هر ماه یک مقاله .....

علل مختلفي كه باعث فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني مي شوند - علائم هشدار دهنده كه كار مرمت را الزامي مي دارند.

 

  1- علل فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني

(CAUSES OF DETERIORATIONS)

علل مختلفي كه باعث فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني مي شود همراه با علائم هشدار دهنده ديگري كه كار تعميرات را الزامي مي دارند، در نخستين بخش از كتاب مورد بررسي و تحليل قرار مي گيرند:

  1-1- نفوذ نمكها

 (INGRESS OF SALTS)

نمكهاي ته نشين شده كه حاصل تبخير و يا جريان آبهاي داراي املاح مي باشند و همچنين نمكهایی كه توسط باد در خلل و فرج و تركها جمع مي شوند، هنگام كريستاليزه شدن مي توانند فشار مخربي به سازه ها وارد كنند كه اين عمل علاوه بر تسريع و تشديد زنگ زدگي و خوردگي آرماتورها به واسطه وجود نمكهاست. تر وخشك شدن متناوب نيز مي تواند تمركز نمكها را شدت بخشد زيرا آب داراي املاح، پس از تبخير، املاح خود را به جا مي گذارد.

1-2- اشتباهات طراحي

 (SPECIFICATION ERRORS)

به كارگيري استانداردهاي نامناسب و مشخصات فني غلط در رابطه با انتخاب مواد، روشهاي اجرايي و عملكرد خود سازه، مي تواند به خرابي بتن منجر شود. به عنوان مثال استفاده از استانداردهاي اروپايي و آمريكايي جهت اجراي پروژه هايي در مناطق خليج فارس، جايي كه آب و هوا و مواد و مصالح ساختماني و مهارت افراد متفاوت با همه اين عوامل در شمال اروپا و آمريكاست، باعث مي شود تا دوام و پايايي سازه هاي بتني در مناطق ياد شده كاهش يافته و در بهره برداري از سازه نيز با مسائل بسيار جدي مواجه گرديم.

  1-3- اشتباهات اجرایی

 (CON STRUCTION ERRORS)

كم كاريها، اشتباهات و نقصهایی كه به هنگام اجراي پروژه ها رخ مي دهد، ممكن است باعث گردد تا آسيبهايي چون پديدهء لانه زنبوري، حفره هاي آب انداختگي، جداشدگي، تركهاي جمع شدگي، فضاهاي خالي اضافي يا بتن آلوده شده، به وجود آيد كه همگي آنها به مشكلات جدي مي انجامند.

اين گونه نقصها و اشكالات را مي توان زاييدهء كارآئي، درجهء فشردگي، سيستم عمل آوري، آب مخلوط آلوده، سنگدانه هاي آلوده و استفاده غلط از افزودنيها به صورت فردي و يا گروهي دانست.

  1-4- حملات كلريدي

  (CHLORIDE ATTACK)

وجود كلريد آزاد در بتن مي تواند به لايهء حفاظتي غير فعالي كه در اطراف آرماتورها قرار دارد، آسيب وارد نموده و آن را از بين ببرد.

خوردگي كلريدي آرماتورهايي كه درون بتن قرار دارند، يك عمل الكتروشيميايي است كه بنا به خاصيتش، جهت انجام اين فرآيند، غلظت مورد نياز يون كلريد، نواحي آندي و كاتدي، وجود الكتروليت و رسيدن اكسيژن به مناطق كاتدي در سل  (CELL)خوردگي را فراهم مي كند.

گفته مي شود كه خوردگي كلريدي وقتي حاصل مي شود كه مقدار كلريد موجود در بتن بيش از 6/0 كيلوگرم در هر متر مكعب بتن باشد. ولي اين مقدار به كيفيت بتن نيز بستگي دارد.

خوردگي آبله رویی حاصل از كلريد مي تواند موضعي و عميق باشد كه اين عمل در صورت وجود يك سطح بسيار كوچك آندي و يك سطح بسيار وسيع كاتدي به وقوع مي پيوندد كه خوردگي آن نيز با شدت بسيار صورت مي گيرد. از جمله مشخصات (FEATURES ) خوردگي كلريدي، مي توان موارد زير را نام برد:

(الف) هنگامي كه كلريد در مراحل مياني تركيبات (عمل و عكس العمل) شيميايي مورد استفاده قرار گرفته ولي در انتها كلريد مصرف نشده باشد.

(ب) هنگامي كه تشكيل همزمان اسيد هيدروكلريك، درجه PH مناطق خورده شده را پايين بياورد. وجود كلريدها هم مي تواند به علت استفاده از افزودنيهاي كلريد باشد و هم مي تواند ناشي از نفوذيابي كلريد از هواي اطراف باشد.

فرض بر اين است كه مقدار نفوذ يونهاي كلريدي تابعيت از قانون نفوذ FICK دارد. ولي علاوه بر انتشار (DIFFUSION) به نفوذ (PENETRATION)  كلريد احتمال دارد به خاطر مكش موئينه (CAPILLARY SUCTION)  نيز انجام پذيرد.

  1-5- حملات سولفاتي

 (SULPHATE ATTACK)

محلول نمكهاي سولفاتي از قبيل سولفاتهاي سديم و منيزيم به دو طريق مي توانند بتن را مورد حمله و تخريب قرار دهند. در طريق اول يون سولفات ممكن است آلومينات سيمان را مورد حمله قرار داده و ضمن تركيب، نمكهاي دوتايي از قبيل:THAUMASITE  و  ETTRINGITEتوليد نمايد كه در آب محلول مي باشند. وجود اين گونه نمكها در حضور هيدروكسيد كلسيم، طبيعت كلوئيدي(COLLOIDAL)  داشته كه مي تواند منبسط شده و با ازدياد حجم، تخريب بتن را باعث گردد. طريق دومي كه محلولهاي سولفاتي قادر به آسيب رساني به بتن هستند عبارتست از: تبديل هيدروكسيد كلسيم به نمكهاي محلول در آب مانند گچ (GYPSUM) و ميرابليت MIRABILITE كه باعث تجزيه و نرم شدن سطوح بتن مي شود و عمل LEACHING يا خلل و فرج دار شدن بتن به واسطه يك مايع حلال، به وقوع مي پيوند.

1-6- حريق

 (FIRE)

سه عامل اصلي وجود دارد كه مي توانند مقاومت بتن را در مقابل حرارت بالا تعيين كنند. اين عوامل عبارتند از:

(الف) توانايي بتن در مقابله با گرما و همچنين عمل آب بندي، بدون اينكه ترك، ريختگي و نزول مقاومت حاصل گردد.

(ب) رسانايي بتن (CONDUCTIVITY)  

(ج) ظرفيت گرمايي بتن(HEAT CAPACITY)    

بايد توجه داشت دو مكانيزم كاملاً متضاد انبساط (EXPANSION) و جمع شدگي مسؤول خرابي بتن در مقابل حرارت مي باشند. در حالي كه سيمان خالص به محض قرار گرفتن در مجاورت حرارتهاي بالا، انبساط حجم پيدا مي كند، بتن در همين شرايط يعني در معرض حرارتهاي (دماي) بالا، تمايل به جمع شدگي و انقباض نشان مي دهد. چون حرارت باعث از دست دادن آب بتن مي گردد، نهايتاً اينكه مقدار انقباض در نتيجه عمل خشك شدن از مقدار انبساط فراتر رفته و باعث مي شود جمع شدگي حاصل شود و به دنبال آن ترك خوردگي و ريختگي بتن به وجود مي آيد .به علاوه در درجه حرارت 400 درجه سانتي گراد، هيدروكسيد كلسيم آزاد بتن كه در سيمان پر تلند هيدراته شده موجود است، آب خود را از دست داده و تشكيل اكسيد كلسيم مي دهد. سپس خنك شدن مجدد و در معرض رطوبت قرار گرفتن باعث مي شود، تا از نو عمل هيدراته شدن حاصل شود كه اين عمل به علت انبساط حجمي موجب بروز تنشهاي مخرب مي گردد. هچنين انبساط و انقباض نا هماهنگ و متمايز  (DIFFERENTIAL EXPANSION AND CONTRACTION)مواد تشكيل دهنده بتن مسلح مانند آرماتور، شن، ماسه و ... مي توانند در ازدياد تنشهاي تخريبي نقش موثري داشته باشند.

  1-7- عمل يخ زدگي

(FROST ACTION)

براي بتنهاي خيس، عمل يخ زدگي يك عامل تخريب مي باشد، چون آب به هنگام يخ زدن ازدياد حجم پيدا كرده و باعث توليد تنشهاي مخرب دروني شده و لذا بتن ترك مي خورد. تركها و درزهایي كه نتيجه يخ زدگي و ذوب متناوب مي باشند، باعث مي گردند سطح بتن به صورت پولكي درآمده و بر اثر فرسايش، خرابي عمق بيشتري يابد بنابراين عمل يخ ز دگي بتن و ميزان تخريب حاصله، بستگي به درجه تخلخل و نفوذپذيري بتن دارد كه اين موضوع علاوه بر تاثير تركها و درزهاست.

1-8- نمكهاي ذوب يخ

 (DE-ICING SALTS)

اگر براي ذوب نمودن يخ بتن، از نمكهاي ذوب يخ استفاده شود، علاوه بر خرابيهاي حاصله از يخ زدگي، ممكن است همين نمكها نيز باعث خرابي سطحي بتن گردند. چون باور آن است كه خرابيهاي حاصل از نمكهاي ذوب يخ، در نتيجه يك عمل فيزيكي به وقوع مي پيوندد، غلظت نمكها، موجود بودن آبي كه قابليت يخ زدگي داشته باشد و در كل فشارهاي هيدروليكي و غشايي (OSMOTIC) نقش بسيار مهمي در دامنه و وسعت خرابيها ايفا مي كنند.

   1-9- عكس العمل قليايي سنگدانه ها

 (ALKALI-AGGREGATE REACTION)

در اين قسمت مي توان از واكنشهاي "قليايي- سيليكا" و "قليايي- كربناتها" نام برد.

عكس العمل قليايي سيليكا(ALKALI-SILICA)  عبارتست از: ژلي كه از عكس العمل بين هيدروكسيد پتاسيم و سيليكاي واكنش پذير موجود در سنگدانه حاصل مي شود. بر اثر جذب آب، اين ژل انبساط پيدا كرده و با ايجاد تنشهايي منجر به تشكيل تركهاي دروني در بتن مي شود. واكنش قليايي كربنات، بين قلياهاي موجود در سيمان و گروه مشخصي از سنگهاي آهكي (DOLOMITIC) كه در شرايط مرطوب قرار مي گيرند، به وقوع مي پيوندد. در اينجا نيز انبساط حاصله باعث مي شود تا تركهایی ايجاد شود يا در مقاطع باريك خميدگيهايي به وجود آيد.

  1-10- كربناسيون

(CARBONATION)

گاه لايه حفاظتي كه در مجاورت آرماتور داخل بتن موجود است، در صورت كاهش PH بتن اطراف، به كلي آسيب ديده و از بين مي رود. بنابراين نفوذ دي اكسيد كربن از هوا، عكس العملي را با بتن آلكالين ايجاد مي نمايد كه حاصل آن كربنات خواهد بود و در نتيجه درجه PH بتن كاهش مي يابد. همچنان كه اين عمل از سطح بتن شروع شده و به داخل بتن پيشروي مي نمايد؛ آرماتور بتن تحت تأثير اين عمل دچار خوردگي مي گردد. علاوه بر خوردگي، دي اكسيد كربن و بعضي اسيدهاي موجود در آب دريا مي توانند هيدروكسيد كلسيم را در خود حل كرده و باعث فرسايش سطح بتن گردند.

  1-11- علل ديگر

(OTHER CAUSES)

علل بسيار ديگري نيز باعث آسيب ديدگي و خرابي بتن مي شوند كه در سالهاي اخير شناساییشده اند. بعضي از اين عوامل داراي مشخصات خاصي بوده و كاربرد بسيار موضعي دارند. مانند تأثير مخرب چربيها بر كف بتن كشتارگاهها، مواد اوليه در كارخانه ها و كارگاههاي توليدي، آسيب حاصله از عوارض مخرب فاضلابها و مورد استفاده قرار دادن سازه هايي كه براي منظورها و مقاصد ديگري ساخته شده باشند، نه آنچه كه مورد بهره برداري است.  مانند تبديل ساختمان معمولي به سردخانه، محل شستشو، انباري، آشپزخانه، كتابخانه و غيره. با اين همه اكثر آنها را مي توان در گروههاي ذيل طبقه بندي نمود:

(الف) ضربات و بارههاي وارده (ناگهاني و غيره) در صورتي كه موقع طراحي سازه براي اين گونه بارگذاريها پيش بينيهاي لازم صورت نگرفته باشد.

(ب) اثرات جوي و محيطي

(پ) اثرات نامطلوب مواد شيميایی مخرب

منبع : http://www.build.mihanblog.com

کاربرد مواد نانو ساختار ...

کاربرد مواد نانو ساختار در صنعت ساختمان

خلاصه

مواد نانو به موادی گفته می شود که حداقل یکی از ابعاد آن ( طول.عرض.ضخامت)زیر nm 100 باشد.مواد نانو ساختار با توجه به رفتارهای بارزی که از خود نشان داده اند مورد توجه بخش صنعت ودانشگاه در دهه های اخیر قرار گرفته اند. در این میان صنعت ساختمان با توجه به نیازهای خود چه از نظر استحکام . مقاومت و دوام و نیز کارایی بالا از استفاده کنندگان مهم مواد نانو ساختار به شمار می رود .

   1. مقدمه:

یک نانو متر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است . به طور کلی در یک تقسیم بندی  عمومی.محصولات نانو مواد را می تئان به صورت های زیر بیان کرد:

فیلمهای نانو لایه: برای کاربرد عمدتاً الکترونیکی.

نانو پوششهای حفاظتی: برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی.حفاظت در برابر عوامل مخرب محیطی.

نانوذرات به عنوان پیش سازنده یا اصلاح ساز:پدیده های شیمیایی و فیزیکی نانو لوله هاونظور از یک ماده نانو ساختار یا واضح تر یک بدنه نانو ساختار. جامدی است که در آن انتظام  اتمی .اندازه کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.

خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو(درشکل و فرمهای متعددی که وجود دارند از جمله ذرات،الیاف.گلوله و ...)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند .تغییرات اصولی  که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد.

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو. یافتن طبقه طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد . که آنه را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود.منظور از عملکرد چند منظوره . ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند.

در مطالب بعدی که خواهد آمد مواد نانو ساختاری معرفی خواهند شد که با توجه به نو ظهوربودن چنین موادی می توانند تحولی شگرف در صنعت ساختمان سازی و صنایع وابسته به آن ایجاد کنند.

    2.مواد نانو کمپوزیت:

مواد نانوکمپوزیت بر پایه پلیمر(ماتریس پلیمری)اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اند که از تکنولوﮊی سول_ﮊل جهت انتشار دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است.

هر چند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ﮊاپن در اواخر سالهای 80 صورت گرفته است. ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد.

 در این شرایط نانو آلومینا .بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد.زیرا ا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی .الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد.از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد:تکنولوﮊی نانوفلزآرتوناید که اخیراً به طور تجاری .الیافنانویی آلومینا.انقلابی در رشته سرامیک بوجود آورده است. ذرات نانویی غیرفلز مانند:نانو سیلیکا نانو زیرکا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها می باشند.

3.بتن با عملکرد بالا  1) (HPC

یکی از چالشهایی کهدر رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است .بتن با عملکرد بالا می باشد.این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده  می باشد .خواص و رفتار و عملکردبتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی.پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد.

بنابراین .مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها حائز اهمیت می باشد.روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلف از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد در مورد بتن به طور خاص. علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر .بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد .از جمله می توان به خاصیت الکترو مغناطیسی.وقابلیت به کارگیری در سازه های اتم(محافظت ازتشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرﮊی ساختمانها و...نام برد.              

 4.نانو سیلیس آمورف:

در صنعت بتن .سیلیس یکی از معروف ترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا(HPC)ایفا می کند.

محصول معمولی همان سیلیکافیوم یا میکرو سیلیکا می باشد که دارای قطری در حدود1/0 تا 1 میلی متر می باشدودارای اکسید سیلیس حدود 90% می باشد.

می توتن گفت که میکرو سیلیکا محصولی است که در محدوده بالای اشل اندازه نانو متر جهت افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می شود.

محصول نانوسیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای شکل گلوله ای بوده وبا قطر کمتر از 100نانو متر یا به صورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند.که مایع آن معمول ترین نوع سیلیس می باشد .

این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم به کار گرفته شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای جند منظوره از خود نشان می دهد مانند:

   . خاصیت ضد سایش

   .ضد لغذش

   .ضد حریق

   .ضد انعکاس سطوح

آزمایشات نشان داده اند که واکنش مواد نانوسیلیس با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکرو سیلیکا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزولانی مقداربسیار  بالای میکرو سیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد.

تمام کارهای اجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی در بخش اصلاح خواص ریولوﮊی.کارپذیری و خمیر سیمان بوده است.آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100 نانو متر می باشد. 

 5.نانو لوله ها:

همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاًالیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می شوند.امروزه از الیاف فلزی .شیشه ای .پلی پرولین.کربن و...

در بتن برای مسلح کردن استفاده می شودولیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانولوله ها استفاده کرد.نانو لوله کربنی توسط LDJMA درسال1991 کشف شده استو کارهای بسیاری بر روی ساختار نانودر بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین بر روی تکنولوﮊی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را ازفولاد قوی تر و بسیار سبک میکند بطوریکه می توانند کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهد شد که در کامپوزیت ها به کار برده خواهد شد.

نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن (وابسته به موسسه ACIشاخه ایران) دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشندو نیز نانو لوله ها خواص قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهند.

بطوریکه هادی بودن حرارت آن ها بیش از دو برابرالماس وهادی بودن الکتریکی آن ها در حدود 1000برابر فلز مس می باشد.

نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند که انقلاب جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته بوجود آورده اند.

یک نسل جدید از نانو کامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند . بنابر این نانو لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به نقش مصالح  ساختمانی با عملکرد بالای چند منظوره.بازی می کنند.

برگرفته از وبلاگ : http://www.halajan.blogfa.com

 

مشخصات قطعات .......

مشخصات قطعات پيش ساخته بتني داراي وزن متوسط

قطعات پيش ساخته بتني داراي وزن متوسط : اين قطعات بايد داراي شرايط JNW  باشند يعني همان شرايطي كه قطعات توليدي شركت A. Jandris & Sons, Inc., Gardner, MA و يا جايگزين هاي قابل قبول ، حايز آن هستند.اين قطعات بايد با تمامي الزامات اين مقاله و استاندارد هاي مرتبط و تمامي شرايط ديگري كه در ادامه ذكر مي شود ، سازگار باشند :

  1. قطعات ميان تهي و قطعات يكپارچه متحمل بار : بايد حايز تمامي شرايط قانون ASTM C90-96a از نوع اول ، كلاس اول ، قسمت قطعات داراي رطوبت كنترل شده ، باشند.
  2. قطعات بادوام : تمامي قطعات بايد زماني كه مطابق با شرايط ASTM C-140 آزمايش مي شوند ، داراي كمينه استحكامي در حدود 1900 PSI  باشند.
  3. قطعات پيش ساخته بتني داراي وزن متوسط : بايد داراي تراكم وزني كافي مطابق با ASTM C-33  باشند.
  4. تمامي قطعات پيش ساخته بتني داراي وزن متوسط ( معماري ، استاندارد و پشتيباني ) اين پروژه ، بايد توسط يك توليد كننده ساخته شده باشند.
  5. شركت كنندگان در مزايده كه قصد دارند از توانايي هاي توليد كنندگان ديگر نيز استفاده كنند ، بايد نمونه ها و مشخصات فني آن ها را به بخش معماري براي ارزيابي ، بازبيني و دريافت موافقت نامه كتبي پيش از زمان مزايده ، ارسال نمايند.اگر اين محصولات مورد تصويب واقع شدند ، اجازه نامه اي صادر مي شود.
  6. اختياري – مواردي را كه مناسب هستند انتخاب كنيد :

1)      در طراحي ، تمامي قطعاتي كه بر نما تاثيرگذارند را بايد به حساب آورد.نيازي به حساب آوردن قطعاتي كه در نما پنهان هستند ، نمي باشد ؛ ولي بايد همواره آنها را در نظر داشت.

2)      قطعات بايد داراي لبه هاي عمودي مربع شكلي ، داراي ابعاد 8 . 3 " * 8 . 3 " باشند كه در مركز وجهي كه در معرض ديد است ، قرار داشته باشد.

3)      زماني كه در طراحي ها مقاوم سازي در برابر آتش نيز لحاظ شده است ، قطعات بايد داراي شرايط مطروحه در شيوه معادل سازي ضخامت ارائه شده در كنفرانس صاحبنظران صنعت ساخت و ساز آمريكا ، باشند.

4)      عايق سازي ؛ عايق ها بايد در هسته قطعات در مكان كارخانه توليد كننده قطعه ، نصب شوند ؛ مانند قطعات Korfil  كه داراي شكل U  هستند و يا قطعات تك وجه توليدي شركت توليد كننده قطعات بتني عايق در West Brookfield, MA  .اين عايق ها بايد به گونه اي در داخل قطعات نصب شوند كه در حمل و نقل ، دچار جابجايي نشوند.

5)      اين قطعات بايد داراي سيستم دافع آب داخلي باشند ( مانند بلوك هاي خشك ) و توسط توليدكنندگان معتبر توليد شده باشند.

نكته قابل توجه : اين اطلاعات بعنوان مرجع مورد استفاده قرار مي گيرند.قطعات ، بايد داراي مشخصات ساخت مناسب باشند.

محافظت از پي : منشاء ، پيشرفت و توسعه آن...

 

مركز اطلاع رساني ملي در زمينه مهندسي زلزله

دانشگاه كاليفورنيا ، بركلي

 

 

محافظت از پي : منشاء ، پيشرفت و توسعه آن

 

James M. Kelly

استاد اميريتوس ، مهندسي شهرسازي و محيط زيست

دانشگاه كاليفورنيا ، بركلي

 

 

در سال هاي اخير ، محافظت از پي به شكل فزاينده اي ، تبديل به يك تكنيك طراحي كاربردي در سازه ساختمان ها و پل ها در مناطقي كه در معرض زلزله قرار دارند ، گشته است.انواع گوناگوني از سازه ها با استفاده از اين شيوه ساخته شده اند و بسياري ديگر نيز در فاز طراحي قرار داشته و يا در حال ساخت هستند.اغلب ساختمان هاي تكميل شده و آنهايي كه در حال ساخت هستند ، به شكلي از اسباب حفاظتي لاستيكي در سيستم هاي خود بهره مي برند.

تفكر نهفته در پي مفهوم محافظت از پي ، بسيار ساده است.دو دسته سيستم حفاظتي وجود دارند.سيستمي كه در سال هاي اخير به شكل گسترده اي مورد استفاده قرار گرفته است داراي اين مشخصه است كه در آن از اسباب الاستومري استفاده شده است ، الاستومري كه از لاستيك طبيعي و يا نئوپرن ساخته شده است.در اين شيوه ، ساختمان و يا سازه از مولفه هاي افقي زمين لرزه با استفاده از يك لايه واسط ، كه داراي سختي افقي پاييني است و در بين سازه و پي قرار دارد ، جدا مي گردد.اين لايه براي سازه يك بسامد بنيادي ايجاد مي كند كه از بسامد پي پايين تر است و همچنين به مراتب از بسامد حاكم بر حركت زمين نيز كمتر است.نخستين لرزه هاي ايستاي اعمال شده به سازه جداسازي شده ، تنها باعث دگرديسي سيستم جداسازي مي گردند و سازه اي كه بر روي پي بنا گرديده است ، از هر حيث محكم و استوار خواهد ماند.لرزه هاي داراي قدرت بيشتر كه باعث دگرديسي سازه مي گردند ، بر زاويه هاي موجود در وضعيت قبل و در نتيجه بر حركت زمين ، عمود هستند.اين لرزه هاي قوي تر بر حركت كلي ساختمان تاثير گذار نيستند ، چرا كه اگر انرژي بالايي در اين بسامد هاي بالا در حركت زمين وجود دارد ، اين انرژي به سازه منتقل نمي گردد.سيستم محافظت از پي ، انرژي موجود در زمين لرزه را جذب نمي كند ؛ بلكه آن را با استفاده از مكانيك حركتي سيستم ، منحرف مي نمايد.اين نوع محافظت از پي ، تنها زماني كه سيستم خطي است موثر واقع مي گردد ؛ با اين وجود ، كاهش ميزان لرزه به كاهش تشديدهاي احتمالي بوجود آمده در بسامد حفاظتي كمك خواهد كرد.

شكل دوم سيستم هاي حفاظتي ، داراي اين مشخصه هستند كه در آن از سيستم لغزش بهره برده شده است.اين امر با استفاده از محدود كردن انتقال لرزه هايي كه در امتداد سيستم حفاظتي قرار دارند ، محقق مي گردد.تعداد بسياري سيستم لغزشي تا كنون پيشنهاد گرديده اند و برخي از آنها نيز مورد استفاده قرار گرفته اند.در چين ، حداقل سه بنا وجود دارند كه در آنها از سيستم لغزشي اي استفاده مي گردد كه در آن ، از يك شن ويژه در داخل سيستم استفاده مي گردد.يك سيستم حفاظتي كه مبتني بر يك صفحه از جنس سرب-برنز است كه بر روي فولاد ضد زنگ در مجاورت يك لايه الاستومتريك مي لغزد ، براي ساخت يك نيروگاه هسته اي در آفريقاي جنوبي مورد استفاده قرار گرفته است.سيستم آونگ اصطكاك ، يك سيستم لغزشي است كه در آن از مواد واسط ويژه اي استفاده گشته است كه بر روي فولاد ضد زنگ مي لغزند و براي ساخت پروژه هاي متعددي در آمريكا ، هم پروژه هاي جديد و هم پروژه هاي بازسازي ، مورد استفاده قرار گرفته اند.

تحقيقات در EERC

تحقيقات بر روي توسعه اسباب مبتني بر لاستيك طبيعي براي سيستم هاي حفاظتي مورد استفاده در ساختمان ها براي مقابله با زمين لرزه ، در سال 1976 در مركز تحقيقات مهندسي زلزله ( EERC ) ، كه اكنون به PEER  يعني مركز تحقيقات مهندسي پاسيفيك مشهور است ، در دانشگاه كاليفورنيا در بركلي آغاز گرديد.برنامه تحقيقاتي اوليه ، ثمره تلاش مشتركي از EERC  و اتحاديه تحقيقاتي توليد كنندگان لاستيك مالزي ( MRPRA  ) بود.اين برنامه توسط MRPRA  و از طريق اعطا تعدادي كمك هزينه در خلال چندين سال تحقيق ، پشتيباني مالي گرديد كه بعدها توسط بنياد ملي علوم و موسسه تحقيقات برق قدرت نيز ، حمايت مالي شد.استاد James M. Kelly  اين تحقيقات را كه با كمك هاي عملي و نظري فراوان دانشجويان كارشناسي ارشد و دكترا همراه بود ، در EERC  رهبري نمود.

اگر چه اين ايده در دوران خودش ايده كاملا بديعي نبود – چرا كه پيش از آن ، شيوه هاي مبتني بر نورد و يا لغزنده ها پيشنهاد شده بودند – وليكن مفهوم محافظت از پي ، توسط بسياري از صاحبنظران مهندسي سازه ، غير عملي ارزيابي شده بود.اين پروژه تحقيقاتي ، با استفاده از مقداري اسباب آلات دست ساز از جنس لاستيك كه در يك مدل 20 تني ، تك منظوره و سه طبقه مورد استفاده قرار گرفته بود ، آغاز گرديد.آزمايش هاي لرزه نگاري حاكي از آن بودند كه اسباب آلات حفاظتي ، در مقايسه با طراحي هاي مرسوم ، با ضريبي در حدود ده برابر منجر به كاهش لرزه مي گشتند و همانگونه كه انتظار مي رفت ، مدل داراي ثبات بالايي بود و تمام دگرديسي صورت پذيرفته در مدل ، در سيستم حفاظتي آن متمركز مي گشت.آشكار بود كه سيستم تا حدودي ، نياز به كاهش ميزان لرزه داشت و مقياس مدل هم براي اين كه امكان استفاده عملي از تركيبات لاستيك فراهم شود ، بسيار كوچك مي نمود.

در سال 1978 ، نمود متقاعد كننده اي از مفهوم حفاظت با استفاده از يك مدل واقع گرايانه چند منظوره و پنج طبقه كه داراي وزني بالغ بر 40 تن بود و با استفاده از اسباب كاهنده اي كه بر اساس تكنيك هاي تجاري ساخته شده بود ، ارائه گرديد.توجه اصلي در خلال اين تحقيقات كه در EERC  انجام پذيرفت ، بر روي تاثير اين تكنيك بر روي واكنش تجهيزات و سازه بود كه اغلب زماني كه از شيوه هاي مرسوم در طراحي هاي مقاوم در برابر زمين لرزه استفاده مي شود ، متحمل بيشترين ميزان تخريب مي گردند و در اكثر غريب به اتفاق ساختمان ها ، داراي ارزش بيشتري حتي در مقايسه با خود سازه هم هستند.يك سري آزمايش هاي جامع بر روي اسكلت 5  طبقه ، نشانگر اين بود كه حفاظت با استفاده از اسباب لاستيكي مي تواند منجر به كاهش قابل توجه لرزه هايي گردد كه بر روي تجهيزات داخلي تاثير گذار است و ميزان اين كاهش حاصله ، از كاهشي كه سازه موجب آن مي گردد نيز ، بيشتر است.با اين وجود ، همين آزمايش ها حاكي از اين بودند كه زماني كه عوامل اضافي ( از قبيل ابزار جاذب انرژي از جنس فولاد ، سيستم هاي اصطكاكي و يا اتصالات سربي ) به منظور كاهش ميزان لرزه به سيستم حفاظتي اضافه گرديدند ، كاهشي در لرزه منتقل شده به تجهيزات مشاهده نگرديد ؛ چراكه عوامل اضافه شده در لرزه هاي شديد ، واكنشي را به سازه القاء مي كردند كه بر روي تجهيزات تاثيرگذار بود.آشكار گرديد كه شيوه بهينه كاهش لرزه اين است كه تغييرات لازم ، در تركيب لاستيك ايجاد گردد.اين شيوه ، بعدها به تركيبي كه توسط MRPRA  توليد گشت ، اعمال گرديد و پس از آن از اين تركيب در نخستين ساختماني در آمريكا كه در آن از سيستم محافظت از پي استفاده شده بود و در زير بدان اشاره شده است ، مورد استفاده واقع گشت.

توليد اسباب لاستيكي نسبتا آسان است ؛ اين اسباب آلات قسمت هاي متحرك ندارند ، گذر زمان بر روي آنها تاثير گذار نيست و نسبت به تغييرات محيطي بسيار مقاومند.

آزمايش هاي صورت گرفته بر روي اسباب آلات مورد استفاده در ساختمان نمايشگاه مالزي.

اين اسباب با استفاده از جوش برقي صفحات لاستيك به صفحات تقويت كننده نازكي از جنس فولاد ، ايجاد مي گردند.از آنجا كه اين اسباب در جهت عمودي داراي پايداري و استحكام بالا و در جهت افقي داراي انعطاف پذيري بالا هستند ، در شرايط زمين لرزه اين لايه ساختمان را از مولفه هاي افقي حركت زمين جدا مي سازد ، در حالي كه مولفه هاي عمودي تقريبا به شكل دست نخورده اي به سازه منتقل مي شوند.اگرچه حركات عمودي بر اغلب ساختمان ها تاثيري نمي گذارند ، اين اسباب حتي مانع از وارد شدن لرزه هاي عمودي ناخواسته ناشي از فركانس هاي بالا ، كه توسط مترو و رفت و آمد خودروها ايجاد مي گردد ، به ساختمان مي شود.اين اسباب لاستيكي براي ساختمان هاي مستحكمي كه داراي هفت طبقه و يا كمتر هستند ، مناسب است.براي اين نوع از ساختمان ها ، جابجا شدن اين اسباب لاستيكي رخ نخواهد داد و وزش باد نيز بي اثر خواهد بود.

 

 

كاربرد هاي اين شيوه در ايالات متحده             

نخستين ساختماني در ايالات متحده كه در آن از اين شيوه استفاده گرديد ، مركز حقوقي و قضايي انجمن هاي فوتهيل است كه مركزي است كه در بخش سن برناردينو و در شهر رانچو كوكامونگا واقع شده است و يك مركز ارائه خدمات حقوقي است كه داراي ارزشي بالغ بر 30  ميليون دلار است و در 97 كيلومتري ( 60 مايلي ) شرق مركز لوس آنجلس قرار دارد.اين ساختمان كه در سال 1985 كامل گشت ، داراي چهار طبقه ، يك زيرزمين سراسري و يك شبه-زيرزمين براي سيستم حفاظتي است كه مشتمل بر 98 جداساز چندين لايه از جنس لاستيك طبيعي است كه با صفحات فولادي تقويت شده اند.ابر-سازه اين ساختمان ، داراي اسكلتي فولادي است كه در آن ، اغلب اتصالات با بست تحكيم شده اند.

مركز حقوقي و قضايي انجمن هاي فوتهيل

اين ساختمان در 20 كيلومتري ( 12 مايلي ) گسل سن آندرياس واقع گرديده است.بخش سن برناردينو ، كه نخستين بخشي از ايالات متحده است كه داراي يك برنامه جامع آمادگي در برابر زمين لرزه است ، تقاضا نموده است كه اين ساختمان طوري طراحي گردد كه توانايي تحمل 3 . 8  ريشتر زلزله را داشته باشد ، كه اين ميزان بيشترين ميزان لرزه محتمل براي آن منطقه است.طرح برگزيده براي سيستم حفاظتي ، كه در آن بيشترين ميزان پيچش نيز لحاظ شده بود ، بيشترين تغيير مكان افقي را براي جداساز هاي نصب شده در چهار گوشه ساختمان 380  ميلي متر ( 15 اينچ ) در نظر گرفته بود.آزمايش انجام گرفته بر روي ابزارآلات نمونه كه داراي مقياس هاي واقعي بودند مويد اين ظرفيت بودند.

لاستيك هاي طبيعي فشرده كه از آنها در ساخت جداساز ها استفاده شده است و در برنامه تحقيقاتي EERC  بر روي آنها بررسي هاي جامعي صورت گرفته است ، داراي خصوصيات مكانيكي هستند كه آنها را براي سيستم محافظت از پي ، ايده آل ساخته است.بيشترين ميزان سختي اين لاستيك تحت فشار هاي پايين ، بالا است ولي اين متغير با افزايش ميزان فشار ، با ضريبي در حدود چهار و يا پنج برابر كاهش مي يابد تا در نهايت در فشاري در حدود 50 درصد ، به حداقل مقدار مي رسد.تحت فشارهاي بيشتر از 100 درصد ، ميزان سختي مجددا رو به كاهش مي گذارد تا در نهايت تحت فشار بسيار بالا ، از لحاظ كاركرد با شكست مواجه مي گردد.ميزان كاهش لرزه نيز از همين الگو پيروي مي كند ؛ ولي ميزان كاهش كارآيي آن داراي روند بطيع تري است ، يعني در ابتدا از مقدار اوليه 20 درصد شروع شده و روندي نزولي را طي مي نمايد تا به كمترين مقدار خود يعني 10 درصد مي رسد و پس از آن رو به افزايش مي گذارد.در طراحي اين سيستم چنين فرض مي شود كه كمينه مقداري براي سختي و كاهش لرزه وجود دارند و فرايند واكنش سيستم داراي رفتاري خطي است.بيشينه ميزان اوليه سختي ، تنها براي طراحي اي كه در آن فشار باد در نظر گرفته شده است و واكنش بيشينه فشار ، تنها براي زماني كه كه كاركرد با شكست مواجه شده است لحاظ مي شوند.

سيستم لاستيكي كاهنده لرزه ، همچنين در ساختمان كنترل و فرماندهي اداره آتش نشاني بخش لس آنجلس كه در سال 1990 تكميل گرديد ، مورد استفاده قرار گرفته است.( شكل يكساني از اسباب لاستيكي كاهش دهنده لرزه براي شركت تلفن ايتاليا ، S.I.P در آنكونا در كشور ايتاليا مورد استفاده قرار گرفته است ، كه نخستين بنايي در اروپا است كه در آن از سيستم محافظت از پي استفاده شده است. ).ساختمان FCCF  جايگاه سيستم هاي رايانه اي است كه براي خدمات اضطراري بخش بكار مي روند و از اين رو ، بايد حتي پس از يك رخداد غيرمنتظره نيز قادر به برآورده كردن توقعاتي كه از آنها مي رود ، باشند.

ساختمان كنترل و فرماندهي اداره آتش نشاني

تصميم به استفاده از سيستم محافظت از پي از آنجا آغاز گرديد كه ، مقايسه اي مابين طرح هاي مرسوم براي حفاظت از ساختمان و سيستم محافظت از پي انجام گرفت.در برخي پروژه ها ، طرح سيستم هاي حفاظتي پنج درصد هزينه برتر بود.نتنها در اين مورد طرح محافظت از پي شش درصد ارزان تر تخمين زده شد ، بلكه براي تمام بناهاي ديگري كه نيازمند همين مقدار حفاظت در برابر لرزه هستند نيز ، هزينه ها پايين تر هستند.علاوه بر اين ؛ اين هزينه ها ، هزينه هاي اوليه هستند.هزينه هاي نگهداري اين سيستم ، آنرا مطلوب تر نيز مي نمايند.شايان توجه است كه ،  طراحي هاي مرسوم تنها دربرگيرنده كمينه ميزان حفاظت هستند ، يعني تا آن ميزان كه سازه ويران نگردد ؛ در حالي كه طرح سيستم محافظت از پي ميزان حفاظت بيشتري را براي سازه در نظر مي گيرد.

بيمارستان آموزشي دانشگاه كاليفورنياي جنوبي در شرق لس آنجلس ، داراي يك اسكلت فولادي هشت طبقه است كه با بست نيز تقويت شده و توسط 68  جداساز لاستيك-سرب و 81  جداساز الاستومري تحكيم گشته است.اين بنا به محض تكميل شدن در سال 1991  ، توسط برنامه ابزار دقيق كاليفورنيا براي بررسي حركات شديد ، مورد كنكاش قرار گرفت.سيستم پي ، متشكل از پايه هاي گسترده و تيرهايي است كه در عمق سنگ ها جاي گرفته اند.براي برآورده كردن انتظارات كاركردي ، ارزيابي هاي بعمل آمده از بنا مقيد به روال خاصي نبود و طرح ساختمان نيز ، در ارتفاع داراي قدري عقب نشيني بود.دو جناح واقع در دو سمت بنا ، با چيزي كه از آن به گردن بنا تعبير مي شود ، به يكديگر متصل مي گردند و در طراحي اوليه ساختمان كه در آن از سيستم حفاظتي استفاده نشده بود ، پيكره بندي نامنظم بنا منجر به بهم پيوستن لرزه هاي جانبي و پيچشي مي گشت و نيروي بسيار شديدي به ناحيه ظريف مابين اين دو جناح وارد مي شد.( حتي در سيستم محافظت از پي ، نياز به چوب بست هاي فولادي داريم تا متحمل فشار وارده به منطقه گردن بنا باشند. ).مسائل مطروحه ، دلايل عمده اي بودند كه منتهي به انتخاب سيستم محافظت از پي براي مقاوم سازي بنا در برابر لرزه ، براي اين سازه گرديدند.

بيمارستان آموزشي دانشگاه كاليفورنياي جنوبي

بيمارستان آموزشي دانشگاه كاليفورنياي جنوبي ( USC  ) در 36  كيلومتري ( 23 مايلي ) مركز زمين لرزه نرث ريج كه در تاريخ  6 / 8 / 1994  به وقوع پيوست ، قرار دارد.بيشترين ميزان لرزه در خارج بنا 49 . 0 g  بود و اين ميزان در داخل بنا در حدود 10 . 0 الي 13 . 0 g  بود.در اين زمين لرزه ، اين سازه به شكل موثري از حركات زمين كه داراي قدرت كافي براي تخريب شديد ساير ساختمان ها در اين مركز پزشكي بود ، در امان بود.مدارك بدست آمده از بيمارستان USC  از آنرو كه بيانگر نتايج شديدترين آزمايشي هستند كه تا به امروز بر روي بناهاي داراي سيستم محافظت از پي انجام گرفته اند ، بسيار اميدوار كننده هستند.

كاربردهاي هسته اي

در سيستم حفاظتي مرسوم بكار رفته در نيروگاه هاي هسته اي ، با مسائل طراحي هاي زمانبر و پرهزينه ، ارزيابي تجهيزات و لوله كشي ها و تمهيدات در برگيرنده ميزان لرزه اي كه بنا با آن روبروست ، برخورد ساده انگارانه اي مي گردد.علاوه بر اين ، زماني كه براي مثال بعلت كشف يك گسل ، حساسيت ها بر روي شاخص هاي دربرگيرنده تحمل بنا در برابر لرزه افزايش مي يابند ، نيازي به طراحي مجدد بنا وجود ندارد ؛ بهبود بخشيدن سيستم حفاظتي كفايت خواهد كرد.  

در برنامه تجربي صورت پذيرفته در EERC  ، اسباب بكار رفته در سيستم حفاظتي دو نوع از رآكتورهاي فلز مايع طراحي ، توليد و آزمايش شدند.در نخستين رآكتور كه به PRISM  مشهور است ، از ابزارآلات حفاظتي داراي اشكال خاص استفاده مي گردد كه تنها براي ايجاد استحكام در راستاي افقي ، كاربرد دارند.در رآكتور ديگر كه به SAFR  معروف است ، رآكتور با ابزارآلاتي حفاظت مي گردد كه در هر دو راستاي افقي و عمودي ، استحكام بنا را افزايش مي دهند.نتايج اين مجموعه از آزمايش ها ، باعث توسعه محدوده انواع جداساز ها گرديد و درك بهتري از خصوصيات آنها را نيز فراهم آورد.

سيستم محفاظت از پي در ژاپن  

پس از يك آغاز آهسته ، تحقيق و توسعه صورت گرفته در ژاپن بر روي اين مساله ، روند فزاينده اي داشت.نخستين بنايي كه در آن از اين سيستم استفاده شده بود ، در سال 1986  تكميل گرديد.با وجود اينكه بنا به قانون مصوب 30 ژوئن 1998 ، ساخت چنين بناهايي در ژاپن نياز به مجوز از سوي وزارت ساخت دارد ، تا كنون 550 ساختمان اين مجوز را دريافت نموده اند.

اين سيستم در ژاپن به دلايل متعددي رشد فزاينده اي داشته است.هزينه تحقيق و توسعه دربخش مهندسي بسيار بالا است و حجم زيادي از اين هزينه ها به حفاظت پي اختصاص مي يابد ؛ شركت هاي ساختماني بزرگ به شكل جدي اين فناوري را مورد بررسي قرار داده اند و بازاريابي اين سيستم را نيز انجام داده اند ؛ فرايند دريافت مجوز براي ساخت يك بناي مبتني بر اين سيستم ، يك فرايند استاندارد و سرراست است ؛ طبيعت لرزه خيز اين كشور ، ژاپني ها را بر آن داشته است كه در تصميم گيري هاي خود براي طراحي سيستم هاي حفاظتي در برابر لرزه ، منافع بلندمدت طرح ها را در نظر بگيرند و در اين راستا به امنيت بلندمدت اين سيستم و هزينه هاي پايين نگهداري آن ، توجه خاصي معطوف نمايند.

سيستمي كه در گذشته از آن استفاده فراواني مي شد ، شامل اسبابي از جنس لاستيك طبيعي بود كه داراي كاهش دهنده هاي مكانيكي و يا ابزاري از جنس لاستيك-سرب بود.اخيرا ، از جداساز هايي استفاده مي گردد كه از جنس لاستيك طبيعي هستند و قابليت كاهش بالاي لرزه را دارند.ساختمان هاي بسيار ديگري وجود دارند كه در آنها از اين اسباب كاهش دهنده لرزه استفاده شده است : يك نمونه برجسته ، مركز رايانه شركت برق قدرت توهوكو است كه در شهر سنداي از استان مياكو واقع گرديده است.

شركت برق قدرت توهوكو ، ژاپن

بزرگترين ساختماني در جهان كه در آن از اين سيستم استفاده شده است ، مركز رايانه اداره پست غرب ژاپن است كه در شهر ساندا و در بخش كوبه پريفكچر واقع گشته است.اين سازه شش طبقه ، كه داراي 47000 متر مربع ( 500000  فوت مربع ) است ، با استفاده از 120 جداساز الاستومتري و تعدادي كاهنده اضافي از جنس سرب و فولاد ، مستحكم سازي شده است.اين بنا ، كه داراي نرخ حفاظتي 9 . 3 ثانيه است ، حدودا در فاصله 30 كيلومتري ( 19 مايلي ) مركز زمين لرزه به تاريخ  1995 در هيوگوكن نانبو ( كوبه ) قرار دارد و لرزه هاي بسيار شديدي را شاهد بوده است.بيشينه ميزان لرزه در زير جداساز ها 400  cm / sec   square ( 0.41 g )  بود ؛ ولي سيستم حفاظتي اين ميزان را به 127  cm / sec   square  در طبقه ششم ، كاهش داد.تخمين بعمل آمده در مورد جابجايي جداساز ها در حدود 12  سانتي متر ( 8 . 4 اينچ ) بوده است.ساختمان مجاور همين بنا كه در آن از اين سيستم استفاده نشده بود ، دچار تخريب گرديد ؛ ولي اين ساختمان از گزند هرگونه تخريبي در امان ماند.

استفاده از اين سيستم در ژاپن ، خصوصا پس از زمين لرزه كوبه ، روند رو به افزايشي دارد.در پس كارآيي فوق العاده مركز رايانه اداره پست غرب ژاپن ، شمار مجوزهاي صادره براي ساختمان هايي كه در آنها از اين سيستم استفاده مي گردد ، براي نمونه آپارتمان ها و مجتمع هاي مسكوني ، افزايش چشمگيري داشته است.

خلاصه       

آزمايش هاي مداوم ، كارآيي جداساز ها را در كاهش مشكلات پايداري بنا ، تخريب ، خرابي جداساز ها و يا واكنش هاي غير منتظره بنا در برابر لرزه و انحراف كاهنده هاي مكانيكي ، بهبود بخشيده است.علاوه بر اين ، مشكلات موجود در برابر توليد جداساز هاي بزرگ نيز ، مرتفع گشته است.امروزه اين امكان وجود دارد كه ابزاري با قطري به بزرگي 60 اينچ ( 5 . 1  متر ) ، ساخته شود.70  عدد از ابزارآلات توليد شده از جنس لاستيك طبيعي كه براي مركز آسيب شناسي M.L. King / C.R.  در ويلوبروك از بخش هاي كاليفورنيا ساخته شدند ، در زمان توليدشان بزرگترين آبزارآلات حفاظتي اي بودند كه در ايالات متحده ساخته شدند.اين جداساز ها داراي قطري برابر 0 . 1 متر ( 40 اينچ ) هستند.تركيب اندازه بزرگ اين ابزار با خواص لاستيك ، منتهي به ساخت سيستم هاي حفاظتي بسيار قابل اطميناني مي گردد.

سيستم هاي حفاظتي در برابر زمين لرزه ، داراي كاربردهاي داخلي متعددي هستند.شهرداري اكلند در پي زمين لرزه لوما پريتا در سال 1989 در كاليفورنيا ، با 110 جداساز بزرگ بازسازي گرديد.يك پناهگاه عمومي در بركلي در حال ساخت است و در آن از اين جداساز ها استفاده خواهد گرديد.ساختمان مركز اجتماعي مارتين لوتر كينگ در بركلي ، مانند بناي يادبود هرست در دانشگاه كاليفورنيا در بركلي ، با استفاده از اين سيستم حفاظتي بازسازي خواهد گرديد.معماري و اسباب داخلي بناي Classic Beaux Arts  در فرايند بازسازي ، بدون تغيير باقي خواهند ماند ؛ در حالي كه ميزان مقاومت اين بنا در برابر زمين لرزه به شكل قابل توجهي بهبود مي يابد.

تا امروز ، 45 بنا در ايالات متحده ، براي ساخت و يا بازسازي ، بر اساس اين سيستم حفاظتي طراحي شده اند ، در حال ساخت هستند و يا ساخت آنها پايان يافته است.استفاده از اين سيستم در ايالات متحده ، در حال حاظر در سازه هايي است كه دربرگيرنده محتويات پرارزش و يا گران قيمتي هستند ؛ وليكن تمايل شديدي به استفاده از اين فناوري در ساخت و سازهاي مسكوني ، مدارس و بيمارستان ها ، خصوصا در كشور هاي در حال توسعه كه در معرض تخريب هاي فراواني بر اثر زمين لرزه قرار دارند و اين تخريب ها مي توانند داراي خساراتي در حدود كسري از توليد ناخالص ملي باشند ، وجود دارد.تشريك مساعي صورت پذيرفته مابين EERC  و MRPRA  منتهي به تلاش مشتركي گرديد كه از طرف سازمان توسعه صنعتي سازمان ملل متحد ( UNIDO  ) پشتيباني مي شد و باعث ايجاد سيستم هاي حفاظتي ارزان قيمتي گرديد.در اين راستا ، پروژه هاي متعددي در اندونزي ، جمهوري خلق چين و ارمنستان در حال انجام هستند.برنامه تحقيقاتي EERC  ، كه در بدو امر توسط MRPRA  حمايت مي گرديد ، وسيله اي گرديد تا شيوه حفاظت پي در طراحي هاي مقاوم در برابر زمين لرزه ، به واقعيت تبديل شود.

 

اين مقاله ، نسخه بروز رساني شده " محفاظت از پي : منشاء ، پيشرفت و توسعه آن "  است كه در EERC News  ، نسخه 12 ، شماره 1 و به تاريخ ژانويه 1991  به چاپ رسيده است.  

آزمايشگاه پل هاي تخته اي از نقطه نظر مهندسي عمران

آزمايشگاه پل هاي تخته اي از نقطه نظر مهندسي عمران

 

پل ها ، داراي اهميت وافري براي زيرساخت هاي ملي هستند.يك پل ساده را مي توان با قرار دادن مقداري تخته بر روي يك شكاف ، ساخت.با عريض تر شدن شكاف ، تخته ها حتي زير بار وزن يك انسان ، شروع به خم شدن مي نمايند.با دراز شدن پل ، امكان شكستن تخته ها نيز وجود دارد.زماني كه يكي از تخته ها كه به تير مشهور است متحمل بار مي شود ، همانگونه كه در شكل زير نشان داده شده است شروع به خم شدن مي نمايد.تير ، با خط هايي در شكل زير نشان داده شده است.يك نماي نزديك از يك بخش كوتاه از تير ، در زير نشان داده شده است.قسمت بالاي تير ( تحت فشار ) فشرده شده است و بخش پاييني تير ( بر اثر كشش ) كشيده شده است.در واقع ، نيروي وارد به تير از بالا تا پايين به شكل پيوسته اي تغيير مي كند.اين بدين معناست كه قسمت مياني تير ( از بالا تا به پايين ) ، نه تحت فشار و نه تحت كشش قرار دارد.اين نيروها باعث خم شدن تير مي گردند.اين نيروي خم كننده را ، همانگونه كه در نمودار مشخص است ، خمش مي نامند.

اگر يك پل تخته اي دچار شكستگي گردد ، احتمال شكسته شدن قسمت مياني تخته بيشتر است و بقيه قسمت هاي تخته هيچگونه آسيبي نمي بينند.اين امر از آن رو اتفاق مي افتد كه قسمت مياني تخته در مقايسه با بقيه قسمت ها كه به اين علت كه بدون هيچگونه مقاومتي داراي آزادي چرخش هستند و هيچ خمشي را تحمل نمي كنند ، خمش بيشتري را تحمل مي كند.بنابراين خمش يا نيروي پيچنده ، به شكل پيوسته اي از صفر در منتها اليه چپ تا بيشترين مقدارش در قسمت مياني تخته و مجددا تا صفر در منتها اليه سمت راست ، متغير است.نتيجه اينكه ، اگرچه ساخت پل هاي تخته اي بسيار ساده است ولي در اين پل ها استفاده كارآيي از مصالح نمي شود.

يكي از راه هاي استفاده كارا از تيرهاي چوبي ، قرار دادن آنها در لبه ها مي باشد.اگر تا به حال در يك اتاق شيرواني تكميل نشده بوده ايد ، ممكن است توجه نموده باشيد كه تخته هاي كف اتاق ( و تيرهاي عرضي طاق ) ، داراي اين پيكره بندي هستند.تيرها به اين شدت در جهت عمودي ، دچار خميدگي نمي گردند.اين مساله از خاصيتي بنام خمش سكون ، ناشي مي گردد.اصل بنيادي خمش سكون از قرار زير است.همانگونه كه قبلا مشاهده شد ، بيشترين ميزان فشار و كشش به ترتيب در منتها اليه بالا و منتها اليه پايين تير ، رخ مي دهند.همچنين دريافتيم كه قسمت مياني تير ( از بالا تا به پايين ) ، كار زيادي انجام نمي دهد.بنابراين ، تنها كاري كه بايد انجام دهيم اين است كه بيشترين ميزان مصالح ممكن را در لبه هاي خارجي و كمترين ميزان مصالح ممكن را در قسمت مياني ، صرف نماييم.تصوير زير تعدادي تير را نشان مي دهد كه براي نمايش دادن خمش سكون از آنها استفاده شده است.

دو تيري كه در بالا نشان داده شده اند ، بعلت شكل ظاهريشان ( زماني كه از يك انتها به آنها نگاه شود ) به تيرهاي I  يا پيچ هاي پهن مشهورند.تير سمت چپ از فولاد و تير سمت راستي ، از بتن ساخته خواهد شد.اين تيرها نشان مي دهند كه چگونه ماده ، در بالا و پايين تير متمركز شده است.هرچه ماده بيشتري استفاده شده باشد و فاصله آن از مركز بيشتر باشد ، خمش سكون افزايش بيشتري خواهد يافت و در نتيجه تير مستحكم تر خواهد شد.همانطوري كه در طبيعت با آن مواجه هستيم ، افزايش فاصله از مركز ، سودمندتر از استفاده از مواد بيشتر است ؛ چراكه خمش سكون با مربع اين فاصله افزايش مي يابد.آشكار است كه ، نمي توان تمام مواد را از مركز تير زدود ؛ چراكه بالا و پايين تير بايد به يكديگر متصل باشند.مواد واقع در قسمت مياني تير ، مانع از لغزش بالا و پايين تير بر روي يكديگر مي گردد.با اين حال ، راه هاي كارآي ديگري براي متمركز كردن مواد در قسمت بالا و پايين تير و ايجاد نوعي از مقاومت در برابر لغزش وجود دارد.نيازي به اين نيست كه قسمت مياني تير سخت و پيوسته باشد و مي توان آنرا از ميله هايي نيز ساخت.اين مساله در شكل زير نشان داده شده است.

اين پيكره بندي ، اساس آن چيزي را تشكيل مي دهد كه از آن به نام پل تخته اي ياد مي شود.اين پل ها ، قديمي ترين و متداول ترين نوع پل بوده اند و حتي امروزه نيز پل هايي بر اين مبنا ساخته مي شوند.يك پل چوبي ، ساختاري است كه با استفاده از اتصالات مستقيمي كه به مفصل مشهورند ، به يكديگر متصل مي شود.اين مفاصل همواره در انتهاي اتصالات و نه در قسمت مياني آنها ، قرار دارند.اين اتصالات به اندام مشهورند و در مورد مساله شما ، قطعاتي هستند كه بر روي آنها حفره هايي ايجاد شده است.مفاصل با پيچ هاي كوچكي ، جفت شده اند.اگر واژه اندام شما را به ياد گروه مي اندازد ، حدس شما درست بوده است.زماني كه باري به يك مفصل اعمال مي گردد ، اندام ها اين بار را تقسيم خواهند نمود ؛ اگرچه اين تقسيم بار برابر نخواهد بود.              

 

متن انگلیسی این مقاله نیز موجود می باشد.     

 

تبادلات صنعت ساخت و ساز

تبادلات صنعت ساخت و ساز

از سال 1995  تبادلات صنعت ساخت و ساز ، فهرست راهنماي پيشرو اينترنتي براي مرتب نمودن فهرست كارفرمايان ساخت و ساز ايالات متحده بوده است.اين فهرست راهنماي تجاري ، شامل ليستي بالغ بر 30000 كارفرما مي گردد كه داراي اتصالاتي به صفحات اينترنت اين شركت ها و مشاغل مربوط به ساخت و ساز نيز مي باشد.بعنوان فهرست راهنمايي كه عمدتا در دسترس اعضاء است ، تمامي اين ليست ها توسط ويرايشگران اين شركت ها بصورت دستي مورد مشاهده و بررسي قرار مي گيرند تا بالاترين ميزان استاندارد و بيشترين ميزان دقت را داشته باشند.

تبادلات صنعت ساخت و ساز ، يك فهرست راهنماي ابتكاري است كه بيشترين تعداد اعضاي اجرايي شركت ها آن را ملاحظه مي نمايند و بعنوان ابزار برتر اينترنتي براي تحقيق كارفرمايان ساخت و ساز ، سازمان هاي مرتبط با اشتغال در اين صنعت ، سازمان هاي كاريابي ، و جستجوي شخصي براي يافتن كار در اين صنعت طبقه بندي شده است.اين فهرست راهنما ، خدماتي را ارائه مي نمايد كه افراد اجرايي اين صنعت را قادر مي سازد كه وضعيت شغلي خود را بهبود بخشيده و بعنوان افراد پيشرو در اين راستا شناخته شوند ، امكان دسترسي به بيش از 1000 شغل و مقاله مرتبط با كاريابي در اين صنعت ، مشاوره شغلي ، تنظيم رزومه و ارسال رزومه را بصورت اينترنتي فراهم مي آورد و مديريت بيشتري را بر مسائل مربوط به كار و اشتغال اعمال مي نمايد ، تحقيقي را در زمينه مشاغل مرتبط با اين صنعت هدايت مي نمايد و بزرگترين پايگاه داده ملي بحساب مي آيد.به زبان ساده ، ما مي توانيم شما را ياري نماييم كه به سطوح بالاي شغلي دست يابيد.

ما كارفرمايان اين صنعت را ياري مي نماييم كه افراد اجرايي داراي استعدادهاي درخشان را استخدام نمايند ، دسترسي آنان را به رزومه هاي مديران ساخت و ساز ، مشاغل مديريتي اين صنعت و بهترين رزومه هاي غيرفعال فراهم مي آوريم.ما درك لازم را از اشتغال در اين صنعت داريم و مي توانيم كارفرمايان را براي ارائه توصيف درستي از مشاغل مرتبط با ساخت و ساز ياري نماييم.خدمات ما شامل ياري به كارفرمايان براي ارسال اخبار و آگهي هاي شغلي ، مشاهده صفحات اينترنتي برتر ، دريافت گزارشات مربوط به تحقيقات در زمينه مشاغل اجرايي ، دسترسي به شبكه اي از كارفرمايان با استفاده از فناوري Build Talk  ، دسترسي به خدمات پراهميتي مانند بازگشت به كار ، ارزيابي هاي شغلي ، بررسي سابقه و كمك به كاريابي ، و تحصيل مشاوره هاي مرتبط با نيروي انساني مانند برنامه ريزي جانشيني هاي مديريتي ، سرپرستي ، مشاوره در زمينه ابقاء افراد و دسترسي به آمار حقوقي و مطالعات آماري ديگر مي گردد.

اين فهرست راهنما ، در سراسر جهان بعنوان يك مرجع در زمينه تحقيقات اجرايي در زمينه ساخت و ساز و كاريابي در اين صنعت ، شناخته مي شود.ما اقدام به خدمت رساني به شركت هاي تحقيقاتي در زمينه مسايل اجرايي صنعت ساخت و ساز و سازمان هاي كاريابي اين صنعت ، با استفاده از ارجاع دادن متقاضيان به بهترين سازمان هاي كاريابي و شركت هاي تحقيقاتي ، مي نماييم.

اين فهرست راهنما ، براي سازمان هاي كاريابي و سازمان هاي جذب كننده افراد نخبه در اين صنعت ، مشاغل رده بالاي ساخت و ساز و مشاغل مرتبط با مهندسي عمران را فراهم مي آورد تا آن را در اختيار كارفرمايان ، مديران ، مديران پروژه ، طراحان ، كارفرمايان مسائل مهندسي ، كارفرمايان HVAC  ، كارفرمايان مسائل مكانيكي ، كارفرمايان پروژه هاي مسكوني ، كارفرمايان مسائل الكتريكي ، كارفرمايان مسائل گچكاري ، كارفرمايان بتن ، كارفرمايان ساخت و سازهاي دولتي ، كارفرمايان تهويه مطبوع ، كارفرمايان راهسازي ، كارفرمايان فراهم آورنده مصالح ، ارزياب هاي ساختمان ، اشخاص حقوقي ، مشاوران املاك و ساير افراد شاغل در اين صنعت قرار دهند.