0 پی نواری و برخی ایرادات در طراحی اینگونه پی ها

امروزه متداولترین نوع پی در ساختمانها، پی نواری می باشد. اما با وجود استفاده عمومی از این پیها به نظر میرسد که هنوز در روش طراحی این پیها ابهاماتی وجود دارد، که نیاز به بحث و بررسی آنها می باشد. در این مقاله ابتدا به روش معمول در طراحی این پیها توسط همکاران اشاره کوتاهی می شود و در قسمت بعدی ابهامات موجود در این روش طراحی مطرح و مورد بررسی قرار می گیرد.
-روش معمول در طراحی پیهای نواری معمولآ مهندسان محاسب پیهای نواری را با فرض صلبیت نسبی پی در مقایسه با خاک زیر پی و در نتیجه با فرض توزیع یکنواخت و یا خطی تنش در زیر پی و بدون استفاده از برنامه های کامپیوتری مبتنی بر تئوریهای اجزاء محدود (نظیر نرمافزار SAFE) طراحی می کنند. برای طراحی از 2 ترکیب بارگذاری زیر مطابق آیین نامه ACI استفاده می شود1:
1) 1.4D+1.7L
2) 0.75(1.4D+1.7L+1.87E)
(D بار مرده، L بار زنده و E بار زلزله می باشد)
سپس با در نظر گرفتن کل مجموعه پیها به عنوان یک عضو سازه ای گشتاور دوم اینرسی این مجموعه در هر دو جهت اصلی سازه و حول نقطه مرکز سختی پی محاسبه می شود. همچنین با محاسبه مجموع بارهای ثقلی و لنگرهای موجود در مرکز سختی پی، برای هر یک از دو حالت بارگذاری بالا و با استفاده از فرمول زیر توزیع تنش در زیر پی محاسبه می شود:

در فرمول بالا A مجموع مساحت پی، P مجموع بارهای عمودی وارد بر پی، Mx,My مجموع گشتاورهای وارد بر پی حول محورها ی X,Y (گذرنده از مرکز سختی پی)، مقادیر Ix,Iy گشتاور دوم اینرسی مجموعه پی حول محورهای X,Y و مقادیر X,Y فاصله افقی و عمودی هر نقطه دلخواه پی از مرکز سختی مجموعه پی می باشد.
با به دست آمدن توزیع تنشها در زیر پی، هر یک از نوارهای پی به صورت یک تیر چند دهانه یکسره که بار تیر برابر حاضلضرب تنش زیرپی در عرض پی و به صورت گسترده و تکیه گاههای آن در واقع همان ستونها می باشند، توسط برنامه هایی نظیر SAP2000 مورد آنالیز قرار گرفته و با محاسبه مقادیر لنگرها در نقاط مختلف، مقدار آرماتورهای مورد نیاز در بالا و پایین نوارهای پی محاسبه می شود. (معمولآ در جهت اطمینان و راحتی محاسبات تنش وارد بر نوارهای پی به صورت یکنواخت و برابر تنش ماکزیمم زیر پی در نظر گرفته می شود).در مرحله آخر در دهانه های بادبندی شده مقدار آرماتورهای بالا در زیر ستونها و آرماتورهای پایین در وسط دهانه مقداری افزایش داده می شود.(حدود 50 درصد)
-برخی ابهامات و اشکالات موجود در این روش
اما همانطور که در ابتدا نیز اشاره شد، این روش دارای ابهامات و اشکالاتی می باشد؛ اشکالاتی که باعث تفاوت بعضآ بسیار زیاد مابین نتایج روش فوق الذکر با روش طراحی کامپیوتری (بر اساس نرم افزار SAFE) می شود. به این ابهامات در زیر اشاره می شود:

1-     اولین ابهام در فرض صلب بودن پی می باشد. برای آنکه یک پی به صورت صلب فرض شود، باید یکی از دو شرط زیر ارضا شود:
الف- در صورتی که مقدار بار و فاصله ستونهای مجاور تفاوتی بیش از 20 در صد نداشته باشند و میانگین طول دو دهانه مجاور کمتر از باشد.
در این فرمول B عرض پی، Ks مدول عکس العمل زمین، I ممان دوم اینرسی مقطع عرضی پی و E مدول الاستیسیته پی می باشد.
ب- در صورتی که پی نواری، نگهدارنده یک سازه صلب باشد که به خاطر سختی سازه، اجازه تغییر شکلهای نامتقارن به سازه داده نمی شود. برای تعیین سختی سازه باید به کمک یک آنالیز، سختی مجموعه پی، سازه و دیوارهای برشی ُرا با سختی زمین مقایسه نمود.(جزییات و فرمولهای این قسمت درکتب مختلف موجود می باشد).
معمولآ مهندسان محاسب از شرط اول استفاده نموده و صلب بودن پی را نتیجه می گیرند. اما اشکال اساسی آنجاست که اکثریت ساختمانهای متداول، پیش شرط این شرط را دارا نمی باشند و اساسآ این شرط برای این ساختمانها قابل استفاده نمی باشد. زیرا با توجه به آنکه اکثریت ساختمانها دارای سیستم سازه ای بادبندی می باشند، در ترکیب بار زلزله در دو ستون مجاور یک دهانه بادبندی، به علت آنکه در یک ستون نیروی فشاری قابل توجه و در ستون دیگر نیروی کششی قابل توجه به وجود می آید، بار این دو ستون (با در نظر گرفتن علامت بارها) اختلافی بسیار بیشتر از 20 درصد دارند و به این جهت شرط الف به طور کلی غیر قابل استفاده می باشد. و اگر پی دارای شرایط صلبیت باشد، بر اساس شرط دوم می باشد و نه شرط اول.

2-    دومین خطایی که در این روش وجود دارد، محدود کردن ترکیب بارها به تنها دو ترکیب بار می باشد و حداقل یک ترکیب بار مهم دیگر به شرح زیر نادیده گرفته شده می شود:

3) 0.75*(1.2D+1.87E)
این ترکیب بار از آنجا دارای اهمیت می باشد که با توجه به حذف بار زنده و کاهش ضریب بارهای مرده، مقدار نیروی کششی (اصطلاحآ uplift) در ستونهای دهانه های بادبندی به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد، که این مساله سبب بالا رفتن مقدار آرماتور بالا در زیر ستونها در روش محاسبه با نرم افزار SAFE و در نتیجه اختلاف بیشتر مابین نتایج دو روش با همدیگر می شود.
3-اما عمده ترین ابهام و ایراد وقتی به وجود می آید که پس از محاسبه مقادیر تنشها، نوارهای پی به صورت تیرهای یکسره در نظر گرفته شده و تنشهای زیر پی به صورت بار خارجی به تیر واردمی شود و تیر مورد آنالیز قرار می گیرد. این روش تا وقتی که در هر نوار فقط دو ستون وجود داشته باشد (سازه معین باشد)، هیچ ایرادی ندارد. اما ایرادها وقتی ایجاد می شود که در هر نوار تعداد ستونها 3 و یا بیشتر باشد. در این حالت نوارها به صورت تیر نامعین در می آیند. مقادیر واکنشها و تلاشهای داخلی در تیرهای نامعین بستگی کامل به شرایط مرزی تیر و معادلات سازگاری حاصل از شرایط مرزی دارد و در صورت تفاوت شرایط مرزی، صرف آنکه شرایط ظاهری آنها شبیه هم باشد، نمی تواند دلیل قانع کننده ای جهت برابر دانستن نتایج آنالیز برای دو حالت باشد. برای یک تیر چند دهانه یکسره شرایط مرزی به شرح زیر است:

الف- صفر بودن تغیییر مکانها در محل تکیه گاهها
ب- مساوی بودن مقدار دوران ها در حد مرزی چپ و راست هر یک از تکیه گاهها)شرط به هم پیوستگی تیر (اما در نوارهای پی شرط مرزی الف در بالا به شکل دیگری می باشد.با توجه به آنکه پی به صورت تیر بر بستر ارتجاعی در نظر گرفته می شود، مقدار تنش در هر نقطه ضریبی از مدول عکس العمل زمین می باشد((q=Ks.d و به این ترتیب تغییر مکان در محل تکیه گاهها (و هر نقطه دیگر از پی) بر خلاف شرط الف صفر نمی باشد و برابر حاصل تقسیم تنش موجود بر مدول عکس العمل زمین می باشد(d=q/Ks). ضمن آنکه در این حالت اساسآ مقادیر واکنشهای تکیه گاهی (که همان نیروهای موجود در ستونها می باشند) موجود است و مقادیر تلاشهای داخلی تیر باید به گونه ای محاسبه گردند که با این واکنشها همخوانی داشته و در تعادل باشند. این در حالی است که در تحلیل نتایج حاصل از این روش، مقادیر واکنشهای تکیه گاهی با نیروهای موجود در ستونها تفاوت بسیاری دارد که خود نشاندهنده غلط بودن این روش می باشد. به طور مثال در ستونهای پای بادبند که ممکن است یک نیروی کششی قابل توجه وجود داشته باشد بر اساس نتایج این روش معمولآ یک واکنش به صورت یک نیروی فشاری به وجود می آید (بیش از 100 در صد اختلاف!).
اما ابهام آخری که وجود دارد اینست که طرفداران این روش اگر به درست بودن روش خود اطمینان دارند چرا مقادیر میلگردهای به دست آمده برای دهانه های بادبندی را افزایش می دهند؟ و این افزایش طبق چه معیاری می باشد؟ آیا این مساله خود نشان دهنده عدم اطمینان طرفداران این روش به نتایج حاصله نمی باشد؟

 

موضوعات مرتبط: عمران-خاک و پی

0 کاربرد ذرات نانو در بتن

باتوجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی علوم و فنون نانودر کلیه علوم وصنایع توجه بسیار کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان و بطور عامدر ساخت و ساز شده است ولی اخیراً با توجه به تقویت کننده ها و استحکامدهنده های نانویی در مصالح ساخت و ساز موج جدیدی با شتاب فزاینده ای صنعتساخت و ساز را در بر گرفته است.

کاربرد ذرات نانو در بتن:

باتوجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی علوم و فنون نانودر کلیه علوم وصنایع توجه بسیار کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان و بطور عامدر ساخت و ساز شده است ولی اخیراً با توجه به تقویت کننده ها و استحکامدهنده های نانویی در مصالح ساخت و ساز موج جدیدی با شتاب فزاینده ای صنعتساخت و ساز را در بر گرفته است.

سیلیسیم دی اکسید یا سیلیکا فراوان‌ترین ماده سازنده پوسته زمین است. اینترکیب با فرمول شیمیایی SiO2 ساختاری شبیه الماس دارد، ماده‌ای بلوری وسفید رنگ است دمای ذوب و جوش آن نسبتاً زیاد است و در طبیعت به دو شکلبلوری و آمورف (بی شکل)‌یافت می‌شود.

کاربرد مهم سیلیس در تولید انواع بتن است که کیفیت و خواص محصول تولید شدهآن بستگی زیادی به نوع و اندازه ذرات سیلیکا دارد. و نانو لوله های کربنیدارای دانسیته بسیار کم نسبت به فولاد و آلومینیوم می باشد. بطوریکهدانسیته آن تقریباً یک پنجم دانسیته فولاد و یک سوم دانسیته آلومینیوم می باشد. از کاربردهای مهم نانو لوله ها در ساخت سازه های سبک و مقاوم درمقابل کشش مطرح است که با کاهش وزن سازه مقاومت آن در مقابل زلزله بدلیلکاهش نیروهای وارده به سازه افزایش می یابد.در اینجا به بررسی اهمیت واثرات استثنایی سیلیسیم در بتن تأکید می‌شود.

کاربرد مواد نانو در ساختمان سازی:

مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول و عرض و ضخامت) زیر 100 nm نانو متر باشد تعریف شده اند. یک نانو متر یک هزارم میکرون یاحدود 100000 برابر کوچکتر از ضخامت موی انسان است. خواص فیزیکی و شیمیاییمواد نانو (در شکل و فرم های متعددی که وجود دارند از جمله ذرات، الیاف، گلوله و غیره) در مقایسه با مواد میکروسکوپی نوع دیگر تفاوت اساسیدارند.تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی اندازه بلکه ازنظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد.

یکی از چالش هایی که در رشته مصالح ساختمانی به وجود آمده است بتن باعملکرد بالا (HPC) می باشد مثلاً بتن مقاوم و با دوام یک مصالح کامپوزیت وچند فازی مرکب و پیچیده می باشد.

خواص، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه ای بتن وسیمانی داردکه چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد. بنابراینمطالعات ساختار بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانیجدید و کاربرد آنها بسیار حائز اهمیت می باشد.

به هر حال روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلفالیاف می باشد. تا اندازه بسیار زیادی، این روش کار اغلب توسط روابط داخلیصنعت ساختمان می باشد که دلیل کندی پیشرفت در صنعت ساختمان عدم درک عمیقاز مفهوم مصالح ساختمانی می باشد. در گسترده جدید علم و تکنولوژی نانودیگر این قبیل فعالیت ها بی معنی بوده و نیاز به شناخت و مطالعه دقیق ازمصالح ساختمانی دارد و این فعالیت باید به روش علمی جهت یافتن مصالح نسلجدید و با عملکرد بالا ونیز اقتصادی کردن آنها دنبال گردد. در مثال هایعملی و به طور مشخص در بتن، این تحقیقات تنها زمانی می تواند به جامعهعمل بپیوندد که درک مناسب از مفهوم ریز ساختار سیمان در مقیاس نانو و دیگرساختار ها وجود داشته باشد.

هدف اصلی و نهایی، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد که آنرا می توان به مصالح با عملکرد بالای چند منظوره اطلاق نمود. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواصی جدید و متفاوت نسبت به خواص موادمعمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربرد های گوناگونی را ارائهنمایند.

در خصوص بتن به طور خاص، علاوه بر عملکرد با دوام بهتر و خواص مکانیکیبهتر بتن با عملکرد بالای چند منظوره خواص اضافه دیگری را دارا می باشد. ازجمله این خواص به عنوان مثال می توان خاصیت الکترومغناطیسی بکارگیری درحرارت های بالا و محافظت های اتمی و افزایش مؤثر بودن آن در حفظ انرژیساختمان و غیره را نام برد.

علاوه بر این به کار گیری مصالح نانو می تواند به ساختار های جدیدبیانجامد، به طوری که دیگر به منابع طبیعی در ساخت و ساز وابسته نباشد وبتوان در حفظ این منابع کوشید. این می تواند با اصلاح ساختار ها در مقیلسنانو انجام شود یا با به کارگیری ساختارهای مختلف و ارتقاء واکنش هایاتفاق افتاده به طوری که خواص سطوح مخصوص زیاد آنها یا خواص بنیادین آنها (از جمله) نفوذپذیری، خواص مغناطیسی، الکتریکی هادی حرارت بهبود مییابد.نانو تکنولوژی یک نیاز و رقابتی جهت حفظ محیط زیست و رشد نوآوری درصنعت ساخت و ساز می باشد. درحقیقت یک نوع زندگی و راه جدید برای آینده بشرمی باشد. فکر کردن در اشل نانو راه جدید برای زندگی جدید می باشد.

نانو سیلیس آمورف:

چنانکه دیده می شود، یکی از ترکیبات موجود در بتن سیلیکاتهای مختلفی استکه در ضمن واکنش تولید می شود به همین دلیل می توان گفت سیلیس یکی ازمهمترین بخش بتن است و اهمیت زیادی در چسبندگی،مقاومت و کارایی بتن دارد. اکسید سیلیس با انجام واکنش های شیمیایی با هیدراکسید کلسیم آزاد شدهموجود در بتن را مصرف می کنند و از خاصیت قلیایی آن می کاهند و در کنار آببصورت شوره از بتن خارج می شوند. و از خوردگی آرماتورهای فولادی قرارگرفته در بتن جلوگیری می کند.

محلول نانویی سیلیس (Nanosilica) دی اکسید سیلیس (Sio2) است که اندازهذرات آن در ابعاد نانو متر می باشد. محلول نانو سیلیس متشکل از ذراتیهستند که گلوله شکل با قطر کمتر از 100 nm یا به صورت ذرات خشک پودر یا بهصورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند، که مایع آن معمول تریننوع محلول نانو سیلیس معلق کاربرد های چند منظوره مانند خاصیت ضد سایش،ضد حریق، ضد انعکاس سطوح از خود نشان مید هد.

این آزمایشات نشان داده اند که واکنش محلول نانو سیلیس (Ccolloidal silica) با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکرو سیلیکا بسیار سریع ترانجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تأثیر پوزولانی مقدار بسیاربالای میکروسیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد. این خاصیت ماده، بدلیلریز بودن ذرات محلول نانو سیلیس معلق می باشد. هیچ جای تعجب نیست که ذراتمیکروسیلیکا نوعاً دارای سطح مخصوص N2 شامل m2g 25-15 می باشد، در صورتیکه ذرات محلول نانو سیلیس 180-m2g می باشند. تحقیقات کاربردی انجام شدهشامل کاربرد نتایج نانو سیلیس (nano silica) به شکل محلول آن در گروت می باشد. آزمایشات خواص ریولوژی فرمول گروت در مقایسه با گروت میکروسیلیکا،هیچ جدا شدگی و آب اندازی از خود نشان نداده و نیز مقاومت فشاری 28 روزهبیش از mpa 155 را بدست می دهد.

اضافه کردن نانوذرات سیلیکا (nano sio2) به ملات سیمان باعث بهبود مقاومتفشاری و خمشی ملات نسبت به ملات معمولی گردیده است. در این طرح خصوصیاتنانوذرات سیلیکا با مشخصات مندرج در جدول زیر در سیمان استفاده شده اند. ودر ضمن به ملات سیمان ماده پراکننده ذرات نانو (UNF) و حباب زدا برای کاهشحبابهای هوا در داخل بتن اضافه می شود.

گزارش آزمایش:

شش نمونه از هر کدام گروهبندی برای هر نوع مخلوط انجام شده و سپس در درجهحرارت 21 (QOC) زیر آب برای 14 و 28 روز نگهداری شدند. سیمان مصرفی درتمام نمونه ها ثابت نگهداشته شده 100 gr و نسبت آب به سیمان 36/0 و w/c=0.33 و برای مخلوط های نانو سیلیکا و نانو تیوب انتخاب شده اند. مصرفسیلیس مایع به صورت سوسپانسیون مخلوط مستقیم به آب مخلوط اضافه شده و سپسپودر سیلیس به سیمان افزوده شده بود.در صورتی که نانو تیوب در آب مخلوطبتن انتشار یافته و هم زده تا 10 دقیقه وسپس برای حدود 30 دقیقهالکتراسونیک شده در حوضچه 400 w و سپس با سیمان مخلوط می گردند.

هیچ فوق روان کننده ای برای مخلوط نانو سیلیکا افزوده نشده بود، به خاطراینکه قصد مطالعه نقش نانو سیلیکای خالص بر خمیر سیمان را داشتیم. درصورتی که در مصرف نانو تیوب هیچ نوع سرفکتنت استفاده نشده به همین خاطر سرفکتنت پیشنهادی برای انتشار نانو تیوب ها با سیمان همخون نیستند.



نتایج :

می توان نتیجه گرفت که مقاومت خمشی و فشاری ملات سیمان با افزودن نانوذرات سیلیکا (Nano-Sio2)بیشتر از مقاومت ملات سیمان معمولی است. در صورتیکه با افزایشنسبت نانوذرات سیلیکا مقاومت فشاری 28 روزه افزایش می یابد. و اینکهنانوذرات بعنوان یک ماده پرکننده حفره های سیمان را پر می کنند و به مانندفوم سیلیکا مقاومت بتن را افزایش می دهند.

 

 

موضوعات مرتبط: مصالح ساختمانی

0 علل فرسودگی وتخریب سازه های بتنی

مقدمه:

از آن جا که خوردگی یک پدیده مخرب در ساختمان می باشد  در جوامع امروز بیش از پیش مورد توجه مهندسین ومعماران طراح می باشد ودرس خوردگی  ساختمان که درسی اختصاصی  برای دانشجویان رشته عمران _مرمت است کاملا دانشجویان را با مسائل مخربی ومرمتی  ساختمان  آگاه ساخته وبسیار  مفید است  لذا از تلاش های  آن استاد گرامی  در مراکز آموزش عالی کشور  که خود  گویای  بار علمی غنی در  زمینه  علم  مهندسی  عمران  می باشد کمال  تشکر  وقدردانی  را می شود  وامید  که با  بهره گیری  هر چه بهتر  از حضور آن استاد بزرگواردرآینده ای  نه چندان  دور  با داشتنی ایرانی  آباد  وسربلند در زیر  پرچم سه رنگ جمهوری  اسلامی  گوشه ای  هر چند کوچک از زحمات شما استاد عزیز را جبران  نمائیم. 

 

بخش اول

خوردگی بتن

1.           علل فرسودگی وتخریب سازه های بتنی

(CAUSES  OF  DETERIORATIONS)

علل مختلفی که باعث فرسودگی  وتخریب  ساز های بتنی  می شود  همراه با علائم  هشدار دهنده  دیگری  که کار  تعمیرات  را الزامی  می دارند  در نخستین  بخش از  تحقیق مورد  بررسی  وتحلیل  قرار می گیرند:

1-1    نفوذ نمکها

(INGRESS  OF  SALTS)

نمکهای ته نشین  شده  که حاصل  تبخیر  ویا جریان  آبهای  دارای  املاح می باشند وهمچنین  نمکهایی که توسط باد در خلل وفرج  وترکها جمع می شوند. هنگام  کریستالیزه شدن  می توانند فشار  مخربی به سازه ها وارد کنند که این عمل  علاوه  بر تسری  وشدید  زنگ زدگی  وخوردگی  آرماتورها به واسطه  وجود مکهات. تر وخشک شدن  متناوب  نیز می تواند  تمرکز  نمکها  را شدت بخشد  زیرا آب دارای  املاح پس از  تبخیر املاح  خود را به جا می گذارد.

1-2-   اشتباهات طراحی

(SPECIFICATIONERRORORS)

به کارگیری استانداردهای  امناسب  ومشخصات  فنی غلط در  رابه  با انتخاب  مواد روشهای  اجرایی وعملکرد  خود سازه  می تواند  ب خرابی  بتن  منجر شود. به عنوان  مثال  استفاده از استانداردهای  اروپایی وآمریکایی  جهت  اجرای  پروژه هایی  در مناطق  خلیج فارس ، جایی که  آب وهوا  ومواد  ومصالح ساختمانی  ومهارت  افراد متفاوت  با همه  این عوامل در شمال اروپا  وآمریکاست، باعث می شود  تا دوام  وپایایی  سازه های بتنی  در مناطق یاد  شده کاهش یافته  ودر بهره برداری از سازه  نیز  با مسائل  بسیار  جدی مواجه  گردیم.

1-3- اشتباهات  اجرایی

(CON STUCTION ERRORS)

کم کاریها آ اشباهات  ونقصهایی که به هنگام  اجرای پروژه ها  رخ می دهد  ممکن است  باعث گرد تا آسیبهایی  چون پدیده ی لانه  زنبوری، حفره های آب انداختگی  جداشدگی، ترکهای جمع شدگی، فضاهای  خالی  اضافی یا بتن  آلوده شده، به وجود آید  که همگی آنها به مشکلات جدی می انجامند.

این گونه نقصها  واشکالات  را می توان  زاییده ی  کارائی  در جه ی فشردگی  سیستم عمل آوری،آب مخلوط آلوده ، سنگدانه های آلوده و استفاده  غلط از افزودنیها به صورت فردی  ویا گروهی  دانست.

وجود کلرید آزاد  در بتن  می تواند  به لایه ی  حافاظتی  غیر فعالی  که در اطراف  آرماتورها قرار دارد  آسیب  وارد نموده  وآن را از بین  ببرد.

خوردگی  کلریدی  آرماتورهایی  که درون  بتن  قرار دارند،  یک عمل  الکتروشیمیایی  است  که بنا به خاصیتش ، جهت  انجام  این فرایند، غلظت مورد  نیاز یون  کلرید،  نواحی  آندی  وکاتدی ،  وجود الکترولیت  ورسیدن اکسیژن  به مناطق  کاتد  در سل (CELL) خوردگی  را فراهم می کند.

گفته می شود که  خوردگی  کلریدی  وقتی حاصل می شود که مقدار  کلرید  موجو  در بتن  بیش از 6/0 کلیوگرم  درهرمتر مکعب  بتن باشد.  ولی این  مقدار  به کیفیت  بتن نیز بستگی دارد.

خوردگی  آبله  رویی  حاصل از کلرید  می تواند  موضعی  وعمیق باشد  که این عمل  در صورت  وجود یک  سطح  بسیار  کوچک  آندی  ویک  سطح  بسیار  وسیع  کاتدی  به وقوع  می پیوندد  که خوردگی  آن نیز  با شدت  بسیار   صورت  می گیرد  از جمله  مشخصات (FEATURES) خوردگی  کلریدی ، می توان  موارد زیر  را نام برد:

(الف) هنگامی  که کلرید در مراحل  میانی  ترکیبات  (عمل  وعکس العمل) شیمیایی  مورد استفاده  قرار گرفته  ولی در  انتها  کلرید  مصرف نشده باشد.

(ب) هنگامی که تشکیل  همزمان  اسید  هیدروکلریک، درجه  PH مناطق  خورده شده را پایین  بیاورد. وجود  کلریدها  هم می تواند  به علت  استفاده از  افزودنیهای  کلرید  باشد  وهم می تواند  ناشی از  نفوذ یابی کلرید از هوای  اطراف باشد. 

فرض بر این است  که مقدار  نفوذ  یونهای  کلریی  تابعیت از قانون  نفوذ  FICK دارد. ولی  علاوه  بر انتشار (DIFFUSION)به نفوذ  (PENETRATION)کلرید  احتمال دارد به خاطر  مکش موئینه  (CAPILARY  SUCTION) نیز  انجام پذیرد.

1-5-حملات سولفاتی

(SULPHATE ATTACK)

محلول  نمکهای  سولفاتی  از قبیل  سولفاتهای  سدیم  ومنیزیم  به دو طریق  می توانند  بتن را مورد  حمله  وتخریب  قرار دهند. در  طریق اول  یون سولفات  ممکن است  آلومینات سیمان  را مورد  حمله  قرار داده  وضمن  ترکیب ، نمکهای  دوتایی  از قبیل: ETTRINGITE  ,  THAUMASITE تولید  نماید  که در  أب محلول  می باشند . وجود  این گونه  نمکها  در حضور  هیدروکسید کلسیم، طبیعت کلوئیدی (COLLOIDL) داشته  که می تواند منبسط شده  وبا از دیاد  حجم،  تخریب  بتن را باعث  گردد. طریق  دومی  که محلولهای  سولفاتی قادر به أسیب  رسانی  به بتن  هستند  عبارتست از:  تبدیل  هیدروکسید  کلسیم  به نمکهای  محلول در آب  مانند گچ (GYPSUM) ومیر ابلیت MIRABILITE  که باعث تجزیه و نرم  شدن  سطوح  بتن  می شود  وعمل  LEACHINGیا خل وفرج دار شدن بتن  به واسطه  یک  مایع  حلال،  به وقوع  می پیوند.

1-6- علل دیگر

(OTHER  CAUSES)

علل بسیار دیگری  نیز باعث آسیب  دیدگی  وخرابی  بتن می شوند  که در سالهای  اخیر  شناسایی شده اند. بعضی  از این عوامل  دارای  مشخصات  خاصی بوده  وکاربرد  بسیار  موضعی  دارند. مانند  تاثیر  مخرب  چربیها  بر حاصله از  عوارض  مخرب فاضلابها  ومورد استفاده  قرار دادن  سازه هایی  که برای  منظورها  ومقاصد  دیگری ساخته شده  باشند ، نه آنچه  که مورد  بهره  برداری  است. مانند تبدیل  ساختمان معمولی به سردخانه،  محل شستشو، انباری، آشپزخانه ، کتابخانه وغیره. با این  همه  اکثر آنها  را می توان  در گروههای  ذیل  طبقه بندی  نمود:

(الف) ضربات  وبارههای  وارده  (ناگهانی  وغیره) در صورتی  که موقع  طراحی  سازه برای این گونه  بار گذاریها  پیش  بینیهای  لازم  صورت نگرفته باشد.

(ب) اثرات  جوی ومحیطی

(پ) اثرات نامطلوب  مواد شیمیایی مخرب

مقدمه

بتن حجیم: هر حجمی  از بتن  با ابعادی  به اندازه  کافی بزرگ  که نیاز  به تمهیداتی  جهت جلوگیری  از ایجاد ترکهای  حرارتی دارد.

درک بتن  حجیم کلید  کنترل  دما  و در نهایت  حفظ  زمن  وهزینه های  مصرفی می باشد.

مشخصات  فنی  عموماً  محدود کننده  دمای  بتن  حجیم  جهت جلوگیری  از ترک حوردگ  ومشکلات  عدیده  دوام آن  می باشد. این طور  که به نظر می رسد  دمای  بتن حجیم  بر اساس  تجربه  وبه طور  دلخواه به صورت  C57 به عنوان داکثر  دمای  مجاز بتن  و C19 (F35)   به عنوان  حداکثر  پیمانکار  باید  تمام مشخصات  فنی  ونیازمندیهای  آنرا  بدون  چون وچرا  رعایت  نماید. ولی  بدون  درک  صحیح  وکامل  از بتن  حجیم  نگهداری  دمای  بتن  در ان محدوده تعیین شده کاری  بسیار دشوار می باشد.

اغلب اوقات  در هر پروژه ای  مشخصات  فنی آن، به خوبی  تمهیدات وسیعی  را در جهت کنترل  دما وپاسخگویی  به نیازهای  آن مطرح کرده است. به هر  حال ،  چنانچه  به این  موضوع  توجه  کافی نشود  یا به خوبی  درک نگردد. معین  به مقدار  قابل  ملاحظه  بیشتر است،  شده ومنجر  به صدمه  دیدن  بتن  وبه تاخیر  افتادن  برنامه  ساختمانی خواهد شد.  به علاوه  در روند  امروزی ،  افزایش  اندازه  سطح  مقطع  بتن  در نتیجه  نیاز به حداقل  مقدار سیمان  مصرفی  زیاد با نسبت  آب  به مواد  سیمانی  پایین  می باشد  وان نیز کنترل  دمای  بتن  را چندین  برابر  دشوارتر  می نماید . درک  بتن  حجیم  کلید  کنترل  دما ودر  نهایت  حفظ زمان  وهزینه های  مصرفی می باشد.

بتن حجیم  چیست؟

سوالی  که اغلب  اوقات  مطرح  می شود  این است  که به طور  مشخص  بتن  حجیم  به چه نوع  بتنی  اطلاق می شو. طبق آئین نامه  موسسه  بین المللی  بتن  Acl کمیته  R116 Acl تعریف بتن  حجیم  بدین گونه است هر حجمی  از بتن  با ابعادی  به اندازه  کافی بزرگ  باشد  که نیاز  به تمهیداتی  جهت  جلوگیری  از ایجاد  ترکهای  حرارتی  که در بتن  حجیم  بر اثر  حرارت  زایی  حاصل  از واکنش  شیمیایی  هیدراسیون  آب با سیمان  وپیامد  تغییرات  حم  شکل  می گیرد  دارد  از آنجایکه که این تعریف  ازنظر  تعدادی سازمانها کافی اطلاق نشده بنابراین  تعریف های خود  را از بتن  حجیم  مطرح نموده اند. به طور مثال  بعضی ها آنرا  بدین گونه  تعریف نموده اند هر قطعه  بتنی  که بعاد آن حداقل  بزرگتر  از 90 سانتی متر  باشد  بتن حجیم  نامیده می شود.طبق این  تعریف  یک پی بتنی  با بزرگی  ضخامت  90 سانتی متر  بتن  حجیم  خوانده نمی شود ، ولی یک پی بتنی  با بزرگی  ضخامت  1 متر بتن  حجیم در نظر گرفته می شود.

در سزمانها، حداقل  ابعاد  بکار گرفته در محدوده های  46/0 متر تا  2متررا در نظر می گیرند که بستگی  به تجارب  کار گاهی  گذشته  آنان  را در نظر  می گیرند  ک بستگی  به تجارب  کارگاهی  گذشته  آنان  دارد  توجه اینکه  هیچ کدام  از این  تعاریف  مقدار  مواد  سیمانی  مصرفی  در بتن  مورد ملاحظه  قرار نداده است.

آن چه با عملکرد  بالا  یا پایین  وزود  مقاومت  رس در یک آلمان  بتنی  استفاده دمای  این المان  بسیار  متفاوت  تر از بتن  مرسوم  یک سازه بتنی  باشد

کنترل دمای بتن الزامی است؟

حرارت  زایی  بتن  به علت  واکنش  شیمیایی هیدراسیون مواد سیمانی  می شد  بیشترین  مقدار حرارت  حاصل  در روزهای  اولیه  استقرار بتن  می باشد  مقاطع  بتنی  نازک  همچون سس روکش  کف ها تقریباً  به مجرد  ایجاد حرارت  بتن  به همان  سرعت  نیز درمحیط اطراف پراکنده می شود  در  مقاطع  بتنی  ضخیم تر  (بتن حجیم ) حرارت  بسیار آهسته  تر از تولید  آن در  اطراف  پراکنده می شود  در مقاطع  بتنی ضخیم تر  (بتن حجیم ) حرارت  بسیار  آهسته تر از  تولید آن در  محیط اطراف پراکنده  می شود ودر نتیجه  گرم شدن  بتن  حجیم را باعث می گردد.

مدیریت  کنترل دما جهت جلوگیری  از صدمات  حاصل  از ترک خوردگی ، به حداقل رساندن  تاخیر  برنامه کاری  ورعایت مشخصات فنی پروژه الزامی می باشد. به خاطر  کمبود تعریف استاندارد  متحد هر المانی  بتنی را که ابعاد آن برابر 90 سانتی متر یا بزرگتر  باشد به عنوان  بتن حجیم  مورد ملاحظه  قرار می دهیم  ملاحظات مشابه  باید  درباره المانهای بتنی  که تحت  چنین  تعریفی  قرار نگرفته ولی دارای  سیمان تیپ ااا با مواد سیمانی بیش از 355 کیلوگرم  در هر متر  مکتن می باشد ، اعمال گردد.

در بسیاری  مواقع، در المانهای بتنی  غیر حجیم  نیز مقدار  قابل  ملاحظه ای حرارت  تولید می شود.

2-1-                حداکثر دمای بتن واختلاف دمای آن

اغلب اوقات  جهت اطمینان  بهتر  وبرنامه ریزی مناسب  قبل از استقرار  بتن  حداکثر دمای  مجاز بتن  واختلاف  دمای آن مشخص می شود. در بسیاری  مواقع  گستره های  مشخص شده به طور  اتفاقی وخود به خود انتخاب  شده ومشخصات فنی  پروژه  را شامل نمی گردد. برای مثال، مشخصات  فنی خاص  از پروژه  حداکثر  دمای بتن را به C75 (135₄(ودمای بتن را به (35₄) C19 محدود  می نماید. محدودیت های دیگر  اغلب  شامل  مواردی  مثل  محدودیت های  حداکثر  وحداقل  دمای بتن  در زمان  تحویل باشد.

حداکثر دمای بتن

دمای  بتن  به دلایل  بسیاری محدود شده  است. دلیل اصلی آن برای جلوگیری  از صدمه دیدن  بتن می باشد. مطالعات  نشان داده است  که چنان چه حداکثر  دمای بتن از  استقرار آن صورت گیرد  وبیش از اندازه محدوده 7تا 68 درجه  سانتیگراد 165به 155 باشد  دوام  طولانی  مدت بتن های  خاصی  مورد  سازش قرار می گیرد. مکانیزم صدمه اولیه، شکل گیری اترینگایت تاخیر  افتاده DFF  می باشد، که باعث  انبساط  داخلی وترک خوردگی  بتن می شود  که امکان مشاهده آن در سالهای متمادی  پس از استقرار بتن موجود می باشد.

از دلایل  دیگر  محدود کننده  حداکثر  دمای بتن  شامل کاهش زمان خنک کردن، تاخیرهای مرتبط وبه حداقل  رساندن  پتانسیل ترک خوردگی  مربوط  به انقباض  وانبساط  حرارتی  است. درجه حرارت  بالای تراز c88 سانتی گراد  (F1950) می تواند  سبب کاهش  مقاوم  فشاری  مورد نظرشود.

حداکثر اختلاف دما

حداکثر اختلاف دمای مجاز  بتن  اغلب مشخص کننده حداقل پتانسیل  ترک خوردگی  حرارتی  می باشد. این  اختلاف دما، تفاوت  بین  دمای گرم ترین  بخش  بتن  وسطح آن می باشد. ترک خوردگی  حرارتی  وفنی  که انقباض  مربوط به خنک شدن  در سطح بتن  باعث تنشهای  کششی بیش از  مقاومت  کششی بتن باشد، ایجاد شود.

حداکثر  اختلاف  دمای  مجاز  c 19 سانتی گراد  (f35)  اغلب  اوقات در اسناد  پیمانکار  مشخص شده  است . این اختلاف  دما یک  راهنمای  تجربی  بر اساس  بتن  حجیم  غیر  مسلحی که در حدود 50 سال پیش  در اروپا  اجرا شده، تعیین  گردیده است. در  بسیاری موارد، محدودیت  اختلاف دمای  C19 سانتی گراد(f35) بیش از  اندازه  محدود شده است وترک خوردگی  حرارتی ممکن است  حتی در اختلاف  دمای  بالا تر بوجود نیابد.

حداکثر  اختلاف دمای  مجاز  تابعی  از خواص  مکانیکی  بتن  همچون انبساط حرارتی ، مقاومت کششی ، مادول الاستیسیته  ونیز اندازه  تنش های  المانهای  بتنی می باشد.  کمیته  R/2/207/AC مهیا  کننده  دستور العمل  جهت  محاسبه حداکثر  اختلاف  دمای مجاز برای  جلوگیری  ترک خوردگی  حرارتی  مبتنی  بر خواص  بتن  برای سازه های  مشخص می باشد.

در زمانیکه  بتن  به مقاومت  طراحی  شده خود  می رسد، حداکثر  اختلاف  دمای  مجاز  محاسبه  شده بسیار  بیشتر  از C19 سانتی گراد  (F35) می باشد. کاربرد  حداکثر  اختلاف  دمای مجاز  محاسبه شده می تواند  سبب کاهش  قابل ملاحظه  مدت  زمان  تمهیدا  محافظتی ، همچون ایزوله  کردن  سطوح  ونگهداری  آن باشد.

2-5- پیش بینی  دمای بتن

اغلب  اوقات مشخصات فنی مربوط به بتن  حجیم  به نوع  سیمان  خاص، حداقل  مقدار سیمان مصرفی  وحداکثر  مواد سیمانی  جایگزین  سیمان  نیاز  دارد به مجرد  اینکه  این اطلاعات جمع آوری  شدند. فرآیند  پیش بینی  لازم  جهت حداکثر  دمای بتن  وحداکثر  اختلاف دمای آن شروع  می شود. چندین  روش پیش بینی  حداکثر دماهای  بتن  موجود می باشد.

یک روش ساده آن که به طورخلاصه  در اسناد  موسسه  سیمان  آمریکا (PCA) یافت می شود  از این قرار است.

موضوعات مرتبط: سازه های بتنی

0 نحوه اجرای سدهای مخزنی به روش بتن غلتکی

نحوه اجرای سدهای مخزنی به روش بتن غلتکی RCC

38درصد از کل سدهائی که تا سال 1950 به ارتفاع 50 فوت (15 متر) و بیشتر احداث گردید (بدون درنظر گرفتن سدهائی که در چین ساخته شد) بتنی بوده است. از سال 1951 تا 1977 نسبت سدهای بتنی ساخته شده به حدود 25 درصد رسید. این تقلیل طی سالهای 1978 تا 1982 ادامه داشت و نسبت سدهای بتنی به 5/16 درصد رسید اما این کاهش در محبوبیت سدهای بتنی مقارن با زمانی بود که استفاده از سدهای بتنی در دره های تنگ رو به افزایش بود. بنابراین کاهش سدهای بتنی مربوط به دره های عریض می شد که به جای سدهای بتنی وزنی، سدهای خاکی و سنگریزه ای احداث گردید که ارزانتر و بیشتر قابل توجیه بودند دلیل این امر بازده خیلی بالی ماشین آلات، تجهیزات و روش ساخت در این نوع سدها بوده است.

موضوعات مرتبط: عمران-آب

0 معرفی تکنولوژی سازه های پیش ساخته سبک در صنعت ساختمان

صنعت ساختمان و پروژه­های عمرانی به گواهی آمار و ارقام، از لحاظ سرمایه و حجم نیروی انسانی درگیر، بزرگترین صنعت در کشور می­باشد. رشد سریع جمعیت و افزایش تقاضا، نیاز به کاهش زمان تحویل پروژه­های عمرانی و کاهش زمان برگشت سرمایه سرمایه­گذاران و عواملی از این قبیل باعث شده­اند تا ضرورت ایجاد تحول در شیوه­های سنتی صنعت ساختمان روزبه­روز بیشتر شود. روش­ "سازه­های پیش­ساخته سبک" که یکی از تکنولوژی­های نوپا در عرصه ساخت و ساز­های عمرانی در کشور است موضوع مصاحبه شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران با مهندس احمدی، معاونت اجرایی موسسه سازه­های پیش­ساخته سبک (SAP) است. در زیر نکات مهم آن ملاحظه می­گردد:

صنعت ساختمان در جهان در حدود صد تا صدوده سال قدمت دارد و شروع آن به زمانی برمی­گردد که اولین تیرهای بتونی به صورت T شکل، تولید صنعتی شده و قطعات بتونی با اشکال مختلف در مقیاس صنعتی تولید شد.
اگر تکنولوژی ساختمان را به معنی وارد شدن صنعت در ساختمان­سازی بگیریم، از حدود سال47 تکنولوژی ساختمان وارد ایران شد و اوج آن زمانی بود که ساختمان­سازی به صورت شهرک­سازی در بعضی از شهرهای بزرگ مثل اصفهان(مجتمع ذوب آهن)، اهواز، تبریز، تهران و برخی دیگر از شهرها شروع شد. این صنعت بیشتر از کشورهای اروپایی مانند آلمان، هلند، انگلیس و فنلاند به ایران وارد شد.

تکنولوژی سازه­های پیش­ساخته سبک

تنوع تکنولوژی­های ساختمان بسیار زیاد است و هر کدام ویژگی­ها و قاعدتاً محدودیت­های خاص خود را دارند. سیستم سازه­های پیش ساخته سبک را حدود 34 سال پیش یک آمریکایی ابداع کرد. مرحله صنعتی شدن آن 5 تا 6 سال به طول انجامید. عمده­ترین شرکت­هایی که در دنیا این تکنولوژی را به کار می­گیرند، شرکت E.V.G اتریش و شرکت­های 3D Panel و RAM در آمریکا می­باشند. توجه زیاد صنایع اروپایی به تکنولوژی سازه­های پیش­ساخته سبک به خاطر مشکلاتی بود که در سایر تکنولوژی­های پیش­ساخته وجود داشت. به طور مثال تکنولوژی Large Panel با وجود سرعت بالا و کارخانه­ای بودن آن، با مشکل ضعف اتصالات روبروست و همچنین وزن سنگین ساختمان یک معضل جدی در این تکنولوژی به شمار می­رود. حمل­ونقل قطعات سنگین بتونی، این فرآیندها را دشوار می­کند. در زلزله­ای که چند سال پیش در ترکیه اتفاق افتاد، ساختمان­های زیادی که در آنها از تکنولوژی Large Panel استفاده شده بود به دلیل ضعف اتصالات تخریب شدند.
در تکنولوژی سازه­های پیش­ساخته سبک، اتصالات به صورت یکپارچه است (دیوار به دیوار، سقف به دیوار و دیوار به پی). بر خلاف روش Large Panel که اتصالات به صورت کام و زبانه است، در روش سازه­های پیش ساخته سبک، اتصالات به صورت جوش نقطه­ای است و به جای اینکه ابتدا قطعات سنگین بتن در کارخانه ساخته شده و بعد به هم متصل شوند، ابتدا سازه به صورت شبکه­های میلگردی که بین آنها(بین دو شبکه میلگرد) یک لایه فوم پلی­استایرن قرار می­گیرد ساخته می­شود و پانل­های سبک در محل احداث ساختمان به فنداسیون جوش داده می­شود و همچنین دیوارها و سقف به هم جوش داده می­شوند و ساختمان با پانل­های سبک برپا می­شود. سپس در همان محل دیوارها و سقف و محل، اتصالات به صورت همزمان بتن پاشی می­شوند. بتن از طریق پمپ، با فشار هوا به پانل­ها پاشیده می­شود که اصطلاحاً آن را "شات کریت" گویند.
این روش باعث یکپارچگی در اتصالات شده، استحکام و پایداری ساختمان را در مقابل نیروهای دینامیکی حاصل از زلزله یا طوفان افزایش می­دهد.
بنابراین دلیل انتخاب روش سازه­های پیش ساخته سبک استفاده از امتیازات برتر آن نسبت به سایر تکنولوژیهای پیش ساخته موجود است که هنوز هم از این مزایا برخوردار است.

البته همانند صنایع دیگر، در این صنعت هم ممکن است نوآوری­هایی در دنیا دیده شود. اما با توجه به شرایط اقلیمی، فرهنگی و اجتماعی، روش سازه­های پیش­ساخته سبک، مناسبترین روش برای ایران تشخیص داده شده است. به طور مثال تکنولوژی­های جدید قیمت مسکن را خیلی بالا می­برند که این با نیاز اغلب مردم ما به خانه­های ارزان­قیمت سازگار نیست ولی روش سازه­های پیش­ساخته سبک قیمت را بالا نمی­برد.

ویژگی­های مهم روش سازه­های پیش ساخته سبک

الف) مقاومت در برابر زلزله

در مناطق زلزله­خیز مانند ایران، یکی از پارامترهای مهم در ساختمان­سازی کاهش وزن ساختمان است. چرا که نیروهای زلزله با وزن ساختمان نسبت مستقیم دارد. بنابراین تکنولوژی انتخاب شده باید دارای جهت­گیری کاهش وزن باشد. بر خلاف شیوه سازه­های پیش­ساخته سبک در سایر سیستم­های پیش­ساخته دیگر، اتصالاتشان اکثراً به صورت مفصلی و لولایی است و دارای وزن سنگین هستند. تنها در این روش است که با 8 سانتیمتر بتن می­­توان نیروهای ساختمان 4 طبقه را در طبقه همکف تحمل کرد. وزن نهایی ساختمان با این روش، نسبت به روش­های پیش­ساخته دیگر و همچنین ساختمان­های بتنی، 25 درصد کاهش می­یابد؛ یعنی در هنگام زلزله 25 درصد نیروی کمتر به ساختمان وارد می­شود. امروزه سبک­سازی ساختمان یکی از شعارهای اصلی در صنعت مسکن است.

ب) انعطاف­پذیری در تولید و امکان حفظ جلوه­های معماری اسلامی و ایرانی

مسأله مهم دیگر در صنعت ساختمان حفظ ملاک­­های فرهنگی و جلوه­های معماری اسلامی و ایرانی در طراحی و نماسازی ساختمان­هاست. انحناهای موجود در گنبدهای مساجد، نقش­­ و نگارهای ایرانی و اسلیمی و سایر موارد از نشانه­های معماری اسلامی و ایرانی است که در روش سازه­های پیش­ساخته سبک می­توان آنها را حفظ کرد. چرا که می­توان پانل­های سبک مورد استفاده را به هر طرح دلخواه درآورد و پس از نصب آنها در محل خود، بتن­پاشی روی آنها انجام داد. روش سازه­های پیش ساخته سبک، حتی ساخت گنبدهای بزرگ را که به دلیل زیادی وزن، دشوار است آسان­تر­ می­کند چرا که در این روش وزن سازه­ها بسیار کاهش می­یابد در حالی که مقاومت و استحکام­ آنها بالاتر می­رود.

ج) ایمنی در ساختمان

بحث ایمنی، از مهمترین مسائل صنعت ساختمان است چرا که با سلامتی انسان­ها سر و کار دارد. در ساختمانهای سنتی چون ستونها و اسکلت فلزی، قسمت اعظم بار ساختمان را تحمل می­کنند. با کنار رفتن یک تیر یا ستون، کل ساختمان به طور ناگهانی فرو می­ریزد. در روش سازه­های پیش­ساخته سبک چون به جای استفاده از اسکلت فلزی، از شبکه­های میلگردی که در تمام سطوح دیوارها توزیع شده­­­اند استفاده می­شود، فروریزی ناگهانی پیش نمی­آید. چرا که اتصالات و مواضع تحمل بار به صورت یکپارچه در تمام ساختمان وجود دارند.

د) صرفه­جویی­های ملی و سایر مزایای ناشی از کاربرد روش سازه­ها پیش­ساخته سبک

اگر به صرفه­جویی­هایی که کوچک به نظر می­رسند، در مقیاس ملی نگاه کنیم، به ارقام بالایی تبدیل می­شوند که می­تواند نقشی حیاتی در رشد و شکوفایی کشور ایفا کند. در زیر به مزایای ناشی از کاربرد تکنولوژی سازه­های پیش­ساخته سبک در صنعت ساختمان اشاره می­شود:

1-    کاهش متوسط میزان کاربرد میلگرد فولاد از 38 کیلوگرم در ساختمان­هایLarge Panel و ساختمان سنتی به 34 کیلوگرم در روش سازه­های پیش­ساخته سبک

2-      کاهش استفاده از سیمان در هزینه­های تمام شده ساختمان

3-     ده درصد کاهش در هزینه تمام­شده ساختمان

4-     کاهش وزن ساختمان(بطور مثال فقط در بحث استفاده از فولاد 12 کیلوگرم در هر متر مربع زیربنا، کاهش وزن دیده می­شود(

5-     کاهش زمان برگشت سرمایه از حدود 2 سال در شیوه سنتی به 5 الی 6 ماه در روش سازه­های پیش­ساخته سبک

6-      کاهش ضایعات مواد اولیه و استفاده بهتر از منابع ملی

7-    صرفه­جویی در مصرف انرژی(به دلیل عایق بودن دیوارها، ناشی از کاربرد پل­استایرن در پانل­ها(

8-      افزایش عمر ساختمان و افزایش استحکام آن ایمنی بیشتر ساختمان در برابر زلزله کاهش میزان آلودگی­های صوتی محیط

از محدودیت­های روش سازه­های پیش­ساخته سبک آن است که فعلاً این روش تنها تا 4 طبقه در کشور قابل انجام است. البته در دنیا تا 8 طبقه نیز از آن استفاده شده است.

موضوعات مرتبط: مصالح ساختمانی

0 مزایای استفاده از سازه های گنبدی بتن آرمه:

سرعت در ساخت:

گنبدهای بتن آرمه در مقایسه با دیگر سازه‌های قدیمی با ابعاد محیطی یا حجم یکسان، سریع تر اجرا می‌شوند.

به عنوان مثال:

-اجرای سازه فوقانی یک گنبد بتن آرمه جهت ذخیره‌سازی 15 هزار تن غله ظرف مدت 4 هفته.

- اجرای سازه‌ فوقانی یک گنبد بتن آرمه جهت یک مرکز چند منظوره ورزشی (ژیمنازیوم) به مساحت 1500 متر‌مربع ظرف مدت 3 هفته.
سه دلیل اصلی چنین سرعتی در اجرا به شرح ذیل می باشد:
1-استفاده از بالن پر شده از گاز هزینه و زمان اجرا را در مقایسه با روش قدیمی به نصف تقلیل می‌دهد.

2-یکی از دلایل خوب پائین‌آوردن هزینه نیروی انسانی، استفاده از shotcrete)پاشیدن بتن) می‌باشد.

3-چون اجرای پروژه در داخل بالن انجام می‌شود، تاثیرات آب و هوایی در زمان‌بندی‌ اجرای پروژه تاثیر ندارد. 2) مقاومت و پایداری:
طی قرون متمادی شکل کره به عنوان مقاوم ترین سازه شناخته شده است: پوسته تخم مرغ، خانه اسکیموها، انبارها یا مخازن تحت فشار بالا و غیره.
ساختمان‌های بیضوی ما بهترین مقاومت و پایداری طبیعی را دارا می‌باشند.
گنبدهای بتن آرمه با بهترین مصالح به شرح ذیل ساخته می‌شوند:
1-بالن P.V.C مسلح شده با پلی استر (280 گرم بر متر‌مربع (
2-فوم VETHANE مقاوم در برابر حریق و آتش‌سوزی (با چگالی 55 کیلوگرم بر متر‌مکعب (

3-اجرای بتن شات کریت با میزان سیمان 400 تا 450 کیلوگرم سیمان در هر متر‌مکعب)یا مشابه آن(

4-می توان از اضافه کردن آنتی‌اسیدها و افزودنی ها به بتن، جهت نگهداری محصولاتی چون فسفات، نیترات و آمو‌‌‌‌نیترات و غیره، استفاده نمود.
3) بهینه سازی:

گنبدهای بتن‌آرمه نسبت حجم به سطح را افزایش می‌دهد.

4 عایق حرارتی (VETHANE):

عایق حرارتی، در دوره کیورینگ و عمل‌آوری بتن، آن را در شرایط ایده‌آل نگه می‌دارد. همچنین بتن تحت تاثیر شرایط جوی و نوسانات دمای هوا در روز یا شب قرار نگرفته و عمل‌آوری بتن نیز در محیط بسته و با رطوبت هوا اتفاق می‌افتد. شایان ذکر است در این حالت سازه بتن آرمه از شوک های حرارتی مصون بوده و مقاومت خوبی در مقابل ترک پیدا می کنند. همچنین در بیشتر موارد این عایق حرارتی جمع شدگی های سطح بتن را حذف می نماید.
ضخامت فوم‌ VETHANE حداقل 50 میلیمتر می‌باشد. البته ما می‌توانیم این ضخامت را با توجه به کاربرد آن در سردخانه‌ها، اماکن مذهبی، مدارس و غیره افزایش دهیم.

5) خاصیت ضد آب (waterproof):

ضد آب بودن سازه از اولین مراحل اجرا با باد شدن بالن ایجاد می شود. بالن پس از ساخت سازه در جای خود باقی می ماند و باعث سختی و مقاومتی مضاعف به شرح ذیل می شود:

-مقاومت در برابر آب

-مقاومت در برابر هوا در یک شرایط جوی کنترل شده (اکسیژن، ازت، دی اکسید کربن، خشکی هوا و غیره

(6 هزینه پائین تعمیرات و نگهداری:

سطح خارجی گنبد بتن آرمه کاملاً صیقلی بوده و به راحتی تمیز می گردد و بنابراین هیچگونه خوردگی یا زدگی نمی‌تواند روی این گنبد بتن آرمه ایجاد شود.

 
7) زیبایی:

بجز بخشی از مزایای سازه های گنبدی که عنوان شد، زیبایی و ظرافت این سازه ها نیز از دیگر مزایای قابل ذکر است.
برای اثبات این صحبت کافیست برخی از پروژه های اجرا شده توسط شرکت PIRS مانند مرکز فضایی در تولوز فرانسه و تاتر Imax در Poitiers فرانسه را بررسی نمایید.

8) تنوع:

گنبدهای بتن‌آرمه که جهت ذخیره‌سازی بکار می‌روند اغلب مجهز به درهای بزرگی هستند که اجازه ورود لودرهای بزرگ جهت بارگیری را می دهند. در طی فصول غیر‌کاری می‌توان از آنها به عنوان انبار مواد دیگر استفاده نمود. همچنین گنبدها می توانند دارای پنجره یا سقف شیشه ای نیز باشند.

9) سازگاری:

هیچ استانداردی برای اندازه گنبدها تعیین نشده است. ولی شکل گنبدها می تواند از 4/3 کره تا 3/1 کره و دارای قطرهای 6 الی 85 متر باشد.

 

موضوعات مرتبط: سازه های بتنی

0 چکیده

سالهای زیادی است که بتن بعنوان یک ماده ساختمانی مهم در ساخت و سازه‌های بتنی چون ساختمانها، سدها، پلها، تونلها، راهها، اسکله‌ها و برجها و سازه‌های خاص دیگر کاربرد دارد. در اکثر موارد به بتن بعنوان ماده‌ای مقاوم در برابر نیروهای فشاری نگریسته می‌شده است. انجام پروژه‌های وسیع تحقیقاتی بر روی مواد مختلف تشکیل دهنده بتن و ازمایش‌ بتن‌های مختلف با مواد جدید در سالهای آخر قرن اخیر منجر به پیدایش بتن‌هایی شده است که علاوه بر تأمین مقاومت خواص دیگری از این ماده نظیر دوام، کارایی، نرمی و مقاومت در برابر عواملی چون آتش و محیط و هوازدگی را دستخوش تغییرات اساسی نموده است. علاوه بر دگرگونی و تحول در مواد تشکیل دهنده بتن، افزودن مواد دیگری به بتن همچون افزودنیهای مختلف، انواع الیاف‌ها و حتی مواد زائدی که ارزش خاصی نداشته و باعث آلودگی محیط زیست نیز می‌شوند، موجب پیدایش بتن‌های جدید با خواص جدید و بهبود یافته شده است.

در بتن مسلح علاوه بر خود بتن بر روی آرماتور نیز تحولاتی صورت پذیرفته است. بعنوان مثال کاربرد فولادهای ضد زنگ برای مناطق بسیار خورنده، استفاده از آرماتورهای ساخته شده با الیاف‌های مختلف پلاستیکی و پلیمری از جمله تحقیقاتی بوده است که نتایج اولیه سودمندی بدست داده است، لیکن کار بر روی آنها و تحقیقات وسیع‌تر و دراز مدت برای بررسی داوم آنها هنوز ادامه داشته و به قرن آینده خواهد رسید.

هدف از مقاله اخیر عنوان نمودن پاره‌ای از دستاوردهای اخیر در بتن و بتن مسلح و ادامه راه در سالهای آینده می‌باشد. در این خصوص به تحول دستیابی به بتن‌های با مقاومت زیاد و بسیار زیاد و بالاتر ازMPa 100 و همچنین بتن‌‌‌های توانمند با عملکرد بالا خواهیم پرداخت. همچنین کاربرد مواد مختلف و الیاف‌ها برای افزایش نرمی بتن که مسأله بسیار مهمی در پدیده زلزله و بارهای دینامیکی بر روی سازه‌های بتنی است، بیان خواهد شد. در ادامه به بتن‌هایی که بسیار کارا بوده و نیاز به لرزاندن نداشته و درعین حال مقاومت زیادی دارند، اشاره خواهد شد. در بخش دیگری از مقاله کاربرد بتن بعنوان راه حلی برای کاهش آلودگی محیط زیست توضیح داده خواهد شد. در بخش پایانی آخرین نتایج و کاربرد محدود آرماتورها با جنسیت‌های مختلف از جمله الیاف کربنی، پلیمری و پلاستیکی شده است.

باید اذعان نمود که نتایج تحقیقات سالهای آخر قرن حاضر و ادامه‌ آنها در آینده و قرن جدید می‌تواند نگرش تازه‌ای به بتن بعنوان یک ماده ساختمانی پرمصرف بدهد. این نتایج منجر خواهد شد تا دیدگاه بتن بعنوان تنها یک ماده با مقاومت فشاری خوب به کلی دگرگون شده و خواص ویژه بتن‌های جدید نظر اکثر دست‌اندرکاران پروژه‌های بزرگ عمرانی را در جهان بخود معطوف سازد.

0

پاره ای از محدودیت ها و ویژگیهای فنی سقف تیرچه و بلوک که در سرفصل گفته شد شامل تیرچه پیش ساخته نیز می شود. در زیر ویژگیهای مهم اجزای تشکیل دهنده خود تیرچه، مورد بحث قرار می گیرد. تیرچه پیش ساخته از قسمت های زیر تشکیل می یابد:

1-1  عضو کششی

1-2  میلگردهای عرضی

1-3  میلگرد بالائی

1-4  بتن پاشنه

1-1  عضو کششی

حداقل تعداد میلگرد کششی دو عدد بوده و سطح مقطع میلگردهای کششی از طریق محاسبه تعیین می شود. در هر صورت، سطح مقطع میلگرد کششی برای فولاد نرم، از 0.0025، و برای فولاد نیم سخت و سخت، از 0.0015 برابر سطح مقطع جان تیر نباید کمتر باشد. توصیه می شود قطر میلگرد کششی از 8 میلیمتر کمتر و از 16 میلیمتر بیشتر نباشد. در مورد تیرچه هایی که ضخامت بتن پاشنه آنها 5.5 سانتیمتر یا بیشتر باشد، می توان حداکثر قطر میلگرد کششی را به 20 میلیمتر افزایش داد. برای صرفه جویی در مصرف فولاد و پیوستگی بهتر آن با بتن، معمولا از میلگرد آجدار، به عنوان عضو کششی استفاده می شود. حداکثر سطح مقطع میلگردهای کششی، بستگی به نوع فولاد و بتن مصرفی دارد و نباید از مقادیر مندرج در جدول زیر بیشتر باشد.

حد جاری شدن فولا بر حسب کیلوگرم بر سانتیمتر مربع	200	3600	4200
تاب فشاری بتن 250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع	3.4%	2.98%	2.1%
تاب فشاری بتن 300 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع	4.2%	3.7%	2.6%
تاب فشاری بتن 350 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع	4.85%	4.24%	3%

0 کنترل PH پساب های صنعتی

کنترل PH پساب‌های صنعتی بعلت تغییرات مداوم شرایط و مشخصات شیمیایی و فیزیکی پساب، کار بسیار دشواری است. برای تنظیم PH پساب، با توجه به شرایط آن از مواد قلیایی یا اسیدی استفاده می‌شود. طراحی سیستم کنترل PH پساب، با بررسی داده‌های حاصل از آزمایشات انجام شده بر روی نمونه‌های جمع‌آوری شده از پساب صورت می‌گیرد. امروزه در اکثر موارد از نمونه‌گیری‌های اتوماتیک جهت بدست آوردن میزان قلیائیت و اسیدی بودن پساب استفاده می‌شود. این دستگاهها با نمونه‌برداری از پساب و تیتراسیون آن قادرند تا شرایط پساب را بطور دقیق گزارش کنند. طراح با استفاده از این اطلاعات وسم منحنی‌های مربوطه می‌تواند سیستم مناسب برای کنترل PH پساب را طراحی کند. در این مقاله با بررسی شرایط پساب، روش مناسب برای انتخاب سیستم کنترل PH ارایه شده است.
در هنگام تصفیه بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی پساب، دستیابی به PH مطلوب و حفظ آن بسیار با اهمیت بوده و باید اطمینان حاصل کرد که پساب تصفیه شده با استانداردهای تخلیه پساب یا پیش تصفیه صنعتی مطابقت دارد. لازم بذکر است کنترل PH پساب، اغلب یکی ازمشکلترین جنبه‌های طراحی سیستم تصفیه پساب است.
در نظر بگیرید چه اتفاق می‌افتد وقتی یک شیمیست یک باز را با یک اسید تیتر می‌کند. ممکن است ml100 اسید اضافه کند اما نقطه پایان تیتراسیون با آخرین قطره مشخص می‌شود. در حالی که قطره آخر حدود یک قسمت از کل 2000 قطره افزوده شده، است.
در طی تصفیه پساب، سیستم کنترل PH باید وظیفه‌ای همانند تیتراسیون را انجام دهد. لازم به توضیح است که این عملیات نسبت به تیتراسیون آزمایشگاهی دشوارتر است زیرا در این حالت ترکیب پساب بطور مداوم تغییر می‌کند. طراحی سیستم مناسب،‌نیاز به اطلاعات دقیقی در مورد دبی، PH، قلیائیت یا اسیدیته پساب و میزان و سرعت تغییرات این پارامترها دارد.
در حالت کلی یک سیستم کنترل PH شامل یک یا چند راکتور، همزن،‌تجهیزات اندازه‌گیری، کنترل‌کننده‌ها و سیستم‌های تزریق ماده شیمیایی است. همچنین ممکن است از مخازن متعادل‌سازی، پیش از راکتورها و مخازن رقیق‌سازی استفاده شود. طراح سیستم باید تعداد، ‌اندازه و ترتیب راکتورها و مخازن متعادل‌سازی، شدت اختلاط در هر کدام از آنها و اندازه سیستم‌های تزریق ماده شیمیایی را تعیین کند. همچنین جنبه‌های مختلف سیستم کنترل نظیر عملیات پس‌خور یا پیش‌خور و روشهای کنترل نظیر تناسبی، انتگرالی، مشتقی و تطبیقی یا غیرخطی باید طی طراحی سیستم مشخص شوند. طراحی سیستم مناسب باید بر اساس تجزیه و تحلیل منطقی دبی، PH و داده‌های حاصل از تیتراسیون نمونه‌های جمع‌آوری شده از پساب طی مدتی که PH بیشترین تغییرات را داشته، انجام گیرد.. نمونه‌ها باید از نقاطی جمع‌آوری شوند که سیستم کنترل در آنجا قرار داده خواهد شد.
●جمع‌آوری خودکار داده‌ها
طی مرحله جمع‌آوری داده‌ها که عموماً یک الی چهار هفته طول می‌کشد، داده‌های مربوط به دبی و PH پساب بطور مداوم ثبت می‌شوند. مدت زمان نمونه‌برداری باید بحد کافی طولانی باشد تا همه عوامل مهمی که بر PH پساب تاثیرگذار هستند موردبررسی قرار گیرند. یکی از موارد فوق، چرخه‌های شست وشوی هفتگی بوده که دارای حجم‌های متفاوتی از عوامل پاک‌کننده اسیدی یا قلیایی هستند.
اما مواردی که بندرت اتفاق می‌افتند، نباید بعنوان مبنایی در طراحی سیستم در نظر گرفته شوند. هنگامی‌که این موارد اتفاق می‌افتند، برای جلوگیری از تاثیر آنها بر سیستم کنترل PH، باید در همان محل کنترل PH، انجام شود. همچنین حوادث نامطلوبی نظیر ترکیدگی یک مخزن اسید نباید در مبنای طراحی در نظر گرفته شوند.
ثبت‌کننده‌های مدرن PH، عموماً دارای کلید‌هایی هستند که برای فعال کردن سایر تجهیزات استفاده می‌شوند. تکنیک جمع‌آوری داده‌ها این طور تعریف شده است که وقتی PH پساب خارج از محدوده از پیش تعیین شده شود، ثبت‌کننده PH با نمونه‌گیری پی‌درپی فعال خواهد شد. محدوده PH بر اساس پر شدن ساعتی بطری‌های نمونه‌گیری طی یک دوره آزمایشی عموماً 24 ساعته، تنظیم می‌شود.
اگر ثبت پیوسته PH جریان پساب در دسترس باشد، از آن می‌توان برای انتخاب محدوده PH استفاده کرد. اما اگر هیچ اطلاعاتی قابل دسترسی نباشد، محدوده PH بین 5 الی 11 را می‌توان انتخاب کرد. هر نمونه پساب با PH بالا یا پایین، در یک بطری جداگانه جهت تیتراسیون آزمایشگاهی جمع‌آوری می‌شود. داده تیتراسیون با دبی و PH ثبت شده ترکیب می‌شود تا ثبت پیوسته‌ای از قلیائیت یا اسیدیته پساب ایجاد شود. با این اطلاعات، مهندس طراح می‌تواند ساختار سیستم کنترل اصلی، اندازه مخازن متعادل‌سازی، راکتورها و سیستم‌های تزریق جهت خنثی‌سازی شیمیایی را طراحی کند.
●تجزیه و تحلیل داده‌ها
پس ازنمونه‌برداری، نمونه مربوط به هر زمان جهت تعیین میزان ماده شیمیایی لازم، تیتر می‌شود. نمونه‌های پساب اسیدی و بازی با مواد شیمیایی مختلفی تیتر می شوند. همه منحنی‌های تیتراسیون از نقطه صفر شروع شده و با افزایش میزان متفاوتی از ماده شیمیایی به هر نمونه، به نقطه خنثی می‌رسند. برای تجزیه و تحلیل داده‌های بدست آمده در شرایط استفاده از مواد شیمیایی مختلف، میزان همه مواد شیمیایی افزوده شده باید به قلیائیت تبدیل شده و برحسب میلی‌گرم در لیتر از کربنات کلسیم بیان شوند. این نوع تبدیل در صنعت تصفیه پساب متداول بوده و نحوه محاسبات آن در کتاب روش‌های استاندارد (Standard Methods) توضیح داده شده است.
وقتی داده‌های تیتراسیون به قلیائیت تبدیل شدند، سپس بصورت نرمال درآورده می‌شوند. بنابراین تمام منحنی‌ها در حالتی که هیچ ماده‌ای اضافه نشده، از نقطه 7PH= عبور می‌کنند و دیاگرامی ایجاد می‌شود. بالاترین و پایین‌ترین نقاط قلیائیت بر روی منحنی‌ شکل فوق، بیانگر شرایطی بوده که پساب به بیشترین مواد شیمیایی جهت خنثی‌سازی نیاز دارد. این نقاط با داده‌های دبی متناظر، ترکیب شده و سپس جهت تعیین اندازه سیستم تزریق مواد شیمیایی استفاده می‌شوند.
برای تعیین مقدار مواد شیمیایی لازم بر حسب گالن در دقیقه، داده‌های قلیائیت به گالن‌های مواد شیمیایی خنثی‌کننده مورد نیاز برای هر گالن پساب تبدیل شده و سپس این عدد در دبی پساب بر حسب گالن در دقیقه ضرب می شود. برای مشخص کردن میزان واقعی مواد شیمیایی مورد نیاز در هر لحظه، طراح به ثبت دقیق میزان دبی جریان هر نمونه جمع‌آوری شده، نیاز دارد. طراحان باید به این نکته توجه کنند که گاهی اوقات وقتی دبی جریان پساب به نزدیک صفر می‌رسد، PH به بیشترین مقدار ممکن می‌رسد.
در نزدیکی 7PH= منحنی‌های با بیشترین شیب، بیشترین اهمیت را دارند. در این ناحیه PH پساب حتی نسبت به تغییرات ناچیزی از مواد شیمیایی بسیار حساس است. بنابراین منحنی‌های با بیشترین شیب، میزان افزودن مواد شیمیایی جهت کنترل PH در محدوده موردنظر را تعیین می کنند.
آب خالص بیشترین شیب ممکن را در PH خنثی دارد زیرا افزودن هر مقدار ماده شیمیایی سریعاً PH را تغییر می‌دهد. همچنین جریانهایی که بیشترین نیاز به ماده شیمیایی دارند، عموماً کمترین خلوص را دارا هستند، بنابراین آنها معمولاً منحنی‌های با بیشترین شیب را ندارند.
برای دسترسی اسانتر داده‌ها در هنگام طراحی سیستم، می‌توان یک منحنی PH مرکب رسم کرد. این منحنی مرکب، منحنی‌های با بیشترین نیاز به مواد شیمیایی درنواحی دور از PH بالا و پایین و همچنین منحنی‌های با بیشترین شیب در ناحیه خنثی را معرفی می‌کند.
لازم به ذکر است که منحنی مرکب در 6PH= از اسیدیته mg/l40 و در 9PH= از قلیائیت mg/l65 می‌گذرد. بیشترین میزان ماده شیمیایی مورد نیاز mg/l 600، 1 و دقت لازم برای کنترل PH در محدوده 6 الی 9 معادل mg/l105 (مجموع 40 و 65 میلی‌گرم در لیتر) است.
قابلیت دامنه، یک اصطلاح در مهندسی کنترل بوده که دقت عمل یک شیر کنترل یا پمپ اندازه‌گیری را بیان می‌کند و معادل نسبت حداکثر ظرفیت آن به حداقل افزایش قابل قبول آن است. قابلیت دامنه مورد نیاز 24/15 (1600 تقسیم بر 105) است. این عملیات را می‌توان با استفاده از یک پمپ اندازه‌گیری که در ارتباط با یک راکتور است، انجام داد.
شینسکی (shinskey) قابلیت دامنه مطلوب برای یک پمپ اندازه‌گیری را برابر 20:1 و برای شیر کنترل را برابر 35:1 الی 100:1 در نظر گرفته است. وقتی قابلیت دامنه مورد نیاز به این مقادیر نزدیک باشد طراحی باید یک سیستم کنترل PH دو مرحله‌ای را در نظر بگیرد.
●اندازه راکتور
طی عملیات کنترل PH، اختلاط مناسب موجب یکنواخت‌سازی پساب می‌شود. در این حالت سیستم کنترل می تواند مقدار ماده شیمیایی مصرفی مورد نیاز را بصورت مناسبی تعیین کند. اندازه واقعی همزن بستگی به اندازه راکتور دارد. از آنجایی که مخازن و همزن‌ها عموماً پرهزینه‌ترین اجزاء سیستم تصفیه پساب هستند لذا در هنگام طراحی بلحاظ اقتصادی سعی می‌شود که اندازه راکتورها تا حد امکان کوچک در نظر گرفته شوند. اماگاهی اوقات سرعت واکنش خنثی‌سازی کند بوده و در نتیجه تعیین دقیق اندازه راکتور مشکلتر است. همچنین در بعضی مواقع ممکن است میزان پساب ورودی به سیستم بطور ناگهانی افزایش یابد. در این شرایط استفاده از یک راکتور بزرگتر اقتصادی‌تر بوده زیرا در غیر این صورت باید از یک سیستم تزریق ماده شیمیایی که به اندازه کافی بزرگ باشد، استفاده کرد.هرگونه اختلاط یا همزدن پساب قبل از اینکه جریان پساب به راکتور برسد، می‌تواند بر اندازه راکتور کنترل PH، موثر باشد. در بیشتر موارداثر یک پساب با PH کم یا زیاد را می‌توان با عبور آن از سیستم پساب دیگر کاهش داد زیرا مخلوط کردن این جریان با سایر جریانها باعث ایجاد PH مناسب‌تر می‌شود. بنابراین با در نظر گرفتن یک مخزن متعادل‌سازی جریانها که قبل از راکتور واقع می‌شود، می‌توان دامنه نوسانات PH را بنحو مطلوبی کنترل کرد.
یک واکنش خنثی سازی ممکن است بعلت واکنش کند بعضی مواد موجود در پساب یا در حالت عمومی‌تر بدلیل بعضی مواد شیمیایی که برای خنثی‌سازی وارد پساب می‌شوند، سرعت پایینی داشته باشد. آهک و منیزیم نمونه‌هایی از مواد شیمیایی خنثی‌کننده بوده که سرعت واکنش آنها کند است. اگرچه سرعت واکنش آنها خیلی کند‌تر از هیدروکسید سدیم وکربناب کلسیم است ولی بعلت ارزان بودن آنها، عموماً‌در سیستم‌های تصفیه پساب از آنها استفاده می‌شود.
در سیستم‌های تصفیه پساب عموماً از آهک و اکسید منیزیم بصورت دوغابه استفاده می‌شود. برای مواد شیمیایی دوغابه‌ای، شدت واکنش خنثی‌سازی متناسب با مساحت سطح تماس ذرات بوده و زمانی که PH به حالت خنثی نزدیک می‌شود، به دلیل اینکه ذرات واکنش‌دهنده در این دوغابه‌ها اندازه یکنواختی ندارند، سرعت واکنش کاهش می‌یابد. در واکنش خنثی سازی پساب، ابتدا ذرات کوچک موجود در دوغابه‌ که فعالیت بیشتری دارند واکنش می‌دهند و زمانی که PH به محدوده خنثی‌نزدیک می‌شود واکنش‌پذیری سیستم کمتر شده و ذرات باقی مانده دوغابه وارد واکنش می‌شوند.
اگر وقتی آهک بعنوان ماده شیمیایی خنثی ساز در یک راکتور کوچکتر از اندازه معمول استفاده می‌شود PH به محدوده بالای 9 برسد یک فرارفت کنترل نشده ایجاد خواهد شد. اگر اکسید منیزیم بعتوان ماده خنثی ساز در یک راکتور کوچکتر از اندازه معمول استفاده شود مشکلات کمتر است. اکسید منیزیم تنها بر ذرات کوچک و بعضی ذرات درشت موجود در پساب تاثیر‌گذار است زیرا اکسید منیزیم فقط PH پساب را می‌تواند به نزدیکی 9 هدایت کند.
گاهی اوقات مشکلات بوجود آمده بر اثر سرعت پایین مواد را می‌توان با طراحی یک واحد خنثی‌سازی دومرحله‌ای برطرف کرد. این عمل ممکن است با برگشت دادن مواد واکنش‌نداده به راکتور مرحله اول انجام شود. پس ماده تازه یا یک ماده واکنش‌پذیرتر به منظور تکمیل واکنش خنثی‌سازی می‌تواند در مرحله دوم استفاده شود.
در بعضی موارد کامل شدن واکنش خنثی سازی پساب با آهک یا منیزیم حدود یک ساعت طول می‌کشد. اگر پساب دارای مواد شیمیایی کند واکنش‌دهنده یا ماده خنثی‌ساز دوغابه‌ای باشد، برای تهیه بهینه حجم راکتور و همزن مورد نیاز ممکن است به تست‌های راکتور در مقیاس پایلوت نیاز باشد.
●مدلسازی
گاهی اوقات از یک مخزن متعادل‌سازی به منظور اختلاط پساب‌های اسیدی و قلیایی استفاده شده تا نیازی به راکتور خنثی‌سازی نباشد. این موضوع را می‌توان با داده‌های بدست آمده از نمونه‌برداری‌های انجام شده از پساب ارزیابی کرد. از ترکیب داده‌های تیتراسیون و دبی، میزان مواد شیمیایی مورد نیاز بدست می‌آید که این عمل با انتگرال‌گیری عددی به منظور مشابه‌سازی عملکرد یک مخزن متعادل‌سازی انجام شود.
برای انجام این کار، مقادیر PH و دبی ثبت‌شده از داده‌های جمع‌آوری شده اولیه در فواصل زمانی مشخصی (عموماً هر 1 الی 10 دقیقه) تقسیم می‌شوند و داده‌ها در یک صفحه بصورت خطوط دبی و PH ترسیم می شوند. اگر از یک ترسیم‌کننده الکترونیک استفاده شود، می‌توان مستقیماً از داده‌های بدست آمده نمودارهای مربوطه را رسم کرد.
پس منحنی‌ تیتراسیون طراحی برای تبدیل هر نقطه از داده PH به قلیائیت (برحسب میلی‌گرم در لیتر) استفاده می‌شود. با ضرب این عدد در شدت جریان پساب، منحنی‌ میزان قلیائیت برحسب lb/min بدست می‌آید. با انتگرال عددی منحنی قلیائیت می‌توان بطور مستقیم تاثیر مخزن متعادل‌سازی را بر روی سیستم تصفیه پساب مدلسازی کرد. برای جریان عبوری از یک مخزن با حجم ثابت می‌توان از رابطه زیر استفاده کرد.
که
C = قلیائیت مخزن (mg/L as CaCo3)
Cw = قلیائیت خوراک (mg/L as CaCo3)
F= شدت جریان عبوری از مخزن در طی افزایش زمان (gal/min)
V= حجم مخزن (gal)
TΔ= فاصله زمانی (min)
بدین ترتیب با انتگرال‌گیری از داده‌های بدست آمده، می‌توان قلیائیت پساب متعادل شده را در هر لحظه بدست آورد. همچنین می‌توان وضعیت PH مخزن متعادل سازی را توسط تیتراسیون مشخص کرد. شکل (8) کاربردی از این روش مدلسازی را برای یک جریان پساب واقعی نشان می‌دهد که سه مخزن متعادل‌سازی مختلف برای یک دوره 8 ساعته مورد ارزیابی قرار داده شده‌اند. این شکل نحوه تغییرات PH را در مخازن با اندازه‌های مختلف نشان می‌دهد.
در این مورد، یک مخزن متعادل‌سازی 1000 گالنی یا بزرگتر می‌تواند مشکلات PH پایین را بدون نیاز به سیستم افزودنی ماده شیمیایی خنثی‌کننده، رفع کند.
یک مخزن 4000 گالنی نیز می‌تواند مشکلات PH بالا را دراین شرایط بخوبی برطرف کند. افزایش حجم مخزن نشان می‌دهد که دوره نمونه‌برداری نباید در شرایط تخلیه‌های قلیایی قابل ملاحظه باشد. بنابراین طرح نهایی این سیستم شامل یک مخزن متعادل‌سازی 2000 گالنی و یک راکتور منفرد بایک سیستم تزریق ماده شیمیایی اسیدی است.
●●نتیجه‌گیری
برای طراحی سیستم کنترل PH، نیاز به اطلاعاتی در مورد شرایط عملیاتی پساب نظیر دبی، PH و قلیائیت است. این اطلاعات از طریق نمونه‌برداری و تیتراسیون بدست می‌آیند و سپس با رسم منحنی‌های مربوطه می‌توان میزان ماده شیمیایی مورد نیاز برای خنثی‌سازی پساب را محاسبه کرد. در نهایت با در نظر گرفتن موارد فوق، طراحی و تعیین ظرفیت مناسب مخازن خنثی سازی و متعادل‌سازی انجام می‌شود.
لازم به ذکر است برای طراحی سیستم کنترل PH باید موارد زیر در نظر گرفته شوند.
▪ نمونه‌برداری پساب باید بدقت و با در نظر گرفتن شرایط سیستم انجام شود.
▪طول دوره نمونه‌برداری باید به نحوی باشد که شرایط عمومی پساب را در بر گیرد.
▪استفاده از یک مخزن متعادل‌ساز می‌تواند باعث اختلاط پساب‌ها با یکدیگر و در نتیجه موجب کاهش میزان مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای واکنش خنثی سازی در راکتور کنترل PH شود.

موضوعات مرتبط: عمران-محیط زیست

0 مبانی زمین شناسی ساختمانی

فصل اول - ساختمان های گنبدی
بطور کلی، ساخت های گنبدی را می توان بعنوان ساختهایی تعریف کرد که در نتیجه نیرو های قائمی – که از پایین به بالا اثر می کنند – تشکیل می شوند.  بدیهی است که در اینجا، مقصود آن دسته از ساختمان های گنبدی شکلی است که تشکیل آنها، غیر از عوامل تکتونیکی بوده است و از جمله مهم ترین آنها، می توان گنبد های نمکی را نام برد.

موضوعات مرتبط: عمران-زمین شناسی