OK
گروه بین المللی کارخانجات آجر نسوز نما آذرخش
مقالات معماری و عمران - بخش سی و یکم

در یک سازه با ستونهای ضعیف ، تغییر شکل پلاستیک در یک طبقه خاص متمرکز شده و در نتیجه نیاز به یک ضریب شکل پذیری نسبتا بزرگ است.

 

در هر دوی شکست برشی و گسیختگی خمشی ستونها تنزل سختی در مقایسه با تنزل سختی به هنگام تسلیم تیرها بیشتر می باشد . چنین چیزی به علت وجود نیروهای محوری در ستونها اتفاق می افتد.

 

حتی در حالتی که یک قاب با ستونهای قوی و تیرهای ضعیف طراحی شود ، در یک مود گسیختگی استاتیکی در پایه ستونهای پائین ترین طبقه لولا های پلاستیک تشکیل می شود . بنابراین لازم می باشد همواره برای ستونها شکل پذیری کافی تامین شود.

 

سازه های سخت یا نرم – یک سازه نرم نظیر یک قاب فولادی با اتصلات صلب برای محلی که انتظار می رود واکنش حرکت ارتعاشی آن کوتاه باشد ، مناسب خواهد بود زیرا در این صورت حرکت نسبتا کوچکی را تجربه می کند . در هر حال ، یک سازه انعطاف پذیر ، تغییر مکان جانبی زیادی از خود نشان می دهد که باعث بوجود آمدن خسارت در اعضای ناسازه ای می شود . در ساختمانهای بلند ، نوسانات حاصل از باد می تواند باعث ناراحتی ساکنین شود و لذا در این حالت یک سازه سخت مطلوبتر می باشد . بنابراین بطور قاطع نمی توان ادعا نمود که نوعی بر نوع دیگر رجحان دارد

 تأثیر زلزله بر ساختمان ها

 

زمین لرزه وقتی شروع می شود که دو تکه بزرگ  پوسته زمین  بر  روی هم  می لغزند . با وجود این که این پوسته های عظیم الجثه ممکن می باشد فقط چند اینچ جابجا شوند اما مقدار انرژی خارق العاده ی را آزاد می کند . بعد ازآزاد شدن ، انرژی همچون موجهایی از میان لایه هایی از خاک ، ترکیباتی از شن ، سنگ ، صخره و آب به طرف سطح  زمین به حرکت در   می آید . فونداسیون ساختمانها و سازه های دیگر در میان این لایه ها یا رویشان قرار می گیرند . زلزله با جابجایی زمین و ارتعاش فونداسیون ، سازه را به ارتعاش وا می دارد .

 

این که یک فونداسیون ، ساختمان را در طول زمین لرزه  سرپا نگه خواهد داشت یا نه ، بطور خیلی زیادی به نوع خاکی که در آن بستر می گیرد بستگی دارد . و ساختمان سازان  واقفند که همه خاکها مثل هم نیستند . حتی ساختمان های ساخته شده بر  روی زمین استوار هم هنگام زمین لرزه  با مشکلاتی مواجه هستند . با  وجود احتمال اینکه  فونداسیون در داخل زمین نرود ،  هیچ ضمانتی برای اینکه ساختمان پا برجا خواهد ماند وجود ندارد .

 

هر  سازه ای  یک  فرکانس  ارتعاشی طبیعی دارد که بستگی به ارتفاع سازه دارد . برای درک این موضوع پاندولی که آویزان بوده و در حال تاب خوردن می باشد را تصور کنید .

 

اگر طنابی که  پاندول از آن آویزان می باشد کوتاه باشد ، فاصله ی را که پاندول در آن حرکت لنگری خواهد داشت کوتاه تر از زمانی که طناب بلند می باشد خواهد بود پاندول کوتاه نیز سریعتر حرکت خواهد کرد . همچنین ساختمانهای کوتاه سریعتر مرتعش می شوند و ساختمانهای بلند در عوض به آرامی مرتعش می شوند .

 

بزرگترین خطر برای  هر ساختمانی  چه بلند و چه کوتاه زمانی  اتفاق می افتد  که  فرکانس یا  زمان  ارتعاشات طبیعی ساختمان با فرکانس ارتعاشات زمین لرزه هماهنگ شود . این شرایط که به  آن  رزونانس گفته می شود شبیه  به زمانی می باشد که شما کسی را در روی تاب هل   می دهید . اگر این کار را با ریتمی  که تاب  به طرف جلو  و  عقب در حرکت  می باشد همزمان کنید ،  انرژی زیادی برای فرستادن شخص تاب خورنده به اوج تاب مورد نیاز نخواهد بود .

 

 به همین ترتیب وقتی ساختمانی که شروع  به ارتعاش  کرده  توسط زمین لرزه همزمان و ریتمیک هل داده شود ، ساختمان همچون فرد تاب  خورنده  به  اوج تاب می رسد . این ارتعاشات ساختمان را شکاف می دهند .  ساختمانهای  بلند معمولاً کمتر با این مشکل مواجه اند . یک به این علت که  آنها از مواد قوی و انعطاف پذیری ساخته می شوند که تحمل لرزه را دارند . علت دیگر  این که آنها  معمولاً بر روی زمین با ثبات ساخته می شوند در نتیجه موج های زمین لرزه با سرعت از این زمین عبور می کنند .

 

 اما در نظر داشته باشیم که هرچه ساختمان بلندتر باشد نرم تر می باشد در نتیجه دارای دوره تناوب طولانی تری نسبت به ساختمان های کوتاهتر می باشند در نتیجه ماکزیمم جابجایی ها را به خود می گیرد .

 

ساختمانهای بلند به  آرامی مرتعش شده تا  آنجا ئیکه شانس کمتری  برای  وقوع رزونانس در آنها بوجود می آید . برآوردها می گویند که در اثنای زمین لرزه در یک آسمان خراش بلند باید احساس امنیت کنیم .

 

ساختمانهای بلند اکثراً در معرض بارهای دینامیکی بزرگی ناشی از عوامل محیطی مختلفی    می باشند که شامل بارهای ناشی از زلزله و بادهای شدید و ... می باشند ، لذا امروزه یکی از مهمترین مشکلات قبل روی مهندسین سازه ، یافتن راه هایی برای کاهش حرکت جانبی سازه و ارتعاشات ایجاد شده در ساختمان های بلند در جهت افزایش ضریب ایمنی سازه و راحتی وآسایش ساکنین می باشد . امروزه تعداد زیادی از ساختمان های بلند با گونه های مختلفی از ابزارهای کنترل جابجائی ساخته شده اند.

 

بارهای وارده بر سازه در بعضی موارد ممکن می باشد از نظر مقدار ، جهت و موقعیت تغییراتی نسبت به زمان داشته باشند . این بارها را اصطلاحاً بارهای دینامیکی گویند . در چنین حالتی رفتار سازه « مقادیر تغییر شکلها ، نیروهای داخلی و تنشها » وابسته به زمان خواهد بود .

 

بنابراین رفتار سازه در این حالت بر عکس رفتار استاتیکی آن جواب منحصر به فردی نخواهد داشت ، بلکه در هر لحظه از زمان ، رفتار خاصی برای آن موجود خواهد بود که به آن رفتار دینامیکی می گویند .

 

در اثر اعمال بارهای دینامیکی ، تغییر مکان حاصله همراه با سرعت و شتاب خواهد بود . جهت مقابله با شتاب وارده ، نیرویی به نام نیروی لختی در اثر جرم و جهت مقابله با سرعت ، نیروی میرایی در اثر اصطکاک بین ذرات ، لقی اتصالات و غیره بوجود می آید.

 

 بنابراین نیروهای داخلی سازه نه تنها می باید با بارگذاری اعمال شده بر آن در تعادل باشند ، بلکه نیروهای لختی ناشی از شتاب و میرایی ناشی از سرعت نیز در تعادل مؤثر می باشند . از جمله اثرات دینامیکی وارد بر سازه ها و ساختمان ها می توان به موارد زیر اشاره کرد :

 

اثر انفجارها

 

بارهای متحرک ترافیکی

 

و . . .

 

اثر زلزله

 

نیروی باد

 

نیروی ناشی از امواج بر سازه های دریایی

 

بتن پلیمری چیست؟

 

قرن بیستم را به حق باید قرن پلیمر ها نیز دانست ، محصولات پلیمری از لحاظ حجمی در سال 1990 بر حجم محصولات آهنی فایق آمد و قبل بینی می شود که در قرن حاضر ، از لحاظ وزن نیز بالاتر رود . صنایع ساختمان بزرگترین مصرف کننده موادّ پلیمری ، 25 تا 30 درصد از کلّ پلیمر ها را مصرف می کند .

 

یکی از مواردی که در ساختمان به وفور استفاده می شود بتن می باشد . این مادّه به دلیل هزینه پایین تولید ، راحتی استفاده و استحکام فشاری ، یکی از موادّ پرمصرف در سازه هاست ولی به دلیل نقایصی که دارد ( نقایصی چون : 1 – تخریب یخ زدگی و ذوب  2 – تخریب پذیری توسّط موادّ شیمیایی خورنده  3 – استحکام کششی کم   4- دیرپخت بودن و …. ) همزمان با تولید این مادّه ، ترکیب آن با فولاد ( مسلّح کردن بتن )‌ و ایجاد خاصیّت تاب خمشی مطرح شد و از همان موقع ، استفاده از موادّ و ترکیبات شیمیایی ، برای بهبود خواصّ آن مورد توجّه قرار گرفت . حاصل تحقیقیاتی که در این زمینه صورت گرفت این نتیجه را در بر داشت که جایگزینی مناسبی ، با موادّ پلیمری انجام شده می باشد و با به کارگیری آنها به روش های مختلف ، خواصّ بتن ارتقا می یابد . ( این تحقیقات بیشتر در ژاپن ، آمریکا و روسیه انجام شده می باشد ) .  در این رابطه خانواده بتن های پلیمری ، بهترین خاصیّت  ها را از خود نشان دادند . خواصّ این نوع بتن ، برتر از بتن های سیمانی بود و گاهی خواصّ

منحصر به فردی از خود نشان می دهد . با توجّه به ‌نیاز بیشتر به استحکام در سازه ها و برتری های این نوع بتن ، بتن پلیمری مورد علاقه دانشمندان واقع شد و با وجود آنکه مدّت زیادی از اختراع آن نمی گذرد و علیرغم قیمت بالایی نیز که داراست مورد استقبال روزافزون قرار گرفته می باشد . بتن های پلیمری از حدود سال 1950 وارد بازار شده اند و قبل بینی می شود در طیّ دهه قبل رو ، مصرفشان 10 برابر شود . کاربرد این نوع پلیمرها به دو شاخه استفاده جامد و استفاده غیر جامد تقسیم می شود .

در حالت جامد محصولات پلیمری به جای  فولاد جایگزین می شوند و بتن را مسلّح می کنند که در این حالت ، پلیمر به صورت رشته ، شبکه و یا میلگرد در بتن استفاده می شود . در حالت غیر جامد با تزریق پلیمر های پودری و مایع ، در دوام بتن بهبود حاصل می شود .

 

در کشور ما کار خاصّی روی بتن پلیمری صورت نگرفته می باشد و هنوز در سطح یک موضوع تحقیقاتی برای دانشجویان

باقی مانده می باشد ، موضوعی که منابع تحقیق آن نیز غالباً خارجی هستند .

 

بتن های پلیمری ( Polymer Concrete )  حالت جامد :

 

اکثر موادّ و مصالح طبیعی به دلیل ناپیوستگی های سطحی و ترکیباتی که در خود دارند ، دارای مقاومت لازم برای تحمّل

تنش های زیاد نیستند و لازم می باشد تا با موادّ دیگری مسلّح شوند . دانشمندان به دنبال موادّی هستند که در ضمن مسلّح کردن بتن ، دارای وزن کمتر ،  مقاومت بیشتر در برابر عوامل جوّی ، رفتار بهتر در بارگذاری های متناوب باشد  و بتواند مقاومت خود را  در دماهای بالا مثل دمای کوره حفظ کند و …..از این قبیل.

 

 یکی از مشهورترین این مصالح ، کامپوزیت های پلیمری می باشند . اوّلین باری که کامپوزیت ها در بنا استفاده شد در زمان جنگ جهانی دوّم بود . در آن زمان بر روی ساختمان هایی که باید رادار نصب می کردند ، استفاده  از سازه های فلزّی و یا حتّی بتن آرمه ، مشکل ایجاد می کرد ، با مسلّح کردن بتن توسّط کامپوزیت های بتنی  ، این مشکل برطرف شد . همچنین در همان بحبوحه جنگ بعضی از قسمت های هواپیماهای جنگی را از پلی استرهایی که با رشته های شیشه تقویت شده بودند

می ساختند .

 

در ساختمان های مسکونی از کامپوزیت هایی با فیبر شیشه ای یا پلی استر استفاده  می شد . (‌ سازه کامپوزیتی GPR ) ، دو ساختمان  استثنایی با سازه کامپوزیتی ساخته شده می باشد که یکی سازه گنبدی شکل در بن غازی (‌ 1968 )‌ و دیگری سقف فرودگاه دبی ( 1972 )‌ می باشد که تأثیر محسوسی بر استفاده  از این نوع سازه ها داشته می باشد .

 

اکثر این سازه ها دارای سازه اصلی بتن مسلّح بود و برای ساخت پانل ها از GPR (Glass Polymer Reinforced )  بهره می برد ، همانند سازه قوسی فضاکار زمین فوتبال شهر منچستر (‌1980 ) ، مهمّترین کاربردهای GPR به قرار زیر می باشد :

 

1-    ساختمان  هایی که تحت اثر خوردگی شدید هستند .

 

2-     سازه های پیشرفته رادارها .

 

3-    ساختمان  هایی که کنترل کیفیّت آنها مهم می باشد .

 

4-    ماهواره ها .

 

5-    آنتن های بزرگ .

 

مهمّ ترین دلایل افزایش استفاده  از کامپوزیت ( Composite )  :

 

1 – وزن کم

 

2- قابلیّت ایجاد معماری های زیبا  

 

3- مقاومت در برابر شرایط جوّی 

 

4- خواصّ ضدّ خوردگی

 

5 – وجود سازه هایی که در آنها نباید از فلز استفاده  کرد .

 

امروزه بسیاری از پل های بتن آرمه به دلیل وجود کلر در آب دریا ، تخریب شده اند که بتن پلیمری این نقیصه را ندارد و خورده نمی شود ، محصولات پلیمری در حالت جامد بیشتر به صورت میلگرد و شبکه مورد استفاده قرار می گیرند .


1397/05/30
Bookmark and Share شماره مقاله :2370 تعداد بازديد :116
مقالات معماری و عمران - بخش سی و یکم

درج نظرات مقاله

نويسنده
نظر