هر روز هنگام عبور از خیابانهای شهر شاهد ساخت و سازهای روز افزونی هستیم،
ساختمانهای مختلف از یک طبقه تا 60 طبقه که جلوی آنها انواع مصالح دیده میشود؛ سازههایی که گاه از بتن ساخته میشوند و گاه از فولاد.در مورد اینکه کدام نوع سازه بر دیگری برتری دارد، اختلاف نظر شدیدی بین سازندگان ساختمانها وجود دارد. معمولاً معیارهای ساخت، جوابهای متفاوتی برای ما به همراه دارند. عمده عوامل مؤثر در این روند، هزینه، زمان و کیفیت ساخت هستند.هزینه ساخت و سود حاصل از این سرمایهگذاری با زمان اتمام طرح رابطه تنگاتنگی دارند. بدیهی است هر چه زمان طرح طولانیتر شود شاهد افزایش قیمت مصالح، قیمت تمام شده طرح، هزینههای متفرقه و بازگشت دیرتر سرمایه خواهیم بود که خوشایند هیچ سازندهای نیست.
سازههای بتن آرمه در مقابل سازههای فولادی معمولاً نیاز به هزینه کمتر و زمان بیشتری برای ساخت دارد؛ در حالیکه سازههای فولادی ابتدا نیاز به سرمایه زیادی برای خرید آهن آلات دارد ولی در عوض شاهد سرعت اجرای بالاتری خواهیم بود.بنابراین در ساختمانهای عادی کمتر از 6 طبقه در نهایت از این منظر تفاوت زیادی وجود ندارد.
در اسکلتهای فولادی حتماً باید تمام اسکلت آماده باشد تا بتوان سقف را اجراکرد. به عبارت دیگر اول باید تیر و ستونهایی وجود داشته باشد تا بتوان روی آن سطحی به نام سقف یا همان کف اجرا کرد. در حالیکه در سازههای بتن آرمه ابتدا ستونهای هر طبقه و سپس سقف همان طبقه که خود مشتمل بر تیرها و کف یکپارچهتری نسبت به سازههای فولادی است اجرا میشود.
مزیت این روش نسبت به روش اول آن است که میتوان طبقه مورد نظر را سریعتر برای اجرای دیگر مراحل از جمله تیغه چینی، اجرای تأسیسات مکانیکی و برقی و... در اختیار سایر پیمانکاران قرار داد که خود موجب تسریع در روند طرح خواهد بود.
ولی بهطور کلی زمان اجرای سازههای فولادی در مقیاسهای بزرگ تا حدودی کوتاهتر از سازههای بتن آرمه و هزینههای سازههای بتن آرمه کمتر از سازههای فولادی است که هر سازندهای با توجه به شرایط و معیارهای خود تصمیمگیرنده اصلی است.
حال با فرض وجود شرایطی کاملاً ایدهآل، یعنی عدموجود محدودیت زمان و هزینهها، عامل سوم یعنی کیفیت سازه را بررسی میکنیم. کیفیت را میتوان از جنبههای متفاوتی مانند مقاومت در برابر بارهای ثقلی وارده و زلزله، مقاومت در برابر حرارت، ابعاد، دهانههای قابل پوشش، تعداد طبقات قابل طراحی، قابلیت ترمیم آسان و... مورد نقد و بررسی قرار داد. با توجه به گستردگی و پیچیدگی مسئله، در اینجا فقط تصمیمگیری برای ساختمانهای عادی را مورد توجه قرار میدهیم.
اولین و مهمترین نکته قابل ذکر در این مورد مقاومت مصالح و ابعاد مصالح مصرفی است. معمولاً هر چه اعضای باربر ما ابعاد بزرگتر از نگاه عام و ممان اینرسی بالاتر از دید مهندسی داشته باشد، رفتار سازهای مناسبتر است و هر چه مصالح مصرفی که در عرف ساختمانسازی بتن یا فولاد هستند قابلیت تحمل نیروهای بیشتر را داشته باشند منجر به طراحی اعضای ظریفتری خواهند شد.
اگر هر دو عامل در کنار هم قرار گیرند منجر به رسیدن به سختی و صلبیت بالاتری خواهند شد که جزء اصلیترین آیتمهای طراحی یک مهندس محاسب به شمار میروند.
در طراحی سازهها، مقاومت بتن را 10 درصد مقاومت فولاد فرض میکنند بنابراین ابعاد ستونها و تیرهای بتنی، بهمراتب بیش از سازههای فولادی است. البته این ابعاد بزرگ اعضای بتنی، ممان اینرسی بسیار بالاتری نسبت به گزینه دیگر به ارمغان خواهند آورد که در نهایت سازه بتنی، سختی بالاتر و معمولاً رفتار سازهای مناسبتری دارد.
« سازههای بتنی سنگین هستند.» در پاسخ به این ایراد باید گفت: ابعاد بزرگ سازه تا جایی مورد پذیرش یک مهندس است که منجر به سنگینی بیش از حد سازه نشود و با توجه به آنکه بحث ما در مورد سازههای عادی کمتر از 6 طبقه است تفاوت وزن اسکلت نیز آنچنان نخواهد بود تا مهندس طراح را به سمت طراحی سازه فولادی بکشاند. این موضوع در بسیاری از سازههای عظیم نیز صادق است که برج 56 طبقه تهران نمونه بارزی از این دست است.
بحث زلزله که بحث داغ این روزهای تهران است میتواند جنبه دیگری از کیفیت مناسب یک سازه باشد. سازههای بتن آرمه عادی و به ویژه مجهز به دیوارهای بتنی بهعلت سختی بالا نسبت به سازههای فولادی در برابر زلزله، در بیشتر موارد مقاومت بسیار بالایی از خود نشان میدهند اما سازههای فولادی نیز میتوانند همین رفتار را از خود نشان دهند مشروط برآنکه طراحی مناسبی داشته باشند.
نکته قابل تامل اینجا است که این رفتار به چه قیمتی به دست خواهد آمد؟ اگر طراحی، یک طراحی بدون نقص باشد، هم سازه فولادی و هم سازه بتن آرمه در چند ثانیه وقوع زلزله، با حداقل خسارت ممکن جان سالم به در خواهند برد. اما کار به اینجا ختم نخواهد شد و پس از زلزلههای زیادی شاهد شکستگی لولههای گاز و وقوع آتش سوزیهای مهیب بودهایم که گاه از خود زلزله مخربتر هستند.
با توجه به اینکه اطفاء حریق بلافاصله بعد از وقوع حادثه ممکن نیست، ساختمان باید به گونهای طراحی شود که تا چند ساعت متوالی بتواند آتش را با حداقل خسارات وارده تحمل کند. در سازههای بتن آرمه مقاومت بالایی در برابر آتش سوزی وجود دارد، اما درسازههای فولادی درصورتیکه تمهیدات ایمنی لازم در آنها صورت نپذیرد در چند دقیقه ابتدایی حریق، شاهد تخریبهای بسیار سریع و غیرقابل جبران خواهیم بود که این مورد نیز مزیتی بسیار ارزشمند برای سازههای بتن آرمه به حساب میآید.
اما آنچه اکثر مهندسان را نسبت به سازههای بتن آرمه به شدت بدبین کرده، عدمقطعیتها، یکنواخت نبودن مقاومت بتن و کم اطلاعی بسیاری از سازندگان از نحوه عملآوری و به دست آوردن نتیجهای مطلوب از این ماده است.
قابلیت اشتباه در تهیه بالقوه این نوع ماده در مقابل فولاد توجیه دیگری است که از سوی عده زیادی در مخالفت با بتن ارائه میشود، چراکه ممکن است حین عمل آوری، مقاومت فشاری کمتر از حد مورد نیاز به دست آید.
این گروه معتقدند جبران یک اشتباه در سازههای بتن آرمه در مواردی منجر به تخریب اجباری سازه میشود در حالیکه فولاد در هر لحظه که سازنده اراده کند با هزینهای به نسبت پایین قابل ترمیم و تقویت است.
در پاسخ به این ایراد باید گفت این عدمقطعیتها در آیین نامهها با اعمال ضریب ایمنی بسیار بالایی پیشبینی شده تا جایی که در موارد زیادی شاهد مقاومتی چند برابر مقاومت مورد نیاز در ساخت این قبیل سازهها هستیم.از سوی دیگر این عدمقطعیت کیفیت بتن در شالوده و سقفهای سازه فولادی نیز وجود دارد و صرفاً متعلق به سازههای بتن آرمه نیست.
در نهایت باید بر این موضوع تاکید کرد که بهطور کلی هم سازههای فولادی و هم سازههای بتن آرمه درصورتی که در طراحی آنها سیستم مناسب و منطبق بر آییننامههای به روز، مورد استفاده قرار نگیرد و متخصصین متبحر آنها را اجرا و مهندسین با تجربه بر اجرای آنها نظارت مستمر نکنند، هیچ رجحانی از نظر کیفیت و قابلیت اطمینان بر دیگری ندارند.
فراموش نکنیم معیار چهارمی نیز در انتخاب وجود دارد؛ معیاری که 3 معیار هزینه، زمان و کیفیت را تحت سیطره خود قرار میدهد: فولاد بهعنوان یک سرمایه ملی مادهای است که ارزان به دست نمیآید و همانند نفت روزی تمام خواهد شد؛ مادهای که باید در صنایع ارزشمندتر و یا حداقل در سازههای خاص که نیاز به ظرافت خاصی دارند و پس از بررسیهای علمی برتری فولاد در آن محرز شده، مورد استفاده و بهره برداری قرار گیرد تا شاهد رشد اقتصادی در دیگر زمینهها باشیم.
بهنظر نویسنده استفاده از سازههای بتن آرمه با توجه به مصرف بهمراتب پایینتر از فولاد (بهصورت میلگرد) هم از نظر سازهای و هم از نظر اقتصادی و هم از جنبه ملی بهمراتب مناسبتر و بهینهتر از سازههای فولادی است.
در این مقاله سعی خواهم کرد تا سیستمهای متداول ساخت و طراحی سازه را معرفی نمایم و به بررسی انان پرداخته شود.
البته به دلیل زیاد بودن مطالب فقط نام برخی از سیستمها با مشخصات خلاصه نوشته میشود و در مقالات اینده به بررسی کلی خواهیم پرداخت.
1:سیستم سازه ای با دیوار باربر: این سیستم قدیمی ترین و اشنا ترین روش ساخت می باشد که امروزه به دلایل ایین نامه ای و نیروهای جانبی زیاد مورد توجه قرار نمی گیرد.
2:قاب مفصلی مهاربندی شده: این سیستم از قدیمی ترین سیستم های سازه ای بوده که مورد توجه مهندسین در سالهای قبل و حتی امروزه میباشد.در این روش بارهای ثقلی بر قاب مفصلی وارد شده و به دلیل مفصلی بودن قاب سازه معیین بوده و به صورت استاتیکی تحلیل میشود و بارهای جانبی بر مهار بندهای ان وارد شده و مهاربندها به روشهای تقریبی یا دقیق قابل تحلیل است لذا در سالهای دور به دلیل عدم وجود حسابگرهای ماشینی در سازه ها از این سیستم بیشتر استفاده میشد به عنوان مثال: برج ایفل- برج امپایر استایت در نیویورک و.... ....بااین سیستم ساخته شده اند( برج امپایر استایت در سال 1931 ساخته شده و در ان از مهاربند های غیر هم محور واتصالاط پرچی استفاده شده است این برج به مدت 40 سال بلند ترین سازه ی جهان به شمار می رفت)
3:قاب خمشی: بعد از جنگ جهانی دوم اجرای سازه های بتنی اغاز شده و ساختمانهای بتنی به دلیل اجرای هم زمان قاب ان به فرم قاب خمشی ساخته میشود البته میتوان سازه های فلزی را نیز به فرم قاب خمشی اجرانمود.به هر حال در قاب خمشی نیرو های ثقلی و جانبی در تکه گاههای تیرها لنگر خمشی ایجاد میکند و نیز تیرها و ستونها در تحمل تمامی نیروهای وارده باهم وارد عمل می شوند لذا تحلیل المانهای این نوع قابها باید همزمان انجام گیرد.
4: قاب خمشی مهار بندی شده: گاها نیروهای جانبی به قدری زیاد بوده که المانهای تیر و ستون قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل ان نمی باشد لذا از مهاربندهای مختلف برای کمک به انها استفاده می شود که نوع این مهاربندها ممکن است فلزی بوده و یا از دیواهای برشی بدین منظور استفاده شود به هر حال باید 30 درصد بارهای جانبی را خود قاب خمشی تحمل نماید (دیوارهای برشی خود انواع مختلفی دارند مثلا: دیوار برشی با المان مرزی - بدون المان مرزی - با باز شو - بدون باز شو - دیوار برشی کوپل و....)سیستم های فوق معروفترین و متداولترین سیستم سازه ای می باشند اکنون به معرفی سیستم های جدید تر می پردازیم.
5: سیستم طره ای : این نوع سیستم به ندرت اجرا می شود و تقریبا بد ترین نوع سازه می باشد چرا که در مقابل بارهای جانبی بسیار ضعیف عمل می کند.
6: سیستم فضایی : عالی ترین و بهترین نوع سازه ای بوده و کاملترین رفتار در مقابل باهای جانبی و ثقلی دارد اما اجرای ان بسیار مشکل است و امروزه فقط برای پوشش سقفهای سبک با دهانه های بزرگ استفاده می شود و تنها یک ساختمان 25 طبقه در هنگ کنگ که بانک مرکزی هنگ کنگ است با این سیستم ساخته شده است.
7: سیستم معلق : یکی از معروفترین سیستمها برای پل سازی است اما در ساختمان سازی و بلند مرتبه سازی هم ندرتا مورد توجه قرار می گیرددر این سیستم برخی المانها به فرم کششی برای تحمل بارهای ثقلی طرح می شود که اکثرا کابلهای کششی با مقاومت زیاد می باشند پلهای بزرگ مثل گلدین گیت در سانفرانسیسکو و ساختمان 25 طبقه ی مرکز پلیس سیاتل با این سیستم طرح شده اند.
8: سیستم هسته ای : در این روش بارهای ثقلی توسط یکی از روشهای فوق مثلا قاب مفصلی طراحی شده و بارهای جانبی بر هسته ی سازه وارد می شود هسته به دو فرم هسته ی باز و بسته می تواند اجرا شود درحقیقت هسته همان دیوارهای برشی در پروفیلهای مختلف در مقیاس بزرگ می باشد.مثلا به شکل Uکه همان هسته ی باز است. لازم به ذ کر است که در طراحی هسته بایستی اثر پیچش دقیقا مورد بررسی قرار گیرد اما به دلیل مشکل بودن محاسبات پیچش در گذشته این بررسی صورت نمی گرفت ولی امروزه به دلیل وجود ماشینهای حسابگر دقیق اثر پیچش نیز دقیقا مورد محاسبه قرار می گیرد. مجموعه اپارتمانهای در دست
احداث در منطقه ی شاهگلی تبریز با این روش ساخته می شود این سیستم برای ساختمانهای بین 20 الی35 طبقه مناسب است.
9: سیستم قاب محیطی:عالی ترین و پیشرفته ترین فرم ساختمان سازی می باشد که برای ساختمانهای بالای 150 طبقه می تواند مورد استفاده قرار گیرد.در این سیستم بارهای جانبی به قاب محیطی وارد می شود و نیز قاب محیطی خود نمای جالبی به ساختمان می دهد. برجهای دوقلوی سازمان تجارت جهانی در نیویورک که مورد حمله ی تروریستی قرار گرفت تحت این سیستم ساخته شده بودند. یکی از نکات مهمی که باید در طراحی این سیستم مورد توجه قرار گیرد بررسی اثر shear lag در قاب محیطی است اگرچه برخی از مهندسین براین باورند که اثر shear lag در ان وجود ندارد اما برخی دیگر در وجود این اثر اصرار میکنند من خودم نیز در وجود اثر shear lag در قاب محیطی معتقدم اما باید گفت که هرگز نمی توان مقدار واقعی این اثر را محاسبه نمود لذا برای حل این مشکل سیستم زیر پیشنهاد می شود.
10: قاب محیطی مهاربندی شده: در این حالت کل قاب محیطی توسط مهاربند های کلی و بزرگ مهاربندی می شود و تنها وجود مهاربندها برای حذف اثر احتمالی shear lag میباشد و باز نیروهای جانبی را خود قاب محیطی تحمل میکند.ساختمانی راکه در جهان با این روش ساخته شده باشد را بنده اطلاع ندارم......
11:مجموعه قاب محیطی:این سیستم نیز مانند قاب محیطی می باشد با این تفاوت که ساختمان از چند قاب محیطی تشکیل یافته است به عنوان مثال برج سیرزتاور در شیکاگو که بلندترین برج امریکا می باشد که از چهار قاب محیطی ساخته شده است.
الف) شدت زلزله (Earthquake intensity):یک مقیاس مشاهده ای و غیر دستگاهی است که بستگی به فاصله کانون تا مکان مورد نظر، مدت دوام لرزش، نوع خاک، عمق سنگ کف ودارد. مقیاس شدت زلزله مرکالی است که در سال 1902 بین 10 – 1 است. در 1932 مقیاس اصلاح شده مرکالی (MMI) که از 12 – 1 است.
در MMI 4 نوع masonavy داریم:
نوع A: طراحی خوب، اجزاء خوب، همراه با بتون و تیرآهن.
نوع B: دارای تیرآهن و بتون می باشد اما طراحی و اجرای خوبی ندارند در مقابل نیروهای جانبی مقاوم نیست.
نوع C: طراحی و اجزاء معمولی است. در سازه از سیمان استفاده شده ولی در مقابل نیروهای جانبی مقاوم نیست.
نوع D: بدون طراحی ساخته شده و سیمان و فلز ندارند و از نظر نیروی جانبی پایدار نیست. مزایای مقیاس مرکالی
1-بدون وجود ایستگاه لرزه نگاری می توان شدت زلزله ها را با توجه به خرابی سازه ها اندازه گیری کرد.
2-برای زمین لرزه های تاریخی برآوردی میتوان ارائه داد.
3-از روی شدت زلزله می توان منحنی های هم شدتIsolseismical line را رسم نمود.
معایب واحد مرکالی :1-گزارشات غیر واقعی و گزافه گویی در شرح زلزله
2-مناطقی که هیچ نوع حیاتی در آن وجود ندارد.
3-دقت شدت زلزله پائین است.
تعیین شدت خرابی بر اساس مقیاس مرکالی:1- احساس نمی شود, مگر در شرایط ویژه.تنها توسط دستگاه های لرزه نگار قابل ثبت است.
2- توسط افراد در حال استراحت و در طبقات بالای ساختمان ها حس می شود.برخی اشیاء آویزان ممکن است نوسان کنند.
3- در فضای باز و در طبقات بالایی ساختمان ها کاملا قابل احساس است.مردم آنرا بصورت زلزله شناسایی نمی کنند .ارتعاش مانند عبور کامیون است. مدت زمان لرزش قابل تخمین است.
4- در طی روز در فضای بسته توسط افراد زیادی حس می شود و در فضای باز عده معدودی حس می کنند.در شب عده ای را از خواب بیدار می کند .بشقاب ها ,پنجره ها و درب ها تکان خورده و صدا می کنند. در ماشین های ایستاده ارتعاش قابل درک است.
5- زلزله توسط هر فردی قابل احساس است. بسیاری ازخواب بیدار میشوند. برخی از پنجرهها, بشقابها و غیره شکسته میشوند. گچکاریهای ساختمانها ترک میخورند. اشیای ناپایدار واژگون میگردند. سر و صدای درختان و سایر اشیای مرتفع شنیده میشود و آونگ ساعتها متوقف میگردند. دربها باز و بسته میشوند و امتداد حرکت زمینلرزه قابل درک است.
6- زلزله توسط بسیاری از افراد حس میشود و بسیاری از مردم وحشتزده به فضای باز پناه میآورند. اشیای سنگین جابجا میشوند و قطعات از گچکاری کنده میشود. دودکشها فرو میریزند و خسارات جزئی به بار میآید. افراد به حالت نامتعادل قدم میزنند و یا میایستند. پنجرهها, دربها و بشقابها شکسته میشوند. ساختمانهای خشتی و ضعیف ترک برمیدارند. زنگهای کوچک به صدا در میآیند.
7- مردم وحشتزده به فضای باز فرار میکنند. خسارت بسیار کمی در ساختمانهایی که خوب طراحی و ساخته شدهاند وارد میشود. به ساختمانهای متوسط و معمولی خسارات جزیی و متوسط وارد میگردد. خسارات قابل ملاحظهای در ساختمانهای ضعیف و بد طراحی شد, وارد میشود. خسارت به ساختمانهای نوع(D) شامل ترک و فرو افتادن گچکاریهاست و آجرهای سست لق میشوند. ترکهایی در ساختمانهای نوع (C) به وجود میآید. ایستادن مشکل میشود و اثاثیه شکسته میشوند. زنگهای بزرگ به صدا در میآیند. زهکشهای سیمانی آبرسانی خسارت میبینند. لغزشهای کوچک اتفاق میافتد.
8-خسارت در ساختمانهایی که طراحی ویژه شدهاند, بسیار جزیی است و در ساختمانهای معمولی نوع (C ) با فروریزشهای جزیی همراه است و در ساختمانهای ضعیف نوع (D) بسیار شدید است. دیوارهای جداکننده به خارج از قاب ساختمان پرتاب میشوند. دودکشها, ستونها, دیوارها و دودکشهای کارخانهها و سنگهای یادبود سقوط میکنند. اشیای سنگین واژگون میگردند. تغییراتی در سطح آب چاهها ایجاد میشود. ماسه و گل به مقدار کم بیرون زده میشوند. رانندگی مشکل میگردد. ترکهایی در زمینهای مرطوب و شیبهای ملایم ایجاد میشود. تغییراتی در آب و درجه حرارت چشمهها و چاهها ایجاد می شود. خانههای اسکلت دار بر روی سطح پی حرکت میکند. شاخههای درختان شکسته می شوند.
9- خسارت قابل ملاحظهای در ساختمانهایی که طراحی ویژه شدهاند, ایجاد میشود. ساختمانهای اسکلتی خوب طراحی شده کج میشوند. ساختمان بر روی پی تغییر مکان میدهد. ترکهایی آشکار در زمین ایجاد میگردد. خطوط لوله زیرزمینی شکسته میشوند. وحشت عمومی بر مردم غالب میشود. ساختمانهای نوع (D) ویران میگردند و بر ساختمانهای نوع (C ) خسارت سنگین وارد میگردد و گاهی کاملاً فرو میریزند. ساختمانهای نوع (B) خسارت جدی میبینند و خسارت اساسی به پی وارد میگردد. در مناطق آبرفتی ماسه و گل بیرون میآیند.
10- سازههای چوبی خوب ساخته شده ویران میشوند. بسیاری از سازههای اسکلتدار بنایی به همراه پی ویران میشوند. در زمین ترکهای بزرگی ایجاد میگردد. خطوط راه آهن کج میشوند. زمین لغزشهای قابل ملاحظهای در کنار رودخانهها و شیبهای ملایم اتفاق میافتد. آب سر و صداهای زیادی (چلپ و چلوپ) میکند. خسارات جدی به سدها و مخازن وارد میگردد. در زمین, لغزشهای بزرگ اتفاق میافتد و آب از مخازن و کانالها و رودخانهها و دریاچهها و غیره بیرون ریخته میشود.
11- ساختمانهای کمی, استوار باقی میمانند. پلها ویران میگردند. خطوط لوله زیرزمینی کاملاً غیر قابل استفاده میشوند. خطوط راهآهن به شدت کج میشوند. زمین باتلاقی میشود. لغزشهایی در زمینهای نرم ایجاد می شود.
12- خسارت کلی, امواج برروی سطح زمین مشاهده میشوند. اشیاء به هوا پرتاب میشوند و سنگهای بزرگ جابجا می شوند.
ب):انواع مقیاسهای بزرگی
1-Mb (امواج درونی):
بزرگترین دامنه امواج لرزه ای موج p است. از آنجا که زلزله های ژرف دارای امواج سطحی کوچک یا بی اهمیت هستند, در زلزله شناسی اندازهگیری دامنه موج P (که تحت تأثیر عمق کانونی قرار نمیگیرد) متداول است و به وسیله آن بزرگی موج P تعیین میگردد.
2- Ms ( امواج سطحی):
بزرگترین دامنه موج سطحی یاموج S است. از آنجا که در زلزله های دوردست (فاصله سطحی بیش از 2000 کیلومتر), موجهای سطحی با دوره تناوب حدود 20 ثانیه غالب هستند, گوتنبرگ به منظور کمی کردن این زلزله ها, مقیاس موج سطحی را تعریف نمود. این مقیاس مبتنی بر اندازه گیری دامنه امواج سطحی با دوره تناوب 20 ثانیه میباشد که برای زمین لرزه هایی که در فاصله دورتر از km 600 ثبت شده به کار می روند.
3- Mw (امواج گشتاوری) :
بزرگای گشتاوری برای زلزله های بزرگتر از 5/7 تعریف شده است. زیرا زمین در این حالت از موج اشباع شده است. این مقیاس به علت نقص های مهم مقیاس محلی ریشتر, مقیاس بزرگی موج حجمی و تا اندازهای مقیاس بزرگی موج سطحی در تشخیص زلزله های بزرگ ابداع شده است.
از آنجا که در زلزله های بسیار بزرگ, بیشتر انرژی توسط امواج با فرکانس کوتاه تر آزاد میگردد, اکثر محققین ترجیح دادند که برای تخمین انرژی آزاد شده از پارامترهای استاتیکی نظیر گشتاور لرزهای استفاده نمایند. گشتاور لرزهای برای هر زلزله بزرگ به واسطه امواج درونی دوره بلند, امواج سطحی, نوسانات آزاد و داده های مساحی از طریق فرمول ذیل سنجیده میگردد.
4- MD (بزرگی مدت):
از این مقیاس بزرگی برای اندازه گیری سریع زلزله های کوچک (M<=3) استفاده فراوان میشود. در این مقیاس بر اساس مدت کل زلزله بر حسب ثانیه, یک بزرگی به آن منسوب میشود. در رخدادهای کوچک, معمولاً بین بزرگی مدت و بزرگی اندازه گیری شده با مقیاس ریشتر (M<=3) همبستگی وجود دارد. اما آزمون های میزان کننده همیشه فراهم نیستند و چون MD عمدتاً برای اندازه گیری زلزله های کوچک وضع شده است و بیشتر برای زلزله شناسان اهمیت دارد تا مهندسین.
اینبار یک فلش جالب را برای دانلود آماده کرده ایم که در آن در چند بخش و در هر بخش در چند قسمت به تشریح چگونگی ساخت سیمان پرتلند میپردازد در این فلش تمام مراحل ساخت سیمان پرتلند از ابتدا یعنی از هنگام بارگیری مواد خام و تشریح ترکیبات این سنگ تا مراحل آماده سازی کلینکر در نهایت تولید سیمان و در آخر بارگیری سیمان بدست آمده بصورت انیمیشن نشان داده میشود
یوسف زندی
عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی تبریز
دانلود کنید........
http://www.4shared.com/file/124388540/64038152/__online.html
با پیشرفت علوم شیمی و متالوژی به ویژه در گرایشهای پلیمر و کامپوزیت، تحول شگرفی در صنایع و معادن حادث شده است. ساخت و سنتز مصنوعات شیمیایی و احیای مواد معدنی از طریق فعل و انفعالات شیمیایی، یکی از کارکردهای شیمی پلیمر در عصر حاضر است، شاید ترکیب عناصر و مواد معدنی با یکدیگر و تولید مواد جدید ترکیبی تحت عنوان کامپوزیتها مهمترین تحول علمی قرن بیستم باشد. از سوی دیگر ترکیب مواد طبیعی بازیافتی با بستری از مواد چسبنده منجر به تولید مصنوعاتی ویژه باکارکردهای متنوع شده است.
در این ترکیبات معمولا از رزینها به عنوان مواد چسبنده یا بستر استفاده میشود. مواد طبیعی بازیافتی موادی هستند که پس از یک پرسه (فرآیند تولیدی) غیرقابل استفاده و بازیافت شده است. از خصوصیات کامپوزیتها (مواد ترکیبی) میتوان به مقاومت بالا، ضربهپذیری خوب، فشارپذیری ایدهآل و وزن پایین اشاره کرد.
کامپوزیتهای ایمنی، مارپیچی و معدنی نمونه این ترکیبات هستند. به طور مثال کامپوزیتهای ایمنی، از ترکیب الیاف بازیافتی به عنوان ماتریس و رزینهای پلیاستر به عنوان بستر تولید میشوند. همینطور کامپوزیتهای معدنی، از ترکیب مواد معدنی بازیافتی با رزینها حاصل میشوند که نمونه بارز آن، سنگهای مصنوعی هستند. سنگ مصنوعی از بازیافت ضایعات سنگ طبیعی تحت پرس و فشار در مرحله اول و در نهایت پخت در مرحله دوم تولید میشوند. فرآیند پخت، مهمترین مرحله تولید سنگهای مصنوعی است. در این فاز، رزینهای مختلف با سنگهای بازیافتی ترکیب و در حرارت و فشار کنترلشده پخت میشوند.
با توجه به فرآیندهای رنگپذیری و شکلدهی، انواع سنگها با مدل، طرح و رنگهای گوناگون تولید میشوند.
انواع سنگهای مصنوعی به شرح زیر است:
1 - سنگ با سطوح صاف شامل صیقلی، مات و نیمهمات
2 - سنگ با نقوش برجسته
همچنین انواع طرحهای سنگهای مصنوعی به قرار زیر است:
1 - سبک سفال
2 - سبک معرق
3 - سبک مس
4 - سبک مشبک
5 - سبک کاشی
6 - سبک گچبری
7 - سبک چرم
8 - سبک فرش
9 - سبک چوب
همچنین انواع سنگهای صاف با طرحهای بادبر، تیشی، سنگپله، درپوش و لاشهای تولید میشود.
از ویژگیهای سنگمصنوعی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1 - تنوع در رنگ با قابلیت اجرای طرحهای مختلف و دلخواه
2 - سبکتر از سنگهای طبیعی و با وزن مخصوص 1600 تا 1700 کیلوگرم بر مترمکعب است که همین امر باعث وزن کمتر ساختمان و در نتیجه کاهش اثر زلزله بر ساختمان میشود.
3 - قابلیت جذب آب در حد صفر
4 - عدم محدودیت در ابعاد تولیدی با نصبی همانند سنگ طبیعی
5 - استقامت (کشش و فشار) بالاتر از سنگهای طبیعی
6 - اسکوب سرخود است. بدین معنی که برخلاف سنگهای طبیعی در اثر عوامل جوی و عدم چسبندگی به مرور زمان از بدنه ساختمان جدا نمیشود، از آشناترین معایب سنگ طبیعی، همین جدا شدن تدریجی از بدنه ساختمان است.
7 - مقاومت بالا در برابر عوامل جوی
8 - استحکام و انسجام بالا
9 - تنوعپذیری بالا
10 - نصب راحت و بدون دردسر
بدون شک میتوان گفت که تولید سنگ مصنوعی در کشور، اشتغالزا و درآمدزا است، چرا که با احداث و راهاندازی خطوط تولید این محصول، نیروی انسانی قابل ملاحظهای مشغول به کار شده و درآمدزایی مطلوب حاصل میشود.
قطعا با حمایتهای دولت و مشارکت بخشخصوصی تولید سنگ مصنوعی گسترش چشمگیری در آیندهای نزدیک داشته و به صنعتی سودآور بدل خواهد شد. آری، سنگ مصنوعی جایگزین مناسبی برای سنگ طبیعی است.
سنگبری و تکنیکهای آن
بریدن نقوش و خط نگارهها به صورت مسطح برای پرداخت و تزئین طرح و زمینه با استفاده از ابزار برش را «سنگبری» یا «برش سنگ» مینامند. معرق و مشبک، از انواع این روش هستند.
معرقکاری
بریدن، کنار هم چیدن و چسباندن سنگهای رنگارنگ لایه شده برای ایجاد طرح و نقش با ابزار برش و سایش را معرقکاری سنگ میگویند. از معرق سنگ برای تزئینات بنا مانند اندازه و کف و همچنین انواع سطوح مانند صفحه میز استفاده میشود.
معرق سنگ بیشتر بر سطوح تخت و گسترده اجرا میشود. در این هنر میتوان از تسمههای برنجی و نوارهای سنگی پهن و باریک به منظور ایجاد قاب به دور نقش اصلی معرق (شبیه جدولکشی در تذهیب و نگارگری) نیز استفاده کرد.
نقوش مورد استفاده در معرق سنگ شامل طرحها، نقوس سنتی (اسلیمی و ختایی، گرهها و خط نگارهها) و طرحهای متنوع دیگر است.
مشبککاری
بریدن بخشهایی از لایه سنگ براساس طرح به وسیله ابزار برش و ایجاد شبکه و روزنه را مشبککار سنگ میگویند. از مشبک سنگ برای ساخت نورگیر، هواکش و جداکننده فضاها در بنا استفاده میشود، این جداکنندهها غالبا به شکل مسطح بوده و حجم، ابعاد و اندازه متناسب با کاربرد دارند.
نقوش رایج در مشبک سنگ علاوه بر طرحهای مهندسی مانند گره، نقوش اسلیمی و ختایی، طرحهای جانوری و خط نگارهها نیز هست. با این تفاوت که در برخی طرحها مانند گرهها، پراکندگی شبکهها در سطح کار متعادل است. بدین معنی که نقوش ما بین خطوط اصلی گره، برش خورده و خالی میشوند. ولی در مورد نقوشی مانند گرفت و گیر، طرح اصلی ثابت بوده و شبکه تنها بر روی زمینه ایجاد میشود. لازم به ذکر است که نقوش استفاده شده در مشبک باید به یکدیگر پیوسته باشند تا ساختار شبکه متعادل و پایدار بماند.
عنوان مقاله | مقایسه عمل آوری بتن با سیمان پرتلند تیپ دومعمولی و پوزولانی معمولی | ||
نام نویسنده | حسین اصلانی | ||
پست الکترونیکی | ![]() | ||
حجم فایل | 391 کیلو بایت | ||
دریافت مقاله | ![]() |
عنوان مقاله | معایب بلوکهای یونولیتی با عرض بیش از پنجاه سانتی متر | ||
نام نویسنده | حسین اصلانی | ||
پست الکترونیکی | ![]() | ||
حجم فایل | 681 کیلو بایت | ||
دریافت مقاله | ![]() |
مقدمه :
افزایش روز افزون جمعیت و نیاز به فضاهای مسکونی، اداری، ورزشی، آموزشی و... امری عادی واجتناب ناپذیر میباشد . در این راستا ساخت و سازها ، عملیات ساختمانی که به صورت ساخت اولیه ، مرمت ، بازسازی موقت ، بازسازی کامل بناها انجام میگیرد نیازمند علم و دانش فنی ، مصالح استاندارد ، اکیپ اجرائی ماهر و تخصص ، آگاهی و شناخت بروز افراد شاغل در بخش ساختمان است .
با توجه به اینکه بتن ، مصالح مناسبی برای امر ساخت و ساز بوده و اهمیت بسیار بالایی دارد . شرایط تولید ، مواد اولیه ، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن بایستی مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرد ، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود ، هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد یکی از بهترین راهکارهای موجود ، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی با حفظ محیط زیست و منابع ارزشمند کشور ایده بسیار کارآمد و پرثمری میباشد .
چنانچه تولید سیمان با شرایط فوق گامی در جهت پیشرفت جامعه بحساب می آید ، استفاده و بکارگیری آگاهانه و بجا از آن توسط مهندسین و افراد شاغل در بخش ساخت و ساز کشور نتایج مطلوب تری بدست می آورد .
چکیده :
سیمان پرتلند - مواد پوزولانی - بتن - مقاومت و دوام
سیمان پرتلند پوزولانی و ارزیابی واکنش زائی
سیمان پرتلند پوزولانی معمولی , مخلوطی است از حداقل 5 و حداکثر 15 درصد پوزولان طبیعی و دست کم 85 درصد کلینکر یا سیمان پرتلند با نرمی مشخص که در مجاورت آب به صورت جسم چسبندهای در کارهای ساختمانی مصرف میگردد . این سیمان با نماد " پ پ " نشان داده میشود .
پوزولان یک ماده طبیعی یا مصنوعی حاوی سیلیس فعال یا سیلیس آلومیناتی است که به تنهایی ارزش چسبندگی ندارد ، ولی بصورت پودر شده و درحضوررطوبت و در دمای معمولی با هیدراکسید کلسیم واکنش شیمیائی حاصل کرده و ترکیباتی را که خواص چسبندگی دارد ، بوجود می آورد . ماده پوزولانی بایستی بصورت آسیاب شده باشد تا درحضور آب با آهک ، سیلیکاتهای کلسیم پایدار با خواص چسبندگی ایجاد کند .
مواد پوزولانی از خاکستر آتشفشانی غیربلورین- پوزلانی اصلی - پودرسنگ ، سنگهای رسی و چرتهای اوپالینی ، خاک دیاتومه ای کلسینه شده ، خاک رس پخته شده ، خاکستر بادی ودوده سیلیسی و غیره بدست می آید .
جهت ارزیابی درجه فعالیت واکنش زائی مواد پورولانی با سیمان ، آئین نامه ASTM.C- 618-78 سنجش ضریب فعالیت پوزولانی را توصیه می نماید که این ضریب از تعیین مقاومت مخلوطها با جایگزین نمودن مقدار معینی از سیمان با مواد پوزولانی بدست می آید .
مقایسه مقاومت
روند توسعه مقاومت سیمان پرتلند پوزولانی به درجه فعال بودن پوزولان و نسبت سیمان پرتلند در مخلوط بستگی دارد . در سیمان پرتلند پوزولانی هیدراسیون بکندی انجام و حرارت هیدراسیون کمتر دارد و برای بتن های حجیم مناسب است . مقاومت اولیه بتن حاوی سیمانی که بخشی از آن با مواد پوزولانی جاگزین شده باشد ، کمتر از مقاومت مربوطه بتن حاوی سیمان خالص است و نیاز به یک عمل آوری و مراقبت نسبتا" طولانی دارد ولی مقاومت نهائی آن تقربیا" با مقاومت سیمان پرتلند خالص یکسان وبلکه قدری بیشتر است .
مشخصات و خواص سیمان پرتلند پوزولانی
آئین نامه ASTM . C595-79 سیمان پرتلند پوزولانی را بعنوان نوع IP برای کاربردهای عمومی ساختمانهای بتنی و نوع P را برای مصرف در مواردیکه مقاومت اولیه زیاد مواد نیاز نباشد مانند پایه های پل ، سدها ، و شالوده های تکی توصیف نموده است .
چگالی سیمان پرتلند عموما" حدود 15/3 است و چگالی سیمانهای پرتلند پوزولانی حدود 9/2 میباشد . چگالی سیمان ، که با روش ASTM . C188 تعیین میشود ، نشانگر کیفیت سیمان نیست و عمدتا" در محاسبات مربوط به تعیین نسبت اجزای مخلوط بتن بکارمی آیند .
سیمان پرتلند پوزولانی معمولی در حال حاضر با کیفیتی مطلوب و خواص مناسب با مشخصات برتر از شاخص های مطرح در استاندارد ملی ایران به شماره 3432 به صورت انبوه در کارخانجات سیمان کشورتولید می گردد . این نوع سیمان حاوی حداکثر 15% پوزولان طبیعی بوده و از خواص ویژه و کاربردی متنوعی برخوردار می باشد .
از خواص ویژه آن به موارد ذیل اشاره می شود .
1- دوام و پایایی بتن ساخته شده با سیمان پوزولانی در برابر محیط های خورنده و آبهای شور نسبت به سیمان های معمولی
2- میزان حرارت هیدراتاسیون این نوع سیمان نسبت به سیمانهای معمولی پایین تر بوده و در بتن ریزیهای نسبتاً حجیم کاربرد دارند .
3- در طی زمان وجود پوزولان باعث جذب Ca(OH)2 آزاد شده از فازهای سیمان شده و از افزایش پوکی و تخلخل تدریجی بتن می کاهد .
4- در مواقعی که شن و ماسه مصرفی استعداد واکنش خطرناک قلیایی ـ سیلیکاتی را داشته باشند تاحد زیادی از تشکیل این واکنش خطرناک بین سنگدانه و قلیایی های سیمان جلوگیری می کند .
5- این نوع سیمان ها ضد سولفات اصلاح شده می باشند .
6- بتن این نوع سیمانها آب بیشتر در خود نگهداشته و آب انداختگی کمتری از خود نشان می دهند .
7- مصرف این سیمان در هوای گرم و مرطوب ، مطلوب می باشد .
8- به خاطر ویژگی حرارت هیدراتاسیون پایین و ماهیت پوزولان این نوع سیمان دیرگیر بوده و می باید مدت بیشتری بعد از بتن ریزی نگهداری شود تا نتیجه ایده آل حاصل گردد .
9- در بتن ریزی در شرایط آب و هوای سرد به خاطر ویژگی حرارت هیدراتاسیون کمتر ، باید بتن تازه در برابر یخ زدن محافظت شود تا نتیجه ایده آل حاصل گردد و قالب برداری دیرتر انجام گیرد .
10- در مواقعی که برای ساخت قطعات پیش ساخته مانند موزائیک و بلوک استفاده می شود بایستی به علت دیرگیر بودن این سیمان مدت نگهداری آن طولانی تر باشد .
11- در عملیات بتن ریزی در دمای کمتر از شش درجه سانتیگراد بایستی از مواد افزودنی مناسب استفاده شود .
مقایسه مشخصات شیمیایی سیمان پرتلند پوزولانی استاندارد های ملی ایران و ASTM
پارامتر | مقدار در استاندارد ملی ایران 3432 | مقدار در استاندارد آمریکا ASTM C595-79 | |
Mgo ( درصد ) | حداکثر 5 | حداکثر 5 | |
SO3 ( درصد ) | حداکثر 4 | حداکثر 4 | |
افت حرارتی ( درصد ) | حداکثر 5 | حداکثر 5 | |
یون کلر ( درصد ) | حداکثر 1/0 | ــــ |
مقایسه مشخصات فیزیکی سیمان پرتلند پوزولانی استاندارد های ملی ایران و ASTM
پارامتر | مقدار در استاندارد ملی ایران 3432 | مقدار در استاندارد آمریکا ASTM C595-79 | |
سطح مخصوص ( ( | 3000 | ــــ | |
انبساط اتوکلاو ( % ) | حداکثر 5/0 | حداکثر 8/0 | |
زمان گیرش اولیه ( دقیقه ) | حداقل 60 | حداقل 45 | |
زمان گیرش نهایی ( دقیقه ) | حداکثر 420 | حداکثر 420 | |
مقاومت فشاری 3روزه( ( | حداقل 100 | حداقل 125 | |
مقاومت فشاری 7روزه( ( | حداقل 175 | حداقل 193 | |
مقاومت فشاری 28روزه( ( | حداقل 300 | حداقل 241 | |
حرارت هیدراتاسیون ( ) در سن 7 روزه در سن 28روزه | حداکثر 70 حداکثر 80 | حداکثر 70 حداکثر 80 | |
مقدار پوزولان( درصد) | 15-5 |
سیمان پرتلند پوزولانی ویژه | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
سیمان پرتلند پوزولانی ویژه طبق استاندارد ملی ایران به شماره 3432 دارای 15 تا 40 درصد مواد پوزولانی می باشد . کاربرد این مقدار پوزولان خواص بسیار مطلوبی به این سیمان می دهد که کاربردهای ویژه ای را برای آن ایجاد می نماید . این سیمان با نماد " پ پ و " نشان داده میشود این سیمان دارای کاربرد گسترده به سبب خواص برتر ذیل می باشد :1- دوام و پایداری بتن حاصل در محیط هایی با خورندگی زیاد حاوی غلظت بالای کلر و سولفات بسیار مطلوب می باشد . 2- به سبب حرارت هیدراتاسیون اولیه کم دارای کاربرد گسترده ای در بتن ریزیهای حجیم می باشد .3 ـ Ca(OH)2 سبب جذب نسبتاً کامل حاصل ازهیدراتاسیون وحذف نسبتاً کامل تخلخل بتن میگردد. 4 ـ قابلیت مصرف بسیار گسترده در مواردی دارد که شن و ماسه مستعد ایجاد واکنش سیلیکاتی ـ قلیائی دارند و انجام این واکنشها را به شدت محدود می کند. 5 ـ این نوع سیمان ها قابلیت مصرف بالائی در محیط های بسیار گرم و مرطوب دارند و نیاز به خنک سازی و کاهش درجه حرارت بتن و صرف هزینه زیاد در این مورد برای بتنهای ساخته شده از این سیمانها وجود ندارد .6 ـ با توجه به ماهیت پوزولان و حرارت هیدراتاسیون کم در مورد کاربرد این سیمانها در هوای سرد و مصارف معمولی باید زمان بیشتری را برای نگهداری بتن صرف نمود . مشخصات شیمیایی سیمان پرتلند پوزولانی ویژه
مشخصات فیزیکی سیمان پرتلند پوزولانی ویژه |
تعیین میزان پوزولان در سیمان پوزولانی
برای تعیین پوزولان موجود در سیمان پوزولانی نخست باید مقدار CaO در نمونه مورد نظر تعیین شود و سپس با استفاده از فرمول زیر میزان پوزولان موجود در نمونه محاسبه گردد .
در این معادله فرض بر آن است که مقدار CaO کلینکر سیمان پرتلند مورد مصرف در تولید سیمان پوزولانی 65 درصد میباشد و نمونه افت حرارتی نداشته باشد . در معادله بالا :
P : درصد پوزولان در سیمان پوزولانی
Cpz : درصد CaO در سیمان پوزولانی ( پس از کسر مقدار CaO موجود در سولفات کلسیم )
S : 7/1 برابر میزان سولفات کلسیم در سیمان
Cp : مقدار درصد CaO در پوزولان ( با فرض 5 درصد )
یادآوری - تعیین میزان پوزولان در سیمان پوزولانی اختیاری بوده و بنا به درخواست مصرف کننده باید توسط تولیدکننده انجام پذیرفته و گزارش شود .
منابع مورد استفاده :
•1- استاندارد ملی ایران شماره 3432 و 3433
•2- بتن شناسی ( خواص بتن ) دکتر هرمز فامیلی
•3- طراحی و کنترل مخلوط بتن - مهندس علیرضا خالو - محمود ایراجیان
•4- استاندارد ASTM