مقیاس برای نرمی مواد است .
تنش ( مهندسی ) :
واحد تغییر شکل مواد تحت اثر بار ، تنش به صورت معمول اندازه گیری نمی شود ، تغییر شکل به طور کلی به وسیله extensometer همراه با کرنش اندازه گیری می شود که کرنش مهندسی از تقسیم تغییر شکل اندازه گیری شده بر طول اولیه اندازه گیری می شود .
سختی کرنش :
بخشی منحنی تنش و کرنش است که بین ناحیه الاستیک و تنش نهایی قرار دارد .
تنش مهندسی :
نیرو بخش بر مساحت ، تنش معمولی از تقسیم نیرو بر سطح مقطع واقعی نمونه تعیین می شود .
منحنی تنش و کرنش :
یک نمودار بر حسب تنش و کرنش که بر حسب بارگذاری تا شکست نمونه
تنش نهایی :
حداکثر تنش مشاهده شده روی نمونه که هنوز نشکسته است .
تنش جاری شدن :
تنش که ماده در آن جاری می شود برای فولاد نرم نقطه ای است که تغییر کوچکی در نیرو تغییر مکان بسیار زیادی در آن دیده می شود برای فولاد و فلزهای رایج با انحراف دو درصدی تنش جاری شدن را می یابند .
مقدار کرنش0.002 به وسیله خطی موازی با ناحیه الاستیک تنش و کرنش قطع می شود . نقطه ی تقاطع این خط با منحنی تنش و کرنش مقدار تنش جاری شدن را می رساند .
هدف :
آزمایش رفتار فولاد نرم که به وسیله آزمایش کشش ساده تا شکست نمونه
1 – قطر نمونه اسمی 0.503 in را یادداشت کنید به وسیله پانچ اندازه گیر و چکش
2 in از نمونه را علامت گذاری کنید و از پانچ اندازه گیر و چکش استفاده کنید .
نمونه را در دستگاه UTM وصل کنید و همچنین extensometer را به آن ضمیمه کنید . به دستور العمل سازنده دستگاه توجه کنید بازه نیروی دستگاه UTM بر اساس بیشترین نیرویی که حدس می زنید بر نمونه وارد شود را وارد کنید .
نیرو را به آرامی وارد کنید همزمان مقدار نیرو را در دستگاه UTM و مقدار تغییر شکل را از extranet هنگامی که extensomator بر برد خود نزدیک شد آن را بردارید سپس به مشاهده دراز شدگی نمونه توسط یک تقسیم کننده مکانیکی با مقیاس 05 in تا این که نمونه بشکند. کوشش کنید که نیروی شکست را بخوانید .
بعد از شکست دو نیمه را روی هم سوار کنید و طول نهایی را اندازه بگیرید و کوچکترین قطر را مشاهده کنید فیلم Quick Time برای کشش برای فولاد در مقایسه با تست کشش برای فولادها تست کششی را روی پلی اتیلن با درجه پلاستیکی بالا آزمایش کردیم مشاهده کنید فیلم Quick Time برای کشش برای فولاد.
خواسته ها :
1 – منحنی کامل تنش و کرنش برای یک تست کاملاً درست تا شکست نمونه .
2 - منحنی کامل تنش و کرنش تا نقطه جاری شدن ( با روش انحراف 0.2% )
3 - منحنی کامل تنش و کرنش تا پایان حد تناسب .
4 – تصاویر 1 تا 3 نتایج کلی و ارائه های که از داده های شما نمایان خواهد شد .
5 – مقادیر را جدول بندی کنید و به صورت تمرینی آن را بر روی منحنی تنش و کرنش نصب کنید
حد تناسب ، مدول الاستیکی ، تنش جاری شدن با انحراف 0.02% ، تغییر طول در 2 اینچ طول ، درصد کاهش مساحت ، مدول برجهندگی و مدول چغرمگی ( استفاده کنید از روش انتگرال گیری ذوزنقه ای )
مقایسه کنید مقادیر جدول بندی شده خودتان را به وسیله مقادیر تئوری برای A36 فولاد نرم
عوامل خطاهای آزمایش را گزارش کنید و مقادیر خطای تئوری را بر حسب درصد بیان کنید .
هدف از روسازی : ایجاد یک سطح صاف و هموار که قابلیت تحمل وزن چرخ های وسایل نقلیه را داشته باشد و در طول عمر روسازی در تمام شرایط آب و هوایی پایداری خود را حفط کند .
روسازی راه مجموعه ای از یک سری لایه های طراحی شده با مصالح ها بر روی لایه های تحکیم شده زمین طبیعی می باشد . زمین طبیعی در حالت عادی مقاومت و تراکم کافی را ندارد ، در نتیجه لایه های خاکریز با ضخامت های محدود تعریف شده ، پخش و کوبیده می شوند تا به ارتفاع از پیش تعیین شده بستر روساری برسند .
تا این قسمت زیر سازی راه گفته می شود و به مجموعه لایه های بعدی روسازی راه گویند.
اولین لایه روسازی زیر اساس (Sub base) نامیده می شود . زیر اساس در تمام پروژه ها طراحی و احداث آن اجباری نیست ، در دوحالت از زیر اساس استفاده می کنیم :
1- جاده اصلی باشد
2- زیر سازی راه ضعیف باشد
مصالح زیر اساس ، شن و ماسه ای نسبتا مرغوب هستند و با توجه به محدودیت ضخامت هر لایه ممکن است که در چند لایه این کار انجام شود .
بعد از لایه زیر اساس ، لایه اساس (Base) را خواهیم داشت . اجرای لایه اساس در تمامی پروژه ها الزامیست.
متاسفانه در ایران در بسیاری از پروژه های راهسازی ،زیر اساس که وجودش اجباری نیست ریخته می شود اما اساس که وجودش الزامیست به دلیل پرهزینه بودن حذف می شود.
مصالح اساس باز هم شن و ماسه اما با کیفیت بالاست (کاملا مرغوب) . در اینجا هم با توجه به محدودیت ضخامت هر لایه می تواند لایه اساس در چند لایه اجرا شود .
در مورد لایه اساس با توجه به نزدیک بودن به سطح جاده می توانیم این لایه را با مواد خارجی تثبیت کنیم .
مواد خارجی مثل : سیمان و یا قیر : (اساس تثبیت شده با سیمان یا اساس تثبیت شده با قیر )
اساس های تثبیت شده مقاومت و دوام بیشتری خواهند داشت . اگر هم تثبیت نکنیم و شن و ماسه خالی باشد به آن اساس دانه ای گوییم . در یک روسازی می توانیم هم لایه اساس دانه ای و هم تثبیت شده داشته باشیم.
نهایتا در آخرین لایه ها ، لایه های رویه را خواهیم داشت .
لایه های رویه تابعی از میزان تردد در مسیر هستند و هرچه تردد بیشتر باشد رویه قوی تر و با دوام تر باید طراحی شود . به طور مثال در راه های فرعی درجه 3 (روستایی) میزان تردد بسیار کم و ناچیز می باشد ، در نتیجه می توانیم از رویه شنی استفاده کنیم . در راه های درجه 2 یا منطقه ای با تردد بیشتر می توانیم از آسفالت سرد استفاده کنیم و در صورتی که مسیر پر تردد یا جاده اصلی داشته باشیم می توانیم از رویه های بتنی و یا آسفالت گرم استفاده کنیم.در کشور هایی مانند ایران که تولید قیر زیاد و قیمت کمی هم دارد از آسفالت گرم استفاده می کنیم و شاید قریب به اتفاق تمام پروژه های سطح کشور آسفالتی باشد و بر عکس در کشور هایی که سیمان زیاد تولید می شود و ارزانتر خدمت مصرف کننده است رویه های بتنی توجیه پذیرند . رویه های بتنی مانند دال مسلح عمل می کنند ، در سطح کشور و در سطح شهر مکان هایی نیز می باشد که بتنی ساخته شده اند ( قسمتی از فرودگاه ، قسمتی از ترمینال ، زیر گذر حرم مطهر مشهد قبلا رویه یتنی داشته است و...)
رویه های بتنی از لحاظ اجرا بسیار مشکل تر از رویه های آسفالتی می باشد . تعمیر مشکل تری هم نسبت به آسفالت دارد . ولی از لحاظ استقامت در مقایسه با آسفالت گرم ممکن است استقامت بیشتری داشته باشد .
آسفالت گرم انواع مختلفی دارد . بهترین نوع آن بتن آسفالتی است ، هر آسفالت گرمی بتن آسفالتی نیست که بحث عمده ما نیز برای بتن آسفالتی خواهد بود .
1- خاک بستر روسازی : که بایستی از لحاظ جنس و با نفوذ پذیری مورد بررسی قرار بگیرد.
2- مصالح روسازی : که بایستی از لحاظ مقاومت و دوام بررسی کنیم .
3- میزان تردد که بایستی بر اساس تعداد محورهای پیش بینی شده در طول عمر روسازی ، طراحی شود .
4- عوامل جوی : روسازی بایستی در سرما و گرما و تکرار بارندگی ها و یخبندان ها پایداری خود را حفظ کند .
روسازی هایی که رویه بتنی دارند ، اصطلاحا روسازی های سخت و روسازی هایی که رویه آسفالتی دارند ، اصطلاحا روسازی های انعطاف پذیر نامیده می شوند .
در روسازی های انعطاف پذیر چون فشار ناشی ار چرخ های وسایل نقلیه در سطح کمتری به بستر روسازی فشار وارد می کنند ، در نتیجه شناخت رفتار خاک در بستر روسازی برای این نوع روسازی ها بسیار مهم است .
برای شناخت خاک ، نمونه برداری و گمانه زنی انجام می دهیم .
برداشت ها از محور راه و از کناره های راه پیشنهادی صورت می گیرد .
فاصله نمونه ها بستگی به تنوع خاک دارد ، هرچه تنوع خاک بیشتر باشد ، فاصله نمونه ها کمتر انتخاب می شوند . این فاصله بین 15 تا 150 متر است .
هدف از انجام نمونه برداری :
1- تعیین جنس و مشخصات خاک بستر
2- تعیین محل و جنس خاک مناسب برای بکارگیری در خاکریزهاست.
3- تعیین محل و جنس مصالح مناسب جهت تثبیت خاک هاست.
4- تعیین محل و جنس مصالح مناسب جهت به کارگیری در لایه های روسازی است.
5- مشخص کردن سطح آب های زیر زمینی می باشد . در پروژه های راه سازی عمق آب های زیر زمینی راباید مشخص کنیم ، چراکه اگر سه عامل زیر همزمان با هم اتفاق بیفتد باعث از بین رفتن روسازی می شود :
1- سطح آب های زیر زمینی در عمق کمتر از 3 متر باشد .
2- خاک بستر لایه دار باشد
3- درجه حرارت به زیر صفر برسد.
لایه زیر اساستعريف
زير اساس معمولاً اولين قشر است كه روي بستر آماده شده روسازي راه قرار مي گيرد. اين قشر با مشخصات و ضخامت معين، در تمام عرض بستر روسازي پخش و كوبيده مي شود.
عملكرد زير اساس در روسازي
عملكرد زير اساس در روسازي، بطور خلاصه بشرح زير است:
تعديل فشارهاي وارده
فشارهاي وارده از قشرهاي بالاي روسازي به وسيله اين قشر تعديل و به بستر راه منتقل مي گردد، به طوريكه تنش هاي ايجاد شده سبب نشست و يا تغيير شكل غيرمجاز بستر نشود. با تغيير ضخامت زيراساس مي توان فشار وارده بر سطح بستر روسازي راه را تنظيم كرد.
خاصيت تراوايي
قشر زيراساس بايد بتواند آب هاي سطحي و يا آب هاي نفوذي شانه ي راه و يا آب هاي تراوشي را به نهرهاي خارج جسم راه هدايت كند. براي تامين اين ويژگي لازم است دانه بندي مصالح قشر زير اساس با دانه بندي هاي جدول 1 منطبق باشد.
تقليل ضخامت قشر اساس
استفاده از مصالح زيراساس موجب تقليل ضخامت روسازي و صرفه جويي در لايه هاي اساس و لايه هاي آسفالتي كه مرغوبتر و گرانتر هستند مي شود.
كاهش اثر يخبندان
با افزايش ضخامت زيراساس، كه مصالح آن در برابر يخ بندان حساسيت نداشته باشد، مي توان عمق لايه مقاوم در مقابل يخ بندان را افزايش داد.
انواع زيراساس
انواع متداول زيراساس بشرح زير است:
زيراساس با شن و ماسه رودخانه اي
زيراساس معمولاً از شن و ماسه بستر رودخانه ها، مسيل هاي قديمي، تپه هاي شن و ماسه اي يا واريزه ها و ساير معادن به دست مي آيد. چنانچه اين مصالح دانه هاي درشت تر از حد مشخصات داشته باشد، بايستي آنها را به وسيله سرندهاي مكانيكي سرند نموده و دانه بندي مناسب براي مصرف در قشر زيراساس را تامين كرد.
زير اساس از سنگ شكسته كوهي يا قلوهسنگ شكسته
سنگهاي استخراج شده از معادن سنگ و يا قلوهسنگهاي درشت طبيعي ميتواند در سنگشكن شكسته و سپس سرند شده و پس از اختلاط با ساير مصالح، در قشر زير اساس بكار رود.
زير اساس تثبيت شده
در محل هايي كه مخلوط شن و ماسه رودخانه اي و يا سنگ شكسته كوهي طبق مشخصات در دسترس نباشد، مي توان با اضافه كردن مواد تثبيت كننده مانند سيمان و آهك و يا قير آن را پايدار كرد. در زمينهايي كه آلوده به مواد مضري هستند كه روي سيمان اثر مخرب مي گذارند و در جاهايي كه احتمال رشد و روييدن گياهان وجود دارد، از زيراساس آهكي، مي توان استفاده كرد. زيراساس آهكي در اين فصل تشريح شده است، در پايدار نمودن پي راه ها، بزرگراه ها، خيابان ها، مسيرهاي راه آهن، پاركينگها و غيره كاربرد دارد.
مشخصات فني زير اساس
زير اساس رودخانه اي و سنگي
مصالح زير اساس از شن و ماسه طبيعي و يا سنگ شكسته بايد داراي مشخصات زير باشد:
دانه بندي
دانه بندي مصالح زيراساس با توجه به شرايط محلي بايد با يكي از دانه بنديهاي I تا V مندرج در جدول 3-1 مطابقت داشته باشد.
ساير مشخصات
ساير مشخصات مصالح زيراساس بايد با حدود مقادير مندرج در جدول 2 مطابقت داشته باشد.
جدول 1 دانه بندي مصالح زير اساس شني و يا سنگي
نوع دانه بندي
اندازه الك
درصد وزني رد شده از هر الك
I
II
III
IV
V
50 ميليمتر ( 2 اينچ )
5/37 ميليمتر ( 5/1 اينچ )
25 ميليمتر ( 1 اينچ )
5/9 ميليمتر ( اينچ )
75/4 ميليمتر ( شماره 4 )
2 ميليمتر ( شماره 10 )
425/0 ميليمتر ( شماره 40 )
075/0 ميليمتر ( شماره 200 ) [1]
100
-
-
65-30
55-25
40-15
20-8
8-2
100
100-90
90-75
70-40
60-30
50-20
30-10
12-0
100
-
95-75
75-40
60-30
45-20
30-15
12-5
-
100
100-90
80-55
60-40
48-28
28-14
12-5
-
-
100
85-50
65-35
50-25
30-15
12-5
رديف
شرح
حد مشخصات
روش هاي آزمايش
آشتو
اي اس تي ام
1
2
3
4
5
6
نشانه خميري
حد رواني
ارزش ماسه اي ( پس از كوبيدگي )
درصد سايش با روش لوس آنجلس
سيبيآر در تراكم 100 درصد آزمايشگاهي
درصد افت وزني با سولفات سديم در 5 سيكل
حداكثر 6
حداكثر 25
حداقل 30
حداكثر 50
حداقل 25
حداكثر 12
90 T
89 T
176 T
96 T
--
104 T
4318 D
4318 D
2419 D
131 C
1883 D [2]
88 C
زير اساس آهكي
زيراساس آهكي از اختلاط خاك محل و يا خاك قرضه با آهك و آب، به مقدار معين، حاصل مي شود. افزودن آهك به خاك و يا مصالح بستر روسازي راه به منظور اصلاح خواص فيزيكي و مقاومتي آن انجام مي گردد. اين عمل موجب افزايش قابليت باربري و مقاومت خاك، كاهش حد رواني و نشانه خميري خاك هاي رس دار مي شود. اختلاط آهك سبب تقليل تغيير حجم خاك، افزايش تراكم ذرات خاك رس، افزايش دوم آن در برابر تكرار دوره هاي يخ بندان- ذوب يخ و بالاخره تغيير در طبقه بندي خاك مي گردد. اين تغييرات به علت تركيب دوغاب آهك با رس تشكيل سيليكات و آلومينات كلسيم است كه سبب چسباندن دانه هاي خاك به يكديگر ( واكنش پوزولاني ) مي شود.
افزايش مقاومت خاك و آهك تدريجي بوده و با توجه به شرايط جوي، مدت زماني به طول مي انجامد و به همين مناسبت استفاده از زيراساس آهكي در مناطق گرم نتيجه مطلوب تري مي دهد. درصد آهك مصرفي بهينه با روش ها و آزمايش هاي زير تعيين مي شود. انتخاب روش بر حسب شرايط با انتخاب مهندسين مشاور پروژه انجام شده كه شرح كامل آن بايد در مشخصات فني – خصوصي قيد شود.
اجراي انواع زيراساس
اجراي زيراساس با شن و ماسه طبيعي و سنگ شكسته
پس از انتخاب معدن شن و ماسه، ابتدا دانه بندي مصالح مطابق روش آشتو 27 T تعيين مي گردد. چنانچه دانه هاي درشت تر از حد مشخصات وجود داشته باشد، قبل از حمل با سرند مكانيكي آنها را جدا مي كنند، به طوري كه مصالح سرند شده به طور هم آهنگ باحدود حداكثر و حداقل، در داخل محدوده يكي از دانه بنديهاي تعيين شده در جدول 3-1 قرار گيرد. سپس ساير آزمايش هاي مندرج در جدول 3-2 نيز انجام مي گيرد. چنانچه نتايج در حد مشخصات باشد، مصالح حمل و روي بستر روسازي آماده شده راه ريسه مي شود.
قبل از ريسه نمودن مصالح، سطح بستر روسازي بايستي براساس شيب هاي طولي و عرضي مندرج در نقشه ها تنظيم شده و ارقام نقاط مختلف آن با ارقام نظير در نقشه ها بايد اختلاف حداكثر 2 ± سانتي متر مطابقت داشته باشد.
ميزان مصالح ريسه شده روي سطح بستر روسازي متناسب با عرض بستر و ضخامت و ميزان تراكم قشر زيراساس در هر مورد محاسبه خواهد شد. مصالح ريسه شده روي بستر روسازي راه كه داراي مشخصات لازم باشد، با توجه به كم شدن حجم در اثر تراكم، به ضخامتي حدود 25 تا 30 درصد بيش از ضخامت تئوريك تعيين شده در مشخصات پخش مي گردد. سپس با تانكرهاي آب پاش روي مصالح پخش شده آب پاشي مي شود. مقدار آب پاشي بايد متناسب با رطوبت بهينه براي كوبيدن مصالح باشد كه طبق روش آشتو 180 T – طريقه D تعيين مي شود. حداكثر ضخامت كوبيده شده زيراساس 20 سانتيمتر مي باشد. در صورتيكه ضخامت كل زيراساس از 20 سانتيمتر تجاوز نمايد، مصالح در 2 و يا چند لايه پخش مي شود.
كوبيدن قشر زيراساس
كوبيدن قشر زيراساس از طرفين محور راه با استفاده از غلتكهاي چرخ فولادي استاتيك و يا غلتكهاي چرخ لاستيكي به وزن حدود 12 تن شروع مي شود، ضمن آنكه جهت تسهيل كوبيدگي، مي توان از غلتكهاي لرزشي ( ويبره ) و يا غلتكهاي كششي – لرزشي نيز استفاده كرد. وزن غلتك بايد طوري باشد كه سنگدانه ها زير چرخ غلتك شكسته نشود. عمليات غلتك زني و كوبيدن قشر زيراساس در قوس هايي كه داراي شيب يك طرفه ( بربلندي ) مي باشد، از داخل قوس شروع شده و به طرف خارج قوس ادامه مي يابد.
قبل از اتمام كوبيدگي، سطح زيراساس مجدداً ترازيابي شده و ارقام نقاط با ارقام نقاط نظير در نقشه هاي نيمرخ طولي و نيمرخ هاي عرضي مطابقت داده مي شود. چنانچه اختلاف نهايي حداكثر 2 سانتيمتر باشد كوبيدگي ادامه مي يابد، در غير اينصورت مصالح اضافي تراشيده شده و در نقاطي كه مصالح كم مي باشد پخش مي شود. نهايتاً كسري مصالح به آن اضافه و با آن مخلوط شده و كوبيدگي تا حصول نتيجه ادامه مي يابد.
تراكم نسبي لايه زيراساس، با آزمايش آشتو 191 T ، بايد برابر صددرصد وزن مخصوص خشك مصالحي باشد كه در آزمايشگاه با روش آشتو اصلاح شده ( آشتو 180 T - طريقه D ) بدست مي آيد.
[1] - براي كاهش حساسيت مصالح زيراساس در مقابل يخبندان، مي توان به تشخيص دستگاه نظارت، درصد مواد ردشده از الك 200 را كاهش داد و براي اطمينان بيشتر لازم است درصد مواد ريزتر از 20 ميكرون نيز از %3 تجاوز نكند ضمناً مقدار وزني مواد ردشده از الك 200 نبايد از مقدار وزني رد شده از الك 40 بيشتر باشد.
[2] - با تراكم به روش 1557 ASTM D ، و رعايت بند 2-4 از فصل دوم براي تعيين سيبيآر در رطوبت بهينه يا اشباع
لايه اساس تعريف
قشر اساس دومين قشر از روسازي راه است كه با مشخصات و ضخامت معين روي قشر زيراساس و در تمام عرض آن اجرا مي شود.
عملكرد اساس
عملكرد اساس در روسازي عملكرد قشر اساس در روسازي بشرح زير مي باشد:
تحمل بارهاي وارده
بارهاي وارده از قشرهاي بالاتر روسازي به وسيله اين قشر تعديل و به قشر زيراساس وارد مي گردد به طوريكه تنش مجاز وارده، سبب نشست و يا تغيير شكل غيرمجاز آن نشود.
خاصيت تراوايي
قشر اساس كه مشخصات فني معين تهيه و پخش مي شود داراي خاصيت تراوايي بيشتري نسبت به قشر زيراساس مي باشد.
انواع اساس
انواع اساس در روسازي بشرح زير مي باشد:
اساس شن و ماسه اي شكسته
شن و ماسه حاصل از رودخانه ها را مشروط بر آن كه داراي مشخصات فني لازم باشد، مي توان از سنگ شكن عبور داد و با دانه بندي لازم در قشر اساس بكار برد.
اساس سنگ كوهي شكسته و يا قلوه سنگ شكسته
سنگهاي استخراج شده از معادن سنگ و يا قلوه سنگ هاي درشت رودخانه اي در سنگ شكن ها، شكسته و سپس سرند مي شود و براساس مشخصات تعيين شده در قشر اساس بكار مي رود.
اساس ماكادامي
اساس ماكادامي از سنگ كوهي و يا سنگ هاي رودخانه اي شكسته تشكيل مي شود. مصالح دانه درشت براساس مشخصات پخش و سپس مصالح ريزدانه برروي آن پخش شده و به روش خشك و يا مرطوب كوبيده مي شود.
اساس قيري
مشخصات كامل اساس قيري در فصل نهم شرح داده شده است.
مشخصات فني اساس
كليات اساس با مصالح شن و ماسه شكسته شده و يا مصالح سنگ كوهي و يا قلوه سنگ شكسته شده بايد داراي مشخصات فني بشرح زير باشد:
دانه بندي
دانه بندي مصالح اساس، با توجه به شرايط محلي، بايد با يكي از دانه بندي هاي مندرج در جدول 1 مطابقت داشته باشد. و در صورت امكان، شيب منحني دانه بندي مصالح، متناسب با شيب منحني مياني دانه بندي انتخابي بوده و به صورت پيوسته باشد.
جدول 1 دانه بندي هاي مصالح اساس
نوع دانه بندي
شماره الك
درصد وزني رد شده از هر الك
I
II
III
IV
V
50 م م ( 2 اينچ )
5/37 م م ( اينچ )
25 م م ( 1 اينچ )
19 م م ( اينچ )
5/9 م م ( اينچ )
75/4 م م ( شماره 4 )
2 م م ( شماره 10 )
6/0 م م ( شماره 30 )
425/0 م م ( شماره 40 )
075/0 م م ( شماره 200 )
100
100-95
-
92-70
70-50
55-35
-
25-12
-
8-0
100
-
-
-
65-30
55-25
40-15
-
20- 8
8-2
100
-
95-75
-
75-40
60-30
45-20
-
30- 15
8-2
-
100
100-70
90-60
75-45
60-30
50-20
-
30- 10
8-2
-
-
100
-
85-50
65-35
50-25
-
30- 15
8-2
(1) براي كاهش حساسيت مصالح اساس در مقابل يخبندان، مي توان به تشخيص دستگاه نظارت، درصد مواد ردشده از الك 200 را تقليل داد و براي اطمينان بيشتر لازم است درصد مواد ريزتر از 20 ميكرون نيز از 3% تجاوز نكند ضمناً مقدار وزني مواد رد شده از الك 200 نبايد از دو سوم مقدار وزني ردشده از الك 40 بيشتر باشد.
ساير مشخصات
مصالح مورد استفاده براي قشر اساس بايد مقاوم و بادوام بوده و مشخصات مندرج در جدول 4-2 را داشته باشد.
جدول 2 مشخصات مصالح اساس
رديف
شرح
حد مشخصات
روش هاي آزمايش
آشتو / بي اس
اي اس تي ام
1
2
3
4
5
6
7
8
نشانه خميري
حد رواني
ارزش ماسهاي پس از كوبيدگي
درصد سايش با روش لوسآنجلس
درصد افت وزني با سولفات سديم
سي بي آر – درصد
درصد شكستگي در دو جبهه – مانده روي الك 5/9 ميليمتر
درصد ضريب تورق مصالح
حداكثر 4
حداكثر 25
حداقل 40
حداكثر 45
حداكثر 12
حداقل 80
حداقل 75
حداكثر 35
90 T
89 T
176 T
96 T
104 T
--
-
B.S
4318 D
4318 D
2419 D
535 C 131 C
88 C
1883 D
2158 D
(1) با تراكم به روش 1557 ASTM D ، و رعايت بند 2-4 از فصل دوم براي تعيين سي بي آر در رطوبت بهينه يا اشباع
مصالح اساس ماكادامي
مصالح مصرفي براي اساس ماكادامي از سنگدانه هاي درشت و ريز بشرح زير تشكيل مي شود:
مصالح درشت دانه
از شكستن سنگ كوهي يا قلوه سنگ هاي درشت رودخانه اي تهيه مي شود. سنگ ها بايد كاملاً سخت، محكم، با دوام و عاري از لاي، رس و يا مواد مضر و زايد بوده و با مشخصات زير مطابقت داشته باشد.
الف) دانه بندي با روش آشتو 27- T تعيين مي شود و بايد با يكي از رديف هاي جدول 4-3 مطابقت داشته باشد.
جدول 3 دانه بندي مصالح درشت دانه
اندازه الك
درصد وزني ردشده از الك ( آشتو 92- M )
دانه بندي 1
دانه بندي 2
75 ميليمتر ( 3 اينچ )
63 ميليمتر ( اينچ )
50 ميليمتر ( 2 اينچ )
38 ميليمتر ( اينچ )
25 ميليمتر ( 1 اينچ )
19 ميليمتر ( اينچ )
5/12 ميليمتر ( اينچ )
100
100-90
70-35
15-0
-
5-0
-
-
100
100-90
70-35
15-0
-
5-0
ب) سايش مصالح درشتدانه با روش لوسآنجلس و درصد افت وزني با سولفات سديم تعيين ميشود ( طبق مشخصات جدول 4-2 (
پ) دانههاي سست، سبك وزن، تجزيه شده، شكننده، پولكي و سوزني موجود در مصالح درشتدانه نبايد مجموعاً از 8 درصد تجاوز كند ( دانههاي پولكي و سوزني به روش 812. B.S تعيين ميشود(
ت) چنانچه مصالح درشت دانه از شكستن سنگ هاي رودخانه اي تهيه مي شود لازم است حداقل %75 وزني مصالح مانده روي الك 75/4 ميليمتر ( الك شماره 4 ) در دو جبهه يا بيشتر شكسته شده باشد ( غير از شكستگي طبيعي (
ث) مصالح درشت دانه، در مرحله نهايي، با سنگ شكن هاي چكشي يا مخروطي شكسته مي شود. كاربرد مصالح كه فقط توسط سنگ شكن هاي فكي شكسته مي شود مجاز نيست.
مصالح ريز دانه
دانه بندي مصالح ريزدانه، كه براي پر كردن فضاي خالي قشر اساس ماكادامي بعد از پخش و كوبيدن مصرف مي شود، شامل ماسه شسته يا ماسه شكسته و يا مخلوطي از آنها، بايد با دانه بندي جدول 4-4 و مشخصات زير مطابقت داشته باشد.
به دلايل تاريخي شناخته شده اكثر شهرهاي بزرگ از جمله تهران بر روي زمينهاي نرم بنا شده اند. پيشرفت زمان و رشد فزاينده جمعيت اين شهرها نيز لزوم احداث فضاهاي زيرزميني جهت تاسيسات و ارتباطات شهري را امري اجتناب ناپذير شمرده است. لذا مهندسين طراح بايد با توجه به وضعيت زمين شناسي مهندسي منطقه ، سازه هاي سطحي ، حجم ترافيك ، سطح قيمتها ، كيفيت و كميت نيروي انساني ، زمان مجاز كار و … روش منطبق با شرايط مزبور انتخاب و يا احتمالا“ ابداع نمايند.
اجراي طرح مترو در شهر بزرگي مانند تهران آسان نبوده بخصوص كه موانع اجرائي زيادي وجود دارد.
گرچه در سطح شهر تهران موانع طبيعي مانند رودخانه وجود ندارد كه آن نيز بر مشكلات موجود بيفزايد ، ولي وجود تعداد زيادي قنوات دائر و باير ، چاههاي دفع فاضلاب و بالا آمدن سطح آبهاي زيرزميني از جنوب تا مركز شهر تهران ، كار اجرائي طرح را پيچيده تر كرده است.
در اين بخش خلاصه اي از فعاليت هاي مطالعاتي ، طراحي ، اجرائي در مورد بررسي و دفع آب از سازه هاي متروي تهران ميباشد كه در فاصله زماني سالهاي 1372 تا 1376 انجام شده است. گرچه اين مطالعات ميبايستي در ابتداي كاريعني همزمان با بررسيها و مطالعات اوليه صورت ميگرفت وليكن بدلايلي اين امر ممكن نگرديده و اكنون بايد هزينه ها و مشكلات ناشي از تاخير بيست و چند ساله را تحمل نمود.
بطور كلي راه حل هاي جلوگيري از نفوذ آب به داخل سازه ها در دو بخش كلي انجام شده :
تخليه آب بمنظور آماده سازي محل جهت احداث ساختمانهاي پيش بيني شده.
جلوگيري از نفوذ آب به داخل سازه هاي ساخته شده و آماده نمودن تاسيسات جهت بهره برداري مطابق با آئين نامه هاي موجود.
فصل دوم :شناخت وضعيت زمين شناسي و آبهاي زيرزميني در دشتهاي جنوب تهران
بخش اول :كلياتي در مورد وضعيت زمين شناسي مهندسي دشت هاي جنوب تهران :
منطقه تهران در پهنه اي بين دو وادي كوه و كوير ( دامنه جنوبي البرز و دشتهاي شهريار و ورامين ) واقع شده و حد طبيعي فضاي آن از دو طرف ديگر بوسيله دو رودخانه جاجرود و كرج مشخص مي شود. اين در رودخانه در نزديكي ورامين به يكديگر ملحق شده و به سوي درياچه فصلي واقع در كوير نمك جاري شوند.
شكل 1 – فضاي جغرافيايي تهران
در يك مقطع شمالي و جنوبي از پهنه تهران ، پنج بخش مشاهده مي شود ( شكل 2 ) :
دامنه كوهستان شميرانات با شيب 10 تا 15 درصد
از تجريش تا تپه هاي عباس آباد با شيب 3 تا 5 درصد
از عباس آباد تا خيابان انقلاب
از انقلاب تا نزديكي ري با شيب 2 درصد
از ري تا ورامين با شيب بسيار ملايم 1 درصد كه تا كناره كوير ادامه مي يابد.
در يك نگرش كلي ، وضعيت رسوبات آبرفتي تهران از جنوب به سمت شمال به صورت زير است :
قسمت اعظم جنوب تهران را رسوبات ريز دانه رس و سيلت تشكيل داده ( ML – CL ) كه در اعماق مختلف داراي لايه هايي از شن و ماسه با ضخامتهاي متفاوت مي باشند. البته در قسمتهاي جنوبي تر گهگاه به رس با پلاستيسيته بالا ( CH ) نيز برخورد شده است عمده اين خاكها از نوع پيش تحكيم يافته مي باشند . در اين خاكها مواد گچي و آهكي به صورت پراكنده ديده شده است . اين امر موجب مشكل بودن حفاري دستي گرديده بطوريكه در حوالي بهشت زهرا گاها“ از قلم و چكش جهت كندن استفاده مي شود.
از جنوب به سمت شمال بر ميزان درشت دانه ها افزوده شده به نحوي كه درحوالي قورخانه ، عمده خاك از شن ريز و ماسه به همراه مقدار كمي سيلت و رس تشكيل شده و در مناطق شمالي تر ، قلوه سنگ و شن درشت نيز در بين روسوبات يافت مي شود بطور كلي خاكهاي نواحي مركزي و شمالي تهران عمدتا“ شن و ريگ همراه با مقداري مواد ريز دانه و آهكي بوده كه همين امر موجب مقاومت بالاي آن شده است اين مقدار ريز دانه باعث نامگذاري هاي مختلفي براي اين خاكها در طبقه بندي خاك ( GW – GC – GP ) گرديده است. در شكل 3 برش عرضي ، شمالي – جنوبي از شهر تهران ملاحظه مي شود.
شكل 3 – برش عرضي ، شمالي جنوبي شهر تهران
بخش دوم : وضعيت آبهاي زيرزميني در دشتهاي جنوب تهران :
- جريان آب بداخل تونل
بطور كلي مساله آب زيرزميني در احداث تونل در مناطق شمالي و مركزي تهران وجود نداشته مگر آنكه در شمال به چينه هاي با تراوايي كم و در مركز به قناتهاي فعال برخورد شود كه آنهم بطور موضعي بوده و باعايق نمودن آن بخش از تونل و يا منحرف ساختن قنات رفع خواهد شد.
اما در جنوب تهران بعلت سيلتي و رسي بودن خاكها و وجود خاكهاي دستي احتمالي در مسير تونل و با توجه به بالا بودن سطح آب ، ضروري است كه سطح آب زيرزميني پايين انداخته شود كه اين امر در حال حاضر توسط سازمان آب تهران با بكارگيري چندين چاه پمپاژ بطور شبانه روزي در مسير چهار راه گلوبندك تا خيابان شوش انجام مي گيرد. البته سازمان آب تهران در نظر دارد تا با احداث حدود 40 كيلومتر كانال و سيفون ، آب اين منطقه را بطرف جنوبغربي ( حوالي پشت فرودگاه مهر آباد ) هدايت و مشكل اين منطقه را بطور اصولي حل نمايد. بدين ترتيب زمينهاي جنوبغربي تهران نيز از خطر خشك شدن رهايي خواهند يافت.
يكي از اساسي ترين كارهائي كه مي بايست قبل از شروع عمليات اجرائي متروي تهران انجام ميشد مطالعات هيدرولوژي و ژئوهيدرولوژي تهران بود كه متاسفانه مشاور اوليه متروي تهران در اين مورد نه تنها اقدامي ننموده است بلكه بعلت عدم آشنائي به تكنيك هاي قديمي تامين و انتقال آب در تهران دچار اشتباهي نيز شده است و وجود بيش از دويست و هفتاد رشته قنات در محدوده شهري تهران را ناديده گرفته و در مورد بالا آمدن سطح آب زيرزميني در تهران تدبيري اتخاذ ننموده است و اكنون با بيست و چندسال تاخير ، مطالعات ، بررسي و طراحي همزان با عمليات اجرائي با هزينه اي چندين برابر انجام مي شود.
نفوذ آب به سازه هاي متروي تهران عمدتا“ از منابع به شرح زير ميباشد :
1- نزولات جوي و آبهاي سطحي :
در قسمت شمال خط يك حد فاصل ايستگاههاي R – N با توجه به اينكه بافت زمين از نوع دج و سنگ جوش بوده و كاملا“ نفوذ ناپذير ميباشد و همچنين به علت اينكه عمليات حفاري تونل و ايستگاهها در اين قسمت به صورت ترانشه باز انجام شده است و روي تونل ها و ساختمان ايستگاهها بعد از اتمام عمليات ايزوله كامل نشده خاك ريزي گرديده است كه درزمان بارندگي و يا وجود آب هاي سطحي، آبياري فضاي سبز و … آب در زميـن نفـوذ نمـوده و بر روي سازه ها ، پشت سازه ها انباشته شده و از محل درزها يا جاي سوراخ بولت هاي قالب هاي بتن ريزي به داخل نفوذ مي نمايد.
اين مشكل به صورت حاد در ايستگاههاي (1) N ، (1)O ، (1)P ، (1) Q و تونلهاي حدفاصل به صورت وضوح وجود داشته و دارد.
2-آبهاي زيرزميني :
آبهاي زيرزميني به صورت عمده در دو محدوده ، سازه هاي متروي تهران را تهديد مي نمايد.
1-2- آبهاي زيرزميني از سفره اصلي تهران در مركز شهر حدفاصل خيابان شوش تا محور خيابان جمهوري اسلامي ، در چهل سال گذشته در محدوده فوق الذكر 20 الي 30 متر بالا آمده است. و بالاتر از سطح راديه خط يك و قسمتهاي از خط دو قرار گرفته است .اين حالت در خط يك متر و در حال حاضر از ايستگاه F تا I و تونلهاي حدفاصل آنها وجود دارد و با توجه به روند بالا آمدن سطح آب زير زميني انتظار مي رود در سالهاي آينده تا ايستگاه J پيشرفت نمايد.
شكل 4- مقطع شماتيك از تونل حد فاصل(1) Q– (1) P
2-2- لايه هاي آبدار در زمين هاي دج شمال شهر
در تپه هاي عباس آباد كه سطح آبهاي زيرزميني در عمق بيشتري قرار دارد بافت زمين از نوع دج و نفوذ ناپذير مي باشد. ليكن لايـه هـاي نفـوذ پـذيري وجود داشته و حركت آب در اين لايه ها و برخورد آن به سازه هاي مترو ايجاد خطر مينمايد.ايـن حالـت در ايستگاه R ، تـونـل شمـالي آن و تا ايستگاه Q مشاهده مي شود.
3- قنوات و كانالهاي جمع آوري آبهاي سطحي :
در محدوده 20 گانه تهران بيش از 270 رشته قنات وجود دارد كه اكثر آنها بصورت متروكه در آمده است و معضلاتي براي متروي تهران بوجود آمده است . متاسفانه مشاور اوليه متروي تهران شناختي از قنوات نداشته و وجود قنوات را كه بيش از 700 كيلومتر در زيرزمين تهران ، گالري و مجاري دارند ناديده گرفته است و حتي تعدادي ايستگاهها را در محل تلاقي قنات پيش بيني نموده است مانند ايستگاه J كه در محل برخورد قنات ناصري ( شاه سابق ) با خط دو احداث شده است.
كانالهاي زيرزميني جمع آوري آبهاي سطحي در تهران نيز مشكلاتي براي متروي تهران به وجود آورده است. در بعضي از محلها اين كانالها برخورد مستقيم با سازه هاي مترو داشته ( مانند كانال اصلي جمع آوري آبهاي سطحي خيابان جمهوري در ميدان بهارستان با خط دو مترو تداخل نموده است ) و يا در بعضي از محل ها به موازات تونل مترو احداث شده است مانند كانال جمع آوري آبهاي سطحي در خيابان مفتح كه به موازات تونل خط يك ساخته شده است. اين كانال در حد فاصل ميدان هفت تير تا ميدان استقلال به موازات تونل خط يك و در سطحي بالاتر قرار گرفته است.
كانالهاي جمع آوري آبهاي سطحي شهرداري تهران حامل فاضلابهاي سطحي و زباله و … ميباشد كه اكثرا“ در مواقع سيلاني قادر به تخليه كامل نبوده و مسدود ميگردد و به شكل تحت فشار در مي آيد و با توجه به اينكه در قسمتي از اين مسير ، تونلها با ماشين حفاري احداث شده و سگمنت هاي پيش ساخته در آن قرار گرفته و عايق كاري نشده است نشت آب در طول خط در چندين محل وجود دارد. اگرچه در چندين محل ، اين كانال ( به علت برخورد با ايستگاهها ) تغيير مسير داده شده است ( شمال ايستگاه L – ايستگاه J K – ايستگاه J )اين مشكل همچنان وجود داشته و تونل ها و ايستگاههاي مترو را تهديد مي نمايد.
4- نشت آب از شبكه لوله كشي آب تهران
به علت فرسودگي شبكه آب تهران و تلف آب بيش از 40% در آن ، كه در قسمتهاي مركزي شهر به علت قدمت آن به بيش از 50% پيش بيني ميگردد. شكستگي جزئي لوله هاي آب در محدوده مركزي شهر به علت نفوذ پذيري بودن خاك اين مناطق از سطح خيابانها مرئي نبوده و مستقيما“ به سطوح پائين تر نفوذ مي نمايد و با توجه به اينكه لوله هاي شبكه آب نسبت به سازه هاي مترو در سطح بالاتري قرار گرفته است نشت آب در محل هاي متعدد مشاهده مي شود و در بعضي مواردشكستگي لوله هاي اصلي ، تونل ها و ايستگاهها را پر از آب مي نمايد.( مانند شكستگي لوله 500 ميلي متري شبكه آب تهران در ايستگاه J و يا لوله 700 ميلي متري در ايستگاه نواب و لوله 600 ميليمتري در ايستگاه L ).
امروزه پديده وابستگي دارويي يكي از معضلات بزرگ جوامع بشري است كه توجه روانپزشكان، جامعه شناسان و حقوقدانان، روانشانسان و علماي تعليم و تربيت را به خود اختصاص داده است اين موضوع نشان مي دهد كه پديده اعتياد يا سوء مصرف مواد داراي ابعاد چندگانه است كه در بروز شيوع آن دخيلنه، ناجراين در مبارزه با اعتياد چنانچه يكي از عوامل مد نظر قرار گيرد و از ساير عوامل چشم پوشي شود فرض بر آنكه آن عامل تأثير مثبتي نيز در جلوگيري از اعتياد داشته باشد. عوامل ديگر تأثير عامل مورد نظر را كاهش خواهند داد.
يكي از عوامل مؤثر در ايجاد و تداوم اعتياد عامل فردي مي باشد كه نظر بسياري از محققان را جلب كرده است و بر اين اساس تحقيقي كه وايلتت [1] در سال 1962 انجام داد بر عامل فردي و ويژگيهاي شخصي معطوف بود كه نشان داد افراد ستاد در مقايسه با غير معتاد نيمرخ رواني غير عادي تري دارند. از طرفي جير[2] در سال 1990 به اين نتيجه رسيد كه افرادي كه اختلال روانپزشكي دارند 7/2 مرتبه بيشتر از افراد فاقد اختلال سوء مصرف مواد را نشان مي دهند.
ويكلرراسور[3] نيز در سال 1953 يكي از قواعد كلي اعتياد را از نظر رواني بيان كرد ذكه اعتياد مي تواند با مشكلات شخصيتي فرد همبستگي داشته باشد.
(فرجاد 13740).
با توجه به اينكه يكي از عوامل مؤثر در وابستگي دارويي مي تواند عوامل فردي و ويژگي هاي شخصيتي داشته باشد آنچه در اين زمينه مورد توجه است اين است كه آيا اين عامل مي تواند ارتباطي با بازگشت مجدد معتادين درمان شده داشته باشد.
بنابراين در اين پژوهش با اين مسأله روبه رو هستيم كه آيا نيمرخ رواني افراد با مصرف مجدد بعد از سم زدايي رابطه دارد؟ آيا نيمرخ با دخالت مصرف مواد بعد از سم زدايي رابطه دارد؟ آيا نيمرخ رواني معتادين بعد از سم آيا در گروهي كه بعد از سم زدايي مصرف مجدد داشتند با گروهي كه مصرف نكردند تفاوت دارد؟ تا بر حسب رابطه بتوانيم اين عامل را در درمان پيشگيري مورد توجه قرار بدهيم.
بيان مسأله:
وابستگي رواني عبارت است از يك حالت خاص كه به وسيله دلع و احساس اجبار شديد در ادامه مصرف يك دارد و يا ماده مخدر شخص مي گردد و اين احساس دلع معمولاً به خاطر استفاده از لذت و اثرات دلخواه آن است بنابراين وابستگي رواني علاوه بر نوع ماده مصرفي به حالات روحي و رواني فرد مورد نظر هم مربوط است.
يكي از مشخصات برجسته وابستگي رواني etracoing(Craving) (اشتياق) است كه عبارت اسدا از يك تمايل بسيار شديد و غير عادي نسبت به مصرف ماده مخدر كه تقريباً به ندرت مي توان چيز ديگري را جايگزين آن نمود در بالاترين و شديدترين درجه اشتياق مسكن است فرد هر اقدامي را به منظور تأمين و تهيه مواد انجام دهد كه اين قسمت به عنوان رفتار كليشه اي و قالبي معتادان شناخته مي شود.
تحقيقات نشان مي دهد كه بسياري از عوامل در علت شناسي و تداوم اعتياد دخالت دارند كه يكي از عوامل مي تواند جنبه هاي روانپزشكي اعتياد باشد بيشتر شواهد روانپزشكس مبين اين حقيقت است كه اعتياد به مواد مخدر به ويژه هرويين مي تواند ناشي از اختلالات عمده و شديد رواني و يا شخصيتي باشد تحقيق وايلتت[4] در سال 1962 همين نظريه را تأئيد كرد كه نيم رخ رواني معتادها متفاوتي تر و غير عادي تر از افراد سالم است.
تحقيق جير[5] نيز در سال 1990 نشان داد كه افراد مبتلا به بيماريهاي رواني مشكلات مربوط به داروها را بروز بدهند.
بنابراين در اين تحقيق با مسائل زير روبه رو هستيم:
آيا نيمرخ رواني افراد بر اساس مقياسهاي M.P.I در گروهي كه بعد از سم زدايي بازگشت مجدد را داشتند با گروهي كه بازگشت نداشتند متقارن است؟
آيا مارن و نيم رخ رواني افراد و مصرف مجدد رابطه وجود دارد؟
آيا ميان نيم رخ رواني و فعاليت بازگشت به مصرف مواد رابطه وجود دارد؟
در صورت وجود رابطه آيا مي توان با استفاده از نيم رخ رواني بازگشت مجدد افراد را پيش بيني نمود؟
5- فايده و اهميت پژوهش:
سوء مصرف وابستگي به مواد مخدر با دوره هاي بهبود و عود آن شخص مي گردد و در يك بررسي كلاسيك توسط هانت[6]، بارنت[7] و برانج[8] در (1971) نشان داده شد كه هروئين، نيكوتين و اسك با درجات دو الگوهاي مهمي مشابهي از عود همراه بودند اين پژوهشگران نشان دادند كه اعتياد افراد درمان شده در مدت 12 ماه بازگشت نمود. آنها اشاره كردند كه اين يافته ها انعكاس فرايندهاي معمولي است كه زير بناي اعتياد را تشكيل مي دهند.
در مطالعه اي كه توسط Greard hornestshg انجام شد 32 تن مورد تست و مطالعه قرار گرفتند اين مطالعه بيشتر روي تجارب ستادان در مورد مصرف مواد مخدر (تاريخچه اي) از وضعيت جسمي و رواني و شخصيتي آنان را در بر مي گرفت. نتايج نشان داد كه اعتياد تا اندازه زيادي مربوط به ساختمان شخصيتي و تأثير متقابل مناسبات گذشته و حال فرد و خانواده در گروه همگن است نتايج به شرح زير گزارش شد:
گروه معتاد شامل 2 نفر اسكيز فرني بارز، 8 نفر اسكيزفرني وزي، 12 نفر اختلال گروه كنترل شامل 1 نفر اسكيزوفرني با 4 نفر اسكيزوفرني وزي اختلال نورونيك 6 نفر شخصيت سالم 10 نفر بودند. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه در گروه معتاد در مقايسه با گروه كنترل اختلال شخصيتي بيشتر است. (فرجاد محمد حسين 1378).
اين موضوع مي تواند در درمان اعتياد حائز اهميت باشد. زيرا آسيب پذيري افراد معتاد در برابر مشكلات زندگي و ساختمان شخصيتي افراد معتاد مي تواند تأثيري در تداوم مصرف مواد بعد از سم زدايي داشته باشد بنابراين در اين پژوهش بر آن شديم كه ابتدا نيم رخهاي رواني را مورد مقايسه متفاوت بودن نيمرخهاي گروهي كه بعد از سم زدايي مجدداً مصرف داشتند با گروهي كه مصرف مجدد نداشتند، آيا در صورت وجود رابطه با نمونه هاي مذكور مي توان افراد داراي ريسك بالا براي نمود را مشخص نمود و اقدامات لازم را در پروسه 9هاي درماني مد نظر قرار داد و پژوهشي را با آزمودني هاي ايراني در سطح كشور انجام داد و در صورت تأئيد فرضيه ها ضمناً مي توان در مورد معتادان تمركز اصلي از درمانهاي رفتاري جسمي را به سوي درمان شخصيت و انواع اختلالات آن بازگرداند و در مانگري را به انتخاب نوع درمان حساس نمود و موجب شد تا آنها نوع درمان را بر حسب به دست آوردن نيم رخ شخصي انجام دهند و ظرافت و حساسيت تفكيكي خاص را در مورد هر نيم رخ شخصيتي مد نظر قرار بدهند.
فرضيه هاي پژوهش:
مقياسهاي دوايي آزمودني ها در گروهي كه بعد از سم زدايي مصرف مجدد نداشتند با گروهي كه مصرف مجدد داشتند تقارن معني دار دارند.
بين دو گروه در خصوصيت خودبيمار انگاري تقارن معني دار وجود دارد.
بين دو گروه در خصوصيت افسردگي تقارن معني دار وجود دارد.
بين دو گروه ما در خصوصيت هستيري تقارن معني دار وجود دارد.
بين دو گروه در خصوصيت جامعه رنجوري تفاوت معني دار وجود دارد.
بين دو گروه در خصوصيت پارانوئيد تفاوت معني دار وجود دارد.
بين دو گروه در خصوصيات ضعف رواني، اسكيزوخرني، هيبوماني تفاوت معني داري وجود دارد.
بين نيم رخ رواني و مصرف مجدد بعد از سم زدايي رابطه وجود دارد.
بين نيم رخ رواني و دفعات مصرف مجدد بعد از سم زدايي رابطه وجود دارد.
تعريف اصطلاحات:
تعريف نيم رخ رواني:
نيمرخ (Profile ).
نمايش نمودارهاي يك رشته غراق
Profile analysis - :
طرح نيم رخ رواني يك شخص يا معرفي كلي صفات شخصيتي و ويژگي ها نسبت به يك رشته هنجارهاي خاص براي كل جمعيت. تحليل همگن است به صورت نمايش نموداري يا شكل نيم رخ استعاره اي كل به معني مرور مشخصات يا صفات شخص به طور مختصر انجام گيرد. (ديوار افكاري 1376).
در اين پژوهش نيم رخ رواني با استفاده از پرسشنامه شخصيتي نيمه سوء تا M.P.IM. (فرم كوتاه) با توجه به كدهاي بر افراشته و مصاحبه باليني گذاري شده است.
1-تعريف اعتياد: (Dependency) Addiction
(Dependence)وابستگي عبارت است از مصرف مرتب مواد به طوري كه فرد مصرف كننده براي انجام عملكرد معمول نياز به آن داشته باشد و عدم مصرف آن باعث پيدايش علائم خاص مي شود كه در اثر اختلال در عملكرد ارگانهاي مختلف بدن بوده و به آن علائم قطع مواد (Withdrawal syndrom) مي گويند. طبق تعريف DMSIV وابستگي يك ويژگي هم دارد و آن مقاومت بدن يا Tolerance است يعني نياز به ماده بيشتر براي حصول مسموميت يا كاهش تأثير همان مقدار با ادامه مصرف.
در اين پژوهش معتاد فردي است كه مدتي مواد مخدر مصرف كرده باشد و در صورت قطع دارو دگرگوني فيزيولوژيك و رفتاري نشان بدهد و بعد از انجام تست مورفين نتيجه تست مثبت باشد.
سم زدايي (Detaxification):
قطع مصرف مواد براي مدت زمان كافي تا تمام مواد موجود در گيرنده هاي بدن دفع شود و بعد از اتمام اين دوره فرد از نظر جسماني علائم قطع مواد (withdrawal) را نشان مي دهد و تست مورفين منفي است.
سم زدايي به روشهاي مختلف پزشكي و در زمانهاي مختلف و توسط داروهاي گوناگون صورت مي گيرد ولي نتيجه همگي دفع كامل مواد و تست منفي مي باشد.
روشهاي درماني افراد وابسته به مواد در كلينيك ها به صورت زير مي باشد. همه افراد وقتي به كلينيك مراجعه مي كنند ابتدا تحت درمان سم زدايي قرار مي گيرند تا مواد از بدن آنها دفع شده و علائم جسماني ترك بر طرف شود و تست مورفين آنها منفي شود. روشهاي سم زدايي به صورت URD و R.D و A.M.D و نيز سم زدايي با بوپرنورفين بوده است كه با توجه به شرايط فني و جسمي و خواسته خود بيمار انتخاب مي شود. مرحله دوم در حال به دنبال منفي شدن تست مورفين بيمار انجام مي گيرد و تحت رواندرماني فردي از نوع شناختي حمايتي قرار مي گيرند (هفته اي يك بار) و همچنين گروه درماني و خانواده درماني و تمرينات يوگا جز در درمان هاي 6 ماهه بعد از سم زدايي مي باشد بيماران در اين دوره 6 ماهه تحت درمان نگهدارنده با كپسول بوده و به محض قطع دارو تحت سم زدايي مجدد قرار مي گيرد.
فصل دوم
وابستگي به مواد:
تعريف:
در سال 1964، سازمان بهداشت جهاني به اين نتيجه رسيد كه اصطلاح اعتياد (Addiction) ديگر اصطلاحات علمي نيست و وابستگي Drag Dependence را به جاي آن توصيه نمود. مفهوم وابستگي مواد در ضمن چند دهه معافي رسمي بسيار و معاني معمولي فراوان داشته است. اساساً در ارتباط با تعريف وابستگي خود مفهوم استعداد شده است.
وابستگي رفتاري و وابستگي جسمي، وابستگي رفتاري بر فعاليتهاي مواد جوئي و قرائن مربوطه الگوهاي مصرف بيمار گونه تأكيد كرده است. وابستگي جسمي بر اثرات جسمي (فيزيولوژيك) دوره هاي متعدد مصرف تولد تأكيد نموده است.
كلاسهاي تشخيص براي وابستگي به مواد بر اساس DSMIV:
الگوي غير انطباقي مصرف يك ماده كه به ناراحتي قابل ملاحظه از نظر باليني منجر مي شود و با سه تا (يا بيشتر) از علائم زير كه زماني در طول 12 ماه روي مي دهند تظاهر مي كند.
تحمل (Tovelance)، با هر يك از حالات زير تعيين مي شود:
انسان به طورکلی موجودی اجتماعی است.این صفت باعث شده که انسان به طرف ایجاد روابط روابط با محیط و روابط با هم نوع خود جذب شود.از دیرباز تا اکنون این غریزه اجتماعی بودن انسان به چشم میخورد و مطالب بسیاری در کتابها و مقاله ها در این مورد نوشته شده است.
شاید این ارتباطات و نزدیکی ها به نوعی آرامش را برای او به ارمغان آورده باشد.همچنین به نظر بسیاری از صاحبنظران از جمله مزلو انسان دارای نیازهای فراوانی است که در راس آن نیازهای جسمانی است سپس عاطفی اما برآورده شدن نیازهای جسمانی به اندازه نیازهای عاطفی مشکل نیست. (قبادیان-1379)
از جمله نیازهای عاطفی انسان نیاز به دوست داشتن و دوست داشته شدن است به طوری که انسان برای به دست آوردن آن تلاش میکند. از تلاش هایی که یک انسان برای رسیدن به عشق و مورد محبت واقع شدن انجام میدهد شریک شدن با کسی در جنبه های مختلف زندگی است.این شریک شدن و زیر یک سقف زندگی کردن جنبه رسمی و اجتماعی پیدا کرده و بهازدواج شهرت پیدا کرده است.
همچنین جنبه دیگر این نیازها در اشتغال و کار بیرون از منزل برآورد میشود که اینها هم جز نیازهای عاطفی ومعنوی انسان است و موجب روابط با همنوع ودرنتیجه علاقه محبت میشود. (بک-ترجمه:قراچه داغی-1378)
مسلما زمانی زوجین به وظایف خود به طور کامل عمل خواهند کرد که احساس رضایتمندی از زندگی زناشویی خود داشته باشند.امکان توجه به تامین نیازهای روانی عاطفی و جسمانی فرزندان و تربیت صحیح آنها منوط به داشتن احساس رضایتمندی از زندگی زناشویی میباشد.
و سبب ارتقاء سطح بهداشت روانی و جسمانی زوجین و نهایتا افراد جامعه خواهد گردید. (غفوری- 1356)
زناشویی به لحاظ اثری که در زمینه های گوناگون زندگی اجتماعی و اقتصادی جامعه دارد از دیدگاههای مختلف اهمیت یافته و مور د برسی قرار میگیرد . این پدیده باعث تغییر در متغیرهای جمعیتی میشود . از طرفی شرایط اجتماعی و اقتصادی جاممعه اثر آنرا نشان میدهد و از طرف دیگردر ساختار اقتصادی جامعه تغییراتی حاصل شده که فرصتهای شغلی برای زنان ایجاد کرده است.
زنان دامنه فعالیت خود را از محدوده خانه فراتر میبرند و به نظام های شغلی میپیوندند پیوستن آنها در جامعه تغییراتی در نقشهای سنتی زنان ایجاد کرده است و این جنبه دیگراز اجتماعی شدن است.
اشتغال جنبه دیگری ازفرایند اجتماعی شدن است. این فرایند برای مردان پذیرفته شده است وو گویا در طول تاریخ کار بیرون را برای مردان ثبت کرده اند که دستمزد حاصل از آن در راه رفاه زن و فرزندان مصرف میشود. ولی امروزه همانتورکه عنوان شد به دلیل تغییراتی در ساختار اقتصاذدی جوامع دیدن زن در بازارهای تجاری و اماکن شخصی باعث تعجب نمیشود و گهگاه به دلیل نبودن مرد در عرصه زندگی زناشویی هزینه زندگی به عهده زن است.(رسول زاده-1371 )
چگونه است این فرایند اجتمایی شدن که بسیار از آن سخن گفته اند زمانی خوب وزمانی بد است؟ مگر نه ابن که اشتغال شاید تنها انگیزه ارتباط زن با محیط بیرون از حانه است پس چرا این نیاز که قابل احترام است در بسیاری از موارد باعث اختلافاتی میشود؟
آیا باید این اجازه بیشتر به زنان داده شود؟ آیا واقعا اشتغال زنان به زندگی شخصی و زناشویی آنها لطمه وارد میکند؟ لذا برای پاسخ گیری به سوالات متعدد و انجام پژوهشی در مورد تاثیر اشتغال زنان بررضایتمندی یا نارضایتی زندگی زناشویی انها لازم به نظرمیرسد
1-1 بیان مساله
همانطور که گفته شد یکی ازاختلافاتی که درجریان ازدواج و زناشویی به وجود می آید مربوط به نقشهای برابر زن ومرد در زندگی است. منظوراز این نقشهای برابرنقشهایی است که برای هر دو جنس در زندگی مطرح استمثل پدریا مادر بودن ولی چیزی که دراینجامورد نظر میباشد
نقش نان آور خانه بودن است که امروزه در جوامع نوین زنان این نقش را نیز ایفا میکنند.
کار بسیاری از زوجها بر سر تقسیم وظایف و اینکه زن و شوهر هر کدام موظف به انجام چه مسئولیتهایی هستند به اختلاف میکشد.
از دیر باز بر اساس یک رسم متداول نقش مرد در خانواده تحصیل درآمد و نقش زن انجام کارهای خانه و نگهداری از بچه ها بوده است. اما وقتی هر دو بیرون از خانه کار میکنند زن اغلب مسئولیت دوگانه ای پیدا میکند. امروزه زن وشوهر در کار تامین درآمد و انجام وظایف خانهداری با هم مشارکت میکنند و گاه زن و شوهر در انجام این وظایف یکدیگر را متهم به زیر پا گذاشتن پیمان نامه ازدواج میکنند.(بک-ترجمه:قراچه داغی-1378)
با توجه به این مورد می خواهیم در این پژوهش به این نتیجه برسیم که آیا اساسا اشتغال زن در زندگی خصوصی او تاثیرگذار است ؟ آیا اشتغال زن کمک کننده است یا آزار دهنده ؟ آیا آیا زنان شاغل نسبت به زنان خانه دار رضایتمندی بیشتری درزندگی زناشویی خود احساس میکنند ؟ آیا زنان خانه دار با توجه به وقت بیشتری که برای انجام امور منزل دارند از زندگی زناشویی خودراضی هستند ؟ آیا شوهران زنان خامه داراز آنها بیشتر راضی هستند؟
به طور کلی مساله این است که آیا اشتغال یا عدم اشتغال زن تاثیری در روابط زناشویی آنها و رضایت از آن دارد ؟ و اگر تاثیر دارد در چه زمینه هایی دیده میشود ؟
1-2- سوالات پژوهشی
1-آیا میزلن رضایت زناشوویی زنان شاغل و خانه دار متفاوت است ؟
2-آیا بین میزان تحصیلات در رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار رابطه وجود دارد؟
3-آیا بین داشتن فرزند در رضلیتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار رابطه وجود دارد ؟
4-آیا بین میزان درآمد در رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار رابطه وجود دارد ؟
5-آیا بین سابقه ازدواج و رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار رابطه وجود دارد ؟
2-2 فرضیه های پژوهشی
1-یبن میزان رضایت زناشویی زنان شاغل و خانه دار تفاوت وجود دارد .
2-بین میزان تحصیلات در رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار رابطه وجود دارد .
3-بین داشتن فرزند در زضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار رابطه وجود دارد.
4-بین میزان درآمد در رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار رابطه وجود دارد.
5-بین سابقه ازدواج و زضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار رابطه وجود دارد.
3-2 اهداف پژوهشی
1-برسی و مقایسه رضایت زناشویی در زنان شاغل و خانه دار ساکن شهر تهران
2-برسی میزان تحصیلات در رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار
3-برسی داشتن فرزند در رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار
4-برسی میزان درآمد در رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار
5-برسی سابقه ازدواج در رضایتمندی زناشویی زنان شاغل و خانه دار
4-2 اهمیت و ضرورت پژوهش
ازآنجایی که خانواده اساس و پایه زندگی اجتماعی ودرواقع کوچکترین نهاداجتماعی است پس برسی عواملی که به استحکام آن کمک میکند وهمچنین مسائلی که باعث زوال وازهم پاچیدگی آن میشود مهم به نظرمیرسند لذا برسی وضعیت اشتغال زنان ویا خانه داربودن آنها به عنوان شاید عاملی که بتواند مشکلاتی در زندگی زناشویی بوجود بیاورد و یا بر عکس باعث رشد خانواده شود حائز اهمیت است .
بیش از هر چیز باید برای سلامت خانواده تلاش کرد چرا که اگر خانواده سالم باشد افراد سالم وارد اجتماع میشوند واگر برعکس نا سالم باشند افزایش جنایات وبیماریهای روانی والکلیسم و اعتیاد را به دنبال خواهد داشت . (سعادتمند-1376)
وقایع بسیاری درداخل یا خارج ازرابطه زناشویی یا خانواده الگوی رضایت اززندگی زناشویی زن و مرد را تحت الشعاع قرار میدهند . بالا بودن آمار طلاق در سالهای اخیر دلیل مبهمی بر عدم زضایت زناشویی است . با شناسایی عوامل موثر بر رضایتمندی زناشویی می توان در جهت تقویت و تثبیت پایه های خانواده گامهای موثر برداشته و برای کاهش طلاق در بین زوجها با استفاده از یافته های این پژوهش ها برنامه ریزی کرد.
از انجا که احساس خوشبختی یکی از عوامل انسجام خانواده است برسی این مطلب که اشتغال زن موجب استحکام یا سبب از هم گسیختگی آن می شود حائز اهمیت است. در واقع میتوان گفت هدف از این پزوهش بالا بردن سطح پویایی زندگی زناشویی و پیشگیری از جدایی زوجین است .(باویلی نژاد-1350)
5-2 تعریف متغیرهای پژوهشی
الف) تعریف مفهومی متغیرها :
1-رضایت1 در فرهنگ عمید به معنی خشنودی می باشد. رضایت هیجانی است که با رسیدن به یک هدف پدید می آید.(عمید-1376)
2-رضایت از زندگی زناشویی 2 : به نقل از وینچ 3 و همکاران (1986) رضایت از زندگی زناشویی را انطباق بین وضعیتی که وجود دارد و وضعیتی که مورد انتظاراست تعریف میکتد به عبارت دیگر رضایتمندی تابع تلاشها و انتظارات فرد است.(سلیمان-1373)
3-شغل : کاری است که در مقابل مزذ یا حقوق ممنظمی انجام میشود. از نظر لغوی به معنای به کار گماردن در جایی و آن مورد است که باعث مشغولیت فرد میشود.(شفیع آبادی-1375)
4-اشتغال : هر فعالیت فکری و عملی است که قانونا مجاز باشد و به منظور کسب درآمد (نقدی و یا غیرنقدی)صورت گیرد.(باقریان-1380)
ب) تعریف عملیاتی متغیرها :
عبارت است از نمره احراز شده توسط ازمونی در پرسشنامه اینریچ4[1]
فصل دوم:
پیشینه پژوهش
مقدمه
زناشویی به دلیل اثری که در زمینه های گوناگون زندگی اقتصادی جامعه دارد از دیدگاه های مختلف اهمیت یافته مورد برسی قرار گیرد .این پدیده ازطرفی باعث تغییردرمتغیرهای جمعیتی میشود واز طرف دیگر شرایط اجتماعی واقتصادی جامعه اثر و نشان خود را درآن به خوبی نشان میدهد.
یکی از اصیل ترین رفتارهای اجتماعی انسان تشکیل خانواده و تلاش برای حفظ بقا است نگاهی اجمالی به تاریخ تمدن بشری نشان می دهد که با وجود اختالافات بسیار درآداب و سنن جوامع گوناگون و تغییرات چشمگیر آنها در بستر زمان ازدواج یکی از مراسم منحصر به فردی است که همواره با بشر بوده است . (حق دوست-1364)
از دیدگاه برخی صاحب نظران خانواده معیار شناخت و سنجش آسیب های اجتماعی است .
روانشناسانی که با زوجها کار درمانی میکنند به روشنی شاهد این مدعا هستند که آشفتگی در روابط زناشویی تا چه عمق و سطح وسیعی می تواند موجبات یک محیط آسیب زا را چه برای زوجها و چه برای فرزندان فراهم سازد .
درمانگران ترجیح میدهن د که زن و شوهر هر دو را برای درمان ملاقات کنند زیرا اگر تنها یکی ازآنها بداند که چگونه احساسات خود را ابراز داردو دیگری نتواند این کاررا بکندزندگی زناشویی بیشتر دچار مخاطره میگردد . (قاضی-1369)
رابطه زناشویی هسته مرکزی نظام خانواده است و اختلال در آن به منزله تهدیدی برای بقای خانواده است . نارضایتی زوجها از یکدیگر و از زندگی مشترک پریشانی را در خانواده باعث می شود و این امری است که تاثیرات سوء آن بر جامعه خانواده و افراد قابل انکار نیست .
در طول نیم قرن امکانات شغلی سرگرمیها علایق شرایط اجتماعی وضع جسمانی زن وشوهر و بسیاری چیزها عوض میشود. لذا زن وسوهر باید آماده این تغییرات باشند و روابط متقابل خودشان را با این تحولات تطبیق دهند . (ثنایی – 1375)
2-1 تعریف ازدواج
زندگی یک رازاست ناشناخته ترین راز خلقت دومخلوقی که اغلب هیچ نسبتی با هم نداشته اند و با نشستن بر سر سفره عقد سرنوشتشان را با هم گره می زنند و با هم پیمان می بندند که تا پایان عمر در خوشی ها و مصائب یار وغمخوار یکدیگر باشند و پای به خانه ای می گذارند که آشیانه محبتشان است وهر کدام با هزاران امید به آن وارد شده اند وهیچ یک ازآنها قصدی به جز خوشبخت شدن و خوشبخت کردن دیگری ندارد.آشیانه ای که ستونش برعشق و محبت است و نباید کلید آن را به دست نا اهلان سپرد . (لئو بوسکالیا 1- 1378)
ازدواج عملی است که پیوند بین دوجنس مخالف رابر پایه روابط پایای جنسی موجب می شود بنابراین رابطه دو فرد از یک جنس چه به طور موقت و چه دائم ازدواج خوانده نمیشود از سوی دیگر در تعریف ازدواج روابط جسمانی بین دو انسان از دو جنس مخالف به خودی خود کافی به نظر نمی رسد چه ازدواج مستلزم انعقاد قرارداد اجتماعی است که مشروعیت روابط جسمانی را موجب گردد . به بیان دیگر در راه تحقق ازدواج باید شاهد تصویب جامعه نیز باشیم .
کارلسون1 در اثر انطباق پذیری و ارتباط در ازدواج این تعریف را از ازدواج به دست میدهد:
((ازدواج فرایندی است از کنش متقابل بین دو فرد یک مرد و یک زن که برخی شرایط قانونی را تحقق بخشیده اند و مراسمی برای برگزاری زناشویی خود بر پا داشته اند و به طور کلی عمل آنان مورد پذیرش قانون قرار گرفته و بدان ازدواج اطلاق شده است .))
کلودلوی استروس معتقد است ازدواج برخوردی است دراماتیک بین فرهنگ و طبیعت یا میان قواعد اجتماعی و کشش جنسی .
گونتر3اثرش را به نام ازدواج اشکال ومنشا آن با بحث از حیات و روابط جنسی بین حیوانات آغاز می کند و این از آن رو است که ازدواج منشا زیستی و جسمانی دارد اما بر این حیات زیستی و حیوانی فرهنگ نیز افزوده می شود تا به زعم ( لوی استروس) در اثرش ساختهای اساس خویشاوندی موجبات دگرگونی حیات طبیعی را فراهم می آورد ودر نتیجه فرآیندی نو پدید می آید تمامی این فرآیند منبعث از این واقعیت است که انسان هم موجودی است
اجتماعی .گذشته از این صفات ازدواج ارتباطی را می رساند که در مقایسه با دیگر ارتباطات انسانی دارای است بی نظیر . دیگر ارتباطات انسانی هر یک بعدی از ابعاد حیات را می پوشاند و حال آنکه زوجیت دارای ابعاد زیستی اقتصادی عاطفی ونیز روانی واجتماعی [2]است. به بیان دیگر همزیستی زوجین در درون خانواده آنان را چنان درگردونه ای ازارتباطات مختلف قرار می دهد که بی هیچ شبه قابل مقایسه با هیچیک از دیگر ارتباطات انسانی نیست .
ازدواج و قرارداد ناشی از آن دارای نوعی تقدس است . برخی تا آنجا پیش میروند که تقدس زوجیت را مهمترین وجه تمایز آن از دیگر روابط بین انسانها می دانند.حال که روابط زناشویی و قرارداد آن دارای قداست است پس نباید هرگز دچار شکست یا گسست شود . با توجه به ورود فرهنگ به حریم زوجیت میتوان گفت ازدواج به تمام معنی یک پدیده اجتماعی است .
هیچ جامعه ای نمی تواند در برابر ازدواج بی توجه بماند . پیدایش ممنوعیت ها و محدودیتها و مشکلات در راه گزینش همسر در همین راستا است. (ساروخانی - 1385)
با این همه جامعه همواره ترجیح داده است ازدواج اعضای خود را با مراسمی خاص و گاه با اهمیت بسیار برگزار کند. بسیاری را عقیده براین است که باید کارازدواج به سادگی وبدون هیچ مراسمی صورت پذیرد بدون آنکه هزینه های سنگین را در راه گزینش همسرمفید بدانیم زیرا اولا : مراسم ازدواج موجبات برخورد آشنایی وتماس دوگروه بزرگ خویشاوند را فراهم می سازد . دوما:مراسم ازدواج برعظمت واقعی زوجیت صحه میگزارد.سوما:مراسم ازدواج نمادی از توجه خاص جامعه در کار همسر گزینی است . خصلت اجتماعی ازدواج و اثری که گروه بر اعضای خود به هنگام گزینش همسر می گزارد توسط پژوهشگران بسیاری مطرح گردیده است .
این دانشمندان ضمن کوشش برای یافتن هنجاری که در اثر انتخاب همسر در جوامع جدید دخالت دارد به مفهوم همسان همسری اجتماعی دست یافته اند . افلاطون می گوید : برای آنکه یک جمهوری خوب سازمان یابد باید قوانین اصلی آن قوانینی باشند که زناشویی را سامان بخشند . (گیدنز-ترجمه:صبوری-1383)
درنهایت برای پایان دادن به نابسامانی های روابط انسانی اسلام امربه تشکیل خانواده می دهد در قران کریم در آیه 21 سوره روم خداوند می فرماید یکی از نشانه های لطف الهی آن است که برای شما آدمیان از جنس خودتان همسرانی آفرید که در کنار او آرامش یافته با هم انس بگیرید و میان شما الفت و مهربانی قرار داد در این امر نشانه هایی است برای آنان که تفکر می کنند .با توجه به آیه فوق می توان گفت در زناشویی هدف ارضای نیازهای روانی جسمانی و آرامش و فراهم ساختن امکانات رشد تعالی مرد وزن می باشد.زناشویی باید براساس محبت همکاری همدردی تفاهم گذشت و فداکاری متقابل زن وشوهر استوار باشد. بنابراین عدول از هدف های فوق زندگی را به طرف نابسامانی و جدایی سوق خواهد داد . (صادقکار- 1385)
2-2 مقاصد ازدواج
به طور کلی مقاصد ازدواج را می توان در اصول زیر خلاصه کرد :
1- یافتن آرامش وسکون
الف ) غریزه جنسی : ارضای این غریزه مایه آرامش روانی و فکری فرد می شود .
ب ) اتکاء زوجین به یکدیگر :زندگی انسان درطول زمان به دلایل متفاوت دارای فرازونشیب است . بهترین فرد برای اتکاء در این فراز و نشیب همسراست که این همراهی موجب آرامش روانی و جسمانی انسان خواهد شد .
2- تکامل :
انسان به دلیل اینکه در تنهایی تکامل پیدا نمی کند به جمع می پیوندد تا نقایص
خود را از بین ببرد .از طریق ازدواج زوجین نارسائی های خود را برطرف می کنند و موجبات پختگی را فراهم می سازند.
3- بقاء نسل :
مهمترین عامل ادامه حیات بشری توالد وتناسل است که در سایه ازدواج امکان
پذیر است . بعلاوه تولد فرزندان باعث دلبستگی بیشتر زوجین می شود. (اردکانی-1381)
3-2 عشق و ازدواج
انواع بسیاری ازروابط ملاطفت آمیز وجود دارد :عشق والدین به فرزندان , محبت و عطوفتی که دوستان خوب نسبت به یکدیگر دارند , و عشق رمانتیک . عشق رمانتیک عشقی است که حاوی کشش جنسی است.
روبین(1973.197) یکی از نخستین روانشناسانی که به برسی عشق پرداخته است دریافت که تجربه عشق در بردارنده چهار ویژگی اصلی است .
1-افراد عاشق خود را نیازمند یکدیگر می دانند .در هنگام تنهایی , نخستین فکری که به ذهن آنها خطور میکند,یافتن طرف مقابل است.
2- آنها علاقه مندی ودغدغه خاطر1 را تجربه می کنند,یعنی میل به انجام کاری برای یکدیگر.
3- آنها احساس اعتماد2 میکنند. آنها معتقدند که می توانند با امنیت مطالب خود را به یکدیگر بگویند .
4- این اعتماد ظاهرا به خوبی ایجاد شده است,چرا که افراد عاشق تحمل خطاهای طرف مقابل را دارندافرادعاشق این ویزگیها را درعمل نشان میدهند. سوونسون3(1972)دریافت که افراد[3]عاشق عشق خود را اینگونه نشان می دهند :
1-ابراز محبت کلامی و جسمانی
2-تبادل پاداش و انجام کارهایی برای یکدیگر
3-حمایت عاطفی و اخلاقی از یکدیگر
4-صبوروشکیبا بودن نسبت به رفتارهای کمتر خوشایند طرف مقابل (ساپینگتون, ترجمه :برواتی -1385)
حدود 95درصد از آدمیان در برهه ای از زمان ازدواج می کنند( لسلی1 -1977) ودلیل خوبی نیز برای این کار وجود دارد . داده ها حاکی از آنند که افراد متاهل از لحاظ روانی و جسمانی نسبت به افراد مجرد کارکرد بهتری دارند- احتمالا به خاطر حمایت دو جانبه ای که در ازدواج به چشم می خوردهمچنین ازدواج با شادکامی بیشتر رابطه دارد (کمبل – 1975)
ویلنت(1977) معتقد است که یک ازدواج خوب از لحاظ روانی نیز خاصیت درمانی داشته و می تواند به شخص درغلبه برعوارض ناخوشایند دوران کودکی کمک کند.اما کیفیت ازدواجها فرق می کند و این مساله بر کارکرد جنسی اثر می گذارد. گورین2 , ورآف3 , وفلد4 (1960)
گزارش کردند 24درصد ازتمامی کسانی که برای حل مشکلات روانی خود در پی دریافت کمک تخصصی هستند,این مشکلات را با کارکرد زناشویی ضعیف مرتبط می دانند. بلوم , اشر5 , و وایت چنین نتیجه گرفته اند که میان نا آرامی های زناشویی و اختلال جسمانی و عاطفی یک رابطه صریح و روشن وجود دارد. (همان منبع)
2-4 رضایت زناشویی
همانطور که گذشت , در فصل اول رضایت را خشنودی معنا کردیم که با رسیدن به هدفی پدید می آید, این هدف می تواند مادی یا معنوی باشد, رضایت از زندگی زناشویی یک هدف معنوی است .رضایت فرد از رابطه بستگی به کیفیت رابطه دارد ومبنی بر دوعامل ادراک فرد ازنتایج رابطه وسطح مقایسه کلی وی بستگی دارد. اگر رابطه ای مطلوب باشد و با امیدها وانتظارات هماهنگ باشد درنتیجه رابطه رضایت بخشی است.
ادراک فرد از مطلوبیت یک رابطه رضایتمندی را تحت تاثیر قرار میدهد , به طور کلی ممکن است رابطه مانعی برای فرد داشته باشد و اورابطه رارضایت بخشی نداند.(میرخشتی-1375)
یکی از عوامل موثر در رضایتمندی زناشویی سطح فرهنگی خانواده پدر ومادری زن و شوهر[4]است . فرهنگ عبارت از مجموعه ای از افکار , نگرشها و روش های مواجه شدن با مسائل مختلف است که میتوان ازآن به عنوان یکی از عوامل تعیین کننده نحوه رفتارافراد با یکدیگر نام برد.جوامع مختلف ازدیرباز دارای فرهنگهای گوناگون بوده اند وهروقت مردمی ازفرهنگ متعالی تر و برتر برخوردار باشند , رفتارهایشان با یکدیگر متکامل تر و متعاد لتر خواهد بود . (چلچی-1375)
باید بدانیم که خوشبخت شدن و خوشبخت زیستن هیچ فرمول خاصی ندارد . این ما و دید ما به زندگی است که آن را میسازد . عدم درک متقابل توسط طرفین منشا بسیاری از اختلافات است اختلافاتی که باعث می شود , بارها بگوییم ما با هم تفاهم نداریم , زندگی ما گرم نیست , ما یکدیگر را درک نمی کنیم و..... جملاتی که تمام عمر در دل زوجین باقی می ماند و یا اگر هم مطرح شود با سکوت طرف مقابل بدون جواب می ماند ودر برخی از موارد چنان این تنشهای عاطفی زیاد می شوند که زوجین راهی به جز طلاق و جدایی نمی یابند و هر کدام از آنها با خود می پندارد که همه چیز تمام شده است . کارشناشان امور خانواده معتقدند که سالهای اولیه زندگی ,سالهای بحرانی است. سالهایی که با سپری شدن آنها می شود تا حد زیادی دوام زندگی زناشویی را تضمین کرد. در زندگی زوجین تنشها و چالشهای زیادی وجود دارد که این تنش ها نباید باعث پایان یافتن زندگی زناشویی شود .( تی بک- ترجمه: قرچه داغی-1378)
2-5- 12 نکته مهم مربوط به مکمل های زناشویی در ازدواج
1- در ازدواج برای مرد , زن یک نیاز است وبرای زن , مرد امنیت است.
2- یک مرد زمانی علاقه مند به زن خود می شود که زن به احساسات مردانه او پاسخ دهد, مشابه آن زن زمانی مجذوب مرد خود میشود که مرد به احساسات زنانه او پاسخ دهد.
مراقبت براي رشد اوليه و تكامل كودكان خردسال، راه‌گشاي زندگي آنان در آموزش، خوداتكايي و زندگي مستقل در آينده است. كودك در هنگام تولد موجود ناتواني است كه براي طي كردن مسير زندگي مستقل نياز مبرمي به زندگي خانوادگي دارد به‌طوري‌كه اگر اين حمايت خصوصاً در سالهاي اوليه زندگي خدشه دار شود ادامه زندگي سالم كودك با مخاطره بسيار جدي مواجه ميشود. در اين دوران حساس، كودك زندگي مستقل، توجه به ديگران، رعايت حق و حقوق ساير افراد، نظم و انظباط و ... را در محيط پويا و صميمي خانوادگي فرا مي گيرد. فرآيند رشد و تحول كودك تابع تأثير متقابل عوامل زيستي، رواني و اجتماعي است و خانواده نقش بسيار مهم و اساسي را در اين زمينه ايفا مي كند.
كودك براي رشد و تحول نياز به فراهم شدن محيط مساعد دارد، محيطي كه كليد اصلي آن “ مراقبت والدين” است. مراقبت يعني درك كردن، شناختن، دوست داشتن، پذيرفتن، تحريك انگيزه هاي كودك، تأمين نيازهاي تغذيه اي و پوشاك و حفاظت از كودك در برابر بيماريها و در يك كلام انتظار مناسب از توانائيهاي كودك داشتن است.
والدين بايد بتوانند نيازهاي فزاينده كودك را دريافته و به آن پاسخ مناسب بدهند. ميزان وابستگي و علاقه دو طرفه بين والدين و كودك، توانائي او را براي يادگيري و دانستن مطالب جديد افزايش مي دهد. در حالي كه بدرفتاري با كودك و عدم توجه به نيازهاي او مي تواند باعث ايجاد اختلالات رواني مانند پرخاشگري در بزرگسالي شود. (موسوي و همكاران، 1380).
كودك در ابتداي تولد كاملا وابسته و ناتوان است. او براي بقاي خود نيازمند است كه به محيط خود اطمينان داشته باشد و احساس امنيت كندو احساس امنيت مهمترين سنگ بناي شخصيت آدمي است. در اولين مرحله رشد ، درگيري و مبارزه ميان امنيت خاطر و احساس ناامني، مهمترين مسأله اي است كه كودك با آن روبروست. او هميشه به طور فطري در جستجوي آرامش است.
هنگاميكه در محيط رشد هيجان، ترس، بي توجهي و بدرفتاري و ناراحتي‌هايي مانند آن باشد، كودك با تجربه هايي روبرو مي شود كه نتيجه اش احساس ناامني و عدم اعتماد است. اما محيطي كه سلامت جسمي و تغذيه اي كافي و به كار گيري حواس و حركات و احساس آرامش طفل را فراهم كند، باعث ايجاد امنيت و حس اعتماد در كودك مي شود.
اهميت مادر براي كودك در رفع نيازهاي او خلاصه نمي شود: بلكه همه احساس امنيت كودك وابسته به وجود مادر است. اولين احساس رضايت در نتيجه مكيدن حاصل مي شود. شير دادن مادر، پيوندي عميق بين كودك و مادر به وجود مي آورد و موجب رضايت خاطر مادر و احساس امنيت و رضايت كودك مي شود.
مطابق تحقيقات ولف واشپيتز، در صورتي كه كودك به طور مستمر عشق و علاقه مادر را دريافت نكند. حتي واكنشهاي بسيار طبيعي عاطفي نيز به موقع بروز نمي كند. براي مثال در فاصله سني سه تا شش ماهگي واكنش طبيعي خنده در كودك ديده مي شود، اما اگر فعاليتهاي مادرانه ناكافي باشد اين واكنش طبيعي بروز نمي كند.
تحقيقات مارگارت ريبل نشان مي دهد كه واكنش كودكان نسبت به توجه ناكافي مادر، به صورت پريدگي رنگ و از دست دادن شادابي طبيعي، عدم تنفس طبيعي و حتي ناراحتي هاي معده و روده كه منجر به اسهال و استفراغ در كودك مي شود، ظاهر مي گردد.
با توجه به اين تحقيقات، كودك بايد در يك دوره طولاني، محبت مادرانه كافي و با ثبات را تجربه كند و تظاهر به رفتار مادرانه كافي نيست. كودك نياز به دريافت محبت واقعي و عميق مادر يا جانشين مادر دارد تا بتواند مراحل رشد را به‌طور طبيعي طي كند يا عشق و علاقه خود را به او ابراز كند.
طرد كودك و عدم توجه به او براي كودك بسيار خطرناك و دردناك است. عدم توجه مادر به كودك مي تواند اختلالات مختلف رواني براي كودك به بار آورد. از همان ابتدا مشاهده مي شود كه كودك نسبت به ناراحتي و عصبانيت واكنش نشان مي دهد. گاه به شدت گريه مي كند، عصباني مي شود و شير نمي خورد. روابط اوليه كودك و مادر اهميت فوق العاده اي در چگونگي اجتماعي شدن و رشد شخصيت او دارد.
عدم توجه به كودك نيز سبب طرد شدن كودك مي شود. در نتيجه او به هيچ وجه نسبت به محيطي كه در آن زندگي مي كند احساس امنيت نمي كند. چنين كودكاني معمولاً مشوش و مضطربند و ناسازگاري‌هاي رفتاري نشان مي دهند. (سيف و همكاران 1380) . لذا قرار گرفتن كودك در يك محيط خانوادگي پر استرس و يا در معرض خطر آزار و اذيت بودن مي تواند مانع رشد جسمي و فكري كودك گردد.
كودكان تحت آزار در كسب مهارت‌هاي بنيادي در دامان خانواده دچار مشكل مي شوند، مهارت‌هاي اصلي فكر كردن را به دست نمي آورند، اعتماد به نفس ضعيفي خواهند داشت و رشد اجتماعي پيدا نمي كنند و نهايتاً در بزرگسالي ممكن است نقش مثبت و مؤثر در اجتماع نداشته باشند.
كودك بايد آزادي عمل داشته باشد زيرا آزادي عمل موجب تقويت حس استقلال و ايجاد اعتماد به نفس در كودك مي گردد. ولي آزادي بايد تا آنجا باشد كه كودك از آن سوء استفاده ننمايد و موجب آزار ديگران و صدمه به خود نگردد. كودكي كه احساس كمبود محبت از سوي والدين مي كند تمامي توان خود را به كار مي گيرد تا با جلب محبت ديگران آن را جبران نمايد.(موسوي و همكاران، 1380)
بيان مسئله:
آزار و اذيت كودكان هموراه در طول تاريخ، به اشكال مختلف وجود داشته است. به عبارتي كودكان كه جزء يكي از آسيب پذيرترين اقشار اجتماعي هستند و هميشه در معرض تعرض افراد گوناگون- خواه در خانواده يا اجتماع- قرار مي گرفتهاند.
پديده كودك‌آزاري ناشي از علل گوناگوني چون ناآگاهي و ناآشنايي افراد نسبت به حقوق كودك، فقر، اعتياد، طلاق، مشكلات رواني آزارگران كودك ، مشكلات خانوادگي و بيماريهاي مزمن و غير قابل درمان در كودكان است.
كودك آزري طيف گسترده اي دارد و در جوامع مختلف داراي شدت و ضعف است. در مجموع كودك آزاري به طرق مختلف از جمله كار و استثمار كودكان، ايذاي كودكان توسط والدين خود يا ناپدري، نامادري، نابرادري و ناخواهري، تجاوز جنسي به كودكان، تبعيض در خانواده به صورت تبعيض بين دو جنس يا تبعيض بين فرزندان از يك جنس، نظام آموزشي ناكارآمد و ... ظهور مي يابد.
هدف پژوهش
هدف كلي اين پژوهش بررسي پديده كودك آزاري، علل و انواع آن مي باشد.
به نظر مي رسد با پرداختن به مسئله كودك آزاري، بتوان راه‌كارهايي براي پيشگيري از كودك آزاري، شناخت كودكان و خانواده در معرض خطر را پيشنهاد كرد. تا شايد از اين طريق بتوان خدماتي را به قربانيان اين پديده ارائه داد.
ضرورت و اهميت پژوهش
كودك آزاري يكي از آسيب‌هاي اجتماعي است كه به علت ويژگيهاي تأثيرگذار آن، نياز به بررسي و برنامه ريزي مناسب به منظور پيشگيري و كمك به رفع يا كاهش آن به شدت احساس مي شود. پاسخ به اين نياز به عنوان يكي از ضروريات رشد و پرورش نسلي سالم و شاداب و به تبع آن جامعه اي توانمند و توسعه يافته است.
متأسفانه در جامعه ما مسئله “كودك آزاري” داراي سابقه اي طولاني است و به تدريج نيز شدت مي يابد اين موضوع ضرورت طرح و توجه به مشكل، چاره انديشي و تدبير براي مواجهه با آن را اجتناب ناپذير مي كند.
با در نظر گرفتن ويژگي هاي كودك آزاري در كشور ما از قبيل گسترش و پيچيده بودن علل اين مسأله، همچنين به دليل آثار زيان بار اين پديده و كبود آمار و ارقام در اين زمينه و دست آخر وجود نداشتن يك سازمان براي اطلاع رساني موارد كودك آزاري، هر اقدامي كه در راه شناخت و كاهش كودك آزاري انجام گيرد، گامي در جهت كمك به حفظ سلامت و امنيت كودكان جامعه است.
فصل دوم
پيشينه پژوهش
تعريف ها:
پيمان نامه حقوق كودك از حق سلامت جسم و شخصيت كودكان حمايت مي كند و دولتها را به حمايت از كودكان در برابر خشونت‌هاي جسمي و رواني، بهره كشي جنسي، بدرفتاري، تنبيهات غير انساني و توهين آميز و ساير انواع سوء استفاده از كودكان متعهد مي كند.
صدماتي كه به كودكان آزار ديده وارد مي شود سالانه موجب مرگ تعداد زيادي كودك در جهان مي شود. همچنين بسياري از كودكان آزار ديده در آينده دچار اختلالات رواني خواهند شد و عده اي نيز به دليل صدمات فيزيكي دچار ضعف و ناتواني و معلوليت مي شوند.
كودك[1]:طبق تعريف سازمان بهداشت جهاني:كودك ، هر انسان كمتر از 18 سال است مگر اينكه طبق قانون قابل اعمال در مورد كودك، سن قانوني كمتر تعيين شده باشد. (موسوي و همكاران،1380) طبق قوانين ايران، صغير يا كودك كسي است كه بالغ و رشيد نشده است.
بلوغ در اصطلاح فقهي زماني است كه قواي جسمي صغير نمو نموده و آماده توالدو تناسل مي گردد. بلوغ به يكي از سه امر شناخته مي شود:
1-روئيدن مو‌هاي خشن بر پشت آلت تناسلي
2-خروج مني
3-سن، تبصره:يك ماده 1210 قانون مدني، سن بلوغ در پسر 15 سال تمام قمري و در دختر 9 سال تمام قمري است.
رشد:شرط دوم براي ختم و پايان يافتن صغر، رشد است. رشد در لغت به معني هدايت است و آن حالتي است در انسان كه مانع تضييع مال و صرف آن در راههاي غير عقلاني مي شود. رشد در اثر نمو قواي دماغي در شخص ايجاد مي شود.
متأسفانه سن در مسائل مختلف حقوقي و سياسي ايران يكسان نمي باشد و به عبارت ديگر دوران كودكي براي هر امري در زماني خاص پايان مي يابد:
الف)در مورد ازدواج پايان كودكي همان بلوغ، يعني در دختر 9 سال تمام قمري و در پسر 15 سال تمام قمري مي باشد.
ماده 1041 قانون مدني:“ نكاح قبل از بلوغ ممنوع است”
تبصره:عقد نكاح قبل از بلوغ با اجازه ولي صحيح است به شرط رعايت مصلحت مولي عليه”
ب)در مورد مسؤوليت كيفري و حقوقي پايان كودكي مقارن سن بلوغ است. بنابراين اگر دختر 10 ساله اي مرتكب جرمي شود با وي عيناً مانند فرد كبير و بزرگسال برخورد مي شود.
ج)در مورد مسائل كارگري، پايان كودكي در دختر و پسر بطور يكسان 15 سالگي است.
طبق ماده 16 قانون كار:“به كار گماردن اطفال كمتر از 15 سال ممنوع است”
د)در مورد حقوق سياسي و شركت در انتخابات، دوران كودكي، در دختر و پسر يكسان بوده و با ورود به سن 16 سالگي پايان مي پذيرد.
ه)در استخدام دولتي، پايان كودكي 18 سالگي است.
ماده 14 قانون استخدام كشوري: شرط ورود به خدمت رسمي، داشتن حداقل 18 سال تمام و نداشتن بيش از 40 سال تمام است.
و)از جهت صدور گذرنامه، پايان كودكي 18 سال تمام است و قبل از رسيدن به آن، طبق ماده 18 گذرنامه مصوب سال 51، صدور گذرنامه منوط به موافقت كتبي ولي يا قيم مي باشد.
ر)در مورد اخذ گواهينامه براي وسايل نقليه موتوري، پايان كودكي 18 سالگي است.
د)در مورد استفاده از حقوق مستمري، دوران كودكي مي تواند تا 20 سالگي هم افزايش يابد.(عبادي،69)
بزرگسال[2]:فردي است كه حداقل 5 سال ازكودك يا نوجوان بزرگتر باشد.
خشونت:عبارت است از هرگونه رفتار عمدي بين افراد كه احتمال آسيب جسمي يا رواني را به همراه داشته باشد.
خشونت در خانواده:هرگونه رفتار غيرطبيعي كه منجر به آزار رساندن به خود و ديگران شود(آزار جسمي، جنسي، رواني و عاطفي) اين خشونت در خانواده نسبت به كودكان، همسر و سالمندان صورت مي گيرد. (موسوي و همكاران 80)
كودك آزاري[3]:طبق تعريف سازمان بهداشت جهاني[4]كودك آزاري و بدرفتاري با كودك شامل هرگونه بدرفتاري جسمي، عاطفي، جنسي، بي توجهي يا غفلت، بهره كشي اقتصادي يا انواع بهره كشي به وسيله كساني است كه در مقام مسئوليت، اعتماد و يا قدرت قرار دارند. (موسوي و همكاران، 1380)
“قانون دادگاه خانواده ايالت نيويورك(1976)كودك آزاري را اين گونه تعريف مي كند: شرايطي كه موجب مي شود، والدين يا ساير افرادي كه به طور قانوني مسؤوليت تأمين سلامت و رفاه يك كودك زير 18 سال را به عهده دارند، يا خود اقدام به كودك آزاري كنند يا به ديگران اجازه دهند، وي را مورد آزار و اذيت قرار دهند.
“كودك آزاري پديده اي است، نسبي كه در فرهنگهاي گوناگون مفهوم آن متفاوت است. به طوري كه برخي از جنبه هاي بد رفتاري نسبت به كودك كه در بعضي از فرهنگها امري طبيعي است، در نگرش مردماني با فرهنگ ديگر ميتواند، نوعي كودك آزاري تلقي شود.(علي رضا كاهاني)
“موضوع كودك آزاري فوراً ضرب و شتم را به ذهن شنونده متبادر مي سازد. اما پديده كودك آزاري طيف بسيار وسيع تر و عمده تري از ضرب و شتم و تنبيهات فيزيكي را در بر مي گيرد.
تبعيض ميان دو جنس يا بين بچه ها به دلايل گوناگون در خانواده و مدرسه نيز از موارد كودك آزاري است. در مجموع، هرجايي كه كودك نتواند از امكانات شايسته رشد خود برخوردار باشد، به طور ضمني مورد كودك آزاري قرار گرفته است. اين پديده از تبعيض‌ها و بي عدالتي هاي ضمني آغاز و به كشتن فرزند خاتمه مي يابد”(شيوا دولت آبادي)
“كودك آزاري يا بدرفتاري با كودكان از ديدگاه روان شناسي، رفتاري است كه به نوعي موجب آزار جسمي، ذهني، عاطفي و رواني كودك مي گردد و به رشد و سلامت او آسيب مي رساند. سوء استفاده از كودكان به هر شكل، استثمار كودكان در هر زمينه و بي توجهي به كودكان به هر صورت، كودك آزاري محسوب مي شود.(فاطمه قاسم زاده)
“هر نوع كوتاهي و غفلت يا ارتكاب هر نوع عملي كه به نحوي به بهداشت و سلامت رواني كودك آسيب برساند يا در آن خدشه وارد كند و مانع از رشد بهنجار وي شود، كودك آزاري قلمدادمي شود”(پور ناجي 1378)
“اصولاً هر چيزي كه به اقتضاي سن و موفقيت كودك باعث محدوديت شود و او را از انجام فعاليتها باز دارد. كودك آزاري است و يا مي توان گفت هرگاه در انجام كاري حقوق انساني رعايت نشود و محدوديت قانونمندي وجود نداشته باشد. كودك آزاري است . كودك آزري يك فرآيند است كه بيشتر به كتك و تنبيه كلامي و آزار رواني - اجتماعي محدود مي شود. عدم اطلاع رساني به كودكان، سكني گزيدن آنها در محيطي كه شهرداري به فكر محيط زيست و فضاي بازي آن نباشد. محور نمره گرايي در نظام آموزش و پرورش و حتي آموزش عالي و ترساندن نوعي كودك آزاري است. اما ما عادت نداريم تا در اين رابطه فكر كنيم . بلكه تنها به مواردي شامل آسيب جسمي رساندن و محدود كردن در يك اتاق ، كودك آزاري مي گوييم”
به طور كلي در تعريف و اطلاق كودك آزاري بايد ارزش‌‌هاي فرهنگي و آداب و رسوم ملت آن را در نظر گرفت. كودك آزاري بسته به نوع فرهنگ و ميزان تحصيلات و نيز وضعيت اقتصادي خانواده ها، تعاريف متنوع و گسترده اي دارد. در كشوري مثل ايران اگر پدري به فرزندش سيلي بزند، اين امر در حيطه كودك آزاري قرار نمي گيرد. از اختيارات پدر، مادر، معلم و ... اين است كه در مورد كودك تنبيه بدني را در حد متعارف انجام دهند و قانون نيز از آنها حمايت مي كند. ولي در اين خصوص حتي در خود كشور و در فرهنگهاي مختلف تعريف هاي آن متفاوت است؛ ممكن است بچه اي نداشتن بعضي تسهيلات زندگي و وسايل بازي را نوعي آزار بداند و آزرده شود؛ اما كودكان ديگري در همين مملكت وجود دارند كه به تكه اي نان و لباسي مندرس رضايت دارند و با كوچكترين محبتي كه به آنها مي شود، سپاس‌گذار خواهند بود و اصلاً آزاري را حس نمي كنند.(ارش،82)
روشهاي اعمال خشونت:
خشونت ممكن است از بيرون خانواده و يا درون خانواده صورت گيرد. همچنين خشونت در درون خانواده ممكن است از سوي والدين، خواهر و برادر بزرگتر، بستگان، مراقب يا پرستار كودك اعمال شود ولي تحقيقات انجام شده در كشورهاي آمريكا، كانادا و انگلستان نشان مي دهد كه بيشترين موارد آزار و اذيت كودكان از سوي والدين صورت گرفته است.
كودك آزاري ممكن است گاهي منجر به قتل كودكان شود كه طيف كمي را شامل مي شود و يا ممكن است به‌صورت حاد و بحراني همانند آزار جسمي كه گروه بيشتري از كودكان درگير آن هستند، ديده شود.
خشونت مي تواند، به صورت مستقيم (مانند كتك زدن) و يا غير مستقيم (بي توجهي و سهل انگاري) اعمال شود. معمولا يكي از والدين به عنوان آزار دهنده فعال[5] عمل مي كند يعني مستقيماً اقدام به اعمال خشونت عليه كودك مي نمايد و والد ديگر نظاره گر اعمال خشونت است هيچ گونه دفاعي از او به عمل نمي آورد و يا غافل از آن چيزي است كه بر كودك مي گذرد. در اين موارد چنين والدي آزار دهنده منفعل[6] يا غير فعال محسوب مي شود و در كشورهاي توسعه يافته مستوجب مجازات قانوني مي باشد.
در كودك آزاري جسمي خشونت عموما به وسيله دست صورت ميگيرد كه از جملة آنها سيلي زدن ، نيشگون گرفتن، پرتاب كردن، فشردن و تكان دادن ميباشد. ساير روشها شامل شلاق زدن، سوزاندن، استفاده از آتش سيگار و گاز گرفتن و ... مي باشد. اعمال خشونت رواني به صورت توهين و تحقير، رفتار‌هاي انظباطي سركوب‌گرانه، دشنام دادن ، انتظار بيش از حد از كودك و نامتناسب با سن او، ترساندن مكرر كودك از تنبيه بدني، رفتار‌هاي انفجاري و غير قابل پيش بيني عليه كودك و اعمال خشونت عليه همسر در برابر چشمان كودك مي باشد.
كودك آزاري يك مسأله فرهنگي- اجتماعي- پزشكي است و معمولاً چندين عامل مشتركاً در بروز آن نقش دارند. در كودك آزاري خارج از خانواده عواملي مانند سيستم اقتصادي، حكومتي، آداب و رسوم و نگرش‌هاي فرهنگي و مذهبي جامعه و هم چنين جنگ نقش دارند.
خشونت در خانواده مي تواند عليه همسر، سالمندان، و كودكان اعمال شود ولي بيشترين موارد خشونت عليه كودكان بوده است. در حالي كه كودكان بسيار آسيب پذير هستند و قدرت دفاع از خود را ندارند و بيش از هر قشري نياز به محافظت در برابر خشونت‌هاي جسمي و رواني روزمره در خانه و جامعه دارند.
تحقيقات كشورهاي پيشرفته نشان مي دهد كه كودكان بيشتر از هر جايي در ميان خانواده در معرض خشونت و بدرفتاري قرار دارند. در حقيقت احتمال اينكه كودكان توسط اعضاي خانواده به قتل برسند، مورد حمله و آزار جنسي قرار گيرندو يا محكوم به تحمل عادات سنتي زيان‌بار و خشونت رواني گردند بسيار بيشتر از آن است كه بيگانگان كودكان را در معرض اين خطرات قرار دهند.
شناخت صحیح و کامل کودکان اساسی ترین شرط در موفقیت در تربیت و اموزش کودک است .انسان در هر دورهای از رشد دنیای مخصوص به خود را دارد ، یعنی به تناسب رشد فکری و عاطفی خیان پیرامون خود را به گونه ای خاص می شناسد. به همین علت است که با افزایش سن و تحصیلات و تجربه همه ی افراد نسبت به ادراکات و پندارهای گذشته خود با نظری انتقادی نگاه می کنند و گاه برخی افکار و باورهای خود را انتقادی می خوانند ، بنابراین در هر دورهای از سن باید محرک ها و موجودات و خصو صیات محیط را در حد فهم کودک به او شناساند و هدف مهمی که در کودکستان در این زمینه وجود دارد این است که موضوعات اموزشی و اجتماعی و طبیعی که برای رشد عقلی و جسمی کودک کودکان انتخاب میشوند اولا ساده ثانیا قابل مشاهده و تجربه و ثالثا دارای اطلاعات و روابط درست از نظر علمی باشد . به این دلیل از کودکستان انتظار نیست که معلومات و اطلاعات علمی وسیعی به کودکان بدهد اما این انتظار وجود دارد که انچه را میاموزد از نظر علمی درست و منطقی باشد .
ویژگیهای کودکان مخصوصا در جنبه های ذهنی و عقلانی و عاطفی و نیز محدودیت در تجربیا ت زندگی حاکی از عدم برخورداری انان از رشد و توان ذهنی و عقلانی در حد بزرگسالان است و از سوی دیگر بر خصوصیات شدید عاطفی و احساسی و تاثیر پذیری مخصوص این گروه سنی اشاره دارد . غلبه عواطف بر جنبه های عقلانی اکثرا موجب ان میشود که کودک بخصوص در مرحله پیش دبستانی از طریق بازی و فعالیت های هنری اسانتر و سریع تر جذب برنامه های اموزشی میشود و پرورش وی با موفقیت بیشتری امکان پذیر باشد .
ضمن اینکه دراین گونه فعالیت ها کودکان از ازادی عمل و تفریح و تنوع لازم بهرهمند میشوند و اینگونه فعالیت ها برای انها جذابیت و گیرایی بیشتری دارند . با شرکت دادن بچه ها در کارهای جمعی و تشویق انها به کمک و همیاری می توان محبت متقابل میان انها بوجود اورد .
وجود خصایصی چون تخلیل و خیال پردازی و خصوصیات برجسته عاطفی در دوران کودکی حاکی از تناسب هر چه بیشتر زبان هنر با زبان و گرایشات طبیعت این گروه سنی دارد .برخی از این خصوصیت ها عبارتند از :
الف-کنجکاوی:
میل به جستجو گری و شناخت پدیده های اطراف از همان دوران کودکی در انسان مشهود است . این حس سبب سوالات پی در پی کودک میشود و انگیزه های لازم جهت دقت در دیدن و شنیدن مطالب تازه فراهم میشود و استقبال انان را از موارد گوناگون و خواندنی و ذاستانهای علمی و ماجراجویی را موجب میشود.
ب- بازی:
بازی به عنوان یکی از بارزترین خصوصیات کودکان مطرح میشود.بازی های کودکان به صورت متنوع انجام میشود و همگام با رشد کودک با تاثیر پذیری از رغبت ها و نیازهای وی در هر مرحله اشکال و خصو صیات تازه ای می یابد . در سنین زیر 6 سال که سنین قبل از دبستان افراد نامیده میشود گرچه کودک در میان جمع بازی میکند ولی از تامل انها بهره مند نیست .به تدریج به مقتضای رشد و خصایص و نیاز های جمعی خود در بازی هایش از قواعد جمع پیروی میکند .
مواد مهم و اصلی برای بازی کودکان عبارتند از فضای وسیع ووقت کافی و مناسب تا بتواند بنا به سلیقه و توانایی و میل خود از انها استفاده کند . کودکان از میان فعالیت ها انهایی را بر میگزینند که بیشتر مطابق نیازشان باشد .از جمله وسایلی که در علاقه و فکر خلاق کودکان بسیار با اهمیت است میتوان گل رس – مداد رنگی- وسایل نقاشی –معماها را نام برد.
سه چرخه – اسکیت – تاب و زمینی که بتوانند در ان بیل بزنند و خانه سازی کنند بیش از هر چیز کودکان را به فعالیت های عضلانی و حرکت های سریع تشویق میکند .در واقع وسایلی مانند بیلچه ،شن کش،جارو و اسباب نجاری و کشاورزی که بوسیله ان بتوانند عملا کار کنند خیلی بهتر و موثرتر از اسباب بازی های گران قیمت و به ظاهر زیبایی هستند که نتوان با انها کاری انجام داد.
ج- تخیل:
کو دکان دنیای تخیلی خود را دارند بسیاری از ایشان در طبقات سنی زیر7 سال دنیا را ان طور تجسم می کنند که باید باشد نه ان که هست و همین امر باعث می شود محیط طراحی برای کودکان ان فضایی نباشد که معمار بدون شناخت ان را طراحی میکند.
به طور کلی از خصوصیات بارز دنیای کودکان تخیل و خیال پردازی انها است که به گونه ها و اشکال گوناگون صورت میگیرد چنانچه زندگی کودکان بین تخیل و واقعیت نوسان دارد .
نقش تخیل در دنیای کودک را میتوان در بازی های نمایشی انها بخوبی مشاهده کرد که از حدود5 /1 سالگی اغاز و تا سالها بعد ادامه می یابد .
در نتیجه پرورش تخیل در کودکان در رشد ذهنی و پرورشی و قدرت خلاقیت واستعدادهای هنری و علمی اهمیت زیادی دارد و در حل مسایل و مشکلات و انجام فعالیت های ابتکاری و ابداعات گوناگون موثر واقع می گردد.
د- نقاشی :
برخی تصور میکنند که نقاشی برای کودکان فقط سرگرمی است اما اگر با دید عمیق و روان شناسانه بنگریم میفهمیم که تنها وسیله سرگرمی نیست بلکه وسیله خلاقیت نیز میباشد . در واقع این عواطف درونی اوست که به صورت بر دیوار خانه و یا کتاب بزرگتر ها نمایان میشود و متناسب با علاقه درونی از رنگهای مختلف استفاده میکند . امروزه روانشناسان دریافته اند که هر خطی که کودک میکشد و هر رنگی که به کار میبرد دارای معنا و مفهوم خاصی است و از تمایلات درونی او ناشی میشود.
ه- شعر و سرود:
اصولا کودکان کلمات اهنگ دار و موزون را سریع می اموزند .موسیقی در واقع جزئی از تربیت هر انسان است .در این میان بکار گیری حافظه کودکان مهم نیست بلکه انچه مطرح می شود بیان صحیح کلمات *اهنگها و اشعار و سرودها ست .حرکات همراه با کلام و مفاهیم نیز به اموزش کودک کمک می کند .
و- قصه و داستان :
قصه گویی برنامه ای است ارام بخش که ارامش پر عاطفه را هم به قصه گو و هم به شنوندگان هدیه می کند.هنر قصه گویی مانند هنر های دیگر ساخته و پرداخته امروز یا دیروز نیست . قصه گویی هم زمان با خلقت انسان بوده و انسان ذاتا از شنیدن قصه لذت می برد .
قصه ها در واحد کار ضمن اینکه خلاقیت کودکان را افزایش می دهد سبب گسترش خزانه لغات انها نیز می شود و مجموعه ای از نکات علمی و اجتماعی و اخلاقی را به صورت غیر مستقیم و جذاب به انها ارایه می دهد .
ی- حرکات ورزشی :
در اموزش کودکان *حرکات ورزشی با بازی همراه خواهد بود و مربی سعی خواهد کرد با حرکاتی که کودکان در حین بازی انجام می دهند به توان جسمی انها نیز توجه داشته باشند .
1-2) مراحل رشد کودک
1-1-2-1)خصوصیات کودک 3 ساله
الف – رشد جسمی :
در این سن وزن و ثد کودک به سرعت رشئ میکند و رشد سریع جسمی امکان یادگیری مهارت های حسی- حرکتی دقیق تری را فراهم می سازد و به این دلیل تحرک و فعالیت جسمانی کودک بیشتر می شود . در این سن به دلیل رشد سریع عضلات و کشیدگی استخوانها کودک زود خسته می شود به این دلیل باید مدت فعالیت کودک محدود باشد و بعد از استراحت مثلا نیم ساعت دوباره به فعالیت بپردازد .کودک از فعالیت های پر تحرک لدت میبرد ودر بکار بردن دست و پا و حفظ تعادل بدن مهارت بیشتر پیدا می کند ولی هنوز برای انجام فعالیت های ظریف و هنری مانند نوشتن و نقاشی کردن و استفاده از اسباب بازی های ترکیبی ماهرانه امادگی ندارد و وارد کردن کودک به این فعالیت ها ممکن است انگیزه انها را برای علاقه و اذامه کار از بین ببرد . برای ماهر ساختن انشتان و عضلات کوچک استفاده از اسباب بازی های ترکیبی ساده مناسب است و فعالیت هایی چون بازی با شن و خمیر و یا برش کاغد و مقوا و اشکال به این امر کمک میکند .
مدت فعالیت های کودک بین 20 تا 30 دقیقه است به این دلیل در تماشای فیلم و شنیدن قصه نیز نباید بیشتر از این مدت او را به دقت و توجه به این گونه کارها وادار کرد . در این سن کودک قادر است لباس بپوشد ، قادر است خطوط منظم یا بزرگ و نقاشی های ساده را رسم کند . مدل های نقاشی کودک در این سن باید تصاویر بزرگ باشد . در این سن ساعات خواب کودک منظم تر میشود و وابستگی او به والدین کم می گردد و مدت اقامت کودک در کودکستان بهتر است 3 تا 4 ساعت باشد .
ب- رشد ذهنی کودکان 3 ساله :
دامنه علائق کودکان به افراد و اشیاء و محیط اطراف بیشتر میشود ،تکلم کودکانه را از دست می دهد و چنانچه به زبان کودکانه با او سخن بگوئیم ناراحت میشود . کودک به تدریج از تجربیات گذشته خود در فعالیت های جدید استفاده میکند و به عبارت دیگر انتقال یادگیری در او قوی تر می شود .کودک می تواند نسبت به پیشامد های اشنا پیش بینی کند و به این دلیل میتوان با روش حل مسئله موضوعات اموزشی ساده را به او اموخت مثلا چای شیرینی که از حل شدن قند +چای حاصل می شود یا از اسمان ابری باران می بارد . کودک نسبت به شنیدن داستان علاقه نشان می دهد و می تواند پیام خای داستان را درک کند به شرط انکه متناسب با سطح فکری او انتخاب شده باشد .او در پایان 3 سالگی رنگها را تا حدودی تشخیص می دهد و مفهوم اعداد 1تا 20 رابا تفاوت های انها می شناسد .
ج- رشداجتماعی کودکان 3 ساله :
کودک برای داشتن همبازی اظهار علاقه می کند اما تحمل کودکان بسیار و بازی های شلوغ را ندارد .به این علت کلاس های مهد کودک باید جمعیت اندکی داشته باشد .کودک را نباید به بازی های دسته جمعی مجبور کرد بلکه باید او را به تماشای کودکان دیگر گماشت تا داوطلبانه به انها بپیوندد .وابستگی کودک به پدر و مادر هنوز ادامه دارد به این دلیل رها کردن کودک به مدت طولانی سبب اضطراب او می شود.حس استقلال طلبی در کودک ظاهر می شود که گاه به صورت لجبازی و مقاومت در برابر دستور والدین یا دفاع از خواسته ظاهرمیشود .کودک میتواند رعایت حقوق خود و دیگران را در بازی- خوردن و استفاده از امکانات یاد بگیرد.
د- رشدعاطفی کودکان 3 ساله :
تائید و تشویق بزرگسالان در کارهایی که انجام دهند برای او اهمیت پیدا میکند و به تشویق نیازمند است .او موقعیت خانواده و اداب و رسوم ان را دررفتار ودر گفتار خود منعکس می کند . ابرازهیجان کودک اشکارتر می شود .صراحت عاطفی پیدا می کند .در برابر لجبازی و مقاومت کودک بی اعتنایی و عدم دخالت و از بین بردن عامل بهانه جویی مفید است .معیار انتخاب دوست برای کودکان رفتار محبت امیز و سازگاری و اطاعت پذیری از یکدیگر و همسویی و همانندی در علائق می باشد .تشویق و تائید والدین برای او مفید است .حسادت در کودک برای او اشکارتر می شود .واکنش کودک در مقابل محدودیت به صورت قهرکردن ،سکوت،ناسازگاری و تخریب اشیاء و و کتک کاری اشکار می شود .نظام هیجانات و عواطف کودک ثبات بیشتری پیدا می کند و حالت او قابل تشخیص می گردد.
1-1-2-2) خصوصیات کودک 5-4 ساله:
الف – رشد جسمی :
از جای بلند بالا میرود.بدون کمک دیگران از پله بالا و پایین می رود .دوچرخه سواری یاد میگیرد. به راحتی توپ را پرتاب می کند.تسلط کامل به گرفتن مداد دارد و قادر به استفاده از ان است . میتواند لی لی بازی کند.
ب- رشد ذهنی کودکان 5-4 ساله :
بازی های گروهی را که تابع قواعد و مقررات ساده باشند دوست دارند. او بسیار کنجکاو است و قدرت تقلید زیادی دارد. شناخت او از محیط مطابق تجربیات ملموس است و میان تخیل و واقعیت تفاوتی قائل نیست .
ج- رشداجتماعی کودکان 5-4 ساله :
به دوستان دیگرخود علاقه بیشتری نشان میدهد .بازی های گروهی را با دوستان هم سن یا با والدین دوست دارد.کودکان دیگر را در اموال خود شریک می کند و برای خود دوستان مخصوص انتخاب می کند .
د- رشدعاطفی کودکان 5-4 ساله :
از نظر رشد عاطفی هنوز وابستگی به والدین وجود دارد و به همین علت روزهای اولین ورود او به کودکستان برای او مشکل است .اما قدرت سازگاری او با محیط افزایش می یابد و به زودی با محیط جدید اشنا می گردد.نقاشی هایش ارتباط بیشتری با تخیل و عواطف او پیدا میکند .لجبازی کودک کمتر می شود و به اداب و رسوم اخلاقی را بر اساس تقلید از بزرگان رعایت میکند و به همین علت سن مناسبی برای اشنایی کودک با رفتار های اخلاقی در غالب رابطه به الگو های رفتاری از طریق تجربه های غیر مستقیم می باشد.
1-1-2-3) خصوصیات کودک 6 ساله:
الف – رشد جسمی :
رشد جسمانی کودک سریعتر می گردد . دندانهای شیری را از دست میدهد ولازم است اطلاعات در مورد طبیعی بودن این امر داده شود تا ان را دلیل بر زشتی تلقی نکند . وزن او سبکتر میشود و لاغرتر به نظر میرسد .
ب- رشد ذهنی کودکان 6 ساله :
علایق کودک وسیع تر می شود به این دلیل انتظارات و در خواست های او نسات به مسائلی که قبلا به ان توجهی نداشته است جلب می گردد .از روی تصاویر اشیاء را می شناسد و کاربرد انها را تشخیص می دهد .درباره مشاهدات خود قضاوت و نتیجه گیری می کند. سوالات کودک درباره ی مسائل پیچیده تر مطرح می شود ماننئ تفاوت انسان و حیوان و وجود خداوند و امثال ان کودک زمان حال را درک می کند و به زمان گذشته و اینئه و پیوستگی ان به زمان حال نمی اندیشد .
ج- رشداجتماعی کودکان 6 ساله:
علاقه به داشتن همبازی زیاد می شود .تایید و یا ترک کردن دوستان دراو تاقیر می گذارد .
اگر بزرگسالان در بازی کودکان دخالت کنند و ان را زیر نظر و کنترل قرار دهند ناراحت می شود و میل به سر کشی و بی نظمی در او افزایش می یابد . برتری طلبی در کودک افزایش می یابد و چنانچه بازی های گروهی به صورت هدایت شده به انان ارائه شود این ویزگی کاهش می یابد.
د- رشدعاطفی کودکان 6 ساله :
حالت فرماندهی و تهاجم افزایش می یابد و نسبت به خواسته های خود و انتظارات والدین و مربیان حساس است. در عین حال روز های اول کودکستان و یا شرایط جدید برای او مشکل است . شرایط غیر رسمی و پر تنوع کودکستان و رفتار مربیان با تجربه سرعت علاقه کودک را جلب خواهد کرد .
1-1-3) کاردانی کودک:
الف- استفاده از مواد دست ساز :موادی مانند ماسه، اب ،خمیرو مکعب ها امکانات اموزشی غنی را برای کودکان فراهم می سازند . کودک مواد شکل نیافته را با خواسته های خود منطبق می کند و در نتیجه این مواد به طرق مختلف در مقاطع مختلف رشد استفاده میشوند .
مواد دست ساز به کودکان مضطرب و عصیانی کمک می کند تا ارام بگیرند .تمرکز بر روی مواد اولیه ای که در اختیار دارند وکاری که برای ساختن انجام می دهند به بازیابی ارامش انها کمک می کند .
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
