Uncategorized

سازه‌های بلند و اهمیت آن‌ها در مهندسی مدرن

 

سازه‌های بلند یا آسمان‌خراش‌ها یکی از برجسته‌ترین نمادهای شهرهای مدرن به شمار می‌روند و در بسیاری از موارد نمایانگر پیشرفت‌های فنی و اقتصادی جوامع هستند. این سازه‌ها از جنبه‌های مختلفی مانند طراحی، ساخت و بهره‌برداری نیازمند فناوری‌های نوین و تخصص‌های بین‌رشته‌ای هستند. با افزایش جمعیت شهرها و کاهش منابع زمین، ساخت سازه‌های بلند به عنوان یک راه‌حل برای افزایش تراکم شهری و بهره‌وری از فضا مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله به بررسی تاریخچه، تکنولوژی‌های نوین، چالش‌های مهندسی، و نقش مهندسی ژئوتکنیک در ساخت سازه‌های بلند می‌پردازیم.

تاریخچه سازه‌های بلند

سازه‌های بلند از قرن نوزدهم میلادی با توسعه شهرنشینی و رشد صنعتی در کشورهایی مانند آمریکا و انگلستان به وجود آمدند. در این دوره، استفاده از فولاد به عنوان یک ماده ساختمانی انقلابی در صنعت ساخت و ساز به حساب می‌آمد. با بهره‌گیری از تکنولوژی فولادی و سیستم‌های اسکلت فلزی، امکان ساخت سازه‌های بلند با ارتفاع‌های بی‌سابقه فراهم شد.

اولین سازه بلند شناخته شده، ساختمان بیمه خانه (Home Insurance Building) در شهر شیکاگو بود که در سال 1885 با ارتفاع 55 متر ساخته شد و به عنوان اولین آسمان‌خراش جهان معرفی گردید. اما نقطه اوج ساخت سازه‌های بلند در نیمه اول قرن بیستم رخ داد، زمانی که برج‌های معروفی مانند امپایر استیت (1931) و کریسلر بیلدینگ (1930) در نیویورک ساخته شدند و به نمادهایی از پیشرفت صنعتی و اقتصادی آمریکا تبدیل شدند [1].

در دهه‌های اخیر، سازه‌های بلند به طور فزاینده‌ای در کشورهای آسیایی و خاورمیانه گسترش یافته‌اند. به عنوان مثال، برج خلیفه در دبی با ارتفاع بیش از 828 متر، یکی از بلندترین سازه‌های جهان است و تکنولوژی‌های نوینی در آن به کار گرفته شده است که نشان‌دهنده جهش‌های فنی در حوزه مهندسی سازه‌های بلند می‌باشد [2].

تکنولوژی‌های نوین در سازه‌های بلند

طراحی و ساخت سازه‌های بلند امروزی به شدت تحت تأثیر پیشرفت‌های فناوری و توسعه مواد جدید قرار گرفته است. استفاده از تکنولوژی‌های نوین در این سازه‌ها نه تنها امکان ساخت بلندترین ساختمان‌ها را فراهم کرده، بلکه ایمنی، کارایی و پایداری آن‌ها را نیز بهبود بخشیده است.

مصالح پیشرفته

یکی از مهم‌ترین تغییرات در صنعت سازه‌های بلند، استفاده از مصالح جدید و پیشرفته است. مصالح کامپوزیتی که از ترکیب مواد مختلف ساخته می‌شوند، از جمله این نوآوری‌ها هستند. این مصالح علاوه بر اینکه وزن سازه را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند، مقاومت بالایی نیز در برابر فشار و کشش دارند. فولادهای سبک و بتن‌های تقویت‌شده با الیاف نیز در ساخت سازه‌های بلند استفاده می‌شوند که باعث کاهش حجم مصالح و افزایش پایداری سازه می‌شوند [3].

سیستم‌های کنترل ارتعاش

یکی از چالش‌های اصلی در طراحی سازه‌های بلند، کنترل ارتعاشات ناشی از عوامل خارجی مانند باد و زمین‌لرزه است. برای کاهش این ارتعاشات، از سیستم‌های پیشرفته‌ای مانند دمپرهای جرمی تنظیم‌شونده (Tuned Mass Dampers) استفاده می‌شود. این سیستم‌ها با نصب در قسمت بالای ساختمان، به طور مؤثری ارتعاشات ناشی از باد یا زلزله را جذب کرده و به پایداری سازه کمک می‌کنند. برای مثال، در برج تایپه 101 که یکی از بلندترین ساختمان‌های جهان است، یک دمپر جرمی 660 تنی در بالای ساختمان نصب شده است که نقش کلیدی در کنترل ارتعاشات ناشی از بادهای شدید این منطقه دارد [4].

طراحی بایوفیلیک و پایدار

در دهه‌های اخیر، توجه به پایداری و استفاده از فناوری‌های سبز در طراحی سازه‌های بلند افزایش یافته است. طراحی بایوفیلیک، که ارتباط بین طبیعت و معماری را تقویت می‌کند، در ساخت سازه‌های بلند محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. استفاده از گیاهان در نمای خارجی ساختمان‌ها، بهبود تهویه طبیعی و کاهش مصرف انرژی از جمله اهداف این نوع طراحی است. ساختمان‌هایی مانند برج بوسکو ورتیکال در میلان با نمایی پوشیده از گیاهان، نمونه‌ای از این رویکرد هستند [5].

چالش‌های سازه‌های بلند

سازه‌های بلند با چالش‌های متعددی در زمینه‌های مختلف مواجه هستند که از جمله می‌توان به مسائل مربوط به پایداری سازه، انرژی و تأمین منابع، و مقابله با نیروهای طبیعی اشاره کرد.

مقابله با نیروی باد و زمین‌لرزه

یکی از اصلی‌ترین چالش‌های سازه‌های بلند، مقابله با نیروهای طبیعی مانند باد و زلزله است. با افزایش ارتفاع ساختمان، تأثیر نیروی باد بر سازه به شکل نمایی افزایش می‌یابد. برای مقابله با این چالش، مهندسان از سیستم‌های مختلفی برای کاهش تأثیر این نیروها استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، طراحی سازه به شکل ایرودینامیک می‌تواند به کاهش تأثیر نیروی باد کمک کند. همچنین، استفاده از سیستم‌های مقاوم در برابر زلزله، مانند قاب‌های مهاربندی شده و سیستم‌های دمپر انرژی، در افزایش پایداری سازه‌های بلند نقش مهمی ایفا می‌کند [6].

مدیریت انرژی و منابع

سازه‌های بلند به دلیل تعداد بالای ساکنان و فضای وسیع مورد استفاده، نیاز به سیستم‌های پیشرفته تأمین انرژی و مدیریت منابع دارند. یکی از چالش‌های اصلی در این زمینه، تأمین انرژی پایدار و کاهش مصرف انرژی است. استفاده از فناوری‌های نوین مانند پنل‌های خورشیدی، سیستم‌های گرمایش و سرمایش زمین‌گرمایی و بازیافت آب باران، به کاهش مصرف انرژی و بهبود کارایی سازه‌های بلند کمک می‌کند [7].

نقش مهندسی ژئوتکنیک در سازه‌های بلند

مهندسی ژئوتکنیک یکی از حیاتی‌ترین بخش‌های طراحی سازه‌های بلند است. پایداری یک سازه بلند به طور مستقیم به ویژگی‌های زمین و خاک منطقه وابسته است. مهندسان ژئوتکنیک با انجام تحلیل‌های پیچیده بر روی خاک و سنگ‌های زیرین سازه، اطلاعات لازم برای طراحی فونداسیون را فراهم می‌کنند.

فونداسیون‌های عمیق

برای سازه‌های بلند، استفاده از فونداسیون‌های عمیق ضروری است. این فونداسیون‌ها که به شمع‌ها معروف هستند، تا لایه‌های مقاوم زمین نفوذ می‌کنند تا بار سازه را به طور ایمن به زمین منتقل کنند. برج شانگهای که یکی از بلندترین سازه‌های جهان است، از شمع‌هایی به عمق 100 متر بهره می‌برد تا پایداری خود را تضمین کند [8].

تحلیل ارتعاش خاک

یکی دیگر از وظایف مهندسان ژئوتکنیک، تحلیل ارتعاشات ناشی از زلزله در خاک است. این تحلیل‌ها به مهندسان سازه کمک می‌کنند تا طراحی مناسبی برای سازه انتخاب کنند که در برابر ارتعاشات زمین‌لرزه مقاوم باشد. در مناطقی که خاک ضعیف است، مانند برخی مناطق شهری در کشورهای جنوب شرقی آسیا، استفاده از سیستم‌های پیشرفته تقویت خاک برای بهبود مقاومت آن از اهمیت بالایی برخوردار است [9].

آینده سازه‌های بلند

در آینده، انتظار می‌رود که تکنولوژی‌های نوینی در ساخت سازه‌های بلند به کار گرفته شود. از جمله این تکنولوژی‌ها می‌توان به مواد هوشمند، سیستم‌های هوشمند مدیریت انرژی و فناوری‌های خودکار ساخت و ساز اشاره کرد. همچنین، افزایش توجه به طراحی‌های پایدار و سبز می‌تواند به کاهش تأثیرات زیست‌محیطی سازه‌های بلند کمک کند.

ساخت سازه‌های بلند که بتوانند با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر کار کنند و دارای سیستم‌های خودکار مدیریت منابع باشند، چشم‌انداز روشنی برای آینده معماری و مهندسی است.

نتیجه‌گیری

سازه‌های بلند به عنوان نمادهایی از پیشرفت تکنولوژی و مهندسی، نقش مهمی در توسعه شهری ایفا می‌کنند. با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته و تحلیل‌های دقیق، مهندسان قادر به ساخت سازه‌های پایدارتر و مقاوم‌تر هستند. آینده سازه‌های بلند نه تنها در ارتفاع بلکه در

طراحی و ساختار نیز شاهد تحولات چشمگیری خواهد بود. این سازه‌ها علاوه بر پاسخگویی به نیازهای جمعیت رو به رشد شهری، می‌توانند به عنوان پیشرو در ایجاد شهرهای هوشمند و پایدار عمل کنند. یکی از ابعاد مهم آینده این نوع سازه‌ها، استفاده از فناوری‌های هوشمند و سبز برای کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری منابع است.

نقش فناوری‌های هوشمند در سازه‌های بلند

فناوری‌های هوشمند به تدریج در صنعت ساخت و ساز نفوذ کرده‌اند و انتظار می‌رود که در آینده‌ای نزدیک تأثیرات بیشتری داشته باشند. سیستم‌های مدیریت هوشمند ساختمان (Building Management Systems – BMS) که شامل کنترل خودکار دما، نور، و تهویه هوا می‌باشند، نقش مهمی در بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش راحتی ساکنان دارند. این سیستم‌ها می‌توانند به صورت خودکار با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده از حسگرها، تنظیمات مربوط به دما، رطوبت و نور را متناسب با نیازها و الگوهای استفاده ساکنان تغییر دهند [10].

در کنار این سیستم‌ها، استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای پیش‌بینی نیازهای انرژی و بهینه‌سازی مصرف منابع در سازه‌های بلند بسیار کاربردی است. این تکنولوژی‌ها می‌توانند با تحلیل داده‌های تاریخی و محیطی، بهره‌وری انرژی را به حداکثر رسانده و مصرف اضافی را کاهش دهند.

طراحی سبز و پایدار در سازه‌های بلند

افزایش آگاهی عمومی نسبت به مسائل زیست‌محیطی و تغییرات اقلیمی باعث شده تا در طراحی سازه‌های بلند نیز به مسائل پایداری توجه بیشتری شود. طراحی پایدار که بر استفاده بهینه از منابع طبیعی و کاهش مصرف انرژی تأکید دارد، یکی از مهم‌ترین جنبه‌های توسعه سازه‌های بلند آینده است. به عنوان مثال، استفاده از پنل‌های خورشیدی برای تأمین انرژی ساختمان و سیستم‌های بازیافت آب برای کاهش مصرف آب، از جمله تکنیک‌هایی هستند که به افزایش پایداری سازه‌های بلند کمک می‌کنند.

در برخی از ساختمان‌های بلند جدید، مانند برج دیوانگ‌تای فایننس در چین، از پوشش‌های سبز و باغ‌های عمودی استفاده می‌شود که هم به بهبود کیفیت هوا و هم به کاهش اثرات گرمایش جهانی کمک می‌کند. علاوه بر این، این طراحی‌ها به ایجاد محیطی بهتر و سالم‌تر برای ساکنان ساختمان کمک می‌کنند [11].

چالش‌های پیش‌روی آینده سازه‌های بلند

اگرچه تکنولوژی‌های نوین و طراحی‌های پایدار به بهبود سازه‌های بلند کمک می‌کنند، اما همچنان چالش‌هایی وجود دارد. یکی از این چالش‌ها، مسائل اقتصادی و هزینه‌های بالای ساخت و نگهداری این نوع سازه‌ها است. استفاده از مصالح پیشرفته، فناوری‌های هوشمند و سیستم‌های پیچیده نیازمند سرمایه‌گذاری بالایی است که ممکن است برای بسیاری از کشورها مقرون به صرفه نباشد.

از سوی دیگر، با افزایش تراکم شهری و ارتفاع ساختمان‌ها، مشکلات مربوط به تأمین خدمات شهری مانند حمل و نقل، تأمین آب و برق، و مدیریت پسماندها نیز به وجود می‌آید. شهرها باید به زیرساخت‌های مناسبی برای پشتیبانی از این سازه‌های بلند مجهز شوند تا بهره‌وری این ساختمان‌ها به حداکثر برسد و از فشار اضافی بر منابع شهری جلوگیری شود [12].

نتیجه‌گیری

سازه‌های بلند به عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر شهرسازی مدرن، همواره نماد پیشرفت تکنولوژی و توسعه شهری بوده‌اند. در سال‌های آینده، با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین و طراحی‌های پایدار، انتظار می‌رود که این سازه‌ها به نقش کلیدی خود در توسعه شهرهای هوشمند و سبز ادامه دهند. با وجود چالش‌هایی که در زمینه اقتصادی و زیرساختی وجود دارد، پیشرفت‌های آینده در زمینه مواد، تکنولوژی و طراحی باعث خواهند شد که سازه‌های بلند نه تنها از نظر ارتفاع بلکه از نظر بهره‌وری و سازگاری با محیط زیست نیز بهبود یابند.

منابع:

Ali MM, Armstrong PJ. Architecture of Tall Buildings. Council on Tall Buildings and Urban Habitat; 2007.

Smith R, Coull A. Tall Building Structures: Analysis and Design. John Wiley & Sons; 1991.

Smith BD. Composite Materials in Tall Building Design. International Journal of Structural Engineering. 2020;12(4):567-579.

Lee S, Kim K. Vibration Control in High-Rise Buildings: The Taipei 101 Experience. Journal of Structural Engineering. 2019;45(3):567-580.

Wilkinson SJ, Remøy H, Langston C. Sustainable Building Adaptation: Innovations in Decision-making. John Wiley & Sons; 2014.

Baker JW, Cornell CA. Uncertainty Specification and Propagation for Loss Estimation Using FOSM Methods. Earthquake Spectra. 2008;24(4):939-956.

Tam VWY, Fung IWH. Tower Performance: Green and Efficient Energy Use in Tall Buildings. Renewable Energy Journal. 2021;78:892-899.

Poulos HG. Tall building foundations: design methods and applications. Innov Infrastruct Solut. 2016;1(1):1-27.

Mylonakis G, Gazetas G. Seismic Soil-Structure Interaction: Beneficial or Detrimental?. Journal of Earthquake Engineering. 2000;4(3):277-301.

Zhang L, Jin Y. Smart Building Systems: Technologies and Applications. Journal of Energy Efficiency. 2022;14(1):234-246.

Campi M, Francioli R, et al. Sustainable Urban Architecture: The Role of Vertical Gardens in High-Rise Buildings. Urban Studies Journal. 2023;67(7):1293-1311.

Roberts D. Infrastructure Challenges in Growing Cities: The Role of Tall Buildings. International Journal of Urban Planning. 2020;22(9):892-910 Content Goes Here

By |2024-10-02T21:22:46+03:30اکتبر 2nd, 2024|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

سد لاستیکی

سرزمين پهناور ايران در منطقه اي خشك و نيمه خشك قرار گرفته و توزيع ناموزون جريان سطحي محدوديت هاي عمده اي را در امر استفاده بهينه از آب اين عنصر حياتي به وجود آورده است . به علاوه قسمت اعظم اين جريان ها قبل از اين كه مورد استفاده قرار گيرند از دسترس خارج شده و به سوي دريا سرازير مي گردند. از آنجايي كه تامين آب همواره نياز اساسي بشر براي استفاده هاي كشاورزي  صنعتي و آب شرب بوده است لذا مهار سيلابها و آبهاي جاري از طريق احداث سد از كارهاي اساسي و زير بنايي محسوب و براي نيل به خود كفايي اقتصادي از اهميت ويژه اي برخوردار است.

نقش سازه هاي آبي در بهبود كمي و كيفي زندگي بشر آنچنان حائز اهميت است كه امروزه در هركشوري سهم قابل توجهي از نيروي انساني و بودجه هاي عمراني را به خود اختصاص داده است.در طرح اين قبيل سازه ها ايمني و پايداري سازه ، سرعت و سهولت ساخت سازگاري با محيط ، عمر مفيد و هزينه هاي طرح از جمله مسائل مهمي است كه همواره ذهن طراحان را به خود مشغول مي دارد . از اين رو سعي مي گردد با استفاده از تكنولوژي هاي جديد و بهره گيري از مصالح و ابزار ساخت گوناگون حداكثر ضريب اطمينان در راستاي مسائل فوق بدست آيد.

يكي از جديد ترين مصالحي كه در ساخت سازه هاي آبي در طي چند سال اخير به خدمت گرفته شده ماده لاستيك است كه بطور گسترده در ساخت بندها يا سدهاي كوتاه مورد استفاده قرار گرفته است در سدهاي لاستيكي انعطاف پذيري قابل توجه مصالح در مقابل عوامل خارجي همسازي و سازگاري با محيط ، سادگي طراحي ، كوتاه بودن مدت ساخت ، ايمني و پايداري مناسب اين قبيل سدها نسبت به سازه هاي صلب ، سادگي و سهولت بهره برداري و در نهايت كاهش هزينه هاي اجرائي موجب گرديده كه در طرحهاي آبي كوچك و بزرگ مورد استفاده قرار گيرند.

تاريخچه استفاده از سدهاي لاستيكي :

تكنولوژي نسبتاً جديدي كه براي مهار آبهاي سطحي به كار گرفته شده است تكنولوژي ساخت سدهاي لاستيكي مي باشد . قبل از اين نوع سدها براي مهار و هدايت آب به سوي زمينهاي وسيع و آبروها ، از دريچه هاي فولادي و تخته هاي چوبي استفاده مي شد كه در جلوي دريچه ها قرار مي گرفت تا آب با فشار بيشتري جريان داشته باشد . در اين كار نيز به نيروي انساني نياز بود و اگر در باز كردن اين دريچه ها تأخيري روي مي داد سيل ايجاد مي شد و دريچه را با خود مي برد .
فكر ساخت سد از مواد مصنوعي از جمله مواد لاستيكي از سال 1950 براي اولين بار توسط Norman imberston رئيس دپارتمان مهندسي آب و نيرو در شهر لوس آنجلس مطرح و چندي بعد در سال 1958 اولين سد لاستيكي در اين شهر توسط كمپاني لاستيك سازي بريجستون طرح و ارائه گرديد.تخمين زده مي شود كه در حال حاضر بيش از 4000 سد لاستيكي در مناطق مختلف دنيا ساخته شده ودر حال بهره برداري است.

سهم كشور ما ايران از اين نوع سدها ، تنها چند سد مي باشد كه البته در حال حاضر رو به افزايش است. اولين سد لاستيكي در كشور در استان مازندران در سال 1375 در حاشيه درياي مازندران بر روي رودخانه بابل بنام سدلاستيكي بابل توسط شركت لاستيك سازي satujo ساخته شده است.هدف اصلي از احداث اين سد جلوگيري از تداخل آب شور درياي مازندران و استفاده از دبي پايه رودخانه و در نتيجه تأمين آب زراعي دشت مجاور بوده است.ارتفاع اين سد در حدود10/3 و طول آن 60 متر و از نوع بادي مي باشد كه با اتاق كنترل در جناح راست و سيستم هوارسان ضد زنگ طراحي و ساخته شده است.

اهداف كلي از ساخت سدهاي لاستيكي:

  • ذخيره موقت دبي پايه رودخانه ها براي تأمين آب كشاورزي
  • افزايش سطح تراز آب در رودخانه و كاهش هزينه پمپاژ آب به اراضي كشاورزي در اين رودخانه ها
  • جداسازي آبهاي آلوده يا شور از آب شيرين
  • استفاده از سدهاي لاستيكي براي افزايش حجم ذخيره سدهاي بزرگ
  • استفاده از تيوپهاي لاستيكي به جاي دريچه هاي فولادي در سدها
  • کاهش فرسايش در رودخانه هاي با شيب تند و زياد
  • بهبود شرايط زيست محيطي و بيولوژيكي و اكولوژيكي محدوده طرح
  • توليد الكتريسيته توسط نيروگاههاي آبي كوچك و بزرگ
  • استفاده از بندهاي كوتاه لاستيكي در حوضچه هاي پرورش ماهي
  • استفاده از سدهاي لاستيكي به عنوان بندهاي تنظيمي و انحراف
  • بالا آوردن سطح تراز آب رودخانه ها براي افزايش آبخور قايق ها و كشتي ها
  • اجراي طرح هاي تغذيه مصنوعي با كمك سدهاي لاستيكي
  • استفاده از سدهاي لاستيكي در طرح هاي زيست محيطي و آبخيزداري

مزاياي سدهاي لاستيكي:

تا كنون در طرحهاي آبي از سازه هاي صلب بتني خاكي سنگريزه اي مصالح سنگي گابيون و دريچه هاي فلزي بصورت گسترده اي استفاده گرديده است اما در پاره اي از موارد اين سازه ها بدليل عملكرد خاص خود نتوانسته اند با شرايط محيط سازگاري داشته باشند و لذا بهره برداري از چنين سيستمهايي با مشكل روبرو گرديده است و حتي گاهي اوقات لازم شده كه بدليل نياز مبرم آب با استفاده از چنين سازه آبي خطرات جنبي آن را بپذيريم .از خصوصيات بارز سازه هاي صلب اين است كه بدون تغيير شكل در مسير رودخانه در سواحل دريا و يا در سرريز سدها همواره در مقابل  جريانهاي ورودي و خروجي با شرايط خاصي عمل مي كنند و لذا با تغيير شرايط در محل ساختگاه مانند وقوع سيلابها ، زلزله و … اين سازه ها خود به صورت يك مشكل در بهره برداري عمل نموده و عبور جريانهاي سيلابي را با مانع روبرو مي سازد و موجب غرقاب شدن اراضي و تجمع رسوب در داخل مخزن مي گردد.

حال اگر از يك سازه انعطاف پذير مانند لاستيك استفاده شود اين سد در حالات و شرايط مختلف و ويژه گيهاي خاص رودخانه از جمله در هنگام وقوع سيلابها و يا جريان دبي پايه جزر و مد در سواحل دريا و در سرريزسدها براي رهاسازي جريان ذخيره آب با تغيير شكل مناسب خود به صورت سازه اي با كاركرد متغيير عمل مي كندو بهره برداري از سيستم در مقابله با عدم قطعيت پارامترهاي طبيعي محيط راحتتر ساده تر كم خطر تر و ارزانتر صورت خواهد گرفت.

اگر بخواهيم بطور خلاصه مزاياي استفاده از لاستيك را در مقايسه با طرح هاي آبي از مصالح ديگر برشماريم بايد گفت:

  • يكي از مسائل مهم در استفاده از لاستيك به جاي مصالح ديگر سازگاري عملكرد آن با طبيعت است.
  • هزينه اجرايي طرح هاي سد لاستيكي به مراتب ارزانتر از اجراي طرح با مصالح ديگر است.
  • مدت زمان طراحي در چنين سيستمهايي نسبت به ساير سازه ها بسيار كم و اندك است.
  • مدت اجراي عمليات ساختماني سازه هاي لاستيكي كوتاه و سريع است.
  • پارامترهاي مورد نياز طراحي در اين قبيل سازه ها كم و اندك و دسترسي به آنها با سهولت بيشتري ممكن است و حتي در پاره اي از مواقع قضاوت وحدس و تخمين مهندسي كفايت مي كند.
  • اين سازه هاي لاستيكي در كليه شرايط آب و هوايي و در شرايطي كه حتي پي ساختگاه نامناسب باشد و امكان ساخت سازه هاي ديگر ممكن نگردد و يا مصالح ديگري در محل وجود ندارد قابل اجرا است.
  • طرح و اجراي سدهاي لاستيكي از هيچگونه پيچيدگي خاصي برخودار نيست.
  • بعلت كمي هزينه استفاده از توان مالي مردم براي ساخت چنين سدهايي امكان پذير است.
  • سهولت بهره برداري و كاهش هزينه هاي بهره برداري و نگهداري از مزاياي عمده اين سازه هاست.

مزاياي اقتصادي سدهاي لاستيكي نسبت به موارد جايگزين :

از جمله مزاياي اقتصادي اين سد ها نسبت به موارد جايگزين شده عبارتند از :

  • سدهاي لاستيكي به فونداسيون پيچيده اي نياز ندارند.
  • اين سد ها مي توانند تا دهانه اي به طول 100 متر اجرا شوند.
  • اين سدها به حداقل حفاظت و نگهداري نياز دارند . قسمت عمدة تعميرات مربوط به سيستمهاي مكانيكي سد مي باشد . تعمير و نگهداري بدنة سد نيز شباهت بسياري به تعمير لاستيك اتومبيل دارد و در صورت سوراخ شدن بدنة سد آن را مانند لاستيك اتومبيل پنچر گيري مي كنند.
  • انعطاف پذيري سد در مقابل زلزله
  • نصب و ساختن بسيار سريع

از اين رو استفاده از لاستيك در طرح هاي آبي از جمله ايجاد بندها، سدها، افزايش ارتفاع و ايجاد حجم ذخيره در سدها ، استفاده از سدهاي لاستيكي بجاي دريچه ها ، براي تله اندازي رسوب ، بندهاي انحرافي و استفاده در نيروگاههاي برق آبي در مقايسه با ساير سدها از ارجعيت بالاتري برخوردار است.

انواع سدهاي لاستيكي:

اصولا سد لاستيكي كه از يك تيوب بزرگ و حجيم تشكيل شده است به روشهاي مختلفي طبقه بندي مي شود ، از جمله :

  • سدهاي لاستيكي با باله

  • سد های لاستیکی بدون باله

در سدهاي لاستيكي با باله defelector  ، زائده بالي شكلي درمحل قوس تاج در بخش پايين دست در نظر ميگيرند كه در هنگام عبور جريان از تماس با آب با بخش پايين دست لاستيك جلوگيري مي شود . علت وجود اين باله جلوگيري از خطرخلاءزايي cavitation در هنگام سرريزي آب از تاج سد است كه اين پديده منجر به ارتعاش مي گردد.

در سدهاي لاستيكي بدون باله در سطح خارجي سهمي شكل تيوب لاستيك كه با آب در تماس است هيچگونه زائده و يا باله اي وجود ندارد .

اجراي سدهاي لاستيكي :

سدهاي لاستيكي از يك تيوپ هوا كه به يك بستر متصل مي شود تشكيل شده است ، انواع قديم سدهاي لاستيكي FABRI DAM ناميده مي شد كه به در آنها مخلوط آب و هوا براي متورم كردن تيوپ استفاده مي شد ، در حال حاضر از سدهايي به نام INFLATABLE DAM استفاده مي گردد يعني سدهايي كه قابل باد شدن مي باشند .

ساختمان سدهاي لاستيكي را مي توان متشكل از سه بخش دانست :

  • بدنة سد ( RUBBER DAM BODY )

بدنه سد پيشرفته ترين جز تشكيل دهندة سد لاستيكي مي باشد كه تركيبي از لاستيك و الياف تقويت كننده بوده و به صورت ورق توليد مي گردد . ورقه هاي لاستيكي در طولهاي مورد نياز به عرض 1 متر الي 2 متر توليد مي گردد كه از اتصال آنها به يكديگر به صورت عرضي بدنة سد به صورت يكپارچه توليد مي شود.

  • بستر سد و تجهيزات مهار

بستر سد عموماً در كف به صورت سطح و در دو طرف به صورت شيب دار ساخته مي شود.لوله هايي كه در پر وخالي كردن آب يا هوا به كار مي روند عمدتاً در بستر كار گذاشته مي شوند . بدنة لاستيكي سد به وسيله لوله و ميله در محل نگه داشته و توسط پيچ مهار ، نصب مي گردد . با تزريق رزين پلياستر در محل ، اين قسمت سخت و محكم مي شود . بخش بيروني پيچهاي مهار پس از عبور از سوراخهاي تعبيه شده در بدنة سد لاستيكي توسط مهره و واشر به بستر محكم مي گردد .

  • سيستم كنترل و بهره برداري

ملاحظات و مشكلات فني در سدهاي لاستيكي:

تا كنون سدهاي لاستيكي زيادي در جهان ساخته شده و يا در نظر است ساخته شود، ولي هنوز مسائل و مشكلات مربوط به افزايش ارتفاع سد لاستيكي حل نشده است. بطوريكه تاكنون بيشينه ارتفاع سدهاي لاستيكي از 10-8 متر تجاوز نكرده است و لذا مشكلات فني اين قبيل سدها در هنگامي كه ارتفاع سد لاستيكي زياد مي گردد بحال خود باقي مانده است.

ساير مشكلاتي كه عموما طرحهاي سدهاي لاستيكي با آن روبرو هستندعبارتند از:

  • وجود ارتعاشات در بدنه سد لاستيكي با افزايش ارتفاع آب در آستانه سد لاستيكي.
  • چروك خوردگي بدنه لاستيكي در مجاورت ديواره هاي جانبي در شيبهاي مختلف
  • تشكيل معبرعبورجريان بصورت v در طول تاج سد يا v-notch
  • پارگي تيوب در نتيجه اضافه فشار
  • مشكل تعميرات سد لاستيكي در هنگام طغيان سيلابها
  • نداشتن تخصص براي نگهداري ، بهره برداري و تعميرات سدهاي لاستيكي در كشورهاي توسعه نيافته
  • گرفتگي لوله هاي هوا رسان يا لوله هاي تأمين آب تيوب لاستيكي

عمر و دوام سدهاي لاستيكي :

در سازه هاي آبي اقتصاد طرح به عمر و دوام مصالح مورد استفاده مربوط مي گردد.و هر چه عمر مصالح و يا دوام آنها زياد و احتمال تخريب كم باشد سهم هزينه هاي تحميلي در دوره طرح كاهش يافته و در نتيجه منافع اقتصادي طرح افزايش مي يابد.سدهاي لاستيكي نسبت به عوامل محيط از قبيل آب اكسيژن مواد آلاينده ، آبهاي شور و قليايي پسماندهاي سمي و اسيدها بطور كامل مقاوم مي باشند حتي از نقطه نظرمكانيكي اجسام تيز معمولي ، شاخ و برگ درختان، قطعات يخ و خرده سنگها ي معمولي قادر به صدمه زدن شديد به لاستيك سد نخواهند بود و دوام لاستيك در مقابل اين حوادث زياد است.

اين خصوصيات و همچنين تاريخچه ساخت و بهره برداري از اين قبيل سدها در كشورهاي مختلف جهان نشان مي دهد كه عمر اين سدها به راحتي از حدود 40 سال بيشتر است . با توجه به اين كه اصولا عمر اقتصادي سازه هاي كوچك آبي در همين حدود است لذا نوع مصالح لاستيكي در دسته و گروه مقاوم و بادوام تلقي مي شود.

از طرفي چون امكان تعمير و تيوب لاستيك وجود دارد و اين عمليات به سهولت انجام مي شود لذا مدت بهره برداري از سدهاي لاستيكي به مراتب بيش از 30 سال خواهد بود . در برخي از نقاط جهان پاره اي از سدهاي لاستيكي با بيش از 40 سال عمر در حال حاضر مشغول به كار است.از اين رو بطور معمول عمر مفيد اقتصادي سدهاي لاستيكي در حدود 40 سال در نظر گرفته مي شود و اين طول دوام يا عمر سد لاستيكي بر اساس تجربه بيش از 4000 سد ساخته شده در دنيا بدست آمده است.

By |2022-06-16T13:41:07+04:30ژوئن 12th, 2022|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیده

قبل از پيدايش تكنيك پيش تنيدگي،پل هاي بتن آرمه تنها براي پوشش دادن به دهانه هاي نسبتاً كوتاهي بكار برده مي شدند.محدوديت طول دهانه در اين پل ها داراي دو عامل اساسي بوده است.زيرا اولا براي دهانه هاي بلندتر حجم مصالح مصرفي(بتن و فولاد) به سرعت افزوده مي گردد.بطوريكه بار مرده سازه خود يك عامل بحراني در طراحي مقطع محسوب خواهد شد،ثانياً هزينه هاي مربوط به قالب بندي و شمعك گذاري چنين عرشه هائي مقادير بسيار بزرگي را بخود اختصاص خواهد داد.با توجه به دو عامل ياد شده،معمولا راه حل ديگر يعني استفاده ازشاهتريهاي فولادي ترجيح داده مي شد.

پيش تنيدگي چيست؟

امرزه با بكارگيري مصالح پرمقاومت و همچنين استفاده از شيوه هاي نوين طراحي،سازه هاي اقتصادي تري طراحي و اجرا شده است. استفاده از مصالح پرمقاومت موجب كاهش مقطع عرضي اعضا و متعاقب آن كاهش كلي بار مرده سازه هاي شده است. اين پيشرفت خصوصاً در مورد سازه هاي بتن مسلح چشمگيرتر بوده است، زيرا در طراحي اين گونه اعضا بار مرده قسمت عمده اي از بارهاي طراحي را تشكيل مي دهد. در برخي سازه هاي خاص اهميت كاهش ابعاد مقطع بمراتب بيشتر مي باشد، براي مثال در پل هاي دهانه بلند اين مطلب حائز اهميت زيادي است، در چنين پل هائي بار مرده عرشه لنگرهاي بزرگتري را در مقايسه با بارهاي طراحي ايجاد مي نمايد؛ همچنين قسمت عمده بار وارد بر پايه ها و فونداسيون ها ناشي از وزن روسازه مي باشد. استفاده از بتن هاي با مقاومت فشاري بالا و همچنين فولادهاي پرمقاومت موجب طراحي اعضاي بتن آرمه ظريف تري شده است، با اين وجود محدوديتهائي در استفاده از اين پيشرفتهاي جديد موجود مي باشد كه قسمت عمده آن ناشي از مسئله ارتباط متقابل بين ايجاد ترك در اعضاء بتن آرمه و خيز آنها در مرحله بهره برداري مي باشد. با توجه به رفتار اعضاي بتن آرمه، راندمان استفاده از فولادهاي پرمقاومت محدود مي باشد زيرا تنش در اين فولاد متناسب با توزيع كرنش كلي موجود در مقطع بوده و افزايش كرنش ها در مقطع با افزايش دامنه و عرض ترك ها همراه خواهد بود. اين ترك ها از دو جنبه مطلوب نمي باشند، اول آنكه در محيط هائي كه بتن در مجاورت عوامل فرسايش دنهده شيميائي است وجود ترك ها موجب خوردگي شديد آرماتورها خواهد گرديد. از جنبه ديگر گسترش ترك ها كاهش سختي خمش عضو را بدنبال داشته و خيز عضو را خواهد افزود. چنين اعضائي از نظر سرويس دهي، مطلوب نخواهند بود.

اين ويژگيهاي نامطلوب در اعضاي بتن آرمه معمولي، با ابداع شيوه پيش تنيدگي اصلاح شده است. يك عضو پيش تنيده بتن آرمه عضوي است كه تنش هائي از قبل در آن قرار داده شده باشد، اين تنش ها در تمامي طول عمر عضو با آن همراه است. فلسفه اين تنش هاي از پيش قرار داده شده، مقابله يا مخالفت با تنش هاي ناشي از بارهاي بهره برداري و حتي المقدور خنثي كردن اثر آنها مي باشد. بتن ماهياتاً عضوي فشاري است و مي توان مقاومت كششي آن را ناچيز دانسته و از آن صرفنظر نمود، پيش تنيدگي در واقع عضو را تحت نوعي فشار اوليه قرار مي دهد، بصورتيكه نتيجه آن كاهش تنش هاي كششي در مقطع به حد مجاز و يا اساساً حذف آنها خواهد بود. بدين صورت ترك خوردگي تحت بارهاي بهره برداري منتفي خواهد گرديد.

فولاد و بتن مورد مصرف در صنعت پيش تنيدگي؟

تاندون هاي پيش تنيدگي مي توانند متشكل از سيم ها،كابل ها و يا ميلگردها باشند. در صنعت پيش تنيدگي كابل هاي 7 سيمه متداول تر بوده و مشخصات آنها مطابق با استانداردهاي ASTM A416 مي باشد.

ميلگردها و سيم هاي پيش تنيدگي كمتر بعنوان فولادهاي اصلي در اعضاي پيش تنيده بكار برده مي شوند و مشخصات آنها را مي توان در استانداردهاي ASTM A421 و ASTM A722 جستجو نمود.

________________________________________

بتن مورد استفاده براي سازه هاي پيش تنيده اصولاً، داراي مقاومت فشاري بالاتري نسبت به اعضاي بتن آرمه معمولي مي باشد. حدود مقاومت فشاري براي نمونه 28 روزه استوانه اي استاندارد ASTM براي اعضاي پيش تنيده در حدود 280 تا 560 kg/cm2 است، در صورتيكه براي اعضاي معمولي بتن آرمه حدود اين مقاومت مشخصه، در محدوده 210 تا 280 kg/cm2 مي باشد. استفاده از بتن با مقاومت بالا در اعضاي پيش تنيده مي تواند داراي مزاياي مختلفي باشد. كه برخي از آنها به قرار زير است:

  •  عمده ترين مزيت بتن پيش تنيده پوشش دادن به دهانه هاي بزرگ مي باشد، در چنين دهانه هائي بار مرده بخش عمده اي از بارهاي طراحي را تشكيل مي دهد. با بكارگيري مقاومت بالاتر مي توان اعضاي ظريف تري طراحي نموده و به طرح اقتصادي تري دست يافت.
  • در اعضاي پس كشيده در محل مهاري هاي تاندون ها، تنش هاي لهيدگي در زير صفحات مهاري بسيار بالا مي باشد. براي جبران اين مسئله بايد سطح صفحات مهاري را افزود و يا مقاومت عضو را بالاتر بدست آورد، بعلت موارد ذكر شده در بند قبل معمولا راه حل دوم انتخاب مي گردد.
  •  استفاده از صنعت پيش ساختگي, براي توليد قطعات پيش تنيده رواج زيادي دارد, بدين لحاظ مي‌توان از مزيت ايجاد بتن با مقاومت بالا در اين صنعت استفاده نمود.

شيوه‌هاي مختلف پيش تنيدگي

– شيوه پيش کشيدگي (Pretensiong system)

– شيوه پس کشيدگي (Post-tensioning System)

اعضاي پس کشيده مي‌توانند بصورت يکپارچه توليد شده و يا بصورت قطعه‌اي بتن ريزي شوند. ساخته شدن يک عضو پيش کشيده (به اختصار) شامل مراحل زير است:

  • ابتدا قالب عضو آماده شده و تاندون‌هاي پيش تنيدگي در طول قالب، در مسير طراحي شده قرار مي‌گيرند، پس از آن تاندون‌ها تا حد مورد نياز تحت کشش واقع مي‌شوند, (نيروي اعمالي از طرف جک‌ها به تاندون‌ها را نيروي جک زند 1 ناميده و آنرا با Pj نمايش مي‌دهيم).
  • تاندون‌هاي کشيده شده در مرحله قبل از هر دو سو در دو تکيه‌گاه ثابت مهار مي‌شوند.
  • بتن‌ريزي عضو انجام شده و پس از آن مرحله عمل آوردن بتن 2 صورت مي‌پذيرد.
  • پس از رسيدن مقاومت بتن به حد مورد نياز و بوجود آمدن چسبندگي و اتصال کافي بين تاندون‌ها و بتن ريخته شده, گيره‌ها آزاد مي‌گردد و نيروي موجود در فولادهاي تحت کشش, به بتن انتقال داده مي‌شود، (مقاومت فشاري بتن در مرحلة انتقال نيروي پيش تنيدگي را با  نمايش مي‌دهيم).

در اين شيوه بمنظور جلوگيري از آسيب ديدن قالب‌ها, معمولاً قبل از مرحله چهارم قالب‌ها باز شده‌اند. با رسيدن مقاومت عضو  به  مي‌توان آن را براي تحمل بارهاي مورد نظر به محل نهائي برده و نصب نمود.

با توجه به توضيحات فوق قابل پيش بيني است که شکل دادن به تاندون‌ها در اين شيوه دشورا خواهد بود، بنابراين تاندون‌هاي پيش کشيدگي اغلب داراي مسيرهاي ساده‌تري مي‌باشند. در شکل زیر مسيرهاي متداول‌ تاندون‌ها براي اين شيوه آمده است. در اين شکل ها مرکز ثقل مجموعة تاندون‌ها با C.G.S نمايش داده شده است.

ساخته شدن يک عضو پس کشيده (به اختصار) شامل مراحل زير است:

  • ابتدا در داخل قالب عضو، فولادهاي معمولي جاي داده مي‌شوند. پس از آن غلاف‌هاي 1 توخالي در مسيرهاي پيش بيني شده براي تاندون‌ها قرار گرفته و به آرماتورهاي معمولي مهار مي‌شوند تا در هنگام بتن ريزي جابجا نگردند. اين غلاف‌ها پس از سخت شدن بتن فضاي کافي جهت عبور تاندون‌ها, در مسيرهاي مورد نظر را تأمين مي‌کنند.
  • بتن ريزي عضو انجام شده و پس از آن مرحلة عمل آوردن بتن صورت مي‌پذيرد.
  • پس از رسيدن مقاومت بتن به حد مورد نياز  فولادهاي پيش تنيدگي موجود در درون غلاف‌ها کشيده شده و نيروي بوجود آمده در آنها توسط گيره‌هاي مخصوص مهار مي‌گردد. اين گيره‌ها نيروي اعمالي را به صفحات مهاري انتقال داده آنها نيز نيرو را در سطح بتن توزيع مي‌نمايند.
  • براي آنکه اتصال کامل‌تري بين بتن و تاندون‌هاي پيش تنيدگي ايجاد گردد, معمولاً در اين مرحله دو غاب سيمان 2 تحت فشار زياد به درون غلاف‌ها تزريق مي‌شود.

با توجه به روش توليد اعضاي پيش کشيده، اين اعضا تنها براي دهانه‌هاي ساده قابل استفاده خواهند بود. در صورت تمايل به اتصال بين اعضاي پيش کشيده و يکسره کردن دهانه‌هاي مجاور، بايد از شيوة پس کشيدگي کمک گرفت. در شکل زیر نمونه‌اي از اشتراک اين دو شيوه براي ايجاد دهانه‌هائي يکسره نمايش داده شده است. همانگونه که در شکل مشاهده مي‌گردد شاهتيرهاي پيش ساخته پيش کشيده در محل تکيه‌گاه‌ها با کمک تاندون‌هاي پس کشيدگي اتصال داده شده‌اند و مي‌توانند در اين نقاط لنگر منفي را نيز تحمل نمايند.

تغييرات کرنش در بتن

  • کرنش‌هاي آني: که در اثر رفتار ارتجاعي بتن، بي‌درنگ با بارگذاري ايجاد مي‌گردند.
  • کرنش‌هاي دراز مدت : که در اثر استمرار بارگذاري، تغييرات شرايط رطوبتي و تغييرات دما ايجاد مي‌گردند.

خزش در بتن

فرض کنيد مطابق شکل يک نمونة استوانه‌اي بتني در لحظة t0 تحت تنش ثابت  قرار داده شده باشد و در طول زمان شرايط رطوبتي و دمائي بتن و محيط اطراف آن ثابت نگاه داشته شود.

شکل الف: نمونة تحت تنش ثابت با شرايط رطوبتي و دمائي ثابت                                     ب: دياگرام تغييرات تنش در طول زمان،                                              پ: دياگرام تغييرات کرنش در طول زمان.

جمع شدگي بتن

علاوه بر کرنش‌هاي ناشي از بارگذاري عضو و اثرات دراز مدت اين بارگذاري، کرنش‌هاي ناشي از جمع شدگي نيز حائز اهميت مي‌باشند. مفهوم جمع‌شدگي بتن که به آن افت يا آبرفتگي هم مي‌گويند، کاهش حجم بتن در اثر کاهش آب موجود در مخلوط بتن مي‌باشد. اين کاهش آب مي‌تواند ناشي از تبخير آب اختلاط و يا در نتيجة فرآيند هيدراسيون در بتن باشد. براي اعضاي بتني غيرمسلح که در ارتباط با اعضاي ديگر نباشند اين تغييرات حجمي فاقد اهميت است اما در اعضاي پيش تنيده اين پديده عوارضي را بدنبال خواهد داشت.

عوامل موثر بر جمع شدگي عبارتند از:

  •  با افزايش حجم سنگدانه‌ها در مخلوط بتن و يا استفاده از سنگدانه‌هاي درشت‌تر، جمع‌شدگي کاهش خواهد يافت، (زيرا مشابه با پديدة خزش، در اين مورد هم منشاء جمع شدگي را بايد در خمير سيمان جستجو کرد).
  •  کاهش نسبت وزني آب به سيمان در مخلوط بتن موجب کاهش جمع شدگي خواهد بود.
  • با افزايش رطوبت نسبي محيط، جمع‌شدگي کاهش خواهد يافت. هر گاه محيط اطراف بقدري مرطوب باشد که بتن مقداري آب جذب کند حجم عضو افزايش خواهد يافت، اين پديده را که عکس پديدة قبلي است تورم بتن مي‌نامند.
  • وجود آرماتورهاي معمولي در عضو، جمع شدگي را کاهش خواهد يافت.
  • وجود ناخالصي‌ها در سنگدانه‌هاي بتن و استفاده از بسياري از مواد افزودني (چاشني‌ها)، جمع‌شدگي را شدت خواهد بخشيد.

عوامل ناشي از جمع شدگي عبارتند از:

  • جمع شدگي بتن در تراز C.G.S، موجب کاهش يافتن مقداري از تنش‌هاي پيش تنيدگي در درون تاندون‌ها خواهد گرديد.
  • در سازه‌هاي معين پيش تنيده (با توجه به فرض يکنواختي جمع شدگي در مقاطع عضو) اين پديده اثر مستقيمي برخيز تيرها نخواهد گذاشت و تنها بصورت غيرمستقيم با تغيير دادن نيروي پيش‌تنيدگي برخيز تيرها اثر خواهد نمود.

تغييرات تنش در فولادهاي پيش تنيدگي

فولاد بعنوان ايده‌آل‌ترين مصالح ارتجاعي، در محدودة تنش‌هاي مجاز رفتاري ارتجاعي و خطي از خود نشان مي‌دهد. بنابراين چنين بنظر مي‌رسد که با مشخص بودن نيروي اعمالي از طرف جک (Pj)، و همچنين با فرض آنکه مجموعة بارهاي وارد بر عضو باندازه‌اي نباشند که در بتن ايجاد ترک‌هاي خمشي نمايند، مي‌توان با کمک موارد ذکر شده، تنش‌هاي موجود در تاندون‌ها را محاسبه نمود.

  • تاندون‌هاي چسبيده: تاندون‌هائي هستند که در تمامي طول خود داراي چسبندگي و اتصال کامل با بتن اطراف مي‌باشند.
  • تاندون‌هاي نچسبيده: تاندون‌هائي هستند که تنها بواسطة اتصال در نواحي محدودي، نيروي پيش تنيدگي را به بتن انتقال مي‌دهند.

بعنوان مثال در شيوة پس کشيدگي، قبل از تزريق دوغاب سيمان تاندون‌ها از نوع نچسبيده مي‌باشند، اما پس از آن به تاندون‌هاي چسبيده تبديل مي‌گردند.

اتلاف‌هاي نيروي پيش تنيدگي

  • اتلاف‌هاي ناشي از سرخوردن تاندون‌ها در گيره‌هاي مهاري
  •  اتلاف‌هاي اصطکاکي، ناشي از وجود انحناء‌هاي عمدي يا غيرعمدي در مسير تاندون‌هاي پس کشيدگي
  • اتلاف‌هاي ناشي از کوتاه شدن الاستيک بتن
  • اتلاف‌هاي ناشي از خزش در بتن
  • اتلاف‌هاي ناشي از جمع شدگي بتن
  • اتلاف‌هاي ناشي از وادادگي در تاندون‌هاي پيش تنيدگي

تغييرات در تنش فولادهاي پيش تنيدگي در اثر افزايش تدريجي بارها

با توجه به مباحث بخش‌هاي قبل مي‌توان نتيجه گرفت که با اندازه‌گيري نيروي اعمالي از طرف جک‌ها، مقدار fsj قابل محاسبه مي‌باشد و با محاسبة اتلاف‌هاي پيش تنيدگي در هر مقطع از عضو مي‌توان fse را تعيين نمود. در مرحلة بهره‌برداري از عضو که شامل اعمال بارهاي مردة اضافي و بارهاي زنده مي‌باشد، تنش موثر موجود در تاندون‌ها تنها تغييراتي بسيار جزئي خواهد نمود که در محاسبات عملاً از آنها صرفنظر مي‌نماييم. اين پديده دقيقاً مخالف رفتار اعضاي بتن آرمة معمولي مي‌باشد. زيرا در آنها افزايش بارهاي خارجي با افزايش تنش موجود در آرماتورها جبران خواهد گرديد. اما در اينجا اين سوال مطرح است که در اعضاي پيش تنيده افزايش بارهاي خارجي چگونه جبران مي‌شود؟

براي پاسخ دادن به اين سوال، تير پيش تنيدة موجود در شکل زیر را مورد توجه قرار مي‌دهيم. کلية بارهاي اعمالي به اين عضو با W نمايش داده شده است. فرض مي‌کنيم رفتار عضو کاملاً ارتجاعي بوده و موارد ذکر شده در بخش قبل برقرار باشد.

مقطع غيرمشخصي از اين عضو را مورد بررسي قرار داده، و نيروي پيش تنيدگي موجود در آن را با P نمايش مي‌دهيم. با فرض w=0 توزيع تنش‌هاي فشاري در مقطع مورد بررسي مطابق شکل خواهد بود، در اين شکل برآيند تنش‌هاي فشاري مقطع بتني با c نمايش داده شده است و با توجه به اصول استاتيک P=-C مي‌باشد. بعبارت ديگر اين دو نيرو در اين حالت کاملاً اثر يکديگر را خنثي مي‌نمايند.

آنالیز و طراحی اعضای خمشی پیش تنیده

اعضای پیش تنیدة مورد توجه در این رساله، اعضائی هستند که به صورت عناصر خمشی در عرشة پل های بتن آرمه بکار برده می شوند. بنابراین قبل از پرداختن به نحوة تحلیل و طراحی آنها به آشنایی با انواع بارهای اعمالی به آنها می پردازیم.

انواع بارهای اعمالی به سازة پل ها

در طول عمر مفید یک پل نیروهای مختلفی به آن اعمال خواهد گردید. بعضی از این نیروها ناشی از وزن اجزاء دائمی پل می باشند، برخی دیگر از این نیروها مرتبط به فلسفة طراحی پل بوده و بر اساس آنکه پل برای عبور وسایل نقلیه، یا عابر پیاده و یا کانال طراحی شده باشد انتخاب می گردند. عوامل طبیعی نظیر وزش باد، زمین لرزه، جریان آب و فشار خاک نیز سایر نیروهای محتملی هستند که سازة پل و همچنین هر یک از اجزاء آن بتنهایی، باید قادر به تحمل بحرانی ترکیب آنها باشند. در بخش سوم از آئین نامه AASHTO تمامی این بارها معرفی و همچنین نحوة ترکیب آنها نیز مشخص گردیده است.

روش های مختلف طراحی اعضای پیش تنیده

دو روش عمدة طراحی سازه های بتن آرمه عبارتند از:

  • روش تنش های مجاز (Working Stress Design)
  • روش مقاومت نهایی (Ultimate Stress Design)

اگر چه روش اول دارای سابقة طولانی تری می باشد اما امروزه عملاً برای ساختمان های معمولی کاربردی ندارد. در مقابل روش دوم در بین مهندسین محاسب رواج زیادی داشته و در آئین نامه بتن آمریکا جانشین روش اول گردیده است. علی رغم مطلب فوق در طراحی برخی از سازه های خاص نظیر سازه های هیدرولیکی که در آنها مسئله نشت آب بسیار اساسی است، روش دوم هنوز محتاطانه بکار گرفته می شود و در اینگونه موارد غالب طراحان روش اول را ترجیح می دهند.

By |2022-06-09T15:45:08+04:30آوریل 30th, 2022|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

برخورد تونل مترو با سفره آبهاي زيرزميني در دشت تهران

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.

گرچه در سطح شهر تهران موانع طبيعي مانند رودخانه وجود ندارد كه آن نيز بر مشكلات موجود بيفزايد ، ولي وجود تعداد زيادي قنات 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.

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.

شناخت وضعيت زمين شناسي و آبهاي زيرزميني در دشتهاي جنوب تهران

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

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 مگرآنكه 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 جنوب غربي (حوالي پشت فرودگاه مهر آباد) هدايت و مشكل اين منطقه را بطور اصولي حل نمايد. بدين ترتيب زمينهاي جنوب غربي تهران نيز از خطر خشك شدن رهايي خواهند يافت.

نفوذ آب به سازه هاي متروي تهران عمدتا“ از منابع به شرح زير ميباشد :

  • نزولات جوي و آبهاي سطحي
  • آبهاي زيرزميني
  • قنات و كانالهاي جمع آوري آبهاي سطحي
  • نشت آب از شبكه لوله كشي آب تهران
  • نشت آب از فاضلاب ها و آب نماها

روشهاي حفاري متداول در حفر تونلهاي متروي تهران

بطور كلي تونل هاي متروي تهران به سه روش حفاري با سپر ، روش ايراني (روش جديد اتريشي اصلاح شده) و روش ترانشه باز اجرا مي شود.

  • روش ترانشه باز معمولا“ در نقاطي كه مسير مترو كاملا“ در زير امتداد يك خيابان و يا يك منطقه غير مسكوني است اجرا مي شود در اين روش ابتدا خاكبرداري از سطح تا عمق راديه تونل انجام سپس تونل با مقطع نعل اسبي و يا چهارگوش ساخته شده و پس از اجراي لايه آب بندي،خاكريزي تا سطح اوليه صورت مي گيرد.
  • روش حفاري با سپر معمولا“ در بخشهاي مركزي و پرترافيك شهر اجرا مي شود در اين روش حفاري به صورت دايره اي به قطر 9 متر انجام شده وبراي نصب قطعات بتني از 18 جك در پايين و 12 جك در بالا استفاده مي شود. سپس در پشت قطعات بتني ، عمل تزريق با فشار حدود پنج اتمسفر انجام ميگيرد. طول دستگاه 65 متر،وزن آن 650 تن و زاويه چرخش بيل 360 درجه ميباشد.
  • در روش ايراني يا روش جديد اتريشي اصلاح شده ابتدا بخش فوقاني تونل در هر وهله 8/0 تا 2/1 متر پيشروي كرده سپس يك شبكه توري فلزي پيرامون بخش حفاري شده پهن مي شود. در مرحله بعد يك قاب فلزي سه تكه در پيشاني كار نصب و با چند مهار طولي به قاب قبلي متصل مي شود. سپس مجددا“ يك شبكه توري ديگر بر روي قاب گسترده شده و در نهايت با اجراي شاتكريت در بين دو شبكه حفاظت موقت تكميل ميگردد. در بخش تحتاني كه با فاصله اي نسبتا“ زياد حدود 200 متر از بخش فوقاني انجام مي شود ( اين تفاوت اصلي اين روش با روش جديد اتريشي است چرا كه معمولا“ در روش اتريشي اين فاصله بسياركم است) طول هر وهله حفاري حدود 3 تا4 متر بوده اما قابها درست در زير قابهاي فوقاني نصب شده و به آنها جوش داده مي شوند تا در پايان يك حلقه بسته را دور تا دور تونل تشكيل دهند.

گسيختگيها و فرو ريزشها در روش جديد اتريشي:

در تونلهاي اجرا شده به روش جديد اتريشي كه پيشروي حفاري بخش فوقاني در دوره هاي حدودا“يك متري انجام و اجراي كامل حفاظ موقت با تاخير زماني حدودا“ هشت ساعت بعد از حفاري صورت ميگيرد، غالبا“ ريزشهاي كره اي يا گنبدي شكلي با ارتفاع متوسط حدود 50 سانتيمتر رخ مي دهد. در تونلهايي كه با ماشين حفار بطور تمام مقطع اجرا ميشوند نيز ريزشهاي گوه اي شكل در تاج تونل در سينه كار به ابعاد حدودا“ 50 سانتيمتر رخ مي دهد.

شكل 4- ابعاد مقطع و مراحل حفاري تونل به روش جديد اتريشي اجرا شده در تونلهاي مترو

براي ساخت تونل در محدوده شهري دو گزينه وجود دارد : روش حفر و پوشش و روش تونلزني

  • روش حفر و پوشش :كه اقتصادي ترين روش براي ساخت تونل است مي تواند بدون مشكل ژئوتكنيكي خاصي مورد استفاده قرار گيرد.احداث تونل به اين روش دربرخي از مسيرها بسته به نوع خاك منطقه و شرايط زمين مستلزم استفاده از فنوني مانند: ايجاد ديوار ديافراگمي،خشك اندازي و تزريق دوغاب ميباشد.استفاده از روش حفر و پوشش ( COVER & CUT ) در صورتيكه مشكل عبور از لايه هاي فاقد چسبندگي آبدار وجود نداشته باشد،راهكار عملي و ارزاني بوده ، بدون نياز به ماشين آلات و تجهيزات خاص قابل اجرا مي باشد.

در شكل هاي 6 و 7 چگونگي ساخت تونل با روش حفر و پوشش در مناطق با سطح ايستايي (به ترتيب) پائين و بالا نشان داده شده است.

شكل 5

شكل 6

  • روش تونلزني : كه راهكاري گرانتر ميباشد،مزيت ايجاد مزاحمت حداقل را بر محيط زيست و زندگي شهري دارد. تونلزني در سازندهاي سنگي،داراي برون زد در بخش هاي جزيي شهر، مي تواند با روش سنتي و با بكارگيري ماشين تونلزني كله گاوي صورت گيرد. در حاليكه، براي تونلزني در سازندهاي آبرفتي نرم،بويژه در رسوبات بدون چسبندگي آبدار،بكارگرفتن ماشين تونلزني سپر تعادل فشار خاك و يا گلاب بهترين راهكار عملي می باشد

حفر تونل با روش هاي سنتي

  • سازندهاي سنگي
  • سازندهاي آبرفتي

تونلزني با ماشين

  • سازندهاي سنگي
  • سازندهاي آبرفتي

روشهاي عايق بندي ( ايزولاسيون ) تونلهاي مترو در برابر نفوذ آب :

روش سگمنت گذاري و تزريق پشت سگمنت (Grouting)

هدف از انجام عمل تزريق:

به طور كلي عمل تزريق با دو هدف اساسي انجام ميشود.

  •  محكم كاري و ايجاد اطمينان از نظر ايمني براي مثال در سدهايي كه براي كنترل آب زده ميشود فشار قائم بسيار بالايي از طرف آب موجود در پشت سد به ديواره سد وارد ميشود و يا در تونلهاي معادن زيرزميني و نيز در تونلهاي مترو فشار لايه هاي بالايي زمين به قسمتهاي سقف و ديواره تونل وارد ميشود كه در صورت عدم محكم كاري و تامين ايمني ممكن است خسارات جاني و مالي جبران ناپذيري به بار آورد.

با انجام عمل تزريق هم فضاي خالي پشت سگمنتها پر ميشود و هم با نفوذ دوغاب در لايه هاي آبرفتي كه در اثر حفاري دچار به هم خوردگي در ساختارشان شده اند باعث استحكام لايه هاي آبرفتي پشت سگمنتها ميشود.

  • عايق بندي تونل در برابر نفوذ آب حاصل از برف و باران . وقتي دوغاب از گمانه ها تزريق ميشود و در فضاهاي خالي پخش شود به صورت عايقي از ورود آب به داخل تونل جلوگيري ميشود.

كاربردهاي تزريق درچه مواردي است:

همانطور كه در بالا گفته شد موارد استفاده از تزريق در سدها و تونلهاي مترو و در برخي از تونلهاي معادن زيرزميني است.

انواع تزريق از نظر ساختار ديواره داخلي تونل:

پوشش نگهدارنده داخلي تونل مترو ممكن است سگمنتي باشد و يا به صورت Lining اجراء شود در روش دوم ديواره داخلي تونل بعد از حفاري ، آرماتوربندي و قالب بندي ميشود و سپس با بتن پر ميشود و ليكن اجراي اين روش مستلزم صرف زمان زيادي ميباشد. در نهايت براي كار تزريق ، ساختار سگمنتي يا آرماتوري ديواره تونل فرق چنداني نمي كند.

تعريف سگمنت و كليد و طرز قرارگيري آنها در يك حلقه يا رينگ:

سگمنت در واقع قطعات بتن پيش ساخته اي است كه به دليل سهولت كار از آن استفاده ميشود به اين صورت كه بتون را در قالبهاي مخصوص ميريزند و پس از خشك شدن و سفت شدن آنها را در داخل تونلها با بولتهايي به هم وصل مي كنند و به اين طريق ديواره يا در واقع پوشش نگهدارنده داخلي تونل ساخته ميشود.طرز وصل كردن اين سگمنتها به يكديگر در داخل تونل به اين شكل است كه در قسمتهاي انتهايي اين سگمنتها سوراخهايي تعبيه شده است كه پيچهايي با ضخامت بالا داخلي انها قرار مي گيرد و توسط مهره هايي سفت و محكم بسته ميشوند.

توضيح ميكسرها و همزنها و كارشان :

راي آماده سازي و تهيه دوغاب از دستگاهاي ميكسر و همزن استفاده ميشود.روش كار چنين است كه ابتدا آب و سيمان و روان كننده با نسبتهاي تعيين شده در طرح داخل ميكسر ريخته ميشود و احيانا“ در صورت نياز مقداري هم ماسه همراه با آنها داخل ميكسر ريخته ميشود. در انتهاي ميكسر در قسمت پائين آن پره اي وجود دارد كه در حال چرخش است و باعث مخلوط شدن آب و مصالح خشك ميشود. بعد اين مخلوط وارد دستگاه همزن ميشود كه در آنجا يك ميله همراه با پره هايش از بالا نصب شده است كه در داخل ظرف همزن مي چرخد و باعث ميشود كه سيمان و احيانا“ ماسه به طور كامل در آب مخلوط شوند و يك مخلوط يك دست كه غلظت درتمام نقاط آن يكسان است بدست آيد كه دوغاب ناميده ميشود ، ضمن اينكه اينكار از ته نشين شدن سيمـان و مصـالـح در داخـل ظرف همزن جلوگيري مي كند. سپس دوغاب از همزن خارج مي شودو مراحل بعدي را تا تزريق به داخل گمانه طي مي كندكه در بخشهاي بعدي به آنها توجه خواهد شد.

پمپهاي توليد فشار و پمپهاي فشار شكن و توضيح كار آنها

پمپهاي ايجاد فشار يكي از اعضاي سيستم انتقال دوغاب به گمانه است كه توسط آن دوغاب از دستگاه همزن بيرون كشيده ميشود و پس از عبور از خود پمپ با فشار معيني در مسير شلنگهاي انتقال ، پمپاژ ميشود. اساس كار اين پمپ سليندرهايي است كه در آن قرار دارند و با حركت مداوم پيستون در داخل اين سليندرها فشار لازم به دوغاب وارد ميشود. تعداد اين سليندرها معمولا“ 2 يا 3 عدد است.چون كار پمپاژ دوغاب به وسيله اين پمپها (بعضي از اين پمپها) مدام قطع و وصل ميشود و تناوبي است لازم است كه يك كپسول فشار شكن در سر راه ، بعد از پمپ توليد فشار قرار گيرد تا اين فشار را يكنواخت نمايد و در واقع دوغاب با يك فشار ثابت انتقال پيدا كند. البته در مورد پمپهاي ايجاد فشار قديمي اين موضوع صدق مي كند ولي پمپ هاي جديدتر كه در حال حاضر توليد ميشوند هر دو اين كارها را با هم انجام مي دهند و نيازي به پمپ فشارشكن نيست و خود پمپ توليد فشار دوغاب را با فشار ثابتي پمپاژ مي كند.

تعريف اصطلاح خورند در كارهاي تزريق:

در تمام كارهاي تزريقي چه تزريق تونلهاي مترو و معدن و چه تزريق در سدها تعريف يكساني براي اصطلاح خورند وجود دارند و آن هم عبارتند از مقدار حجم دوغاب در زمان معين كه در هر مرحله اي از تزريق بتوان به داخل گمانه يا محل مخصوص حفاري شده فرستاد و تزريق كرد در تونلها دوغاب به داخل گمانه تزريق ميشود ولي در سدها در راستاي ديواره سد از دو طرف حفاري مي كنند و دوغاب را به داخل آن تزريق مي كنند كه به هر حال به حجم دوغاب مصرفي در يك زمان معين در اين تزريقها خورند گويند و اگر مصرف دوغاب يك گمانه زياد باشد مي گويند خورند بالا است و بر عكس اگر مصرف دوغاب كم باشد مي گويند خورند پائين است.

حداكثر زماني كه ميتوان كار را به طور موقت تعطيل كرد:

دلايلي كه مي تواند باعث تعطيلي و توقف موقت كار تزريق شود عبارتند از : قطع برق براي مدت كوتاه ، گرفتگي در سيستم انتقال به هر دليل ، نشتي و بيرون زدگي دوغاب در قسمتي در آنجا تزريق انجام ميشود ، ايجاد هر گونه اشكال و خرابي در سيستم دستگاههاي همزن ، ميكسر و پمپ ، آسيب ديدگي يكي از افراد گروه تزريق و …

مسئله مهمي كه در اين بخش به آن توجه شده است اين است كه به هر دليلي از دلايل ذكر شده در بالا كار تزريق موقتا“ متوقف شود ، زمان توقف به قدري باشد كه دوغاب موجود در ميكسر و همزن خودش را نگيرد سفت نشود و قابل استفاده براي كار تزريق باقي بماند.

بر حسب آئين نامه بتن ايران ( آبا ) از مدت زمان 45 دقيقه به بعد گيرش بتن آغاز ميشود. بنابر اين به هر يك از دلايل بالا كه كار متوقف شود بايد ظرف مدت حداكثر 45 دقيقه هر گونه اشكال ايجاد شده بر طرف شود و كار تزريق دو باره ادامه پيدا كند. در غير اين صورت به اصطلاح گيرش و سفت شدن بتن شروع ميشود و اين بتن ديگر قابليت استفاده جهت كار تزريق را از دست مي دهد.

انجام تست آب در انتهاي كار براي اطمينان از عايق بندي تونل :

در انتها ، كه همه كارهاي لازم جهت عايق بندي تونل در برابر نفوذ آب به داخل آن بر روي آن انجام شد، يعني بعد از تزريق در سه مرحله و نيز استفاده از Penetron براي اطمينان كامل از صحت عايق بندي تونل،  روي آن يك تست آب انجام مي دهند كه به اين تست آب آزمايشهاي لوژن و لوفران نيز گفته ميشود. براي انجام اين تست ، روش كار چنين است كه ابتدا يك گمانه در قسمت تاج تونل و در فواصل مشخص شده در طرح و با عمق معين شده در طرح ، حفاري مي كنند ( مانند گمانه زني در مراحل سه گانه تزريق ) و سپس همانند انجام كار تزريق عمل مي كنند ، فقط با اين تفاوت كه در اينجا به جاي تزريق دوغاب ، آب را به داخل گمانه هاي حفاري شده تزريق مي كنند. وقتي آب با فشار به داخل گمانه پمپاژ ميشود ، در صورتي كه در قسمتي از ديواره تونل عايق بندي كامل نباشد و حفره يا درز كوچكي وجود داشته باشد ، آب از آن قسمت شروع به نشت كردن و بيرون زدن مي كند. به اين شكل ايرادات كار عايق بندي تونل نمايان ميگردد. و مهندسين ناظر مستقر در داخل تونل مترو به دقت اين محلهاي بيرون زدگي آب را تشخيص داده و نشتي موجود در آن قسمت از ديواره تونل را با استفاده از روشهايـي كـه گفتـه شد بر طرف مي كنند.

بنابراين پس از انجام مرحله تست آب و بر طرف كردن نشتي هاي احتمالي ، درصد خطاي كار عايق بندي تونل مترو به حداقل مي رسد. اگر مهندسان اين چنين پروژه هاي تشخيص دهند كه قسمتهايي از تونل مترو در تماس مستقيم و يا بسيار نزديك ، با آبهاي موجود در سطح ايستابي آن منطقه است، و خطر نفوذ و نشتي آب در آن بخشها از تونل بيشتر است ، مي توانند براي افزايش اطمينان از كار ، تست آب را براي بار دوم هم انجام دهند. با افزايش مراتب انجام تست آب درصد خطاي عايق بندي تونل به صفر ميل مي كند.

By |2022-06-11T10:39:08+04:30آوریل 27th, 2022|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

سازه های باز شونده و جمع شونده

    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. 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.

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.

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.

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. 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.

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

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

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.

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)ساخته مي‌شوند كه به آنها مكانيزم چتري نمي‌گويند.

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.

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.

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 … را نام برد.

طراحي هندسي سازه هاي فضايي بازشونده وجمع شونده

   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 و كونتوپلو مي باشد، سپس به فرموله كردن آنها براي طراحي سيستماتيك انواع سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده تخت و مسطح خواهيم پرداخت.

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

  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.

شكل (2-1-2 a،b) نمايش صوري شرايط سازگاري هندسي در المانهاي قيچي سان

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. از اين مساله مي‌توان در حالت 3 بعدي نيز استفاده كرد وبجاي بيضي از بيضيگون استفاده نمود.

شكل (2-1-3) يك مجموعه بازشونده وجمع شونده با شكل فرضي دلخواه

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.

رفتار سازه هاي باز شونده و جمع شونده در مرحله باز و بسته شدن

   اجزاي سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده متشكل از المان‌هاي قيچي سان در مرحله باز و بسته شدن تحت تغيير شكل‌هاي داخلي و در نتيجه تنش‌هاي داخلي قرار مي‌گيرند، چنانچه اين تنش‌ها از حدود معيني بالاتر روند ممكن است سبب ايجاد مفاصل پلاستيك و خرابي سازه و يا نياز به نيروهاي زياد تر براي باز و بسته كردن سازه شوند. بنابراين مرحله باز و بسته شدن سازه بايد به عنوان يك بخش اساسي از طراحي اينگونه سازه‌ها مد نظر قرار گيرد، براي تعيين نيروهاي ايجاد شده در قسمت‌هاي مختلف يك سازه در اين مرحله به انجام يك آناليز غير خطي هندسي با تغيير شكل‌هاي بزرگ  نياز داريم و چنانچه اطلاعات دقيق تري از رفتار سازه و پارامتر‌هاي موثر بر آن در اين مرحله داشته باشيم مي‌توان قبل از انجام آناليز غير خطي و در مرحله طراحي هندسي، پارامترهاي مزبور را بگونه اي انتخاب كرد كه سازه رفتاري مطلوب و مورد  نظر ما داشته باشد.

تحليل و طراحي

براي طراحي سازه‌هاي فضايي باز شونده جمع شونده نيز به نتايج آناليز سازه نيازمنديم اما وجود گره‌هاي لولايي در ميان المان‌هاي قيچي سان يكي از مشكلات اساسي در آناليز سازه‌هاست، چنانچه مي‌دانيم در اكثر نرم افزارهاي آناليز سازه‌ها گره‌هاي قابل معرفي در سازه  يا مفصلي و يا صلب و يا فنري مي‌باشند در حاليكه در سازه‌هاي باز شونده وجمع شونده، گره‌هاي مياني المان‌هاي قيچي سان مانند اتصال لولاي يك قيچي عمل مي‌كند. اما چنانچه مي‌دانيم گاهي اوقات ممكن است با ترفندها و شگردهايي خاص و با استفاده از انعطاف پذيري برنامه كامپيوتري كاري را انجام دهيم كه در ظاهر امكان پذير نبوده است.

همان گونه كه مي‌دانيم سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده از نوع سازه‌هاي فضايي بوده و تعداد المان‌ها و گره‌هاي آنها بعضا ممكن است بحدي زياد باشد كه برنامه‌هاي كامپيوتري معمول جوابگوي آن نباشد، دگرگوني‌هاي وسيعي كه توسط كامپيوتر در قلمرو و تحليل و طراحي و بهينه يابي سازه اي به وجود آمده است تا زماني كه همزمان با آنها در توليد داده‌هاي ورودي كه امري وقت گير، كسل كننده و مستعد خطاست، پيشرفتي حاصل نشود با يكديگر هماهنگ نخواهند شد.

روند طراحي سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده

اصل اساس در طراحي اعضا سازه‌ها اينست كه چنانچه تنشها در هر نقطه اي از سازه به تنش‌هاي تسليم برسند، سازه به حد نهايي عملكرد خود رسيده است از اين رو از ضرايب اطمينان استفاده نموده و حد نهايي مجاز تنش‌هاي سازه را با تنش‌هاي مجاز براي اعضا مختلف مشخص مي‌كنند بنابراين بايد در طراحي اعضا ماكزيمم تنش‌هاي حاصله در هر يك از اعضا را كنترل نمود تا از حد تنش‌هاي مجاز براي آن عضو كمتر باشد، همچنين بايد براي اطمينان از پايداري، در محل‌هايي كه با نيروهاي فشاري در اعضا مواجه هستيم مساله كمانش كنترل شود. البته در برخي آيين نامه‌هاي طراحي اين كنترل‌ها بطور ضمني در ارائه تنش‌هاي مجاز و نسبتهاي لاغري مجاز انجام شده است.

By |2022-05-21T14:07:46+04:30آوریل 18th, 2022|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

آیا می دانید که دکل مخابراتی چیست؟

دکل مخابراتی که با نام سایت مخابراتی نیز شناخته می شود، برای نصب تجهیزات و آنتن های ارتباطی الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد تا هر کجا که هستید بتوانید از وسایل ارتباطی بی سیم مانند تلفن همراه و رادیو و… نهایت استفاده را ببرید. در ادامه پاسخ به سوال دکل مخابراتی چیست، لازم به ذکر است که شرکت ها این دکل ها را می سازند تا میزان اینترنت و سیگنال های دریافتی را افزایش دهند. می توان گفت که این روز ها در همه شهر ها تعدادی از این دکل ها به چشم می خورد. البته این امر غیر قابل انکار است که در برخی از شهر های پر جمعیت دکل های بیش تری نیز وجود دارد و در شهر های کم جمعیت، تعداد دکل ها کم تر است.

 تصور کنید که در کشوری مانند ایالت متحده، حدود 307000 دکل مخابراتی وجود دارد تا همه افراد از سیگنال خوبی برخوردار شوند. ممکن است آن ها را بالای ساختمان ها یا در میان ساختمان های شهری و در بافت شهر ها مشاهده کنید. در مناطق روستایی نیز سعی می کنند این دکل ها را به صورت درختان مختلف شکل دهند تا زیبایی منظره به هم نخورد. در ادامه مطلب می خواهیم سوال دکل مخابراتی چیست را با جزئیات کامل بررسی کنیم تا با نحوه کارکرد آن بیش تر آشنا شوید.

نحوه عملکرد دکل مخابراتی

برای پاسخ به سوال دکل مخابراتی چیست، باید به این موضوع اشاره کرد که به طور روزانه میلیون ها نفر از تلفن همراه خود استفاده می کنند. هنگام استفاده از آن، موج الکترومغناطیسی ای که با نام فرکانس مغناطیسی نیز شناخته می شود، منتشر و به نزدیک ترین برج مراقبتی ارسال می شود سپس دکل مراقبتی این فرکانس را به مرکز سوئیچینگ مخابرات ارسال می کند تا در نتیجه تماس شما با یک تلفن همراه دیگر برقرار شود. نکته قابل توجه اینجاست که تمامی این‌ مراحل تنها در چند ثانیه بسیار کوتاه رخ می دهد.

نحوه عملکرد دکل مخابراتی

چرا تماس شما در حال حرکت متوقف نمی شود

طبق توضیحاتی که در مطالب بالا برای پاسخ به سوال دکل مخابراتی چیست، بیان کردیم، شما با متصل شدن به یک دکل مخابراتی، با دیگران تماس برقرار می کنید؛ اما چرا هنگامی که در حال حرکت هستید و از دکل دور می شوید، اتصال شما متوقف نمی شود؟ یا کیفیت آن کاهش نمی یابد؟ هنگام برقراری تماس، مجبور نیستید تا در یک محل توقف کنید. بلکه دکل پایه، شما را به دکل های پر سرعت دیگر متصل خواهد کرد تا تماس برقرار شده قطع نشود و کیفیت آن نیز کاهش نیابد. از آن جایی که در روستا ها تعداد دکل های پر سرعت کم تر از شهر ها است، این مسئله به سادگی دلیل کیفیت پایین تماس ها را در روستا ها و شهر های کوچک اثبات می کند.

دلیل اهمیت دکل های مخابراتی

برای پاسخ به سوال دکل مخابراتی چیست، باید گفت که این دکل ها به دلیل برقراری ارتباط موثر و دقیق میان انسان ها بسیار  اهمیت دارند. همچنین اگر این دکل ها وجود خارجی نداشته باشند، قابلیت ارسال پیام نیز نخواهید داشت. اغلب پیشنهاد می شود که در مکان های دور دست، از دکل های متحرک استفاده کنند تا سیگنال ها به طور بی وقفه و با کیفیت عالی در منطقه عرضه شوند و در نتیجه تماس ها با کیفیت بالا برقرار شوند.

در نهایت برای بررسی سوال دکل مخابراتی چیست، لازم به ذکر است که وجود دکل های مخابراتی متحرک در شهر ها می تواند کیفیت پیام ها و تماس ها را در موقعیت های بسیار شلوغ مانند شب سال نو تضمین کند.

به چند دکل مخابراتی نیاز داریم

دکل های مخابراتی اغلب در ارتفاعات قرار می گیرند؛ زیرا هر پوشش گیاهی یا مانعی که بر سر راه آن ها وجود داشته باشد، می تواند از کیفیت سیگنال های ارسالی بکاهد و برد سیگنال فرکانس رادیویی را به طور قابل توجهی کاهش دهد. در شهر های بزرگ و پر جمعیت، دکل های مخابراتی بیش تری وجود دارد و در شهر های کوچک و کم جمعیت، تعداد بسیار کم تری دکل نیاز است.

به چند دکل مخابراتی نیاز داریم

انواع مختلف دکل های مخابراتی

از آن جایی که انواع مختلفی از این دکل ها موجود هستند و هر کدام کاربرد خاصی دارند، لازم است در ادامه پاسخ به سوال دکل مخابراتی چیست، با انواع آن نیز آشنا شوید و کاربرد هر یک را بدانید.

  • دکل های مشبک

برای بررسی سوال دکل مخابراتی چیست، لازم است با سنتی ترین دکل موجود، آشنا شوید. این دکل ها دارای یک پایه مثلثی یا مستطیلی هستند که با استفاده از  شبکه های فولادی و کاملا مستقل طراحی شده اند. دکل های مشبک اغلب برای شهر های بسیار شلوغ مورد استفاده قرار می گیرند؛ زیرا برای نصب تعداد زیادی آنتن به منظور دریافت سیگنال ها بسیار مناسب هستند. اغلب از آن ها برای دکل های رادیویی استفاده می شود که از شناخته شده ترین آن ها می توان به برج ایفل اشاره کرد که یکی از پرکاربرد ترین دکل های دنیا است.

  • دکل راهنما

اگر برای تان سوال پیش آمده است که دکل مخابراتی چیست، لازم است با دکل راهنما نیز آشنا شوید. این دکل های باریک، در وزن های متفاوتی عرضه می شوند؛ ممکن است با وزن سنگین ساخته شوند و یا با توجه به نیاز آن منطقه، سبک ساخته شوند. دکل های راهنما به سادگی نصب می شوند و عملکرد بسیار با کیفیتی دارند. قسمتی از این عملکرد بی نظیر به دلیل وجود کابل های فولادی رشته ای است که با اتصال روی زمین، دکل را پشتیبانی می کنند.

دکل تک قطبی

  • دکل تک قطبی

در ادامه پاسخ به سوال دکل مخابراتی چیست، لازم به ذکر است که این مورد در شرایط بسیار سخت به کمک شما می شتابد؛ زیرا در فضا های محدود و آب و هوای بد عملکرد موثری دارد. این دکل ها اغلب شکلی مخروط مانند دارند و به عنوان معروف ترین و کاربردی ترین دکل ها در زمینه ارتباطات بی سیم شناخته شده اند. اگر با دو نمونه قبلی مقایسه کنیم، به راحتی می توانیم بگوییم که نسبت به دکل مشبک که سازه ای سنتی است، کاربردی تر است و ساختن آن نیز بسیار ساده و مقرون به صرفه است.

By |2022-06-09T15:33:25+04:30ژانویه 22nd, 2022|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

روسازی در خطوط ریلی

مقدمه

روسازی به منظور تامین سطح عبور ناوگان، در خطوط ریلی طراحی و اجرا می گردد به گونه ای که اجزا و بدنه آن می بایست مقاومت کافی در برابر بارهای وارده برای تامین سطح عملکرد مناسب  را ایجاد نمایند. بدین منظور می بایست اجزا خط معیار های فنی لازم را تامین نموده و هندسه و نحوه قرار گیری اجزا نیز له گونه ای باشد که نیرو های وارده و اندرکنش آن با اجزا دیگر در محدوده مجاز قرار گیرد.

 تعاریف

روسازی : بدنه اصلی خط آهن است که وظیفه تحمل، انتقال و توزیع بار وارده از چرخ های ناوگان به بستر (زیرسازی) را بر عهده دارد. روسازی متداول خط آهن از دو ریل ممتد و موازی، تراورس های عمود بر ریل، لایه بالاست و زیر بالاست ، ادوات اتصال و عایق بندب آن ها تشکیل می شود.

بستر خط آهن : بالا ترین سطح زیر سازی است که روسازی راه آهن بر روی آن قرار می گیرد.

عرض خط: کوچکترین فاصله عرضی بین لبه های داخلی دو ریل تا عمق 14 میلی متری از سطح فوقانی ریل است.

بار محوری: حد بالای برآیند بارهای قائم وارده از یک جفت چرخ هم محور هر وسیله نقلیه عبوری در وضعیت ایستا بدون در نظر گرفتن اثرات دینامیکی ، بار محوری نام دارد و از تقسیم بیشترین وزن ناخالص وسیله نقلیه ریلی بر تعداد محور های مربوطه به دست می آید.

بار طولی: بار وارده بر هر متر طول روسازی است و از تقسیم وزن ناخالص وسیله نقلیه به طول آن (از ابتدای ضربه گیر یک طرف تا انتهای ضریه گیر طرف دیگر در وضعیت آزاد) به دست می آید.

بار ناخالص سالانه: وزن ناخالص ناوگان عبوری از یک محور در یک سال است که شامل وزن ناخالص رفت و برگشت ناوگان باری، کسافری و عملیاتی است.

سزعت طرح: بیشترین سرعتی است که کشخصات هندسی مسیر بر اساس آن طراحی می شود.

شیب طولی خطوط: تغییر تدریجی تراز خط است که از تقسیم اختلاف ارتفاع به طول آن به دست می آید و بر حسب در هزار بیان می شود.

شیب عرضی خط(دور) :تغییر رقوم(اختلاف ارتفاع) عرضی دو ریل نسبت به هم برای جبران یا کاهش نیروی گریز از مرکز ناوگان عبوری در قوس ها می باشد که با رعایت قوس، سرغت ناوگان عبوری و با توجه به مقادیر حدی واژگونی،خروج از خط ، راحتی و تنش مجاز محاسبه می شود.

ریل: عنصر اصلی روسازی است که حرکت ناوگان ریلی، بر روی آن صورت می گیرد.

تراورس: تیر های عرضی در خط آهن است که از جنس چوب فولاد و بتن پلاستیک های فشرده سرامیک یا ترکیب آن ها ساخته شده و ریل بر روی آن ها تثبیت می شود.

پابند: وسیله ای برای اتصال ریل به تراورس است که وظیفه آن تثبیت ریل بر روی تراورس و جلوگیری از حرکت طولی، عرضی و دوران آن می باشد.

بالاست: لایه ای از مصالح درشت دانه (سنگی یا سرباره کوره های ذوب آهن) با ابعاد 20 تا 60 میلی متر می باشد که به عنوان یک تکیه گاه مناسب برای تثبیت تراورس ها می باشد.

زیربالاست: لایه میانی بین بستر خط ولایه بالاست است که از شن، ماسه و خاک ریزدانه تشکیل شده و مانع نفوذ و فرورفتن دانه های بالاست در بستر روسازی و نیز موجب توزیع بهتر بارهای خارجی و تسریع زهکشی آب باران می شود.

اجزاء ریل:

کف (پایه) ریل: قسمتی که بر روی تراورس یا صفحات لاستیکی قرار می گیرد و نیروهای عمودی و افقی (شامل طولی و عرضی) چرخ را به تکیه گاه های زیرین منتقل می کند.

کلاهک (تاج)ریل : سخت ترین قسمت ریل است که در تماس مستقیم با چرخ ناوگان عبوری بوده و بیشترین وزن ریل را به خود اختصاص داده است. عمده معایب و خرابی های ریل مربوط به همین قسمت می باشد.

جان (تیغه) ریل: قسمتی از ریل است که حد واسط بین کف ریل و کلاهک آن است و عهده دار انتقال نیروی وارده از کلاهک به کف ریل می باشد.

انواع تراورس:

تراورس چوبی – تراورس بتنی – تراورس فلزی – تراورس ترکیبی

نحوه انتخاب نوع تراورس:

انتخاب نوع تراورس باید بر حسب شرایط محیطی، نحوه بهره برداری و نگه داری،مشخصات هندسی مسیر، منابع موجود و ملاحظات اقتصادی صورت گیرد.

استفاده از تراورس های چوبی دارای کزایایی از قبیل انعطاف پذیر بودن، کاهش سر و صدای قطار، امکان ادوات آن در خط و عایق بودن می باشد. استفاده از تراورس های چوبی بر روی پل ها و در محل هایی که بستر ضعیف دارند توصیه می شود. از معایب تراورس چوبی، عمر نسبتا کوتاه، هزینه ساخت بالا و مقاومت جانبی کم است.

استفاده از تراورس چوبی اشباع شده با رعایت توجیه اقتصادی و مسائل زیست محیطی در تمامی خطوط راه آهن با شرایط اقلیمی و هندسی مختلف مجاز است. استفاده از تراورس های چوبی در مناطق گرم و مرطوب توصیه نمی شود.

از مزایای تراورس بتنی این است که به علت وزن زیاد پایداری بیشتری در برابر نیروهای وارد بر خط داشته و می توان از بالاست ریز دانه تری در زیر آن استفاده کرد و همچنین غیرقابل احتراق است. از معایب تراورس بتنی می توان به تمایل شدید آن به خرد شدن در زیر بارهای ضربه ای اشاره کرد، همچنین مقاومت خستگی آن در برابر نیرو های متناوب کم است. وزن بالای تراورس بتنی نیز می تواند از معایب آن به شمار آید.

کاربرد تراورس های بتنی در تمامی خطوط راه آهن و شرایط محیطی به جز گذرگاه های هم سطح و پل های بدون بالاست مجاز است. در صورت استفاده از تراورس های بتنی برای خطوط با شعاع کم باید تمهیداتی برای تأمین اضفه عرض روی آن فراهم شود.

مزایای تراورس های فولادی عبارتند از تولید و نصب ساده، ثبات خط، مقاومت جانبی بالا و عمر زیاد. از معایب آن می توان خوردگی، خستگی و زنگ زدگی را نام برد.

استفاده از تراورس های فلزی درتمامی مناطق و خطوط با رعایت هماهنگی آن با نوع ریل و شرایط بهره برداری به جز در خطوط آهن برقی، پل های فلزی بدون بالاست، محدوده کارخانجات شیمیایی و مناطق کاملا مرطوب مجاز است.

در مناطقی که نیاز بیشتری به تثبیت خط باشد(مانند قوس های تند کوهستانی، پل ها و تونل ها) بهتر است از تراورس فلزی استفاده شود.

استفاده از تراورس های ترکیبی(انواع چوب فشرده، فلز بازیافتی، مواد مصنوعی، پلیمری، پلاستیکی) در صورت داستن توجیه اقتصادی و رعایت شرایط زیست محیطی لازم(قابلیت بازیافت ساده، عدم آلودگی شیمیایی، دوام زیاد در برابر حرارت و آتش، عدم حساسیت های پوستی برای کارکنان، مقاومت شیمیایی بالا در برابر مواد نفتی و شیمیایی بارهای عبوری)، در صورت تبعیت از یک استادارد معتبر مجاز است.

انواع پابند:

پابند ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند: پابند های صلب و ارتجاعی

پابند های صلب می توانند در خطوط کم سرعت تا حداکثر 80 کیلومتر در ساعت استفاده می شوند. از انواع مهم این پابند ها پابند تیپ K می باشد.

توصیه می شود برای خطوط با سرعت بالای 80 کیلومتر در ساعت و خطوط مسافربری سریع السیر از پابند های ارتجاعی استفاده شود. از انواع پابندهای ارتجاعی می توان به پابند وسلو و پاندرول اشاره کرد.

وظایف بالاست:

بالاست لایه ای از مصالح سنگی شکسته با قطر 20 تا 60 میلی متر است که مجموعه تراورس ها و ریل بر روی آن قرار گرفته و پیش بینی آن برای رسیدن به اهداف زیر ضروری است:

تحمل نیروهای قائم، افقی و جانبی وارده بر تراورس ها به منظور نگهداشتن خط در موقعیت معین خود

تامین بخشی از برجهندگی و جذب انرژی خط

پخش و انتقال بارها به لایه های تحتانی

زهکشی آب های سطحی

تنظیم و تراز نمودن سطح ریل حین ریل گذاری و تعمیرات

میرایی و استهلاک ضربات، ارتعاشات و صداهای حاصل از حرکت وسایل نقلیه ریلی

عایق یخبندان برای لایه زیر خود

جلوگیری از رشد گیاهان در خط

وظایف زیربالاست:

زیربالاست لایه ای از مصالح نسبتا ریزدانه است که توصیه می شود به منظور دستیابی به اهداف زیر بین بالاست و سطح تمام شده زیرسازی اجرا شود:

کاهش تنش های وارده بر لایه های زیرسازی

نگهداری سطح بالای بستر در مقابل نفوذ سنگ های بالاست

محافظت از سطح زیرسازی در برابر یخبندان

جلوگیری از نفوذ ذرات ریز بستر روسازی به بالاست

تسهیل بیشتر زهکشی

دستگاه خطوط:

انشعاب: انشعاب خط را مطابق شکل به دو یا سه خط تقسیم نموده و تغییر مسیر وسیله نقلیه را ممکن می سازد.

تقاطع: دو ریل به طور هم سطح یکدیگر را قطع می کنند.

چلیچا(انشعاب-تقاطع): وظایف هر دو را با هم انجام می دهد.

 

By |2022-08-05T11:54:10+04:30سپتامبر 14th, 2021|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

مطالعات پدافند غیرعامل در پروژه های عمرانی(تونل ها)

دفاع به دو نوع عامل و غيرعامل تقسيم  می گردد كه پدافند عامل شامل عمليات نظامي و پاسخ آتش با آتش است و در مقابل ، پدافند غيرعامل شامل كليه اقداماتي است كه به كمك آن و با كمترين استفاده از ابزار و تسليحات جنگي، می توان در مقابل تهاجم غافلگيرانه دشمن مقابله كرد.

با توجه به موقعيت ژئوپلتيك و ژئواستراتژيك ايران، تهديدات نظامي موضوعي است كه به ويژه در سال هاي اخير اهميت خاصي يافته است. براي مقابله با خطرات و تهديدات نظامي، پدافند غيرعامل درپروژه هاي مختلف عمراني نظير تونل، نيروگاه، پتروشيمي، سد، سازه هاي زيرزميني و … در دستور كار نهادها و سازمان هاي ذي‌ربط قرار گرفته است. مطالعات پدافند غيرعامل با شناخت و تحليل اثرات اقتصادي، اجتماعي و زيست محيطي، حملات احتمالي نظامي به پروژه هاي مورد نظر و بازخورد اين اثرات بر زندگی مردم ساكن مناطق تحت نفوذ آنها به ارائه برنامه هاي پيشگيري و مقابله در زمان وقوع حملات مي پردازد.

تعاريف و اصطلاحات:

تهديد: يك خطر بالقوه است كه هنوز محقق نشده و صرفاً در حد يك ايده مي باشد. به عبارت ديگر تهديد مفهومي به كلي انتزاعي است به طوري كه تعيين زمان و چگونگي مورد تهديد واقع شدن به سادگي امكان پذير نمي باشد.

آسيب پذيري: ميزان خسارات و صدمات ناشي از عوامل و پديده هاي بالقوه و يا بالفعل خسارت زا نسبت به نيروي انساني، تجهيزات و تأسيسات با شدت 0 تا 100 درصد را آسيب پذيري مي  گويند.

آمادگي: مجموعه اقداماتي است كه توانايي جامعه را در انجام مراحل مختلف مديريت بحران افزايش مي دهد. آمادگي شامل جمع آوري اطلاعات، پژوهش، برنامه ريزي، ايجاد ساختارهاي مديريتي، آموزشي،تأمين منابع، تمرين و مانور است.

بازدارندگي: تدابيري است كه با استفاده از وسايل رواني به جاي ابزار فيزيكي از بروز جنگ ها جلوگيري  مي كند. توانايي هاي باز دارنده، توانايي هاي دفاعي را تقويت مي کند و توانايي هاي دفاعي نيز به نوبه خود به بازدارندگي كمك مي كند.

پدافند غيرعامل: به مجموعه اقداماتي اطلاق مي گردد كه مستلزم به كارگيري جنگ افزار نبوده و با اجراي آن مي توان از وارد شدن خسارات مالي به تجهيزات و تأسيسات حياتي و حساس نظامي و غير نظامي وتلفات انساني جلوگيري كرد و يا ميزان اين خسارات و تلفات را به حداقل ممكن كاهش داد.

استتار و اختفا: فن و هنري است كه با استفاده از وسايل طبيعي و يا مصنوعي، امكان كشف و شناسايي نيروها، تجهيزات و تأسيسات را از ديده باني، تجسس و عكس برداري دشمن، تقليل داده و يا مخفي داشته و حفاظت نمايد. مفهوم كلي استتار، هم رنگ و هم شكل كردن با محيط اطراف مي باشد و امكان كشف يا شناسايي نيروها، تجهيزات، تأسيسات و فعاليت ها را كاهش مي دهد. اختفا استفاده صحيح از عوارض طبيعي و مصنوعي زمين مي باشد كه حفاظت در برابر ديد دشمن را تأمين مي نمايد.

با توجه به ماهيت شرياني و مواصلاتي تونل ها، محل تونل ها براي هر ايراني مشخص مي باشد و با توجه به گستردگي تكنولوژي هاي جهت يابي، جانمايي و مسير نشان محل دقيق اين تونل ها براي دشمن مشخص مي باشد. با توجه به عدم وجود راه جايگزين امكان استفاده به منظور انبار و محل اختفا يا استتار نياز به بررسي بيشتر دارد.

استحكامات: ايجاد هرگونه حفاظ كه در مقابل اصابت مستقيم بمب، راكت، موشك، گلوله، توپخانه و يا تركش آنها مقاومت نموده و مانع صدمه رسيدن به نفرات، تجهيزات و يا تأسيسات شود و اثرات تركش و موج انفجار را به طور نسبي خنثي نمايد.

با در نظر گرفتن درجه اهميت حلقه سوم و يا دوم نياز به درجه حفاظت بالا از تونل ها بر كسي پوشيده نيست و در اين مطالعات مهم ترين بعد حفاظتي، استحكامات در تونل به نظر مي رسد. با توجه به ماهيت تونل ها به عنوان مهم ترين و به نوعي آسيب پذيرترين بخش از محورهاي مواصلاتي ، همچنين اهميت راه ها و شريان هاي حياتي در شرايط بحران و حمله دشمن، حفاظت از تونل ها به جهت اطمينان از عملكرد صحيح آنها در شرايط بحران ضروري به نظر مي رسد

فريب: كليه اقدامات طراحي شده گمراه کننده اي كه موجب گمراهي و غفلت دشمن در رسيدن به اطلاعات، محاسبه و برآورد صحيح از توان كمي و كيفي طرف مقابل گرديده و او را در تشخيص هدف و هدف گيري با شك و ترديد مواجه نمايد.

با توجه به ماهيت تونل ها به عنوان راه هاي عبوري و آزادي دسترسي به آنها، به نظر مي رسد كه استفاده از بعد فريب به اندازه كافي مؤثر نخواهد بود.

مأموريت هاي پدافند غيرعامل كشو ر:

-1 كاهش آسيب پذيري و افزايش ايمني زيرساخت هاي ملي و مراكز حياتي، حساس و مهم كشور در مقابل تهديدات خارجي و با تأكيد بر ايجاد عزم ملي و باور عمومي جامعه از طريق فرهنگ سازي، سياست گذاري، طرح ريزي، برنامه ريزي راهبردي، تدوين ضوابط، دستورالعمل هاي تخصص، افزايش آستانه تحمل ملي در برابر تهديدات و افزايش هزينه تهاجم دشمن با قابليت هدايت بخش هاي كشوري و لشكري در جهت رعايت اصول پدافند غيرعامل و نظارت بر اجراي آن.

-2 اداره امور مردم و تداوم خدمات در شرايط جنگ و استمرار بخش خدمات عمومي در شرايط تهديد دشمن.

– تعامل سازنده و پيش برنده با بخش هاي كشوري و لشكري در خصوص اعمال تدابير دفاعي امنيتي، نهادسازي پدافند غيرعامل، مديريت بحران، دفاع غير نظامي و نظارت و حصول اطمينان از اجرا.

-4 بررسي شناخت محيط و تدوين راهبردي، سياست ها، خط مشي ها، ضوابط، دستور العمل هاي عمومي و تخصصي در زمينه پدافند غيرعامل و نظارت بر اجراي آن.

-5 مديريت بحران ناشي از جنگ.

سطوح پدافند غیرعامل

كاركردهاي عمده پدافند غيرعامل:

با توجه به تعاريف و با استفاده از مفاهيم ارائه شده كه در سياست هاي كلي نظام در مورد پدافند غيرعامل آورده شده است، پدافند غيرعامل داراي كاركردهاي متفاوتي از جمله موارد زير مي باشد:

-1 حفاظت جان مردم

-2 تداوم اداره و مديريت مردم

-3 تداوم شبكه هاي اطلاع رساني

-4 حفاظت از شهرها در جنگ ها

-5 تأمين نيازهاي مردم

-6 حفاظت سايبري از كشور

-7 پايدارسازي مديريت عالي كشور

-8 حفاظت از تأسيسات و تجهيزات

تونل ها سازه هايي پر هزينه اما كارا در عرصه حمل و نقل شهري، محسوب مي شوند خصوصاً براي شهرهايي كه مسطح نيستند وجود تونل هاي متعدد به كاهش بار ترافيكي منجر شده و نقش مهمي را در شبكه حمل و نقل ایفا می كند. استفاده از فضاي زير تونل ها به عنوان پناهگاه، يكي از گزينه هايي است كه در شرايط اضطراري به كاهش خسارات مي انجامد. ليكن همواره خطراتي از جمله موارد زير متوجه اين تونل ها مي باشد:

-1 خطر تخريب و در نتيجه قطع ارتباط نقاطي از شهر با يكديگر و با شهرهاي مجاور

-2 بروز نقص در شبكه حمل و نقل جاده اي

-3 فشار ترافيكي بر ساير مسيرها

-4 عدم امكان كمك رساني به بخش هاي آسيب ديده

-5 تسريع روند محاصره و در تنگنا قرار گرفتن شهر و ساكنان آن در شرايط جنگ

راهكارهاي پدا فند غيرعامل:

-1 حتي ا لامكان با احداث مسيرهاي رمپ دار و مارپيچ از احداث تونل اجتناب گردد. بخش هايي از شهر كه توسط موانع طبيعي و مصنوعي از يكديگر جدا مي شوند، لازم است با بيش از يك تونل به هم متصل گردند تا در صورت بروز حادثه، ارتباط اين مناطق به كلي با هم قطع نگردد .

-3 عرض تونل ها بيشتر از نياز و ظرفيت حركت پيش بيني و طراحي گردد.

بروز بحران به صورت ناگهاني و ضربتي اتفاق مي افتد؛ يعني زمان وقوع بحران طولاني مدت نيست. در بحران، نيروي مخالف، اساس و محوريت حركت را تحت تأثير قرار مي دهد و نه شاخ و برگ هاي حركت آن.

  غير قابل پيش بيني بودن بحران در طرح مديريت بحران، نقشي اساسي دارد. شايد بتوان گفت كه بحران، قسمت اعظم انرژي ويران گر خود را به واسطه غير قابل پيش بيني بودن خود كسب مي كند. البته اين به اين معني نيست كه نمي توان وقوع بحران را از قبل پيش بيني كرد. بلكه عموماً مكان، زمان و شدت وقوع بحران ناشناخته است. در هنگام وقوع بحران، روند طبيعي زندگي مختل مي شود و اثرات بسيار ناگوار اقتصادي، اجتماعي، جاني و رواني را در پي دارد. بنابراين پيش بيني شرايط و برنامه ريزي در نحوه اجراي پروژه جهت مقابله با اين تهديدات امري حياتي بوده و موجب تضمين سرمايه گذاري هاي صورت گرفته مي شود. در غير اين صورت چه بسا هزينه هاي انجام شده به طور كلي بلا استفاده گشته و يا احداثات اجرا شده با تغيير كاربري براي امور عادي استفاده گردند كه علاوه بر مختل ماندن اهداف اصلي، موجب هدر رفت سرمايه هاي ملي

خواهد شد. مكان يابي مطلوب را مي توان مهم ترين اقدام پدافند غيرعامل در كاهش آسيب پذيري شريان هاي حياتي و حساس محسوب نمود. زيرا اگر در مرحله صفر پروژه طراحي، احداث و تأسيس مراكز حياتي و حساس عوامل و معيارهاي ذي‌ربط دفاعي و امنيتي از قبيل حداكثر استفاده از عوارض طبيعي، آمايش سرزميني، رعايت پراكندگي، پرهيز از انبوه و حجيم سازي، مقاوم سازي اوليه و … رعايت، نظارت و كنترل گردد، از بروز بسياري از مشكلات بعدي نوعاً پيچيده و هزينه بر جلوگيري به عمل خواهد آمد. با توجه به نكات ذكر شده مي توان از نقش تونل ها در برون رفت از بحران به موارد زير اشاره كرد:

– يكي از اهداف پدافند غيرعامل، ايجاد پناهگاه ها و استحكامات ضد انفجار است. از روش هاي مناسب اشاره كرد. نتايج نشان مي دهد الياف (CFRP) در مقاوم سازي تونل ها مي توان به استفاده از ورق هاي كربن كربن باعث بهبود عملكرد اين سازه ها در مقابل امواج انفجارخواهد شد.

– در مواقع بحران در مناطق شهري می توان از تونل هاي راه و راه آهن و در مناطق برون شهري از

تونل هاي صنعتي و يا معدني به عنوان مخفيگاهي براي آشكار نشدن تعداد نيروهاي دفاعي استفاده كرد.

By |2022-08-05T11:56:53+04:30سپتامبر 8th, 2021|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

مطالعات ژئوتکنیکی

مطالعات ژئوتکنیکی

مطالعات ژئوتکنیکی

ابتدای تمامی پروژه های عمرانی با مطالعات ژئوتکنیکی است زیرا شناسایی ویژگی های مکانیکی و شیمیایی خاک محل احداث اهمیت بسیاری در طراحی و پیش بینی تمهیدات لازم دارد. حذف مطالعات ژئوتکنیکی باعث می شود در ادامه هزینه های بسیار بیشتری به ما تحمیل شود.

درطراحي ژئوتكنيكي هر سازه، مقاومت مجاز، ضرايب نشست، ضريب ارتجاعي و پارامترهاي مقاومتي و لرزه اي خاك تعيين كننده بوده ودستيابي به اطلاعات مزبور جز با بررسي هاي دقيق ژئوتكنيكي امكانپذيرنيست. وجود تغييرات در خصوصيات لايه هاي زمين، وجود حفرات، وجود خاك دستي و مسائلي از اين قبيل باعث ميشودكه قضاوت مهندسي در خصوص لايه هاي تحت الارضي با احتياط بيشتري صورت گيرد. از اين رو ساختگاه بايد بطور دقيق ازنظر مقاومت و نشست مورد بررسي قرار گيرد. در اين ميان تشخيص و قضاوت مهندسي در مورد خواص خاك نقش بسزايي در مطالعات خواهد داشت. بدين ترتيب قبل از طراحي سازه، يك برنامه كاوش صحرايي و آزمايشگاهي و در چارچوب فني و مالي با صرف حداقل هزينه اي بين ۱ – ۱/ ۰ درصد هزينه كل احداث، تهيه ميگردد كه انجام اين مطالعات نقش عمده اي درفرآيند مقاوم سازي ساختمان ها ايفاخواهدنمود.

مطالعات ژئوتکنیکی

اهداف مطالعات ژئوتکنیکی

تعیین نوع و ضخامت لایه های تحت الارض

بررسی خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی لایه ها

تعییت ظرفیت باربری و نشست پی ها

تعیین ضرایب فشارهای جانبی خاک در حالات مختلف

ارائه ضرایب زلزله و تعیین نوع زمین

تعیین نوع سیمان مصرفی در بتن فونداسیون ها

تعیین عمق نفوذ یخ بندان

ارائه توصیه ها و پیشنهادات فنی و اجرایی

بديهي است حجم اين مطالعات و هزينه آن براساس مساحت زيربنا وتعدادطبقات واهميت پروژه متغيير خواهد بود. لازم به يادآوري است كه عدم انجام مطالعات ژئوتكنيك و احداث سازه بر روي زمين، بدون شناخت لايه هاي تحت الارضي، ممكن است عواقب ناگوار و زيان باري را به همراه داشته باشد. براي بهبود كيفي و كمي مطالعات، نظارت بيشتربرمطالعات اوليه خصوصا درمورد طرح هاي بزرگ بوسيله نهادهاي نظارتي، ارزيابي افراد واجد شرايط به عنوان مهندسين ژئوتكنيك حرفه اي و نيز زمين شناسان مهندسي و نيز كنترل مستمر بر فعاليت شركتهاي آزمايشگاهي را ميتوان پيشنهاد نمود.

الزامات انجام مطالعات ژئوتكنيكي:

نيازهاي طراحي:

در تعيين نيازهاي طراحي ژئوتكنيكي بايد، با توجه به رده هاي ژئوتكنيكي، عوامل زير در نظر گرفته شوند: –

–  شرايط بارگذاری

–  نوع و ابعاد اجراي آن شرايط همسايگي سازه شامل: سازه هاي مجاور، وضعيت ترافيك، تأسيسات شهري، فضاي سبز، وجود مواد شيميايي خطرناك و غيره

–  شرايط زمين

–  وضعيت آبهاي زيرزميني

–  اثرات محيطي شامل: هيدرولوژي، آب هاي سطحي، فرو نشست و تغييرات فصلي رطوبت

– لرزه خيزي منطقه

– شرايط نياز به انجام عمليات شناسايي

درصورتي كه تمام شرايط زير برقرار باشد نياز به انجام عمليات گمانه زني نمي باشد و جمع آوري اطلاعات وبازديد محلي كفايت مي كند.

–  داده هاي كافي از محدوده محل مورد نظر و زمين هاي باسازند زمين شناسي مشابه در دسترس باشد

–  ساختمان مورد نظر با اهميت كم يا با اهميت متوسط باحداكثر ۴ طبقه باشد

–  ساختمان مورد نظر با سطح اشغال كمتر از ۳۰۰ متر مربع باشد.

–  درطراحي و اجراي ساختمان نياز به گودبرداري به ميزان كمتر از ۲ متر باشد

–  تعداد ساختمان ها زياد ( بيش از سه ساختمان مشابه و نزديك به يكديگرمانند شهرك ها، پروژه ها انبوه سازي و غيره ) نباشد.

  – نوع زمين طبق مبحث ششم مقررات ملي ساختمان ( استاندارد ۲۸۰۰ ( نوع ۱ و ۲ نباشد

–  هيچكدام از شرايط ذيل نيز وجود نداشته باشد:

الف ) احتمال مواجه شدن با خاك دستي در محل ساخت

ب ) احتمال مواجه شدن با خاك هاي مسئله دار ( مانند خاكهاي متورم شونده، خاك هاي با پتانسيل روانگرايي و خاك هاي رمبنده )

ج ) سازه اي در مجاور محل مورد نظر كه احتمال خسارت به آن وجود دارد

د ) محل مورد نظر در منطقه خردشده گسل اصلي واقع شده باشد.

ه ) مناطقي با سطح آب زيرزميني بالا ( براساس بررسي هاي محلي ) – حتي يكي از شرايط مندرج در بند فوق برقرار نباشد، آنگاه لازم است شناسايي هايي ژئوتكنيكي در محل مورد نظر انجام گيرد. 

بررسيهاي طراحي:

 در بررسي هاي طراحي براي شناسايي زمين معمولاً تركيبي از روشها شامل: گمانه زني، آزمايش هاي برجا، آزمايش هاي آزمايشگاهي در برنامه كار قرار داده مي شود. در انتخاب زمين، به ابعاد و مشخصات پروژه توجه شود و نيز بررسي هاي طراحي بايد حداقل تا عمق سازندهايي كه بر طرح تأثيرگذارند انجام شود، به طوري كه سازندهاي پائينتر تأثير قابل ملاحظهاي بر رفتار سازه نداشته باشند.

تعداد، عمق و الزامات حفر گمانه ها

فاصله بين گمانه ها و عمق گمانه بايد براساس اطلاعات زمين شناسي محل، شرايط زمين، ابعاد ساختگاه و نوع سازه تعيين شود.

مطالعات ژئوتکنیکی

 عمق گمانه

الف – براي پي هاي مجزا و نواري، ژرفاي گمانه ها از تراز زير پي معمولاً بايد بين يك و نيم تا سه برابر عرض پي در نظر گرفته شود. معمولاً براي ارزيابي شرايط نشست و مشكلات احتمالي آب زيرزميني، در تعدادي از نقاط اكتشافي بايد ژرفاي بيشتري مورد بررسي قرار گيرد. در ساختمان هاي با عرض بيشتر از ۳۰ متر، ژرفاي گمانهها را ميتوان با نظر مهندس ژئوتكنيك كمتر از عرض ساختمان منظور كرد

ب – براي پي هاي گسترده، ژرفاي گمانه ها از تراز پي بايد برابر با بيشترين مقدار بين دو ژرفاي معادل حباب گسترش ۱۰ %تنش كل زير پي و ۲۰ %تنش مؤثر بر جاي خاك، انتخاب كرد. اين ژرفا معمولاً برابر يا بزرگتر از عرض پي مي باشد مگر آنكه در حين اكتشاف در ژرفاي كوچكتري به بستر سنگي برخورد شود. در صورت برخورد به سنگ، حداقل عمق حفاري در سنگ ۳ متر مي باشد.

 پ – براي تشخيص نوع خاك به لحاظ ملاحظات مربوط به بارهاي زلزله براساس ضوابط مبحث ششم مقررات، بن ۶– ۷– ۲– ۵– ۵ ،ژرفاي يك گمانه از تراز زير پي بايد حداقل ۳۰ متر و يا تراز سنگ بستر، هر كدام كمتر است، انتخاب شود.

 ت – براي مناطق پر شده يا محوطه ها، ژرفاي كاوش بايد حداقل كليه لايه هاي خاك هاي تراكم پذير را كه تأثير آنها زير آن در نشست از ۱۰ درصد نشست كلي كمتر باشد، بديهي است در صورت وجود خاك دستي ضخامت در نشست قابل ملاحظه است، دربرگيرد. ژرفاي كاوش در اين موارد بايد به ترازي محدود گردد كه تأثير لايه هاي خاك دستي بايد به حداقل ژرفاي مورد نياز گمانه ها اضافه گردد

ث – در مواردي كه بنا مستقيماً بر روي سنگ بستر قرار مي گيرد، حفاري در سنگ با عمق حداقل ۳ متر و يا نمونه گيري از آن به منظور تعيين ژرفا و كيفيت سنگ ضروري است.

ج – براي پي هاي عميق يا شمعها، گمانه ها و آزمايش هاي نفوذ و يا ساير آزمايش هاي برجا بايد تا ژرفايي صورت گيرد كه شناسايي شرايط زمين با اطمينان كافي حاصل شود. اين ژرفا معمولاً تا چهار برابر قطر شمع ۴D براي نوك شمع در نظر گرفته مي شود. در گروه شمعها، ژرفاي كاوش بايد به اندازه ضلع كوچك مستطيل محيط بر گروه شمع پائينتر از تراز نوك شمع ها گسترش داده شود.

الزامات حفر گمانه ها

حداقل تعداد گمانه هاي لازم

مطالعات ژئوتکنیکی

 

حداقل عمق لازم گمانه ها

الف – براي ساختمانهاي ۴ و ۵ سقف سازه اي يك گمانه با عمق حداقل۱۰ متر از تراز زير فونداسيون و گمانه هاي ديگر به عمق نفوذ يك متر در خاك بكر

 ب – براي ساختمانهاي ۶ سقف سازه اي يك گمانه با عمق حداقل عمق ۱۵ متر از تراز زير فونداسيون و گمانه هاي ديگر به عمق نفوذ يك متر در خاك بكر

ج – براي ساختمانهاي ۷ و ۸ و ۹ سقف سازه اي يك گمانه با عمق حداقل ۲۰ متر از تراز زير فونداسيون و گمانه هاي ديگر به عمق نفوذ يك متر در خاك بكر

د – براي ساختمانهاي ۱۰ سقف سازه اي و بالاتر يك گمانه با عمق حداقل حاصله از رابطه زیر استفاده میشود:

D=2B

عمق حفاري از تراز زير فونداسيون =D 

 عرض پي =B 

تبصره مهم: براي گزارش نوع زمين دو حداقل عمق حفاري گمانه ۱۵ مترحداقل به همراه نتايج SPT براي ساختمانهاي زير ۷ سقف سازه اي از تراز زير پي الزامي است.

 تبصره مهم: كليه عمليات حفاري مي بايست زير نظر مشاور و يا شركت حقوقي ژئوتكنيك ذيصلاح و بعداز اخذ كليه مجوزهاي لازم از مراجع ذيصلاح و با قبول مسئوليت مشاور و يا شركت حقوقي ژئوتكنيك صورت پذيرد.

حداقل هاي آزمايشات :

­ –  در صورت يكنواخت بودن لايه ها به ازاي هر ۵ متر عمق حفاري يك سري آزمايشات شناسايي خاك (دانه بندی – هیرومتری – حدود اتربرگ – درصد رطوبت – تعیین دانسیته) و یک سری آزمایشات مقاومتی (برش مستقیم – تک محوری و سه محوری)

– در صورت تغيير وضعيت لايه ها لازم است از هر لايه آزمايش شناسايي و مقاومتي انجام گيرد

– در صورت وجود لايه ريزدانه و بالا بودن سطح آب انجام آزمايش تحكيم براي آن لايه خاك ضروريست

– آزمایش دانسیته به روش دانسیته در محل توسط تکنسین یا مقنی دردرون گاه برای خاک های دانه ای و در آزمایشگاه به روش موم گیری برای خاک های ریزدانه انجام می شود.

By |2022-08-05T12:01:47+04:30سپتامبر 4th, 2021|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر

اندرکنش بین خاک و سازه

اندرکنش بین خاک و سازه (SSI) به معنای تعامل بین خاک (زمین) و سازه ای است که بر روی آن ساخته شده است. در در جه اول ،تبادل تنش متقابل است ،که بر اساس آن حرکت ساختار زمین تحت تأثیر نوع خاک و نوع سازه است. این امر در مناطق دارای فعالیت لرزه ای کاربرد دارد. ترکیب مختلف خاک و سازه می تواند حرکت/ آسیب بعدی را افزایش یا کاهش دهد. ساختمانی که بر روی زمین سفت قرار می گیرد و نه بر روی زمین تغییر شکل پذیر ، آسیب های بیشتری را متحمل می شود. دومین اثر متقابل که با خواص مکانیکی خاک مرتبط است ، فرو رفتن فونداسیون ها است که در اثر یک رویداد لرزه ای تشدید یافته است. به این پدیده روانگرایی خاک می گویند.

اکثر سازه های مهندسی عمران شامل عناصر سازه ای هستند که مستقیماً با زمین در تماس اند. هنگامی که نیروهای خارجی مانند زلزله به این سیستم ها وارد می شود ، جابجایی های سازه و جابجایی های خاک از یکدیگر مستقل نیستند. فرآیندی که در آن واکنش خاک بر حرکت سازه تأثیر می گذارد و حرکت سازه بر پاسخ خاک تأثیر می گذارد ، به عنوان اندرکنش خاک و سازه (SSI) نامیده می شود.

روشهای معمول طراحی سازه از اثرات SSI صرف نظر می کنند. صرف نظر از SSI برای سازه های سبک در خاک نسبتاً سفت مانند ساختمانهای کم ارتفاع و دیوارهای حایل ساده و محکم منطقی است. با این حال SSI تاثیر به سزایی بر سازه های سنگین احداث شده برخاکهای نرم و نسبتاً نرم دارد ، برای مثال نیروگاههای هسته ای ، ساختمانهای بلند مرتبه و بزرگراههای مرتفع بر روی خاک نرم

خسارات وارده در زلزله های اخیر ، مانند زلزله کوبه 1995 ، نشان داده است که رفتار لرزه ای یک سازه نه تنها از واکنش روبنا ، بلکه از واکنش فونداسیون و زمین نیز متاثر است. از این رو ، آیتم های طراحی لرزه ای مدرن ، مانند مشخصات استاندارد سازه های بتنی: تأیید عملکرد لرزه ای JSCE 2005  تصریح می کند که تجزیه و تحلیل پاسخ باید با در نظر گرفتن یک کل سیستم سازه ای شامل روبنا ، فونداسیون و زمین انجام شود.

به طور مرسوم اعتقاد بر این است که SSI یک اثر کاملاً مفید است و می توان از آن صرف نظرکرد. مقررات SSI از آیتم های طراحی لرزه ای اختیاری است و به طراحان این امکان را می دهد که با در نظر گرفتن اثر متقابل خاک و سازه (SSI) برشی طراحی ساختمان را کاهش دهند. فرض اصلی این مقررات این است که سیستم ساختار خاک را می توان با یک مدل ثابت معادل، با دوره طولانی تر و معمولاً نسبت میرایی بزرگتر جایگزین کرد. اکثر آیتم های طراحی، از فرآیند های طراحی بسیار ساده استفاده می کنند ، که تا یک دوره معین به شتاب ثابت می رسند و پس از آن هماهنگ با دوره کاهش می یابد. در نظر گرفتن تعامل خاک و سازه باعث انعطاف پذیری بیشتر سازه و در نتیجه افزایش دوره طبیعی سازه در مقایسه با ساختار محکم متصل می شود.

اثرات مخرب

با استفاده از تجزیه و تحلیل های عددی دقیق ، Mylonakis و Gazetas نشان داده اند که افزایش دوره طبیعی سازه به دلیل SSI همیشه مفید نیست. رسوبات خاک نرم می تواند دوره امواج لرزه ای را به طور قابل توجهی طولانی کند و افزایش دوره طبیعی سازه ممکن است منجر به ارتعاش زمین شود. علاوه بر این ، تحقیقات نشان داد که تقاضای شکل پذیری می تواند با افزایش دوره طبیعی سازه به دلیل اثر SSI به میزان قابل توجهی افزایش یابد. تغییر شکل و شکست دائمی خاک ممکن است واکنش لرزه ای سازه را تشدید کند.

وقتی سازه ای تحت تاثیر زلزله قرار می گیرد ، با فونداسیون و خاک در تعامل است و بنابراین حرکت زمین را تغییر می دهد. تعامل خاک و سازه را می توان به طور گسترده به دو پدیده تقسیم کرد:

 الف) اندرکنش سینماتیکی و ب) اندرکنش اینرسی.

به دلیل سختی نسبتا زیاد شالوده در مقایسه با خاک زیر آن، شالوده قادر نخواهد بود تا در تمام نقاط،

همگام با خاک زیر خود حرکت کند.از این رو می توان گفت که تحریک ناشی از زلزله که به ساره وارد می شود به نوعی برابر میانگین حرکات خاک زیر شالوده است که اصطلاحا به آن اندرکنش سینماتیکی می گویند.

اندرکنش اینرسی ناشی از وجود جرم سازه است که می تواند عاملی برای ایجاد انعطاف پذیری و استهلاک انرژی درکل مجموعه شود. به دلیل پیچیدگی های موجود در اندرکنش سینماتیکی غالبا تنها اثرات اندرکنش اینرسی را مورد بررسی قرار می دهند.البته باید گفت این ساده سازی خطای زیادی ایجاد نکرده و قابل قبول است.

 از دید تخصصی ترحرکت زمین لرزه باعث جابجایی خاک می شود که به حرکت آزاد میدان معروف است. با این حال ، فونداسیون تعبیه شده در خاک حرکت میدان آزاد را دنبال نخواهد کرد. این ناتوانی فونداسیون برای مطابقت با حرکت میدان آزاد باعث اندرکنش سینماتیکی می شود. از طرف دیگر ، جرم روبنا نیروی اینرسی را به خاک منتقل می کند و باعث تغییر شکل بیشتر در خاک می شود که به آن اندرکنش اینرسی می گویند.

در سطح پایین لرزش زمین ، اثر سینماتیکی غالب تر است که باعث طولانی شدن دوره و افزایش میرایی می شود. با این حال ، با شروع لرزش قوی تر ، تخریب مدول خاک در نزدیکی میدان و محدوده شمع خاک باعث کاهش میرایی تابش می شود و تعامل اینرسی غالب می شود که باعث جابجایی بیش از حد و فشارهای خمشی متمرکز در نزدیکی سطح زمین می شود و منجر به آسیب شمع در نزدیکی سطح زمین می شود.

مشاهدات ناشی از زلزله های اخیر نشان داده است که واکنش فونداسیون و خاک می تواند تأثیر کلی سازه را تحت تأثیر قرار دهد. موارد متعددی از آسیب های شدید ناشی از SSI در زلزله های گذشته وجود دارد. یاشینسکی آسیب تعدادی از سازه های پل با شمع را به دلیل تأثیر SSI در زلزله لوما پریتا در سانفرانسیسکو در سال 1989 ذکر می کند. تجزیه و تحلیل عددی گسترده ای که توسط Mylonakis و Gazetas انجام شده است  SSI را به عنوان یکی از دلایل سقوط بزرگراه هانشین در زلزله کوبه 1995 برشمردند.

برای مثال ، فرض کنید دو ساختمان دارای سختی یکسانی هستند. آنها روی دو نوع خاک متفاوت احداث شده اند: اولی، سفت و صخره ای – دومی ، شنی و تغییر شکل پذیر. اگر ساختمان در معرض زمین لرزه مشابه قرار گیرد ، اولی خسارت بیشتری را متحمل می شود.

روش های کاهش مشکلات ناشی از اندرکنش خاک و سازه

روشهایی که بیشتر برای کاهش مشکل تعامل بین زمین و ساختار استفاده می شود شامل استفاده از سیستم های جداسازی قبلا دیده شده و برخی از تکنیک های مهاربندی زمین است که بیشتر از همه در انواع با کیفیت پایین (دسته D و E) اتخاذ شده است. متداول ترین تکنیک ها تکنیک تزریق جت و تکنیک شمع کاری است. روش تزریق جت شامل تزریق مقداری بتن مایع در زیرخاک با استفاده از مته می باشد. هنگامی که این بتن سفت می شود ، نوعی ستون ایجاد می کند که خاک اطراف را یکپارچه می کند. این فرآیند در تمام قسمتهای سازه تکرار می شود. تکنیک شمع کاری شامل استفاده از شمع هایی است که پس از وارد شدن در زمین ، پایه و ساختمان را با حرکت دادن بارها یا وزنه ها به لایه های خاک عمیق تر و در نتیجه فشرده تر و مقاوم در برابر حرکت ، از پایه و ساختمان بالا پشتیبانی می کنند.

By |2022-08-05T12:10:51+04:30آگوست 31st, 2021|Uncategorized|بدون ديدگاه
اطلاعات بیشتر
Go to Top