مهندسی عمران

خلاصه:

یکی ازمراحل فرایند ترمیم و نگهداری سازه ها، تشخیص و ارزیابی محل وابعاد خرابی و ترک خوردگی قبل از تعمیر و اصلاح آن می با شد . لیکن زمانی که خرابی سازه کوچک بوده و یا در درون سیستم قرار دارد ، تشخیص و مکان یابی آن با چشم غیر مسلح غیر ممکن بوده و می بایست از روشها و ابزار الات خاصی بهره گرفت. یک روش سودمند و دقیق برای ارزیابی غیر مخرب سازه ها، کنترل ارتعا شی(VIBRATION MONITORING ) است . این روش بر این عقیده بنا نهاده شده ا ست که وقوع خرابی دریک سیستم سازه ای ،منجر به تغییر در خواص وپاسخ دینامیکی ان سازه خواهد شد .
این تحقیق به منظور بررسی پاسخ یک عضو معیوب بتن آرمه به تحریک دینامیکی و به دنبال آن شناسایی و مکان یابی عیوب و خرابی احتمالی در آن ا ست. مطالعه به صورت عددی بوده و نرم افزار اجزاء محدود (COSMOS/M ) با قا بلییت هایی از جمله آ نالیز مودال و تصادفی در حوزه فرکانس بکار گرفته شده است .مدل بررسی شده یک تیر کنسولی بوده و خرابیهای شبیه سازی شده نیز به صورت ترک منفرد عرضی ،بوسیله جدایش ما بین المانهای بتن ایجاد شده است .
نمونه جهت تحلیل در حوزه فرکانس ،توسط یک بار منفرد با مشخصات نویز سفید و در موقعیت انتهای ازاد تحریک شده و در این حالت پاسخ سیستم ،در نقاطی به فواصل یکسان در طول نمونه برداشت گردیده است . از این تحلیل ها نتیجه میشود که بررسی پاسخ شتاب عضو برای مکان یابی خرابی، نسبت به پاسخهای تغییر مکان و سرعت مناسب تر است ، زیرا در فرکانسهای بالاتر دامنه آن بیشتر می باشد. همچنین در محل ترکها روند طبیعی پاسخ شتاب به تحریک سازه تغییر یافته وامکان شناسایی این محل مقدور می باشد.

مقدمه:

در طول عمر بهره برداری،سازه های فراوانی یافت می شوند که به هر دلیلی دچار ترک خوردگی می گرد ند و نیاز به ترمیم پیدا می کنند . در صورت عدم توجه با ادامه روند خرابی، کارایی اعضاء در سازه دچار نقصان شده و عملکرد سازه به خطر خواهد افتاد. جهت اصلاح ترک خوردگی و مرمت ، ابتدا باید محل و ابعاد ترک خوردگی تعیین شود. موقعیت و ابعاد ترک خوردگی را میتوان بوسیله مشاهده مستقیم ویا غیر مستقیم (زمانی که ترک خوردگی از سطح اعضاءقابل مشاهده نباشد ) و یا به کمک ازمایشهای مخرب و غیر مخرب بر روی سازه تعیین کرد(1). ازمایشهای غیر مخرب گوناگونی برای این منظور وجود دارد که از جمله آزمایش غیر مخرب فراصوتی( test equipment ASTM CS97, Uitrasonic non-d Claim stactive) ،رادیوگرافی(Radiography)وروش تحریک دینامیکی را می توان نام برد (2). از میان این روشها ،روش دینامیکی مورد بحث در این مقاله می باشد..

بدلیل کاربرد گسترده سازه های بتن آرمه خصوصا در کشورمان ایران ، و زیاد بودن احتمال بروز خرابی درآ نها ، پاسخ دینامیکی یک عضو بتن آرمه معیوب به منظور شناسایی محل خرابی مورد مطالعه قرار گرفته است . خرابی مورد نظر یک ترک خوردگی عرضی باز است که توسط جدایش المانها مدلسازی شده است . عمق خرابی و همچنین موقعیت آن در طول عضو متغییر است . جهت بررسی این موضوع از تحلیل عددی و نرم افزار اجزاءمحدود ( Cosmos/M) ، بهره گرفته شده است. در این راستا با اعمال باری با مشخصات نویز سفید تغییرات رفتاری عضو معیوب بررسی وشناسایی شده است.

نرم افزار کاسموس 29 المان را برای آنا لیز های خطی دینامیکی ارائه کرده است (3). از این میان المانهای TRUSS2D بعنوان المان محوری دو بعدی برای مدل کردن آرماتور وPLANE2D بعنوان المان پوسته ای برای مدل کردن بتن در صفحه،در این مقا له گزینش و بکار گرفته شده است. علت ا نتخاب آنها بطور مشروح در مرجع شماره(4) ارائه شده است.

در ابتدا سطوح المان بندی می شوند،سپسخطوط نشان دهنده آرماتورها نیز با همان ابعاد المان بکار رفته در سطوح ،المان بندی می گردند. حال باید المان های آرماتور به المانهای بتن مجاور خود ممزوج شوند

این کار نوسط دستور ان مرگ انجام می شود. لیکن قبل از اینکار ،برای جلوگیری از ممزوج شدن المان های بتن وجوه ترک، ابتدا گره های روی این وجوه را توسط دستور ،به مقدار لازم تغییر موقعیت میدهیم و بعد از ادغام گره های آرما تور گره های المان های بتن مجاور ،گره های وجوه ترک خوردگی به مو قعیت اولیه خود باز گردانده می شوند.

بعد از بیان روند کلی مدل سازی به معرفی نمونه های مختلف تحلیل شده می پردازیم. تمامی نمونه ها با ابعاد و مشخصات مصالح یکسان تولید شده اند. ولی موقعیت و عمق ترک خوردگی در آنها متفاوت است . جدول(1-3)ایست نمونه های آنالیز شده را نشان میدهد::

نمونه مورد تحلیل در این مقالهA1 یک تیر کنسو لی بتن آ رمه با طول L=200 cm وابعادh=40 cm و b=30 cm با یک ترک خورد گی عرضی به عمق ده سانتیمتر که در فاصله بیست سانتیمتری از تکیه گاه گیر دار در مقطع عضواعما ل شده میباشد

مسا یل مورد مطالعه در آنالیز تصادفی:

همانطوری که عنوان شد ، به کمک مطالعه پاسخ فرکانسی یک سیستم ارتعاشی و شناسایی دینامیکی آن، میتوان سالم یا نا سالم بودن ،وجود خرابی ودر اکثر موارد محل آن را تعیین کرد. برای ا ینکار بایستی سازه را توسط یک نیرو ،تحریک کرده و پاسخ آن را نیز در نقاط مختلف برداشت نموده و سپس با تکنیک های خاص تبدیل فوریه سریع، داده ها ی برداشت شده را به حوزه فرکانس منتقل و تغییرات آ نها را مطالعه کرد.

محققین: محمد علی لطف اللهی یقین، استادیار دانشکده فنی دانشگاه ارومیه ،ارومیه

رضا شاهین پر،کارشناس ارشد سازه، دانشکده فنی دانشگاه ارومیه،ارومیه

نو آوری قرن 21 در ساخت بتنهای پیش ساخته

آشنايي با كامپوزيتها

در كاربردهاي مهندسي، اغلب به تلفيق خواص مواد نياز است. به عنوان مثال در صنايع هوافضا، كاربردهاي زير آبي، حمل و نقل و امثال آنها، امكان استفاده از يك نوع ماده كه همه خواص مورد نظر را فراهم نمايد، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنايع هوافضا به موادي نياز است كه ضمن داشتن استحكام بالا، سبك باشند، مقاومت سايشي و UV خوبي داشته باشند و .... از آنجا كه نمي توان ماده‌اي يافت كه همه خواص مورد نظر را دارا باشد، بايد به دنبال چاره‌اي ديگر بود. كليد اين مشكل، استفاده از كامپوزيتهاست. كامپوزيتها موادي چند جزئي هستند كه خواص آنها در مجموع از هركدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنكه اجزاي مختلف، كارايي يكديگر را بهبود مي‌بخشند. اگرچه كامپوزيتهاي طبيعي، فلزي و سراميكي نيز در اين بحث مي‌گنجند، ولي در اينجا ما تنها به كامپوزيتهاي پليمري مي‌پردازيم

در كامپوزيتهاي پليمري حداقل دو جزء مشاهده مي‌شود:

1.       فاز تقويت كننده كه درون ماتريس پخش شده است.

2.       فاز ماتريس كه فاز ديگر را در بر مي‌گيرد و يك پليمر گرماسخت يا گرمانرم مي‌باشد كه گاهي قبل از سخت شدن آنرا رزين مي‌نامند.

خواص كامپوزيتها به عوامل مختلفي از قبيل نوع مواد تشكيل دهنده و تركيب درصد آنها، شكل و آرايش تقويت كننده و اتصال دو جزء به يكديگر بستگي دارد.از نظر فني، كامپوزيتهاي ليفي، مهمترين نوع كامپوزيتها مي باشند كه خود به دو دستة الياف كوتاه و بلند تقسيم مي‌شوند. الياف مي‌بايست استحكام كششي بسيار بالايي داشته، خواص ليف آن (در قطر كم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نيرو توسط الياف تحمل مي‌شود و ماتريس پليمري در واقع ضمن حفاظت الياف از صدمات فيزيكي و شيميايي، كار انتقال نيرو به الياف را انجام مي‌دهد. ضمناَ ماتريس الياف را به مانند يك چسب كنار هم نگه مي‌دارد و البته گسترش ترك را محدود مي‌كند. مدول ماتريس پليمري بايد از الياف پايينتر باشد و اتصال قوي بين الياف و ماتريس بوجود بياورد. خواص كامپوزيت بستگي زيادي به خواص الياف و پليمر و نيز جهت و طول الياف و كيفيت اتصال رزين و الياف دارد. اگر الياف از يك حدي كه طول بحراني ناميده مي‌شود، كوتاهتر باشند، نمي‌توانند حداكثر نقش تقويت كنندگي خود را ايفا نمايند. اليافي كه در صنعت كامپوزيت استفاده مي‌شوند به دو دسته تقسيم مي‌شوند:

 الف)الياف مصنوعي ب)الياف طبيعي.

كارايي كامپوزيتهاي پليمري مهندسي توسط خواص اجزاء آنها تعيين ميشود. اغلب آنها داراي الياف با مدول بالا هستند كه در ماتريسهاي پليمري قرار داده شدهاند و فصل مشترك خوبي نيز بين اين دو جزء وجود دارد.ماتريس پليمري دومين جزء عمده كامپوزيتهاي پليمري است. اين بخش عملكردهاي بسيار مهمي در كامپوزيت دارد. اول اينكه به عنوان يك بايندر يا چسب الياف تقويت كننده را نگه ميدارد. دوم، ماتريس تحت بار اعمالي تغيير شكل ميدهد و تنش را به الياف محكم و سفت منتقل ميكند.

سوم، رفتار پلاستيك ماتريس پليمري، انرژي را جذب كرده، موجب كاهش تمركز تنش ميشود كه در نتيجه، رفتار چقرمگي در شكست را بهبود ميبخشد.تقويت كنندهها معمولا شكننده هستند و رفتار پلاستيك ماتريس ميتواند موجب تغيير مسير تركهاي موازي با الياف شود و موجب جلوگيري از شكست الياف واقع در يك صفحه شود.بحث در مورد مصاديق ماتريسهاي پليمري مورد استفاده دركامپوزيتها به معناي بحث در مورد تمام پلاستيكهاي تجاري موجود ميباشد. در تئوري تمام گرماسختها و گرمانرمها ميتوانند به عنوان ماتريس پليمري استفاده شوند. در عمل، گروههاي مشخصي از پليمرها به لحاظ فني و اقتصادي داراي اهميت هستند.در ميان پليمرهاي گرماسخت پلياستر غير اشباع، وينيل استر، فنل فرمآلدهيد(فنوليك) اپوكسي و رزينهاي پلي ايميد بيشترين كاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهاي متعددي استفاده ميشوند، PEEK ، پلي پروپيلن و نايلون بيشترين زمينه و اهميت را دارا هستند. همچنين به دليل اهميت زيست محيطي، دراين بخش به رزينهاي داراي منشا طبيعي و تجديدپذير نيز، پرداخته شده است. از الياف متداول در كامپوزيتها مي‌توان به شيشه، كربن و آراميد اشاره نمود. در ميان رزينها نيز، پلي استر، وينيل استر، اپوكسي و فنوليك از اهميت بيشتري برخوردار هستند.

 در ضمن این مطلبو از وبلاگ یکی از دوستان که ایشون هم در زمینه عمران مطلب می نویسن اقتباس کردم.

بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن»

مقدمه:

بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» مدتي است كه براي ساختمان سازي در تهران و در آپارتمان هاي بلند به دليل سبكي و كم هزينه بودن مورد استقبال انبوه سازان (بساز بفروش هاي سابق) قرار گرفته است. اين بلوك ها در دو نوع «قابل اشتعال» و «غير قابل اشتعال» در بازار عرضه مي شوند.

وزن هر قطعه بلوك سيماني كه در ساختمان سازي به كار مي رود، ۱۵ كيلوگرم است، در حالي كه وزن بلوك هاي يونوليتي بسيار ناچيز است و تا اندازه بسيار زيادي موجب پايين آوردن وزن ساختمان مي شود.

با وجود پوشش نسوزي كه زير و روي اين بلوك را محصور كرده است، در صورت آتش سوزي در ساختمان، اين بلوك ها تنها تا ۲۰ دقيقه تاب مقاومت در برابر حرارت را دارند. ايمني اماكن مسكوني در برابر حريق و حادثه از جمله مواردي است كه بايد از نظر ايمني شهري مورد توجه قرار گيرد. در ايمني يك ساختمان موارد زيادي نقش دارد كه مي توان به مصالح به كار رفته در آن به عنوان يكي از مهم ترين موارد اشاره كرد.

معاون امور عملياتي سازمان آتش نشاني و خدمات ايمني تهران در اين باره مي گويد: بسياري از مهندسين معمار بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» را به خاطر مقاوم بودن در برابر زلزله، عايق بندي و افت صدا در ساختمان سازي به كار مي برند و اين يونوليت ها به دليل كم حجم بودن و هزينه پايين در قسمت هاي مختلف ساختمان و به خصوص در كف سقف ها به كار برده مي شوند. ولي مواد شيميايي به كار رفته در اين بلوك ها غير استاندارد و بسيار زيان آور است.

گويا سازمان آتش نشاني، غيراستاندارد و خطرناك بودن اين بلوك ها را طي مكاتباتي به وزارت مسكن و مركز تحقيقات مسكن اعلام كرد تا جلوي كاربرد و استفاده آن در ساختمان سازي گرفته شود. ولي طي دو سال اخير شاهد خسارات مالي و جاني ناشي از استفاده از اين بلوك ها بوده ايم.

بلوك هاي «پلي استايرن» به دليل سبكي وزن خود، وزن نهايي ساختمان را كم مي كنند، به همين دليل در ساختمان سازي مورد استفاده قرار مي گيرند. بلوك هاي مذكور نقش باروري ندارند و به همين دليل در برابر زلزله ايمن هستند. اما اين بلوك ها، در برابر آتش به راحتي حجم خود را از دست مي دهند و تنها اشكال اين بلوك ها، كمي مقاومت در برابر حرارت و شعله وري آنها است. در صورتي كه از جنس مرغوب اين بلوك ها در ساختمان سازي استفاده شود، در برابر آتش مقاوم تر خواهند بود.

ممنوع يا مجاز:

سعيد بختياري عضو هيأت علمي «مركز تحقيقات ساختمان و مسكن» در خصوص كاربرد اين بلوك ها در ساختمان سازي به خبرنگار ايرنا، گفت: هنوز ما تجربه لازم و كافي در زمينه استاندارد بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» نداريم و چون به نتيجه قطعي در اين زمينه نرسيده ايم، نمي توانيم ادعا كنيم كاربرد اين مصالح در تمامي ساختمان ها ممنوع و يا مجاز است و در حال حاضر استانداردها، ضوابط، تجهيزات و آزمايشگاه هاي مربوط به استاندارد كردن اين بلوك ها فراهم شده است.

در ايران نه تنها اين نوع از مصالح ساختماني بلكه تعداد بي شماري از مصالح ساختماني مورد استفاده قرار مي گيرد كه از استانداردهاي اجباري برخوردار نيستند و همچنان در ساختمان سازي به كار مي روند.

با توجه به بحران خيز بودن تهران در ساختمان سازي نبايد از بلوك هاي قابل اشتعال استفاده شود و نوع غيرقابل اشتعال اين بلوك ها نيز با رعايت ضوابط محدود شود تا از حريق هاي گسترده در ساختمان ها جلوگيري شود. همچنين انبار و نگهداري اين مواد به دليل واكنش هايي كه ممكن است داشته باشند، بسيار خطرناك است و تاكنون شاهد مواردي از حريق انبار اين بلوك ها بوده ايم.

جالب اينكه اين بلوك ها برخلاف تصور و ذهنيت برخي از كارشناسان، به دليل يكپارچه نبودن در برابر ضربه كوبه اي اثرات مثبت ندارند و بر عكس در تقويت صدا اثرگذار خوبي هستند.

ترديد در عايق بودن

يك مقام مسئول در موسسه استاندارد نيز در خصوص وضعيت استاندارد بلوك هاي «پلي استايرن» گفت: تدوين استاندارد اين بلوك هاي ساختماني به دليل تاييد خطرناك و سمي بودن، در اولويت كاري برنامه هاي اين موسسه قرار گرفته است.

او مي گويد: نشست ها و جلسات متعددي در خصوص بررسي اين موضوع تاكنون با حضور موسسه استاندارد، وزارت مسكن و وزارت صنايع در مركز تحقيقات وزارت مسكن برگزار شده است و در جلسه نهايي كه به همين منظور در اوايل خرداد ماه سال جاري در اين مركز تشكيل شد، تصميمات قطعي و نهايي در خصوص اجباري شدن استاندارد بلوك هاي «پلي استايرن» گرفته و اعلام شد.

اين مقام مسئول در موسسه استاندارد افزود: در صورت اجباري شدن استاندارد اين بلوك ها، وزارت مسكن اخطار لازم را به كليه سازمان هاي درگير با كاربرد اين مصالح خواهد داد تا جلوي استفاده و كاربرد اين بلوك ها گرفته شود.

مسئول گروه كارشناسان صوت مركز تحقيقات وزارت مسكن نيز در خصوص كاربرد بلوك هاي يونوليتي «پلي استايرن» در ساختمان با انگيزه كاهش و افت صدا مي گويد: اين بلوك ها نمي توانند تاثيري در كاهش صدا داشته باشند اگر چه در ساخت اين بلوك ها يونوليت به كار رفته است ولي تنها به اين دليل نمي تواند عايق صوت باشد و شاهديم كه به راحتي صدا را از خود عبور مي دهند. براي كاهش صوت به چگالي نياز است و بلوك هاي سيماني از چگالي بالايي برخوردار هستند. يونوليت جاذب صوتي بهتري نسبت به بتون است و عايق صوت برتري محسوب نمي شود و به همين دليل يونوليت به تنهايي تاثيري در افت صوت ندارد.

به گفته كارشناسان تنها در صورتي كه بين ديوار دو جداره يونوليت به كار رود، افت صوتي افزايش مي يابد.

همچنين عايق هاي حرارتي هم به تنهايي عايق صوت نيستند و در صورتي كه داخل سيستم قرار بگيرند، مي توانند موجب كاهش صوت شوند

مقدمه:

       بررسي منابع آب در سطح جهان باالاخص منابع آب مشترك بين كشورها موضوع بسيار مهمي است كه با توجه به روند رشد و افزايش جمعيت از يك طرف و محدوديت منابع آب از طرف ديگر، گسترش و تداوم بحران آب در سطح جهاني و ملي را قابل پيش‌بيني مي نمايد و در اين بين موضوع بسيار مهم ديگري كه قابل بحث و بررسي است عدم تطابق مرزهاي جغرافيايي و سياسي متناسب با مرزهاي اقليمي و حوزه هاي آبريز است. بطور كلي برآورد شده است كه حدود 40 درصد از جمعيت جهان در مناطقي زندگي مي كنند كه حوزه هاي آبريز آنها با كشورهاي همجوار مشترك است و بيانگر اهميت و نقش بسزاي منابع آب مشترك در امرار معاش، مسائل اقتصادي و نيز مسائل اجتماعي مي باشد.