بررسی رفتار و خصوصیات بتن اسفنجی

مقدمه
همانطور که می‌دانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا می‌کند و یکی از عوامل بسیار مؤثر در سازه‌های بتنی در جهان است. در این راستا انجمن سیمان پرتلند (PCA) تحقیقاتی را به منظور استفاده از بتن در دیگر پروژه‌ها آغاز نموده؛ پس از آزمایشات و تحقیقات فراوان موفق شد به راه حل بسیار خوبی به نام بتن اسفنجی (بتن تراوا ) دست یابد. بتن اسفنجی که حاصل این دست رنج بود، توانست تحولات زیادی را در محوطه سازی‌های شهر‌های اروپا و آمریکا ایجاد کند. البته این نوع بتن هنوز در ایران جا نیفتاده، ولی امید است با تلاش مسئولین ادارات، مهندسین و متخصصین فن این بتن به منظور حفظ بیشتر محیط زیست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه‌های کشورمان نیز قرار بگیرد.

بتن اسفنجی چیست؟
بتن اسفنجی یک مخلوط سنگدانه درشت(شن)،سیمان، آب و ماسه به میزان اندک(وگاهی اوقات بدون ماسه) است. در ساختار این بتن %25-15 (از لحاظ حجم) فضای خالی وجود دارد و این امر‌ موجب عبور آب از داخل این بتن می‌شود.

در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن کمتر استفاده می‌شود و این مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت یک ساعت کاملا" از آب تخلیه خواهد شد.

نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجی

برای آشنایی بیشتر با این بتن، در جدول، زیر میزان مواد مختلف به کار رفته شده از آن ذکر شده است:

نسبت مواد	مقدار مواد
1-مواد دارای خواص بتن (البته در مورد مواد دارای خواص سیمای یا همان افزونی‌های بتن بعدا" بیشتر توضیح داده می‌شود.)	270 to 415 kg/m^3 (450to 700 1b/y^3)
2-سنگدانه	1190 to 1480 kg/ m^3 (2000 to 2500 1b/y^3)
3-نسبت آب به سیمان (از لحاظ جرم)	0.27 to 0.30
4-نسبت ‌سنگدانه ‌به ‌سیمان (ازلحاظ جرم)	4 to 4.5:1
5- نسبت ‌سنگدانه ریز (ماسه) به سنگدانه درشت (شن)	0 to 1:1

رفتار بتن اسفنجی

همچنین به منظور آشنایی بیشتر با رفتار این بتن، ویژگی‌های آن در زیر بیان شده است:

مشخصات	مقدار
اسلامپ یا نشست (stump)	20 mm (3/4 in)
چگالی (وزن مخصوص)	1600 to 2000 kg/m^3 (100 to 125 1b/ft^3)
زمان گیرش (setting time)	1 ساعت
تخلخل (از لحاظ حجم)	15% to 25%
میزان نفوذ پذیری (از لحاظ میزان سرعت)	120 L/min to 320 L/m^2/min (3ga1/ft^2/ min to 8 gal /ft^2/min)
مقاومت فشاری	3.5 Mpa TO 28 Mpa (500psi to4000 psi)
مقاومت خمشی	1 Mpa to 3.8 Mpa (150 psi to 550 psi)
افت بتن	200x10^-6

نصب بتن اسفنجی

نصب بتن اسفنجی شامل 4 مرحله اساسی است:

مخلوط کردن

جاگذاری کردن (گماردن، قراردادن)

تراکم و فشرده سازی (کوبیدن )

عمل آوردن بتن

بوجود آوردن، قرار دادن و عمل آوردن بتن اسفنجی همه به جای اینکه در یک کارخانه زیر شرایط یکسان انجام شوند، در محل کار (پای کار) انجام می‌شوند.

اگر چه بتن اسفنجی می‌تواند توسط همان تهیه کننده‌های بتن توپر تهیه شده و توسط همان کامیون‌های بتن توپر تحویل داده شود، اما این ویژگی‌های فیزیکی منحصر به فردش است که نیاز به یک پیمانکار با تجربه تخصصی دارد. همچنین تفاوت‌های ساختاری ما بین بتن اسفنجی و بتن غیر قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نیازمند است.

به هر حال، کیفیت و عملکرد بتن اسفنجی بستگی به میزان آشنایی و عملکرد نصب کننده و خاصیت ضربه‌های ساختاری (کمپکت) دارد.

این نوع بتن به دلیل مقاومت نسبتاً پایین آن psi400 الی psi 4000 اساس مشخص شده و پذیرفته شده‌ای برای مقاومت بالا نیست. و مساله مهم تر در موفقیت یک روسازی بتن اسفنجی مقدار پوکی (فضای خالی) آن است.

البته باید بدانیم که زیر سازی این بتن و زمین زیرینش نباید کاملاً غیر قابل نفوذ باشد و باید حداقل اندکی خاک و زیر سازی آن نفوذ پذیری داشته باشد. در مناطق ماسه‌ای هم بتن اسفنجی مستقیماً بالای ماسه گذاشته می‌شود.

همچنین باید به این موضوع اشاره کرد که یخ‌زدن آب در داخل این بتن مشکلی ایجاد نمی‌کند، زیرا آزمایش‌هایی صورت گرفته که در آن بتن اسفنجی را به مدت بیش از 15 سال در آب و هوای سرد گذاشته و آب باران و برف پس از ورود به داخل بتن یخ می‌زد. کاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مساله را حل نموده است و مشکلی در به کار بردن این بتن در این مناطق وجود ندارد.

نقش مواد افزودنی ( مواد دارای خواص سیمانی ) در بتن اسفنجی

   مواد افزودنی(یا همان مواد دارای خواص سیمانی) که در بتن اسفنجی بکار می‌روند عبارتند از: رقیق‌کننده‌های سیمان(C 1157، C 595 ASTM )، خاکستر بادی و پوزولان طبیعی (ASTM   C  618)، روباره (ASTM C  989) و بخار سیلیس(ASTM C 1240‌).

حال به برخی از آن‌ها که نقش بسیار مهمی در ساختار بتن دارند و می‌توانند به جای سیمان مورد استفاده قرار گیرند(که در ایران از آنها به ندرت استفاده می‌شود) اشاره می‌کنیم. در واقع این مواد بر عملکرد زمان گیرش، میزان افزایش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذیری و ... در بتن تأثیر می‌گذارند و در یک کلام  کلید عملکرد بالای بتن، در استفاده از مواد افزودنی (SCMS) است.

از آن جمله می‌خواهیم به گاز سیلیس، خاکستر بادی و روباره که همگی دوام بتن را بوسیله کم کردن نفوذ پذیری و شکاف ( ترک خوردگی) افزایش می‌دهند اشاره می‌کنیم:

گاز سیلیس (Silica fume): یک فرآورده فرعی (محصول جانبی) از تولید سیلیکون است، و از دانه‌های خیلی ریز و ذرات کروی شکلی تشکیل شده است و به طور موثری مقاومت و دوام بتن را افزایش می‌دهد. به طور مکرر برای ارتفاعات بلند ساختمان‌ها به منظور افزایش مقاومت فشاری بتن(با استفاده از گاز سیلیس مقاومت بتن از psi 2000 هم فراتر می‌رود.) استفاده می‌شود و می‌توان از آن %12- 5 به جای سیمان در بتن استفاده کرد. 

خاکستر بادی (fly ash): خاکستر بادی، محصول فرعی انبار زغال سنگ سوزان در نیروگاه‌های برق است و سال‌ها قبل به عنوان ماده‌ای بی‌مصرف روی زمین انباشته می‌شد و بدون استفاده بود. اما حالا به عنوان یک ماده مهم در صنعت سیمان سازی به کار برده می‌شود و می‌توان از آن %65-5 به جای سیمان در بتن استفاده کرد.

روباره (Blast furnace Slag): روباره، محصول فرعی زباله در صنعت پولاد (فولاد) است، و سهم آن در مقاومت و دوام بتن بیشتر است و می‌توان از آن %70-20 به جای سیمان در بتن استفاده کرد.

مزایای بتن اسفنجی چیست و موارد استفاده از آن کدام است؟

بتن اسفنجی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است، که البته مزایای زیست محیطی آن بیشتر مد نظر است. از مزایای اقتصادی آن می‌توان به پایین آمدن خرج‌های فراوان به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع می‌توان گفت با وجود بتن اسفنجی نیازی به ساختن جوی‌های آب فراوان در سطح شهر و کنار خیابان و کوچه‌ها و همچنین کانال‌های بزرگ آب نیست. زیرا این بتن هر گونه بارندگی را مستقیماً به زمین و سفره‌های آب زیرزمینی منتقل می‌کند و در واقع یک مزیت زیست محیطی نیز محسوب می‌شود. از دیگر مزایای زیست محیطی آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مکان‌ها به هنگام بارندگی

جلوگیری از آلوده شدن آب بارندگی‌ها (زیرا اگر زمین غیرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمین که آلودگی فراوان دارد جریان می‌یابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگی می‌شود.)

پر شدن ذخایر آب زیرزمینی

در نقاط سرد که ماندن برف و باران روی زمین (بعد از بارش) منجر به سردتر شدن آن مناطق می‌شود می‌توان با استفاده از این بتن آب باران و برف را به داخل زمین هدایت کرد و از سردتر شدن آن ناحیه جلوگیری کرد.

همچنین می‌توان از این نوع بتن در مکان‌هایی که نیاز به زمین خشک است استفاده کرد مثلاً در زیر سازی چمن‌های استادیوم‌های فوتبال.

همچنین در مناطق سردسیر، بدلیل عبور آب از این بتن از یخ زدگی سطح معابر و در نتیجه ایجاد خطر جلوگیری می‌کند که شهرداری‌های محترم می‌توانند از این بتن در پیاده‌رو سازی‌ها و محوطه سازی پارک‌ها، پارکینگ‌ها و معابری که مشکل آبگیری دارند استفاده نمایند.(مترجم)

 ایجاد مناظری زیبا به هنگام بارندگی، زیرا با وجود این بتن دیگر هنگام بارندگی آب گرفتگی وجود ندارد.

بررسی رفتار سازه بعد از ناپایداری و پدیده آشفتگی (chaos)

یکی از مباحث جدید مطرح شده در علم ریاضیات، آشفتگی (chaos) است.  این موضوع در محدوده دینامیک غیرخطی مورد بررسی قرار می‌گیرد.  در دینامیک غیرخطی در صورتی که دو نقطه شروع مجاور داشته باشیم بعد از مدتی رفتار هر کدام از دو مسیر با یکدیگر متفاوت خواهد بود و نسبت به هم واگرا می‌شوند.  در صورتی که اگر ما همین مساله را بصورت خطی در نظر می‌گرفتیم،  این دو مسیر با همان اختلاف کم اولیه ادامه پیدا می کردند.  در واقع اگر در یک سیستم غیرخطی نمودار رفتار شتاب - تغییر مکان که تحت عنوان phase space معرفی می‌شود را رسم کنیم و مورد ارزیابی قرار دهیم، امکان مشاهده رفتار آشفته برای ما میسر خواهد بود.  شاید یکی از ساده‌ترین جاهایی که در آن می‌توان بحث آشفتگی را شناخت، در حل معادله x2 + x (1 / 1) 0 با استفاده از روش عددی نقطه ثابت باشد در واقع در حل این معادله از نگاشت (mapping) استفاده می‌شود پاسخ‌هایی که از حل عددی این معادله بدست می‌آید برای مقادیر نزدیک به 4 رفتار آشفته از خود نشان می‌دهد. 

لذا یکی از مباحث مهم در طرح بحث آشفتگی نگاشت‌های Poincare است که در آن بحث آشفتگی را در رفتارهای انشعابی (bifurcation) نشان می‌دهد.  در این نگاشت‌ها ما با نقاط جاذب و دافع مواجه می شویم که شباهت بسیاری با جاذب‌ها و دافع‌های موجود در phase space در سیستم‌های دینامیکی دارند.  لذا در طرح بحث آشفتگی بحث phase spaceها یا فضای نمود و نیز نگاشت Poinare اهمیت فراوانی دارند.  یکی از جاهایی که بحث آشفتگی مشاهده می‌شود در رفتارهای کمانشی پوسته‌ها و نیز تیرها است.  در واقع آشفتگی استاتیکی نسبت به پارامتر مکانی و آشفتگی دینامیکی نسبت به پارامتر زمانی طرح می‌شود.  از آنجایی که باید در این بحث نسبت به مباحث رفتار بعد از کمانش سازه (postbukling) آگاهی داشت.  طرح مباحث فوق صورت گرفته است و منحنی‌های انشعابی در مورد پوسته‌ها و تیرها بدست آمده است.  این بررسی به دو صورت انجام شده است اولا بررسی رفتارهای کلی سازه با استفاده از نگاشت poincare و ثانیا بررسی رفتار با استفاده از مباحث انرژی پتانسیل که در حالت وسیع‌تر به تیوری کتستروفی ارتباط پیدا می‌کند.  بحث کتستروفی در سیستم‌های gradient مطرح است یعنی سیسم‌هایی که معادلات حاکمش از یک پتانسیل (انرژی پتانسیل کار) قابل بدست آوردن است.  تئوری کتستروفی می‌گوید: در یک سیستم که بر آن یک تابع هموار (smooth) با حداکثر چهار پارامتر (بارگذاری یا نقص سازه‌ای) حاکم است، بصورت پایه تنها هفت نوع هندسی محلی، یکتایی‌های پایدار وجود دارد که به آنها مجموعه‌های کتستروفی گفته می‌شود.  این هفت نوع مورد بحث قرار گرفته و اشکال آنها رسم شده است.  بعد از یافتن معادلات حاکم بر سازه در حالت کمانش دینامیکی و استاتیکی، در حل این معادلات از روش Perturbation استفاده می‌کنیم و مشاهده می‌شود که نتایج دقیقا با نتایج بدست آمده از روش انرژی پتانسیل کل مطابقت دارد.  در مرحله بعد با استفاده از روش مقیاس‌های متعدد (multiple scales) فضای آهسته S و یا زمان آهسته را تعریف می‌کنیم.  در بحث آشفتگی استاتیکی این فضای آهسته S، نقش متغیر زمان در مسایل دینامیکی را ایفا می‌کند و همانگونه که ما phase spaceها یعنی منحنی‌های x-x را در دینامیک با توجه به متغیر زمان داشتیم، در اینجا هم x با توجه به فضای آهسته S تعریف می‌شود که خود یک پارامتر مکانی است.  با توجه به phase spaceهای یک آونگ تحت نیرو و مشاهده نقاط هموکلینیک، هتروکلینیک و حلقه‌های جداساز (separatrix) و نیز مقایسه phase space تعریف شده در این پوسته با phase space مشاهده شده در رفتار آشفته آونگ به این نتیجه می‌رسیم که در واقع در فضای نمود مربوط به پوسته یک حلقه جداساز وجود دارد که بیانگر حساسیت بسیار زیاد نسبت به شرایط اولیه و نیز رفتار آشفته در یک پوسته است.  در واقع در اینجا ما با حل‌های سولیتونی شکل مواجه می‌شویم که شکل خاص خود را دارند و خصوصیات امواج سولیتونی را دارا هستند.  نکته جالب در اینجا است که این امواج سولیتونی شکل در رفتار بعد از کمانش تیر الاستیک دو سر مفصل هم مشاهده می‌شوند.

طراحی و آنالیز با نرم افزار ETABS

در طراحی و آنالیز با نرم افزار ETABS  در ساختمان های بتنی با قاب خمشی ویژه رعایت نکات زیر ضروری است:

1- مطابق آیین نامه 2800 در ساختمان های دارای اهمیت زیاد (بناهای ضروری) فقط باید از سیستم هایی که ویژه هستند استفاده شود بند 2-4-7 آیین نامه 2800.

2- سیستم های باربر : دال دو طرفه از مناسب ترین سیستم های بار بر ثقلی به شمار می رود. 

3- ضخامت دال:
ضخامت دال باید قبل از شروع عملیات مدل سازی به کمک روش دستی محاسبه شود. 
بهترین و دقیق ترین روش برای این کار استفاده از نرم افزار  safe می باشد.  دال یک طبقه باید مدل شود و کیفیت  آن از لحاظ کنترل خیز و میلگرد مورد نیاز در این برنامه کنترل شود.

در آیین نامه بتن ایران ضخامت دال:
برای دال هایی که 4 طرف آنها پیوسته میباشد:  T(min) =O/180
برای دال هایی که 4 طرف آنها آزاد باشد  : T(min) = O/140
برای دو طرف آزاد میانگین خواهیم گرفت .

4- بارگذاری : 

برای برآورد بار دیوارهای داخلی 10 سانتی متری ابتدا وزن کل پارتیشن های طبقه محاسبه شده سپس این وزن روی سطح طبقه پخش می شود.  بار دیوارهای جانبی نیز مستقیماً روی تیرهای جانبی پخش می شود. 

5- بارگذاری جانبی زلزله:

مطابق آیین نامه 2800  میتوان زمان تناوبی سازه را به میزان حداکثر 25% افزایش داد مشروط به اینکه از زمان تناوبی محاسباتی (تئوری) بیشتر نشود.

(!) زمان تناوبی تجربی :T= 0. 07x (h) 0. 75  (بتنی) 

که منظور ضرب این مقدار در عدد     1. 25  می باشد.

 
6- در معرفی مشخصات مصالح 

الف) مبنای برنامه برای تقسیم بار سقف فاصله مرکز تا مرکز می باشد اما بار واقعی از بر تیر تا بر تیر قرار دارد .

ب) برنامه  Etabs وزن تیر ها و ستون ها را بر مبنای فاصله مرکز تا مرکز آنها محاسبه می کند و وزن ناحیه فصل مشترک تیر و ستون دو بار محاسبه می شود که برای حل این مشکل طبق  زیر عمل می کنیم: 

وزن دال به طور کامل محاسبه می شود و در عوض وزن تیر را به نسبت ناحیه مشترک آن با دال کاهش می دهیم. در مورد ناحیه باقی مانده که بین تیر و ستون مشترک است، فرض میکنبم این ناحیه جزء تیر میباشد و اثر کاهش آن روی ستون خواهیم دید.

یک راه حل برای رفع این مشکل اصلاح جرم واحد حجم و وزن واحد حجم تیر ها و ستون ها می باشد در واقع این کار به معنی تعریف چند نوع مصالح می باشد.  

 W = (0. 60/0. 80) x 2400=A   وزن واحد حجم اصلاح شده تیر 

 W = [5. 00/(5. 80-0. 60)] x 2400= B  kg/m 3وزن واحد حجم اصلاح شده ستون 

و به همین ترتیب جرم اصلاح شده تیر را حساب میکنیم.

حال این این اعداد یعنی ,..  A,B  را در پنجره Material Property Data   وارد میکنیم.  معمولاً می توان از اثر اختلاف ارتفاع ستون چشم پوشی کرد ولی در مورد تیر قابل اغماض نیست.

این مشکل در سازه های بتنی با مقاطع بزرگ به شدت در آنالیز و طراحی دخیل میباشد اما در سازه هایی با مقاطع کوچک و نیز سازه های فولادی چندان تأثیری ندارد.  

7- معرفی مقاطع:

در جعبه Reinforcement Data   اگر مقادیر آرماتور در دو انتها تعیین شود طراحی دقیق تر خواهد شد در غیر این صورت Etabs  خودش محاسبه میکند.

8- معرفی مقطع دال :

در صفحه Wall/Slab section  برای دال های مسطح ضخامت غشایی با ضخامت خمشی همواره برابر است(برابر ضخامت خود دال)

المان دال سه حالت میتواند داشته باشد:

Shell :  رفتار کامل صفحه، در این حالت تمام درجه های آزادی فعال می باشد.

Membrane :  رفتار صرفاً غشایی در این حالت درجات آزادی درون صفحه ای فقط آزادند یعنی (سه درجه آزادی دارند).

Plate : صرفآ خمشی در این حالت تنها درجات آزادی برون صفحه ای فعال هستند و بقیه غیر فعال .

9- معرفی حالات بار استاتیکی: 

بنابر آیین نامه 2800 در ساختمان با اهمیت زیاد باید اثر پیچش تصادفی لحاظ شود .

10- حالت بار ویژه (WALL)  برای معادل سازی جرم و بار نیز باید معرفی شود (توضیح در زیر) 

11- اگر زمان تناوبی سازه از 0. 70 بیشتر باشد باید اثر نیروی شلاقی لحاظ شود .

12- امکان معرفی ضریب زلزله به سازه وجود دارد اما در صورت معرفی ضریب زلزله (بدون استفاده از آیین نامه های موجود ) اثر نیروی شلاقی لحاظ نمی شو د گزینه توزیع نیروی زلزله با معرفی ضریب زلزله User Coefficient می باشد، یکی از راه های رفع این مشکل این است که توزیع نیروی زلزله به صورت دستی محاسبه و به برنامه معرفی شود.

راه حل دیگر که مناسب تر به نظر می رسد استفاده از آیین نامه UBC 94  می باشد، به راحتی می توان پارامتر های آیین نامه 2800 را با آیین نامه UBC94  معادل کرد :

به تشریح چگونگی این موضوع می پردازیم: 

اگر ضریب بازتاب را در دو آیین نامه فوق با هم معادل کنیم تمامی ضرایب حذف شده و به رابطه زیر می رسیم :

S = T0 0. 66

 که ضریب T0  برای ما آشنا است (2800) حال اگر ضریب بازتاب از 2. 5  کوچکتر باشد بدون هیچ مشکلی از UBC94 استفاده می کنیم اما در غیر این صورت ضریب را در نسبت 2. 5  به C  ی محاسبه شده توسط آیین نامه UBC، ضرب کرد.

13- در Define menu>Static load cases>1994 UBC seismic Loading

اگر در تعریف و قرار دادن "S" به مشکل برخوردیم یعنی اگر عدد به دست آمده دارای بیش از دو رقم اعشار باشد،می توانید به دلیل خطی بودن رابطه ضریب اهمیت (ا)  با "S" جای این دو را عوض کنید.

14- در پنجره Define static load case names  ضریب Self Weight Multiplier که ضریب لحاظ کردن وزن اسکلت سازه می باشد تنها برای بار مرده 1 است و برای دیگر حالات بار صفر میباشد.

15-   در جعبه define mass source  تعریف حالت بار WALL در واقع بار نیست و برای در نظر گرفته شدن نصف دیوار زیر طبقه  بام معرفی می شود.

 بار نصف دیوار زیر طبقه بام صرفا جهت محاسبه جرم معرفی میشود. این قسمت از دیوارهای بام، بار نیست ولی جرم است و باید در محاسبات جرم دخالت داده شود، یادمان باشد که در مورد دیوارهای پارتیشن هم باید این موضوع را رعایت کنیم یعنی دیوار پارتیشن جزء بار مرده طبقه بام نیست اما نصف بار پارتیشن باید در جرم آن لحاظ شود .

16- یادمان باشد که opening  سقفی است که سختی ندارد اما میتواند بار سطحی تحمل کند .

17- در اختصاص نواحی صلب انتهایی در جعبه Frame End Length Offsets  توصیه می شود به جای کل ناحیه صلب تنها نصف آن از طول انعطاف پذیر کسر شود (Rigid-zone factor =0. 50) .

18- مطابق آیین نامه ACI  باید ترک خوردگی مقاطع بتنی در طراحی در نظر گرفته شود.

تحلیل ∆ P- در سازه های بتنی باید با لحاظ کردن اثرات ترک خوردگی مقاطع انجام شود.

"مطابق آیین نامه ACI  ممان اینرسی ستون ها در سازه های بتنی باید در 0. 70 و در تیر ها در 0. 35 ضرب شود تا اثر ترک خوردگی در محاسبات لحاظ شود" .

19- معرفی دیافراگم صلب درجات آزادی را کاهش می دهد. در صورت معرفی دیافراگم برای یک طبقه آن طبقه سه درجه آزادی خواهد داشت.

20- طراحی مدل: 

وقتی سازه بر اساس ضوابط شکل پذیری ویژه (ACI) طراحی می شود موارد زیر کنترل توسط ETABS کنترل خواهد شد :

کنترل میلگرد طولی تیر ها

کنترل مفایت ظرفیت مقطع ستون ها

کنترل جاموت مورد نیاز در تیرها و ستون ها

کنترل ظرفیت اتصال تیر به ستون ها

کنترل ضابطه ستون قوی- تیر ضعیف  

اما ضوابط و معیارهای اجرایی کنترل نخواهد شد به عنوان مثال برنامه موارد زیر را کنترل نخواهد نمود:

جاشدن میلگرد در عرض تیر ها

همپوشانی میلگرد در ستون ها

طول مهاری در تیر ها و ستون ها  

21- یادمان باشد پیش فرض برنامه برای طراحی بر اساس شکل پذیری ویژه Special  می باشد.  

در بازنگری خروجی ها بک نکته اساسی این است که اگر در نمایش نسبت نیروی موجود به ظرفیت ستون عدد نمایش شده بزرکتر از 0/1 باشد، باید مقطع بزرگتر شود.

سیستم دیوار برشی و قاب توأم با خرپای کمربندی صلب

قاب مهار بندی شده (یعنی ساختمان مرکب از قاب و دیوار برشی ) برای ساختمان های تقریباً بیش از 40 طبقه پر بازده و موثر نمی باشد زیرا برای اینکه مهاربندی به قدر کافی سخت و قوی باشد مقادیر زیادی مصالح لازم می گردد.  بازده یا کار آیی سازه ساختمان را ممکن است با استفاده از خرپاهای کمربندی افقی که قاب را به هسته می بندند تا حدود 30 درصد افزایش داد. خرپاها به هسته بطور صلب متصل می باشند و به ستون های خارجی بطور ساده اتصال دارند.  هنگامی که هسته برشی سعی بر خم شدن دارد، خرپاهای کمربندی مانند بازو های اهرم عمل می نمایند و در ستون های پیرامونی مستقیماً تنش های محوری ایجاد می کنند.  این ستون ها به نوبه خود در مقابل تغییر شکل هسته مقاومت می نمایند، به عبارت دیگر در هسته کاملاً برش های افقی ایجاد می شود و خرپاهای کمربندی برش قائم را از هسته به قاب نما انتقال می دهند.

بنابراین با به کار بردن این خرپاهای کمربندی ساختمان بطور یکپارچه و خیلی شبیه به یک لوله ی طره شده عمل می کند.  ساختمان می تواند یک یا چند خرپای کمربندی داشته باشد.  هر چقدر که خرپاهای بیشتری به کار برده شود رفتار یک پارچه هسته و ستون های نما بهتر تأمین می گردد.  این خرپاها را می توان در داخل ساختمان در محل هایی قرار داد که مهاربندی مورب (قطری) مانعی در وظیفه ساختمان ایجاد نکند (برای مثال در طبقات مکانیکی).  قاعده سازه ای استفاده از خرپاهای کمربندی در بالا و وسط ساختمان به نظر می رسد که برای ساختمان های تا حدود 60 طبقه اقتصادی باشد.  خرپاهای کمربندی را می توان یا با اتصالات مفصلی و یا با اتصالات صلب به ستون های پیرامونی متصل کرد.  اگر خرپاها به ستون ها بطور پیوسته متصل باشند، تمام سیستم بصورت واحد عمل می کند و در نتیجه فقط درصد کمی از ظرفیت تحمل لنگر هسته مورد استفاده قرار می گیرد زیرا دیوارهای هسته نسبتاً نزدیک تار خنثی مقطع ساختمان قرار دارند.  این نکته در دیاگرام تنش سیستم صلب در آن توزیع تنش ها پیوسته می باشد مشاهده می گردد.  ازطرف دیگر بازوهای ارتجاعی که از هسته طره شده و به ستون های پیرامونی مفصل می گردند ظرفیت تحمل لنگر هسته را به نحو بهتری قابل استفاده می سازند و از ستون های خارجی نیز مانند سیستم صلب استفاده می شود.  با این حال چون اتصالات مفصلی فقط برش را انتقال می دهند و هیچ لنگر خمشی در ستون ها ایجاد نمی کنند ظرفیت بار محوری ستون ها افزایش می یابد.  موقعی که قاب به هسته سازه مفصل شده باشد، هسته مانند یک تیر طره ای عمل می نماید و بالای آن به آزادی دوران می کند. در این حالت قاب دوران خیلی کمی را تحمل می نماید.  اما اگر قاب بوسیله یک خرپای کمربندی به هسته بسته شده باشد هرگونه دورانی در بالای سیستم جلوگیری می شود زیرا ستون های پیرامونی با ایجاد نیروهای قائم (نیروهای محوری در ستون ها) خرپای کمربندی را مهار می کنند.  گیرداری جزیی که در بالای سیستم ایجاد می شود در منحنی لنگر منعکس گردیده است.  این سیستم دیگر مانند یک تیر طره ای خالص عمل نمی کند زیرا هم در بالا و هم در پایین گیردار می باشد.  منحنی تغییر شکل حاصله به صورت بک s کشید با لنگر خمشی برابر صفر در نقطه عطف می باشد.  با افزودن خرپاهای کمربندی اضافی در طبقات میانی ساختمان مقاومت و سختی سیستم افزایش بیشتری پیدا می کند.  در هر طبقه خرپا دار از دوران سیستم ممانعت به عمل می آید.  گیرداری ایجاد شده در این طبقات منحنی لنگررا به عقب می کشد. در اثر انتقال بیشتر نیروهای جانبی به نیروهای محوری، لنگر خمشی در پای ساختمان به مقدار زیادتری کاهش می یابد و از نوسان (یا تغییر شکل) جانبی ساختمان به مقدار بیشتری کاسته می شود.

 

کوتاه درباره تأثیر رفتار غیرخطی سازه ها در توزیع نیروی برشی

توزیع نیروهای زلزله در ارتفاع در آیین نامه های طراحی در برابر زلزله براساس رفتار خطی، مود اول و منظم بودن سازه است و برای در نظر گرفتن اثر مودهای بالا در سازه های با دوره تناوب بالا از نیروی شلاقی استفاده می شود.  در صورتی که در نظرگرفتن مواردی چون رفتار غیر خطی سازه ها، چند مؤلفه زلزله، پانل های پرکننده با مصالح بنایی، بیشینه شتاب زلزله و بیشینه سرعت زلزله می توانند در توزیع نیروی برشی و لنگر واژگونی طبقات تأثیر بگذارند.

در این تز ابتدا با جمع آوری تحقیقات انجام شده در زمینه های تأثیر چند مؤلفه زلزله با رفتار سازه ها، پارامترهای مؤثر در تحلیل غیر خطی سازه ها (سختی، میرایی، پانل های پرکننده بامصالح بنایی) و دیدگاه آیین نامه های جهان در رابطه با تحلیل سازه ها تحت مؤلفه زمین لرزه ، توزیع نیروی برشی و لنگر واژگون طبقات مورد بررسی قرارگرفته است.  سپس جهت بررسی عوامل مؤثر در توزیع نیروی برشی و لنگر واژگونی طبقات برای مدلهای مختلف سازه ای فولادی (خمشی، بادبندی X  وK  و خمشی با پانل های پرکننده) تحلیل دینامیکی (خطی و غیر خطی) تحت شتاب نگاشت های طبس، ناغان و اسلام و ال سنترو انجام شده و با توزیعی که آیین نامه ایران مطرح کرده مقایسه شده است.  با توجه به بررسی انجام شده در این مطالعه نتیجه شده است که سازه ها با افزایش بیشینه شتاب زلزله رفتار غیر خطی بیشتری نشان می دهند که باعث تغییر توزیع نیروی برشی و لنگر واژگون طبقات سازه ها می شود.  مؤلفه گهواره ای زلزله ها باعث افزایش نیروی برشی و لنگر واژگون طبقات سازه ها می شود.  همچنین در نظرگرفتن پانل های پرکننده با مصالح بنایی می تواند باعث افزایش نیروی برشی و لنگر واژگونی طبقات پایینی سازه ها شود.

کوتاه درباره تأثیر پارامترهای مختلف بر ضریب رفتار سازه های فولاد

امروزه بخش عمده ای از طراحی لرزه ای در آیین نامه ها براساس روش استاتیک معادل و تعیین برش پایه طراحی از طیف خطی می باشد. برای تعیین برش پایه طراحی از ضرایب به نام ضریب اصلاح رفتار و یا ضریب رفتار استفاده می شود. این ضریب در واقع اعمال کننده فلسفه طراحی لرزه ای می باشد. با تغییر کوچکی در این ضریب برش پایه می تواند به مقدار زیادی تغییرکند. در آیین نامه های کنونی این ضریب بیشتر براساس قضاوت مهندسی تعیین شده است و لزوم تبین علمی این ضریب احساس می شود. نتایج نشان می دهد که مقادر ضریب رفتار سازه به پارامترهای بسیاری از جمله پریود سازه بستگی دارد. به طور کلی با افزایش پریود سازه مقدار ضریب رفتار آن کاهش پیدا می کند.

در ضمن با انجام اصلاح در طراحی قاب خمشی توزیع شکل پذیری در طبقات قاب خمشی مناسب تر گردیده است. در این پایان نامه قابهای فولادی ابتدا براساس ضوابط آیین نامه طراحی لرزه ای جدید ایران طراحی شده سپس به وسیله یک تحلیل غیرخطی استاتیکی تحت اثر بارهای جانبی آیین نامه ای، شکل پذیری و ضرائب اضافه مقاومت آنها با توجه به محدود نمودن شکل پذیری محلی در المانهای سازه بدست آمده است. ار نتایج به دست آمده برای محاسبه ضریب رفتار قابها استفاده شده است. در این تحقیق اثر P-Δ  در محاسبه ضرایب اضافه مقاومت و شکل پذیر قابها در نظر گرفته شده است. اثر P-Δ  در قابهای خمشی باعث کاهش شکل پذیری قابها و همچنین ایجاد یک سختی منفی در آنها بعد ازجاری شدن قاب گردیده است. سختی در قابهای دارای مهاربندی بعد از جاری شدن مثبت می باشد. مقادیر ضریب رفتار محاسبه شده باری قابهای خمشی به طور کلی کمتر از مقادیر آیین نامه ای می باشد. قابهای مهاربندی شده هم محور که تعداد طبقات کمی داشته اند ضریب رفتار بزرگتر از آیین نامه و با افزایش تعداد طبقات مقدار آن کاهش پیدا کرده است. در قابهای مرکب مقدار ضریب رفتار به طور کلی از مقادیر آیین نامه ای بیشتر می باشد. در بررسی های انجام شده ملاحظه گردیده که در قابهای خمشی را به آیین نامه ای ستون قوی و تیر ضعیف، تضمین کننده به وجود نیامدن مفصل پلاستیک در ستونها نمی باشد. با اصلاح رابطه فوق به طوری که در ستونها مفصل پلاستیک به وجود نیاید، توزیع شکل پذیری در طبقات قاب خمش مناسب تر می گردد. تحلیل استاتیک غیر خطی افزاینده می تواند نشان دهنده رفتار کل سازه و بیان کننده نحوه تشکلیل مکانیزم خطابی در سازه باشد. از طرف دیگر می توان با مقادیر اضافه مقاومت و شکل پذیری و شکل پذیری طبقه ای به دست آمده از نتایج حاصل از این تحلیل قضاوت مناسب در مورد رفتار سازه ها داشت.

اتصال خورجینی مشکل صنعت ساختمان کشور

اتصال خورجینی متداولترین شکل اتصال در ساختمان‌های اسکلت فلزی در ایران است؛ مبدع این اتصال ایرانیان هستند و درهیچ کجا شناخته شده نیست! نحوه اجرای اتصال خورجینی بدین طریق است که تیرهای حمال از طرفین ستونها به طور یکسره عبور داده می شوند و روی نبشی هایی که در طرفین ستون نصب شده‌اند قرار می‌گیرند و معمولا در بالای هر تیر هم یک نبشی قرار می دهند لذا اتصال خورجینی تامین کننده نشیمن برای عبور یک جفت تیر سرتاسری از طرفین ستون می باشد. اتصال خورجینی کاربرد گسترده ای در ایران دارد که علت آن عمدتا سادگی اجرا، کاهش هزینه، کمبود نیمرخ بال پهن و شماره های بالای نیمرخ IPE است.

به طور کلی ساختمان‌های فولادی به دلیل نرمی و انعطاف پذیری از پایداری خوبی در برابر نیروهای ناشی از زلزله برخوردارند اما متاسفانه در زلزله های خرداد ماه 69 منجیل و رودبار و زلزله بم برخلاف انتظار شدیدا آسیب دیدند و خسارات جبران ناپذیری را به بار آوردند. علت این امر را باید عمدتا در کیفیت اتصالات جست. ضابطه اصلی طرح اتصالات در نقاط زلزله خیز قابلیت انتقال لنگر برای سازه هایی است که فاقد بادبند یا دیوار برشی بتن آرمه اند؛ در حالیکه اتصالات خورجینی از سوی هیچ کدام از آیین نامه های موجود به عنوان اتصالات گیردار شناخته نشده اند.

یکی دیگر از مشکلات اتصال خورجینی هنگامی بروز می کند که تیرها در دوطرف دهانه های نامساوی را پوشش دهند؛ در اینصورت دهانه های نامساوی عکس العملهای نامساوی را در برابر بارهای وارده نشان خواهد داد و افزایش لنگرها را موجب می شود. عدم اتصال تیرها به هم و نامساوی بودن دو دهانه اطراف باعث می شود که نتوانند با هم کار کنند.

سیستم مدیریت ارزش بدست آمده برای مدیریت پروژه

کوئنتین فلمینگ(Quentin W. Fleming) و ژوئل کاپلمن(Joel M. Koppelman) که از مدیران ارشد شرکت پریماورا هستند، در مورد ارزش بدست آمده(Earned Value) چنین می گویند:

 حتی اگر 15 درصد یک پروژه تکمیل شده باشد، ارزش بدست آمده، هر پروژه ای را به ابزار آگاهی دهنده ای مجهز می کند که بتواند در اسرع وقت علایمی(سیگنالهایی) صادر کند. این علایم (سیگنالها) مدیر پروژه را قادر می کند، حتی با در دست داشتن مقادیر محدود آماری، بودجه نهایی را برای پایان کار پیش بینی نماید.

اگر نتایج پیش بینی نهایی برای مدیریت، غیر قابل قبول باشند، گامهای پروژه می توانند به سرعت به سوی نیازمندیهای نهایی تغییر یافته، متمایل شوند.

1. دستاورد نهایی 
 پروژه های نرم افزاری هستند که با در برداستن تعداد بیشتری از تصویرهای نهایی، توان تکمیل را دارند و این در صورتی محقق می شود که مدیر پروژه بازده هزینه حقیقی را، از لحظه شروع پروژه اعلام نماید.

2. کلیات
بیش از سه دهه است که EV (ارزش بدست آمده ) به عنوان یک تکنیک اثبات شده و تحت استفاده در مدیریت پروژه، جایگاه خود را برجسته نموده و جای خود را در کنار دیگر ابزار ارزشمند باز کرده است. EV در کاربرد رسمی، به عنوان وسیله ای مؤثر برای نظارت و مدیریت ارشد سیستمهای جدید در مراکز دولتی ایالات متحده شناخته شده است. در یک شکل وسیع، ارزش به دست آمده تکنیکی مفید در مدیریت هرنوع پروژه است که پروژه های نرم افزاری یکی از موارد ویژه کاربردی آن است.

3. مقدمه ای بر مفهوم Earned – Value 
 الف – تاریخچه
ارزش به دست آمده چند دهه است که از سوی دولت ایالات متحده به صورت سختگیرانه ای برای بسیاری از سازمانها، اجبار شده است تا برای استفاده فرمالیزه و استاندارد از آن جدیت نمایند. نسخه رسمی و استاندارد آن از سال 1967 توصیه شده و این هنگامی بود که سازمان دفاع(DOD) ، سی و پنج معیار سیستمهای کنترل هزینه/زمانبندی (C/SCSC) را بر روی همه مراکز صنعتی خصوصی که خواستار شرکت در سیستمهای عمده دولتی آتی که از انواع قراردادهای هزینه/قابل پرداخت و یا مورد رقابت اکثر شرکتها بودند، در راهنمایی منتشر نمود. پس از آن هر موقع که سیستم عمده جدیدی توسط دولت ایالات متحده آمریکا تهبه می شد که ریسک رشد هزینه توسط آن ارگان ثابت می ماند، این 35 معیار باید توسط پیمانکار رعایت می شد.
اثر اجبار C/SCSC مستلزم یک نسخه رسمی و استاندارد از مفهوم "ارزش به دست آمده"مدیریت هزینه و زمانبندی پروژه های عمده انتخابی جدید بود. یک قرارداد به ارزش حداقلی(چندین میلیون دلاری) و یک برنامه زمانی حداقلی(بیش از دوازده ماه)، باید قبل ا ز اعمال معیار، معرفی و تشریح می گردید. معیار ارزش بدست آمده، لزوماً در جهت تهیه سیستم اصلی بودند.
مفهوم C/SCSC بطور ناسازگاری برای بیش از 30 سال به کار گرفته شده و به صورت قالب استاندارد مناسبی برای استفاده در سیستمهای عمده دولتی در آمده است. ارگانها و سازمانهای دیگر دولتی در ایالات متحده و کشورهای دیگر همانند استرالیا، کانادا و سوئد، معیار ارزش بدست آمده مشابهی را در مدیریت استفاده از سیستمهای عمده خود اتخاذ کرده اند.
یک ساختار کاربردی مدیریت علمی در استفاده از مفهوم ارزش به دست آمده، توسعه یافته که عمدتاً توسط DODAFIT) پیشنهادشده است . (سازمان دفاع) و انستیتو صنعتی نیروی هوایی (
در ادامه بحث به تشریح استفاده عملی از مفهوم ارزش به دست آمده خواهیم پرداخت.

ب – مفاهیم مدیریت ارزش بدست آمده 
 قبل از بحث درباره استفاده از مدیریت ارزش بدست آمده در برنامه ریزی مدیریت ریسک یک پروژه لازم است که بعضی از مفاهیم پایه روش EV تشریح شود. مهمترین نکته کاربردی مدیریت ارزش بدست آمده، درک مفهوم ساختار شکست فعالیت(WBS : Work Breakdown Structure) می باشد.

ب – 1 ) ساختار شکست فعالیت (WBS) 
 یک WBS، تقسیم بندی با ساختار درختی یک پروژه به عناصر ترکیبی آن است. یک پروژه بصورت سلسله مراتبی به بخشهای سخت افزاری، نرم افزاری و دیگر وظایف کاری مورد نیاز برای تکمیل پروژه شکسته می شود (این بحث، پروژه های نرم افزاری را مد نظر قرار داده است).
WBS، فقط روند تولید محصول را تعریف نمی کند، بلکه وظایف ضروری کار برای تولید محصول تعیین شده را نیز مشخص می نماید. WBS ابزاری برای سازماندهی اجزای محصول و وظایف کار به یک ساختار قابل شناسایی است که بوسیله آن می توان وظایف جزء را برنامه ریزی، زمانبندی و پیگیری کرد.
WBS با یک عنصر واحد در رأس ساختار درختی شروع می شود که آن، عنصر نماینده کل فعالیتهای پروژه است. این به سطح یک WBS نسبت داده می شود؛ سطوح پایین تر به تناسب، سطوح 2، 3 و ... نامگذاری می گردند.
پایین ترین سطوح یا لایه های WBS دارای معنی و مفهوم با اهمیتی هستند؛ برای اینکه هر لایه، یک عنصر گسسته از کار یا وظیفه ای است که در برابر منابع تخصیص یافته، قابلیت انجام داشته و هزینه و زمان مورد نیاز برای انجام آن، قابل سنجش است.

ادامه بحث ساختار شکست فعالیت (WBS) پروژه نرم افزاری؛
مشخصات بسته کاری(Work Package)
هنگامی که این وظایف(وظایف شکسته شده در بخش قبلی) با پایین ترین سطح، زمانبندی شده و به خود هزینه اختصاص می دهند، بهمراه منابع(انسان و مواد) مورد نیاز و مسؤولیت فردی برای تکمیل آن، بسته کاری(Work Package) را تعریف می کنند. تعریف بسته کاری به مدیریت مؤثر ارزش بدست آمده، بستگی حیاتی دارد. یک بسته کاری(Work Package) باید مشخصات زیر را داشته باشد:
1- بسته کاری(Work Package) واحدهای کاری را در سطوحی که کار در آنجا ایفا می شود، نشان می دهد.
2- از بسته های کاری دیگر متمایز باشد.
3- به یک عنصر منفرد سازمانی، قابل تخصیص باشد.
4- در هر بسته کاری، شروع و تاریخهای تکمیل، زمانبندی شده باشند و مسافت نماهای(milestones) موقتی، کاربردی بوده و حاکی از روند تکمیل فیزیکی باشند.
5- بودجه یا مبلغ معینی داشته باشد که با تعابیر و اصطلاحاتی همچون دلار، نفر-ساعت یا واحدهای قابل اندازه گیری دیگر بیان شود.
6- مدت آن، به یک دوره زمانی کوتاه و نسبی محدود باشد یا توسط مسافت نماهای گسسته ارزش، به قسمتهای جزء تقسیم بندی شده تا اندازه گیری عینی کار انجام شده، تسهیل گردد.
7- با اجزای تفصیلی مهندسی، ساخت یا زمانبندی های دیگر یکپارچه و هماهنگ باشد.

شاید بیشترین انتقاد وارد به استفاده از ارزش بدست آمده در مدیریت ریسک، این تصور است که هرکدام از بسته های کاری در اندازه ای محدود شده اند که در یک دوره زمانی کوتاه و نسبی، قابل تکمیل باشند، یا اینکه شامل مسافت نماهایی گسسته ای هستند که می توان در مقابل بازده کاری، اندازه گیری نمود.

در این مقاله، عبارات و اصطلاحات معتبری به صورت مکرر به کار گرفته شده اند و سعی بر آن خواهد بود که در بخشهای بعدی، به طور ساده ای تشریح شوند.

ب – 2 ) توضیح عبارات و اصطلاحات مدیریت EV 
 در مدیریت ارزش بدست آمده، 3 کمیت معیارها و قالبهای اساسی برای اندازه گیری بازدهی هزینه می باشند؛ این کمیتها از مجموع هزینه های برنامه ریزی شده و واقعی در فازها(مراحل)ی زمانی محاسبه شده و منطبق با هرکدام از پکیج های کاری هستند(از این پس عبارت پکیج کاری به جای بسته کاری به کار برده خواهدشد) که عبارتند از:
1- هزینه بودجه بندی شده برای کار برنامه ریزی شده(BCWS) یا ارزش طراحی شده(یا برنامه ریزی شده)
2- هزینه بودجه بندی شده کار انجام شده(BCWP) یا ارزش بدست آمده
3- هزینه واقعی کار انجام شده(ACWP) یا هزینه واقعی کار تمام شده 

 مقادیر بالا به صورت زیر تعریف می شوند:
Budgeted Cost of Work Scheduled )BCWS)
مجموع بودجه های لازم برای کل پکیج های کاری برنامه ریزی شده، جهت اتمام کار در یک دوره زمانی معین.

Budgeted Cost of Work Performed )BCWP)
مجموع بودجه های لازم برای پکیج های کاری تکمیل شده و اجزای کامل شده پکیج های کاری ناتمام.

Actual Cost of Work Performed )ACWP)
هزینه های واقعی صرف شده جهت تکمیل کارهای اجرایی در یک دوره زمانی معین؛ برای مقایسه متعادل، ACWP فقط برای کار انجام شده ثبت می شود تا در برابر کارهایی که BCWP آنها نیز گزارش شده، موجود باشد.

ب – 3 ) عبارات و اصطلاحات تکمیلی مدیریت EV
از سه کمیت توضیح داده شده در قسمت قبلی، می توان بودجه بندی کل برنامه را همچون تعیین کارآیی زمانبندی-هزینه و تدارک هزینه برآورد شده پروژه ای که در حال تکمیل است، مشخص کرد.
پنج عبارت اضافی نیز، جهت ثبت بازده هزینه و زمانبندی و بودجه برنامه، به صورت زیر تعریف می شوند:

Performance Measurement Baseline)PMB)
بیس لاین اندازه گیری کارآیی
مجموع BCWS کل پکیج های کاری برای هر دوره زمانی، که برای کل مدت برنامه محاسبه می شود. PMB طرح بودجه بندی بر مبنای مراحل زمانی(فازهای زمانی) را در برابر بازده محاسبه شده پروژه ارائه می کند.

Budget At Completion )BAC)
بودجه تکمیلی
مجموع کل بودجه های تخصیصی به یک برنامه، علاوه بر PMB؛
معمولاً مبالغی از ذخیره مدیریت کنار گذاشته می شود که جزئی از کل بودجه برنامه بوده و به پکیج های کاری خاصی اختصاص نمی یابد و برای اهداف کنترلی مدیریت ذخیره می شود. BAC، مشتمل بر کل ذخیره های مدیریتی علاوه بر PMB است.

Schedule Variance )SV)
انحراف زمانبندی
این کمیت از تفاوت میان کار زمانبندی شده (BCWS) و کار انجام شده حقیقی با بودجه تعیین شده (BCWP) به دست می آید. انحراف زمانبندی، با ارزش دلار بیان شده و از تفاضل "مقدار کاری که باید در دوره زمانی داده شده، تکمیل شود" و " کاری که واقعاً با همان بودجه تعیین شده به انجام رسیده"، حاصل می گردد.

Cost Variance )CV)
انحراف هزینه
اختلاف میان هزینه برنامه ریزی شده برای کار انجام شده(BCWP) و هزینه واقعی ناشی از انجام کار(ACWP).
CV هم ارزش حقیقی(به واحد دلار) هزینه های بالاسری(overrunning) و هم غیر بالاسری(under running)(در صورت وجود) را نسبت به هزینه برآورد شده اولیه نشان می دهد.

Estimate At Completion)EAC)
برآورد تکمیلی
این کمیت، هزینه های واقعی تحمیلی پروژه تا زمان حال، به اضافه برآوردی از هزینه های کارهای باقیمانده می باشد. در لحظه شروع پروژه BAC و EAC مساوی هستند؛ این تنها ACWP نامساوی با BCWP است که باعث ایجاد عدم تعادل میان EAC و BAC می شود.

ب- 4) کار با EV
ایجاد برنامه جامع پایین به بالا(Bottom-Up)
باید فرایندهای بحرانی را بگونه ای ترکیب کنیم که هم شامل محدوده کاری مشخص زمانبندی و منابع برآوردشده شوند و همچنین یک برنامه یکپارچه پایین به بالا از اجزاء(سلولها) اندازه گیری شده با تشریح کامل، بوجود آید که برنامه های محاسباتی کنترل(Control Account Plans : CAPs) نامیده می شوند. مدیریت پروژه بر مبنای ارزش بدست آمده مطابق CAPهای تفصیلی، اجرا می گردد به طوریکه در نتیجه، طراحی رسمی(Formal) و پایین به بالای پروژه بدست می آید. CAPهای منفرد، یکپارچگی تمامی فرایندهای بحرانی همچون "محدوده کاری"، "برنامه ریزی"، "زمانبندی"، "برآورد و تخمین" و "اجازه اختیار" را بازنمایی می کنند.

اندازه گیری بازده(Performance) در CAPهای تفصیلی جای می گیرد و بازده کل پروژه از مجموع آنها که در CAPهای تفصیلی انعکاس می یابد، بدست می آید. در اصل، هر CAP پروژه یک زیر پروژه از کل پروژه ای است که توسط یک مدیر CAP، "مدیریت"، "اندازه گیری" و "کنترل" می شود.

زمانبندی رسمی CAP ها
هرکدام از CAP های تعریف شده، باید بهمراه یک سیستم زمانبندی رسمی(formal)، برنامه ریزی و زمانبندی شوند.
تخصیص هر CAP به یک واحد اجرایی جهت بازده(کارآیی)
بمنظور حصول بازده، هرکدام از CAPهای تعریف شده باید به یک اجرای کاربردی پایدار، تخصیص یابند. این تخصیص بطور مؤثری، متعهد اجرا در جهت نظارت بر بازدهی و اثربخشی هر CAP می شود.

فراهم کردن یک baseline که CAP ها را خلاصه می کند .
باید یک baseline برای اندازه گیری بازده کل پروژه فراهم گردد، بگونه ای که مجموع CAP های تشریح شده را بازنمایی کند.

اندازه گیری بازده در برابر زمانبندی
باید بازده زمانبندی پروژه را در برابر زمانبندی برنامه ریزی شده و اصلی پروژه، بطور متناوب اندازه گیری کنیم.

اندازه گیری اثر بخشی هزینه در برابر هزینه های تحمیلی
باید بصورت دوره ای، میزان اثربخشی بازده پروژه را طوری اندازه گیری کنیم که رابطه میان EV اجرایی پروژه و هزینه های تحمیلی جهت دستیابی به EV را مشخص کند.

پیش بینی هزینه های نهایی بر اساس بازده
باید بصورت متناوب، نیازمندیهای هزینه نهایی پروژه را بر اساس بازده آن در برابر برنامه ریزی، پیش بینی نماییم.

روشهای تحلیل دینامیکی

در این روشها نیروی جانبی زلزله با استفاده از بازتاب دینامیکی که سازه در جریان حرکت زمین ناشی از زلزله از خود نشان می دهد تعیین میگردد. این روشها شامل روش تحلیل طیفی و روش تحلیل تاریخچه زمانی است. کاربرد هر یک از این دو روش در ساختمانهای مشمول این مقررات اختیاری است. اثرات حرکت زمین به یکی از صورتهای طیف بازتاب شتاب و تاریخچه زمانی تغییرات شتاب مشخص می شود. طیف بازتاب شتاب برای این زلزله طیف طرح نامیده می شود. در این آیین نامه برای طیف طرح استاندارد و یا از طیف طرح ویژه ساختگاه مطابق ضوابط خاص خود استفاده نمود. استفاده از هر یک از طیفها برای کلیه ساختمانها اختیاری است. تنها در مورد استفاده از طیف طرح ویژه ساختگاه باید توجه داشت که مقدار آن نباید کمتر از دو سوم مقدار نظیر در طیف طرح استاندارد باشد.

الف : طیف طرح استاندارد

این طیف از حاصلضرب مقادیر ضریب بازتاب ساختمان در پارامترهای نسبت شتاب مبنا، ضرایب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار بدست می آید.

این طیف با فرض نسبت میرائی 5 درصد تعیین شده است.

ب : طیف طرح ویژه ساختگاه

این طیف با توجه به ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی، میزان ریسک و مشخصات خاک در لایه های مختلف ساختگاه و با در نظر گرفتن نسبت میرائی 5 درصد تعیین می شود . در صورتیکه نوع ساختمان و سطح زلزله مورد نظر منظور نمودن میرائی متفاوتی را ایجاب نماید می توان آن را مبنای تهیه طیف قرار داد . مقادیر محاسبه شده این طیف باید در ضریب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار ساختمان ضرب گردد. مقادیر طیف حاصل نباید از 3/2 مقادیر نظیر طیف طرح استاندارد کمتر باشد.

پ : تاریخچه زمانی تغییرات شتاب ( شتاب نگاشت )

شتاب نگاشت باید حد امکان نمایانگر حرکت واقعی زمین در محل احداث بنا در هنگام زلزله باشد . بدین منظور باید حداقل سه شتابنگاشت با ویژگیهای زیر در تحلیل مورد استفاده قرار گیرد

در صورتیکه شتاب نگاشت ها مربوط به زلزله های واقعی اتفاق افتاده در منطق دیگر باشند باید حتی المقدور سعی شود ویژگیهای زمین شناسی، تکتونیکی، لرزه شناسی و به خصوص مشخصات لایه های خاک در محل شتاب نگار با محل ساختمان مورد نظر مشابهت داشته باشند.

مدت زمان حرکت شدید در شتاب نگاشتها باید زمانی حداقل برابر 10 ثانیه و یا 3 برابر زمان تناوب اصلی سازه مورد نظر هرکدام بیشتر است باشد.

شتاب نگاشتهای انتخاب شده باید به مقیاس در آیند. به مقیاس در آوردن باید به گونه ای باشد که طیف بدست آمده از هر از شتاب نگاشتها با نسبت میرایی 5 درصد در محدوده زمان تناوبی ثانیه با طیفی که مطابق ضوابط قسمتهای (الف) یا (ب) بالا به دست می آید تقریباً مطابقت نماید . m شامل شماره کلیه مدهایی است که با میزان حداقل 10 درصد در جرم موثر سازه مشارکت دارند.

در به مقیاس درآوردن شتاب نگاشتها باید اثر نسبت شتاب مبنا، ضریب اهمیت ساختمان و عکس ضریب رفتار (در صورتیکه سازه با روش الاستیک خطی تحلیل می شود) منظور شوند.

به مقیاس درآوردن شتاب نگاشت در صورت غیر خطی بودن روش تحلیل باید با استفاده از روشهای تحقیقاتی قابل قبول انجام گیرد.

روش تحلیل دینامیکی طیفی با استفاده از آنالیز مدها :

در این روش تحلیل دینامیک با فرض رفتار الاستیک خطی سازه و با استفاده از حداکثر بازتاب کلیه مدهای نوسانی سازه که در بازتاب کل سازه اثر قابل توجهی دارند انجام می گیرد.

حداکثر بازتاب در هر مد با توجه به زمان تناوب آن مد از طیف طرح به دست می آید و بازتاب کلی سازه از ترکیب آماری بازتابهای حداکثر هر مد تخمین زده می شود .

الف : تعداد مدهای نوسان

در هریک از دو امتداد متعامد ساختمان باید حداقل سه مد اول نوسان یا تمام مدهای نوسان با زمان تناوب بیشتر از 4 درصد ثانیه یا تمام مدهای نوسان که مجموع جرمهای موثر ساختمان در آنها بیشتر از 90 درصد جرم کل سازه است هر کدام که تعدادشان بیشتر است در نظر گرفته شود.

ب : ترکیب اثرات مدها

حداکثر بازتابهای دینامیکی سازه از قبیل نیروهای داخلی اعضا، تغییر مکانها، نیروهای طبقات، برشهای طبقات و عکس العمل پایه در هر مد را باید با روشهای آماری شناخته شده مانن روش جذر مجموع مربعات و یا روش ترکیب مربعی کامل تعیین نمود. ترکیب اثرات حداکثر مدها در ساختمانهای نامنظم در پلان و یا در مواردی که زمانهای تناوب دو یا چند مد سازه با یکدیگر نزدیک باشند، باید صرفاَ با روشهایی که اندرکنش مدهای ارتعاشی را در نظر می گیرد مانند روش ترکیب مربعی کامل انجام شود.

روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی :

روش تحلیل دینامیکی ( محاسبه لحظه به لحظه بازتابهای ساختمان تحت تاثیر شتاب نگاشت های واقعی زلزله ) را می توان در مورد کلیه ساختمانها به کار برد . به طور کلی برای ساختمانهای کاملاً منظم و یا ساختمانهایی که در ارتفاع منظم هستند در صورتیکه از این روش استفاده شود می توان آنرا در دو امتداد متعامد ساختمان به طور جداگانه ای انجام داد ولی چنانچه ساختمان در پلان به حدی نامنظم باشد که نوسان آن در بعضی و یا تمام مدها عمدتاً به طور توام در دو امتداد متعامد انجام پذیرد یعنی ساختمان مدهای نوسانی داشته باشد که در آن مدها حرکت در یک امتداد توام با حرکت در امتداد عمود بر آن باشد برای ملحوظ نمودن اثرات این حرکات توام ساختمان باید بوسیله روش تحلیل دینامیکی و با استفاده از یک مدل سه بعدی محاسبه شود . در این روش بازتابهای سازه در هر مقطع زمانی در مدت وقوع زلزله با تاثیر دادن شتابهای ناشی از حرکت زمین (شتاب نگاشت) در تراز پایه ساختمان و انجام محاسبات دینامیکی مربوطه تعیین می گردد. این روش را می توان در تحلیل خطی الاستیک و یا تحلیل غیر خطی سازه های مورد استفاده قرار داد. مقایسه بین نتایج تحلیل الاستیک سازه با استفاده از طیف طرح استاندارد و یا طیف طرح ویژه ساختگاه یا آنچه از تحلیل تاریخچه زمانی خطی به دست می آید الزامی بوده و دلائل احتمالی بین آنها باید طی یک گزارش فنی جامع توجیه گردد.

طیف عکس العمل :

پیدا کردن تمام تاریخچه تغییر مکان ها و نیروها در اثر ارتعاشات زلزله با استفاده از معادلات دینامیکی کار پر زحمت و پر هزینه ای می باشد. برای بسیاری از سازه ها کافی است که فقط جواب ماکزیمم ها را ارزیابی کنیم.

طیف های طرح :

منحنی های ثبت شده شتاب زمین در حین وقوع زلزله های مختلف و طیف هایی که از آنها بدست می آیند اساس یک روش منطقی را برای طرح زلزله ای سازه ها فراهم می کنند. با وجود اینکه طیف های مختلف با یکدیگر اختلاف دارند در هر منطقه ای می توان بعضی خصوصیات مشترک در آنها پیدا کرد. با استفاده از خصوصیات مشترک و صاف کردن منحنی ها می توان برای هر منطقه ای طیف های طرح را رسم نمود که طراح سازه بتواند از آنها برای طرح سازه های مقاوم در مقابل زلزله استفاده کنند. این منحنی ها اساس تحلیل زلزله ای سازه ها به روش طیفی یا شبه دینامیکی را تشکیل می دهند.

هاوزنر بر اساس منحنی های شتاب ثبت شده در چهار تا از بزرگترین زلزله ها ی امریکا منحنی های ایده آل و صاف شده را برای طیف های تغییر مکان سرعت و شتاب رسم نموده است .

شکل منحنی های مزبور با حرکات زمین در جاهای دیگر ممکن است سازگاری نداشته باشد بلکه برای هر منطقه ای این منحنی ها شکل خاصی خواهند داشت. معمولاً این منحنی ها را برای مقدار معینی از شتاب ماکزیمم زمین (شتاب در T=0 ) میزان و مقیاس می کنند.

تحلیل سازه ها به روش شبه دینامیکی یا طیفی :

روش دینامیکی برای تعیین تغییر مکانها و نیروهای ناشی از زلزله در سازها پر زحمت و وقت گیر است و معمولاً باید به وسیله حسابگرهای الکترونیک صورت گیرد . اگر مابه جای تمام تاریخچه تغییر مکان فقط مقادیر ماکزیمم ناشی از مودهای مختلف را در بگیریم تحلیل دینامیکی سازه ها به مقدار قابل ملاحظه ای ساده می شود.

مقدار ماکزیمم Yn  از انتگرال دوهامل بدست می آید.

چون ماکزیمم های مودهای مختلف در کی زمان اتفاق نمی افتد و همچنین لزوماً علامت یکسان ندارند نمی توان مقادیر ماکزیمم ها را با یکدیگر جمع نمود. بهترین کاری که در یک تحلیل شبه دینامیکی یا طیفی می توان انجام داد این است که جوابهای ماکزیمم بدست آمده از مودهای مختلف را بر اساس تئوری احتمالات ترکیب نود. فرمولهای تقریبی مختلفی برای ترکییب کردن ماکزیمم ها بکار می رود که متداولترین آنها فرمول جذر مجموع مربعات می باشد.

بیشتر انرژی ناشی از زلزله در چند مود اول جذب می شود. از این رو برای سازه های با درجات آزادی خیلی زیاد معمولاً کافی است که 3 تا 6 مد اول با یکدیگر ترکیب شود و بدین ترتیب در محاسبات صرفه جویی قابل ملاحظه ای نمود.

کاربرد شمع - ستون لوله ای در بهسازی لرزه ای ساختمان

کاهش آسیب پذیری ساختمانها در برابر زلزله ، در دو دهه اخیر، یکی از مهمترین چالش های پیش روی مسئولان کشور بوده است. حساسیت این موضوع با توجه به بافت فرسوده نقاط لرزه خیز، ساخت و ساز بناها بدون رعایت استانداردهای اجرایی و استفاده از آیین نامه های طراحی قدیمی در دهه های گذشته دو چندان شده است، در نتیجه بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود برحسب اهمیت ساختمانها در برنامه های کلان مدیریتی مطرح گردیده و در حال پیشرفت  میباشد. در این میان ساختمانهای کوتاه مرتبه که اکثریت ساختمانهای موجود در کشور را تشکیل میدهند و از مقاومت لازم در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله برخوردار نمی باشند، در اولویت اول قرار میگیرند. در این مقاله کاربرد شمع – ستون لوله ای به عنوان یک روش نوین برای مقاوم سازی ساختمانهای کوتاه معرفی می گردد. در این روش بدون ایجاد تخریب قابل توجه درسازه و متوقف نمودن طولانی مدت بهره برداری از ساختمان، می توان با ایجاد یک سیستم باربر جانبی، آنرا در برابر زلزله مقاوم نمود.

سیستم اصلی باربر متشکل از یک شمع ستون جدار نازک توخالی به شکل لوله یا قوطی می باشد که با رفتار طرح های، بارهای ناشی از زلزله را تحمل نموده و انرژی ناشی از آن را جذب مینماید. در این مقاله جزئیات سیستم باربر جانبی ارائه شده و مشخصات آن به کمک یک روش تحلیلی برای یک ساختمان نمونه سه طبقه بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهند که سیستم پیشنهادی، معیارهای آیین نامه های طراحی لرزه ای را برآورده نموده و در عین اینکه دارای هزینه قابل قبول می باشد از نظر اجرایی عملی وامکان پذیراست.

١‐ مقدمه

واقع شدن کشور ایران در پهنه لرزه خیز، همواره در طول تاریخ سبب خسارات انسانی و اقتصادی فراوانی گردیده است. از آنجائیکه خطر ناشی از زلزله دامنه وسیعی از ساختمانهای واقع در روستاهای کوچک تا شهرهای بزرگ کشور را در بر می گیرد. لذا ساختمانهایی که درمعرض خطرپذیری جدی ناشی از زلزله میباشند را می توان در سه گروه تقسیم بندی نمود. 

١ ‐ ساختمانهایی که بدون تأمین مقاومت در برابر نیروهای جانبی زلزله طراحی و اجراء شده اند.

٢ ‐ ساختمانهایی که بر اساس آئین نامه های قدیمی طراحی شده و از پتانسیل مقاومت، سختی و شکل پذیری مناسب بر اساس معیارهای جدید برخوردار نمیباشند.

٣ ‐ ساختمانهایی که بر اساس ضوابط جدید طراحی شده ولی از نظر اجرا مطابق با استانداردها ساخته نشده اند. اکثر ساختمانهایی که از خطر پذیری زیادی برخوردار می باشند، در گروه اول قرار گرفته و خسارات انسانی و اقتصادی متحمل شده در زلزله های گذشته مربوط به این گروه از ساختمانها می باشد. برای کاهش آسیبهای ناشی از زلزله برای این گونه ساختمانها که مبحث اصلی این مقاله میباشد دو راه حل کلی وجود دارد :

الف – تخریب و بازسازی مجدد

ب – مقاوم سازی و بهسازی بنای موجود

با توجه به اینکه راه حل اول، هزینه و زمان بسیار زیادی را طلب می کند، در اکثر موارد سعی میشود راه حل دوم برگزیده شود.

در دو دهه اخیر، روشهای گوناگونی برای بهسازی ساختمانها مطر ح و اجرا شده است ولی قدمت تدوین معیارها و آئین نامه های جدید بهسازی مربوط به این مسأله حتی به یک دهم نیز نمیرسد . این موضوع در حالی است که در کشور ایران مسأله بهسازی بسیار نوپا بوده و درحالت کامل می باشد. در این راستا مقاله حاضر یک روش جدید برای مقاوم نمودن ساختمانهای کوتاه مرتبه (با ارتفاع تا سه طبقه) که از سیستم باربری جانبی برخوردار نمی باشند ،معرفی مینماید. در قسمتهای بعد ابتدا اهداف مورد انتظار از این روش بیان می گردد ، سپس مشخصات این روش و نحوه عملکرد آن تشریح شده و محاسبات اولیه برای یک ساختمان نمونه ارائه میشود.

٢‐ اهداف روش نوین بهسازی لرزه ای

هدف اصلی از ارائه روش نوین بهسازی لرزه ای برای ساختمانهای کوتاه مرتبه، همان هدفآییننامه طرح ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد ٢٨٠٠ ) می باشد که در حقیقت کاهش تلفات جانی و خسارات مادی در برابر زلزله های شدید ( زلزله های با دوره بازگشت ٤٧٥ سال و١٠ % احتمال رویداد در ٥٠ سال عمر مفید ساختمان ) می باشد. در عین حال اهداف دیگری نیز برای این روش وجود دارد که عبارتند از :

‐ کاهش هزینه عملیات اجرایی

‐ کاهش زمان اجرا

٣‐ تشریح روش نوین بهسازی لرزه ای

اساس این روش بر این فرض استوار است که ساختمان در برابر نیروهای جانبی زلزله از هیچگونه سیستم سازه ای مقاوم برخوردار نبوده و حداکثر تعداد طبقات ساختمان به سه طبقه محدود می گردد. به این ترتیب با اضافه نمودن یک سیستم جدید باربر جانبی به سازه موجود، سختی، مقاومت و شکل پذیری مورد نیاز در زلزله در حالیکه وظیفه حمل بارهای ثقلی به عهده سیستم باربر قائم موجود ساختمان می باشد، تأمین می گردد.

٤‐ سیستم سازه ای پیشنهادی

بطور کلی از نظر سازه ای سیستم جدید متشکل از یک ستون فلزی طره ای بوده، که بصورت شمع در داخل خاک قرار می گیرد، بطوریکه بارهای جانبی زلزله را با تغییر شکل های خمشی و تکیه جانبی بر خاک به زمین انتقال می دهد. در این قسمت جانمایی این سیستم در پلان و در ارتفاع نشان داده شده و چگونگی اتصال آن با سقفها و پی ساختمان ارائه میگردد.

4-1- جانمایی سیستم در پلان

در این روش باید دو فضای مناسب که نسبت به یکدیگر، در پلان بصورت متقارن قرار می گیرند،برای نصب سیستم مقاوم پیش بینی گردد. مساحتی که این دو فضا اشغال می کنند به تعداد طبقات، مساحت زیربنا و کاربری ساختمان بستگی دارد.  برای کاهش اثرات ناشی از پیچش حاصل از خروج از مرکزیت، فضاهای مورد نظر باید تا حد امکان در کناره ها و گوشه های ساختمان قرار گیرند.

بادبندهای خارج از محور ایرادهای طراحی این بادبندها

نوع جدیدی از بادبندها که به تازگی استفاده از آن رو به افزایش می باشد سیستم بادبندی خارج از محور (EBF1) میباشد. اما متاسفانه اکثر طراحان آشنایی اندکی با نحوه طراحی این سیستم بادبندی دارند و اکثراً به این سیستم به چشم یک بادبند پرده ای و در جهت تطبیق با نقشه معماری (به طور مثال در محل در و پنجره ) نگاه می‌شود ؛ به همین جهت به نظر می رسد لازم باشد که در این زمینه بحث بیشتری انجام گیرد. در طرح و محاسبه شکلهای مشبک و خرپاها تاکید بر این نکته هست که تلاشهای به وجود آمده همه به صورت نیروهای محوری باشند و امتداد محور اعضای جمع شده در یک گره تا حد امکان در یک نقطه تلاقی نماید تا از به وجود آمدن لنگرهای خمشی جلوگیری شود. تحقیقات سالهای اخیر در طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله نشان داده که با طرح مهاربندی خارج از مرکز، در سازه های فولادی می توان مزایایی در تامین شکلپذیری سازه و اطمینان بر رفتار آن در زلزله به دست آورد.

مهاربندی خارج از محور به این ترتیب به عمل می آید که طراح به میل خود مقداری خروج از مرکز (e) را در مهاربندیهای نوع 7 و8 (و یا انواع دیگر) تعبیه می کند ، به طوری که لنگر خمشی و نیروی برشی در طول کوتاهی از تیر (یعنیe) که به نام تیرچه ارتباطی (Link beam) نامیده می شود به وجود آید. تیرچه ارتباطی ممکن است در اثر لنگر خمشی به جاریشدن برسد؛ در این صورت ارتباط را خمشی(Moment link) میگویند ویا اینکه اگر طول (e) خیلی کوتاه باشدجاری شدن در برش اتفاق افتد که در این صورت ارتباط را برشی (Shear link) می نامند. به این ترتیب می توان با کنترل شکلپذیری تیرچه ارتباطی، شکلپذیری قابل اطمینانی برای کل سازه ، درزلزله به دست آورد. مطابق آیین نامه 2800 ضریب شکلپذیری برای این سیستم سازه ای R=7 میباشد، که در مقایسه با سیستم
هم محور R=6)) حدود 15 درصد شکلپذیرتر میباشد ، که همین مساله باعث کاهش برش پایه زلزله به همین میزان می شود.

-ترکیب این سیستم با سیستمهای سازه ای دیگر:

الف: ترکیب در پلان:در بسیاری از موارد دیده شده است که طراحان در یک طبقه در یک یا چند دهانه از سیستم خارج از محور و در یککته توجه داشت که از آنجایی که نوع رفتار این سیستم با سیستم هم محور متفاوت می باشد، اساساً استفاده از این سیستم در ترکیب با سیستم هم محور در یک جهت و یک پلان کاملاً مردود
میباشد و باعث ایجاد رفتارهای غیر متعارف در سازه در هنگام زلزله میشود؛ به همین جهت به طراحان توصیه میشود که اگر تمایل به استفاده از این نوع سیستم بادبندی دارند ، در پلان، تمامی دهانه های بادبندی را به صورت خارج از محور طراحی نمایند . البته این مساله مانع استفاده از ترکیب این سیستم با سیستم قاب خمشی به صورت سیستم دوگانه و ضریب رفتار R=7.5 و یا استفاده از یککه از سیستم برون محور استفاده شده است ، نمی باشد. یا چند دهانه دیگر به موازات بادبندهای نوع اول از بادبندهای هم محور استفاده نموده اند. در اینجا باید به این ن سیستم مقاوم متفاوت در جهت متعامد با جهتی

ب: ترکیب در ارتفاع:در این زمینه نیز در موارد بسیاری دیده شده است که طراحان در یک دهانه بادبندی خاص در برخی طبقات (عموماً بنا به ملاحظات معماری) از سیستم خارج از محور استفاده کرده و باقی طبقات را به صورت بادبند هم محور طراحی نموده اند. در اینجا نیز باید به این نکته توجه داشت که آیین نامه2 ترکیب این سیستم با سیستمهای دیگر را در ارتفاع، به طور کامل ممنوع کرده است ، مگر در موارد زیر:

1-       برای بادبندهای برون محور بالاتر از 5 طبقه میتوان بادبند طبقه آخر را به صورت هم محور و بدون تیرچه ارتباطی طراحی نمود.

2-       طبقه اول یک بادبند برون محور بیش از 5 طبقه می تواند هم محور باشد به شرط آنکه بتوان نشان داد که ظرفیت الاستسک آن 50 درصد بزرگتر از ظرفیت تسلیم طبقه بالاتر از طبقه اول باشد.

پس همانطور که دیده میشود بهتر است در صورت تمایل طراحان به استفاده از این سیستم بادبندی، تمامی طبقات (مگر در موارد استثنا شده در بالا) به صورت خارج از محور طراحی گردند.

-طراحی تیر در دهانه بادبندی: در سیستم بادبندی هم محور طراحی تیرها در دهانه های بادبتدی همانند دیگر تیرهای معمولی وتحت بارهای ثقلی انجام می پذیرد و در ترکیب بار زلزله نیروی قابل توجهی در این تیرها ایجاد نمیشود ؛ اما در سیستم برون محور علاوه بر برش و لنگرهای بارهای ثقلی ، در ترکیب بار زلزله ودر اثر نیروهای محوری ایجاد شده در بادبندها یک سری لنگر و برش اضافی در این تیرها ایجاد می شود و باعث بحرانی
شدن ترکیب بار زلزله برای طراحی این تیرها می شود . معمولاً محل بحرانی در این تیرها محل اتصال بادبند به تیر می باشد و در این محل عموماً احتیاج به ورق تقویتی بال بالا و پایین می باشد.

-طراحی تیرچه ارتباطی :یکی از مهمترین و حساسترین مسایل در سیستم برون محور ، طراحی تیرچه ارتباطی می باشد ؛ مساله ای که اکثر طراحان به راحتی از کنار آن میگذرند. برخی از مسایلی که در طراحی تیرچه ارتباطی باید به آن توجه نمود ، به شرح زیر می باشد:

1- مطابق آیین نامه (( تیرچه ارتباطی باید تمامی شرایط مقطع فشرده را دارا باشد.)) به این ترتیب در صورت عدم استفاده از مقاطع نورد شده و استفاده از مقاطع ساخته شده (تیرورق) باید محدودیتهای مقطع فشرده در آن رعایت شود و مخصوصاً اتصال بال و جان تیرورق (حداقل در قسمت تیرچه ارتباطی) باید با جوش پیوسته (و نه جوش منقطع) انجام گیرد. ضمن آنکه باید توجه داشت که جوش اتصال بال به جان باید در برابر تنشهای برشی موجود کفایت لارم را داشته باشند.(این مساله در تیرچه های ارتباطی کوتاه که معمولاً به صورت برشی عمل نموده و داراری برشهای زیادی هستند بسیار حساستر میباشد.)

3- مطابق آیین نامه ((جان قطعه رابط باید از یک ورق تک بدون هرگونه ورق مضاعف کننده تشکیل یابد و هیچگونه بازشویی نباید در جان قطعه رابط تعبیه شود.)) به این ترتیب همانطور که مشخص است استفاده از مقاطع دوبل (به علت وجود بیش از یک جان ) و مقاطع زنبوری (به علت وجود سوراخ در جان ) برای قطعه رابط از نظر آیین نامه یک امر کاملاً مردود می باشد؛ امری که متاسفانه بسیار معمول می باشد. گاهی دیده شده است که برخی
طراحان برای قطعه رابط از مقطع زنبوری استفاده نموده و تمامی سوراخها را در قسمت تیرچه ارتباطی به وسیله ورق تقویتی جان می پوشانند، که این مساله نیز به این دلیل که ورق تقویتی جان به نوعی یک ورق مضاعف کننده می باشد، از نظر آیین نامه مردود میباشد. پیشنهاد میشود که در صورت عدم جوابگویی مقاطع نورد شده تک برای این تیرها، طراحان از مقطع I شکل و به صورت تیرورق و با جوش پیوسته جان وبال در قسمت قطعه رابط استفاده نمایند و به هیچ وجه از مقاطع دوبل و زنبوری استفاده ننمایند.

4- مطابق آیین نامه ((در انتهای قطعه رابط که عضو قطری به آن متصل است، باید سخت کننده جان در تمام ارتفاع ، در دو طرف قرار داده شود.)) یکی از شایعترین ایرادات در طراحی قطعه رابط همین مساله میباشد ، که طراحان باید به این مساله توجه بیشتری نمایند. این مساله به غیر از سخت کننده های میانی قطعه رابط میباشد که لزوم قرارگیری یا عدم قرارگیری آنها باید توسط طراحان مورد بررسی قرار گیرد.

5-طراحی عضو قطری (بادبند): طراحی عضو قطری در این سیستم مشابه سیستم هم محور میباشد با این تفاوت که طبق آیین نامه ((هر بادبند باید دارای مقاومت فشاری 1.5 برابر نیروی محوری نظیر مقاومت خمشی قطعه رابط باشد.)) با توجه به اینکه در حالت طراحی معمولی مقاومت فشاری بادبند و مقاومت خمشی قطعه رابط به همدیگر نزدیک میباشند ، رعایت این بند باعث بالا رفتن سطح مقطع بادبند تا حدود 50 درصد نسبت به طراحی حالت معمولی در این سیستم میشود؛ ضمن آنکه باید توجه داشت که در این سیستم به دلیل آنکه معمولاً زاویه بادبندها با افق نسبت به سیستم هم محور بیشتر می باشد ، نسبت به سیستم هم محور نیروی محوری بیشتری در بادبندها ایجاد می شود.

-نتیجه گیری: استفاده صحیح از این سیستم بادبندی باعث شکلپذیری بیشتر سازه و کاهش برش پایه زلزله میشود ؛ اما در طراحی این بادبندها باید دقت کافی در جهت رعایت کلیه نکات آیین‌نامه ای چه از طرف طراحان و چه از طرف دستگاههای نظارتی انجا م پذیرد. طراحی صحیح این بادبندها منجر به بادبندها و تیرهایی سنگینتر از حالت بادبند هم محور می شود ؛ به همین جهت پیشنهاد می شود که طراحان حتی الامکان از این سیستم به عنوان اولین گزینه استفاده ننمایند.

تحلیل گنبدهای آجری درتئوری قوس‌های پوسته‌ای

قوس را می‌توان سازه ای تعریف نمود که توانائی آن برای حمل بارهای قائم وارده، بستگی به موئلفه افقی واکنش تکیه گاه های آن دارد که هر دو به طرف وسط دهانه قوس عمل می‌نمایند و همواره دست یابی به به نیروهای فشاری بدون پارامتر خروج از مرکزیت، مدنظر مهندسان و سازندگان از قدیم الایام بوده است و کارهای انجام شده دوره های قدیم که شامل ساختمان هایی با قوس ها و گنبدها می‌باشد ُنمونه هایی از این تلاش است که از نتایج آن پوشش مقبره ها و مساجد و فضاهای بزرگی در دنیا و نیز در ایران است.
در دوره های قبل، پوشش دهنه های بزرگ توسط گنبد های سنگی و آجری انجام می‌گرفت لیکن طرز عملکرد این گونه گنبدها از نقطه نظر مقاومت مصالح و ساختمان به صورت علمی‌روشن نبود و اجرای این نوع پوشش ها بر روی تجربیات شخصی متکی بوده و غالبا هنر سازندگان این نوع سقف ها به شاگردانشان به ارث می‌رسیده است، نتیجه این هنر، نسل به نسل از استاد به شاگرد منتقل میگردید بدون اینکه در ماهیت علمی ‌آن مطالعه ای انجام شود.

در سالهای اخیر مطالعات زیادی راجع به ساختمانهای قدیمی ‌ایران که مسلما شامل تعداد بسیاری از این نوع قوس ها و گنبدها است، انجام گرفته است که در نتیجه یک نوع کنجکاوی در مورد عملکرد این گونه بناها از نقطه نظر مقاومت مصالح نیز به وجود آورده است. این نوع فرم ها در زمان خود با مصالح موجود آن زمان فقط قادر به تحمل فشار بوده و در صورت نبودن مصالحی که بتواند تحمل کشش و در نتیجه قابلیت تحمل لنگر خمشی را داشته باشد منحصر بفرد بوده است. امروزه وجود فولاد که دگرگونی هایی در فرمهای ساختمانی بوجود آورده، باعث شده گنبدهای آجری که در زمان خود از شاهکارهای معماری و ساختمانی محسوب می‌شد در بوته فراموشی قرار گیرد.
تکنولوژی بتن به دو دلیل یکی قابلیت تحمل فشار و دیگری قابلیت فرم پذیری میتواند راه حل مناسبی به منظور رسیدن به فرم های گنبدی شکل باشد. از سری تنش هایی که در فرم های گنبدی آجری ایجاد می‌شود و سبب ایجاد ترکهایی در قسمت تحتانی آن می‌شود به این نتیجه می‌رسیم که فرم های گنبدی آجری که دارای انحنای دو جهته میباشند در اثر این که با مصالح بنایی ایجاد شده اند قابلیت تحمل چمش را ندارند و تنها قابلیت تحمل فشار را دارند، لذا رابطه نزدیکی بین عملکرد فرم های گنبدی بنایی با تئوری سقف های پوسته ای بتنی مشاهده می‌شود.
برای آنکه بتوانیم در این مورد بهتر بحث کنیم نخست باید مختصری در مورد چند اصل مربوط به تئوری سقف های گنبدی پوسته ای بتن آرمه که پیروی از تئوری غشا نازک Membranetheory می‌کند اشاره نمود. ساده ترین روابطی که در مورد سقف های پوسته ای گنبدی میتوان نوشت به شرح زیر است.

تحلیل سازه ای مولفه های افقی و قائم سقف های گنبدی

چنانچه یک نیم کره کامل به شعاع r رافرض کنیم و نیروهایی گه در امتداد نصف النهار وارد می‌گردند T و نیرو هایی که در امتداد حلقه ها وارد میگردند H و وزن گنبد را W بنامیم خواهیم داشت :

T=W/ 2 ∏ r Sin^2 K1
H= (-T) +r ш Cos K1

حال اگر وزن گنبد را که از صفحه( a-a )به بالا قرار دارد w بنامیم خواهیم داشت :

W=2 ∏ r^2 (1-Cos K1) ^ш

حال چنانچه تغییرات مقادیر T و H را در نقاط مختلف گنبد خواسته باشیم کافی است که زاویه K1 را از (0) تا (90) تغییر دهیم در این صورت به نتایج زیر خواهیم رسید.
بسادگی می‌توان دید که نیرویT همیشه مثبت است یعنی مولفه قائم نیرو همیشه فشاری است. مقدار نیروی T از یک حداقل wr/2 از راس گنبد بتدریج زیاد شده و به تدریج به یک مقدار حد اکثر wr در قسمت تحتانی گنبد می‌رسد.
مولفه افقی H که در امتداد حلقه های افقی وارد میشود در قسمت های راس گنبد بصورت فشاری است و مقدار آن تا صفحه افقی b-b تقلیل پیدا کرده و از آن به بعد به صورت کششی در می‌آید و در قسمت پایین گنبد مقدار آن به –wr می‌رسد. در مورد صفحه B-B مقدار زاویه K1 برابر 51 درجه و 50 دقیقه می‌باشد.

با توجه به این مطالب نتایج زیر بدست می‌آید:
الف - در امتداد نصف النهار ها همیشه نیرو های فشاری داریم که بازیاد شدن زاویه ف – در امتداد نصف النهار ها همیشه نیرو های فشاری داریم که با زیاد شدن زاویه K1 مقدار نیروی فشاری نیز زیاد می‌شود.
ب – مولفه نیروهای افقی H در حلقه ها از راس گنبد تا حلقه خنثی فشاری است و از حلقه خنثی به پایین تولید کشش در حلقه های افقی می‌کند و این کشش بطور خطی با افزایش زاویه K1 زیاد میشود بطوری که سبب بروز ترک هایی موازی با امتداد نصف النهار میشود.

لزوم ازدیاد ضخامت در گنبد های آجری
با مشاهده سطح مقطع گنبد های آجری به راحتی می‌توان دید که ضخامت t بتدریج از راس گنبد تا قسمت پایین آن ازدیاد پیدا کرده بطوری که تابع ازدیاد نیروهای فشاری T و کششی H می‌شود.
ترک هایی که در این نوع گنبد ها مشاهده می‌شود مواز با نصف النهارها می‌باشد و از حد حلقه خنثی شروع شده و بتدزیج که ترک به پایین امتداد پیدا مکند ترک گشادتر شده و تابع ازدیاد نیروی کششی حلقه های Hمی‌شود.
این نوع ترکها در ساختمان هایی نظیر گنبد مسجد سلطانیه در زنجان، گنبد کلیسای ارامنه جلفای اصفهان و گنبد مقبره خواجه ربیع در مشهد مشاهده نمود.
به منظور جلوگیری از ایجاد ترک (در اثر نیروی کششی) در قسمت های پایین گنبد ضخامت گنبد را زیاد نموده و یا حلقه هایی شش ضلعی با هشت ضلعی در محیط گنبد کار گذاشته شود، که بدین وسیله سطح مقطع را زیاد کرده و تنش کششی حاصله را کم کرده اند.
در خیلی از موارد، خستگی کششی فوق به صورت تقریبی محاسبه شده و مشاهده شده است که تنش های ایجاد شده خیلی کم است. گرچه بصورت تئوریک در این گونه بناها هیچ گونه کششی مورد قبول نمی‌باشد لیکن می‌توان فرض کرد که این تنش های کوچک کششی میتواند بوسیله قفل و بست مکانیکی آجر ها و یا چسبندگی آجر و ملات و یا تیرهای کششی چوبی جذب شود.

تحلیل سازه ای حلقه کششی
در حالتی که گنبد شکل نیم کره ای کامل ندارد ناقص بودن فرم کره ای شکل گنبد لزوم استفاده از حلقه کششی در قسمت خاتمه گنبد را ایجاب میکند.
کششی که در این حالت در حلقه بوجود میآید با توجه به تئوری غشا نازک بصورت زیر محاسبه می‌شود :

S=T r Sin K1 Cos K1
یا از رابطه
S=(r w Sin K1 Cos K1)/ (1+Cos K1)

نیروی کششی S مادامی‌که زاویه K1<90 است مثبت بوده و وقتی زاویه K1=90 شود نیروی S صفر خواهد بود. با توجه به مطالب فوق مشاهده می‌شود که تا زمانی که فرم گنبد نیم کره کامل باشد و تحت بار یکنواخت که بر واح سطح گنبد وارد می‌شود بارگذاری شده باشد به طور تئوریک احتیاجی به حلقه کششی نخواهد بود.حال اگر فرم گنبدی را که بزرگتر از نیم کره کامل باشد در نظر بگیریم (البته این وضع در حالتی که 90<180 :
الف – وقتی زاویه K1 در فرم گنبدی کوچکتر از 90 درجه است (K1<90) حلقه کششی در قسمت انتحایی تحتانی گنبد لازم است. گنبد هایی که فرم نیم کره ناقص دارند و از این حالت پیروی می‌کنند کمتر ساخته شده اند ولی به هر صورت در چنین مواردی با بنای سنگینی که دور قسمت حلقه کششی تحتانی ایجاد مینماید کشش اجاد شده، جذب میشود. گنبد شیخ صفی در اردبیل که دارای حلقه های قطور شش ضلعی در محیط قسمت تحتانی گنبد برای جذب کشش ایجاد شده، می‌باشد از جمله این نوع سازه هاست.
ب- وقتی که گنبد حالت نیم کره کامل را دارد یعنی K1=90 بطور تئوریک در انتهای گنبد احتیاجی به حلقه فشاری نمی‌باشد. مقبره ماهان در کرمان، مسجد شیخ لطف الله دراصفهان، مقبره شیخ جبرئیل در اردبیل از این جمله اند.
ج- وقتی که گنبد بزرگتر از نیم کره کامل است یعنی K1>90 در چنین حالتی حلقه فشاری در قسمت انتحایی تحتانی گنبد لازم است. عمل ایجاد این حلقه فشاری زیرین از هر نوع دیگر متداولتر است و به وسیله ضخیم کردن جداره گنبد از سمت داخل انجام میشود.مقبره امامزاده قاسم در تجریش از این قبیل است.
تحلیل سازه ای مولفه های افقی و قائم در گنبد های مخروطی
با مطالعه فرم مخروطی مولفه های Tو H از روابط زیر بدست می‌آید:

T=(y w)/ Cos d
H=w y tg d sin d
با مطالعه دو بیان ریاضی فوق به این نتیجه می‌رسیم که تا زمانی که زاویه d<90 می‌باشد نیرو های T و H هر دو صرف نظر از محل حلقه افقی و نصف النهار ها فشاری هستند و در نتیجه این فرم در اثر فشاری بودن نیروهای Tو H کاملا برای سازه اهیی با مصلح بنایی مناسب است. گنبد قابوس ابن وشمگیر و گنبد قبر علا الدین در ورامین از این اصل پیروی میکنند.
در بعضی موارد گنبدها کاملا شکل کروی ندارند بلکه ترکیبی از فرمهای مختلف هستند. در چنین مواردی هر قسمت از گنبد طبق آنچه در مباحث فوق گذشت به موجب فرم خودش تبعیت از اصولی که شرح داده شد میکند.
و در پایان بامراجعه به تئوری غشا نازک در پوسته ها و با توجه به این که در پوسته به علت ضخامت کم، پوسته دارای لنگر خمشی کمی‌می‌باشد و نیز در مورد فرم های گنبدی، مصالح بنایی نمی‌تواند نحمل خمش بکند و به ناچار باید در تحت نیروهای فشاری محوری حالت ایستایی پیدا کند و همچنین در اثر متقارن بودن فرم های گنبدی موضوع برش در گنبدها منتفی می‌شود. بنابر این تنها نیروهای باقی مانده در گنبد های بنایی، نیروهای مولفه افقی و قائم می‌باشد که نحوه عملکرد و مقادیر آنها را می‌توان در قسمت های بحث شده پیشین یافت.
مشاهدات بصری و ترکها و حلقه های کار گذاشته نیز به ارتباط تئوری پوسته به عمل کرد گنبدهای بنایی کمک می‌کند.
با توجه به مطالب فوق و علم به این که در معماری مدرن امروز با مصالح مرغوبتر و جدید تر مانند بتن و اسپیس فریم ها امکان ساخت فرم های پوسته ای گنبدی و فرم های دیگر پوسته ای پیش رفته کاملا امکان پذیر است و با توجه به این که آنچه در معماری مدرن امروزی انجام می‌گیرد ادامه کار اجداد ماست که در زمان خودشان بدون شناخت علمی‌مسئله با تجربیات وهنر خود وبا مصالح موجود زمان و نیز با کمترین امکانات شاهکارهای معماری را بوجود آوردند که امروزه نیز از آنها یاد می‌شود و آنچه ما انجام میدهیم ادامه کار آنهاست، می‌توانیم به سبکی مخصوص در معماری برسیم در حالی که از سیر تاریخی معماری منحرف نشده ایم و به گذشته وفا داریم و از مصالحی مرغوبتر و امروزی نیز در ساختمان استفاده کرده‌ایم.

بارگذاری ساختمان

بارهایی که روی ساختمان وارد می شوند یا مستقیمآ به وسیله طبیعت و یا به وسیله انسان ایجاد می گردند. به عبارت دیگر برای بار روی ساختمانها دو منبع اصلی وجود دارد، یکی ژئوفیزیکی و دیگری مصنوعی.
نیروهای ژئوفیزیکی را که نتیجه تغییرات مداوم در طبیعت هستند ممکن است به نیروهای جاذبه زمین، وزن ساختمان خودش ایجاد نیروهایی در سازه می کند که موسوم به بار مرده است واین بار در تمام طول عمر ساختمان ثابت باقی می ماند. اشکال همیشه در حال تغییر ساختمان نیز تایع اثرات جاذبه زمین است که ایجاد تغییراتی در بارها در طول زمان می کند. بارهای ناشی از تغییرات جوی با زمان و مکان تغییر می کنند و به شکل باد، حرارت، رطوبت، باران، برف، و یخ ظاهر می شوند. نیروهای زلزله از حرکت نا منظم زمین یعنی زمین لرزه ایجاد میشوند.

منابع بارگذاری مصنوعی ممکن است تکان ناشی از حرکت اتومبیل ها، آسانسورها، ماشینهای مکانیکی و غیره و یا ممکن است تغییر مکان افراد، وسایل و یا نتیجه ضربه و انفجار باشند. به علاوه ممکن است نیروهایی در زمان تولید و اجرا در سازه به وجود آید. پایداری ساختمان ممکن است ایجاد پیش تنیدگی کند که باعث ایجاد نیرو در ساختمان می شود.

منابع بارهای ژئوفیزیکی و مصنوعی در ساختمان غالبآ به یکدیگر بستگی دارند. جرم، اندازه، شکل و مصالح یک ساختمان در روی نیروهای ژئوفیزیکی اثر می گذارند. برای مثال اگر عناصر ساختمان در مقابل تغییرات درجه حرارت و رطوبت نتوانند به آزادی واکنش نشان دهند و گیردار باشند نیروهایی در ساختمان ایجاد می شود.

برای اینکه اطمینان حاصل شود که مشکلات آتی از بین رفته و بازده سازه ای حاصل شده باشد لازم است که مطالعات دقیق جواب تئوری ساختمان به اثرها انجام گیرد. طراح باید نیروها و اثر بارگذاری مربوطه را درک کند تا ساختمان بی خطر و قابل استفاده باشد.

• بار مرده ساختمان

بارهای ناشی از نیروی جاذبه زمین را میتوان به دو دسته مجزا تقسیم کرد:

استاتیکی و دینامیکی: بارهای استاتیکی همیشه جزء ثابتی از سازه هستند. بارهای دینامیکی موقتی هستند یعنی با تغییر زمان و فصل تغییر می کنند، یا تابع مکان داخل یا روی سازه هستند.

بارهای مرده را ممکن است به صورت بارهای استاتیکی که در اثر وزن اجزاء سازه ایجاد می شوند تعریف کرد.نیروهایی که منجر به بار مرده می شوند عبارتند از: قسمتهای باربر ساختمان،کف،روکاری سقف، دیوارهای جدا کننده ثابت، پوشش نما، مخزنهای انباری، سیستمهای توزیع مکانیکی و غیره. مجموع وزنهای همه این قسمت ها بار مرده ساختمان را تشکیل می دهد.

به نظر می رسد که تعیین وزن مصالح و از آنجا بار مرده ساختمان کار ساده ای باشد. اما به دلیل مشکلات گوناگون در تجزیه و تحلیل دقیق بارها تخمین بارها ممکن است 15 تا 20 درصد و یا حتی بیشتر در خطا باشد.

در مرحله اولیه طرح برای مهندس محاسب پیش بینی دقیق وزن مصالح ساختمانی که هنوز انتخاب نشده اند کاری غیر ممکن است. مصالح ناسازه ای مشخصی که باید انتخاب شوند شامل صفحات پیش ساخته نما، لوازم روشنایی، قطعات سقف، لوله ها، مجرا ها، خطوط برق و اجزای نیازمندیهای داخلی خاص ساختمان می باشند.

وزن عناصر تقویت کننده و اتصالات در سازه های فولادی فقط به صورت درصدی از وزن کل تخمین زده می شود. وزن واحد حجم مصالح که به وسیله تولید کنندگان یا آئین نامه ها داده می شود همیشه با وزن واحد حجم محصول تولید شده مطابقت ندارد. اندازهای اسمی اجزاء ساختمان ممکن است با اندازه های واقعی اختلاف داشته باشد .

• بار زنده ساختمان

فرق اساسی بارهای زنده با بارهای مرده در این است که بارهای زنده متغیر و غیر قابل پیش بینی هستند. تغییر در بارهای زنده نه تنها در طول زمان اتفاق می افتد بلکه همچنین تابعی از مکان می باشد. این تغییر ممکن است در مدت زمان کوتاه یا طولانی صورت گیرد. بدین ترتیب تقریبآ غیر ممکن است که بارهای زنده را به صورت استاتیکی تخمین زد. بارهایی که بوسیله اشیاء یا اشخاص در ساختمان ایجاد می شوند به نام بارهای سکنی موسوم هستند. این بارها شامل وزن اشخاص، مبل ها، جدا کننده های متحرک، گاو صندوق ها، کتابها و دیگر بارهای نیمه دائم و موقتی که روی ساختمان اثر می کنند ولی جزئی از سازه نیستند و جزء بار مرده به حساب نمی آیند .

بارهای متمرکز، نشان دهنده اثر بار منفرد ممکن در نقاط بحرانی مثل کفهای پله، سقفهای قابل دسترس، گاراژهای توقف و دیگر نقاط آسیب پذیر با تنشهای متمرکز زیاد می باشند.

• بار اجرایی ساختمان

اجزاء سازه به طور کلی برای بارهای مرده و زنده طرح می شوند. اما یک قطعه سازه ممکن است در موقع اجرای ساختمان تحت بارهایی خیلی بیشتر از بارهای طرح قرار بگیرد. اینگونه بارها که موسوم به بارهای اجرائی هستند قسمت مهمی را در طرح اجراء سازه تشکیل می دهند.

هر پیمانکاری در طول زمان روش اجرایی را توسعه می دهد که برای خودش اقتصادی بودنش ثابت شده است. هر چند که معمار ممکن است ساختمان را طوری طرح کند که برای یک روش اجرایی معینی مناسب باشد، او ممکن است که از روشهای اجرایی یکایک پیمانکاران آگاهی نداشته باشد. پیمانکاران معمولآ مصالح و وسائل سنگین را روی سطح کوچکی ازسازه انباشته می کنند. این عمل ایجاد بارهای متمرکزی میکند که خیلی بیشتر از بارهای زنده فرض شده برای سازه طرح شده می باشد .در چنین شرایطی شکست نتیجه شده است .

یک مشکل اساسی در اجرای سازه های بتنی وقتی ایجاد می شود که پیمانکار پایه های تقویتی و قالب بندی را قبل از انقضای مدت کافی برای عمل آمدن بتن بردارد. مقاومت بتن با زمان زیاد میشود. ولی از آنجایی که برای پیمانکار زمان پول است او ممکن است قالب ها را قبل از اینکه بتن به مقاومت حداقل طرح برسد بردارد. در چنین صورتی جزئی از سازه ممکن است تحت اثر بارهائی قرار بگیرد که قادر به تحمل آنها نباشد و شکست حاصل شود.

• بارهای برف ، باران و یخ

مشاهده ارتفاع و تراکم برف در طول سالیان دراز منجر به پیش بینی معقول حداکثر بار برف شده است. بار برف را لازم است فقط برای بامها و سطوح دیگر ساختمان که ممکن است برف جمع کننده از قبیل حیاط های بالا آورده شده، بالکن ها و سقف های آفتابگیر در نظر گرفت. بار برف که به وسیله آئین نامه ها تعیین شده است بر اساس حداکثر برف روی زمین می باشد. غالبآ این بارها بیشتر از بار برفی که روی بام اثر میکند می باشد. زیرا باد مقداری از برف های شل را از روی بام به دور می ریزد یا بدلیل از دست رفتن گرما از طریق بام، برف آب و بخار می شود. آئین نامه ها معمولآ در صدی از بار برف را روی بام شیب دار کم می کنند، زیرا روی چنین سطوحی برف به سهولت از روی بام به پائین می لغزد. ولی بعضی از انواع بام ها ممکن است روی رفتار باد اثر بگذارند و باعث شوند که بار برف به مقدار زیاد در یک قسمت از بام ذخیره شود.با وجود اینکه اغلب در محاسبه بار زنده به آب فکر نمی شود حتمآ باید در موقع طرح آنرا به خاطر داشت. بار باران به طور کلی کمتر از بار برف است، ولی باید به خاطر داشت که ذخیره شدن آب منجر به مقدار قابل ملاحظه ای بار می شود.

همچون که آب جمع می شود بام تغییر شکل داده خم می شود و این باعث می شود که آب بیشتری جمع شود و منجر به تغییر شکل زیاد تری گردد. این پدیده که موسوم به حوض شدن می باشد ممکن است باعث فرو ریختن نهایی بام شود.

یخ روی اجزاء بیرون آمده به خصوص روی قطعات تزئینی خارجی که در غیر این صورت جز بار وزنشان باری دریافت نمی کنند جمع می شود. از این رو لازم است که این قطعات چنان طرح و اتصال داده شوند که بارهای سنگین قندیل های یخ را تحمل کنند. به علاوه، تشکیل یخ روی سازه های خرپایی باز باعث ازدیاد سطح و وزن شده که منجر به اضافه شدن باد می شود.

• بار باد روی ساختمان

آسمان خراشهای اولیه به اثرات پیچیده نیروی جانبی ایجاد شده بوسیله باد آسیب پذیر نبودند.وزن عظیم ساختمان با دیوارهای باربر ساخته شده از مصالح بنایی چنان بود که نیروی باد قادر نبود به نیروهای جاذبه به زمین غلبه کند. حتی موقعی که روش دیوار حمال بوسیله سازه قاب صلب در اواخر قرن 19 جایگزین شد، نیروی جاذبه عامل تعیین کننده اصلی بود.

نماهای سنگی سنگین با بازشدگی های کوچک، ستونهای نزدیک به هم، قطعات سرهم شده حجیم قابها، و دیوارهای جداکننده سنگین هنوز چنان وزنی را ایجاد می کردند که عمل باد یک مشکل اساسی نبود.

آسمان خراشهای دیوار شیشه ای سالهای 1950 با فضای باز داخلی مطلوب و وزن نسبتا کم برای اولین بار در مقابل نیروهای باد واکنش نشان دادند.با معرفی قاب فولادی سبک وزن، دیگر وزن یک عامل محدود کننده ارتفاع آسمان خراشها نبود. ولی عصر ساختمانهای بلند با خود مشکلات جدیدی آورده است برای اینکه وزن مرده کاهش داده شود و فضاهای بزرگتر و انعطاف پذیر ایجاد گردد تیرهای با دهنه زیاد، جدا کننده های داخلی بار نبر متحرک و دیوارهای پیرامونی بارنبر ساخته شده است.همه این ابداعات از صلبیت کلی سازه ها کم کرده اند، به طوری که حالا سختی جانبی (با تغییر مکان جانبی) یک ساختمان ممکن است تعیین کننده تر از مقاومتش باشد. اثر باد یک مسئله اساسی برای طرح ساختمانهای بلند شده است . درک باد و پیش بینی رفتارش به صورت علمی دقیق ممکن است غیر ممکن باشد. عمل باد روی ساختمان، شکل، باریکی و ترکیب نمای سازه مورد نظر و نحوه قرار گرفتن ساختمانهای مجاور دارد.

• بار ناشی از تغییرات حجم مصالح

تغییرات حجم مصالح در اثر انقباض،غرش و آثار حرارتی به وجود می آید. موقعی که از واکنش طبیعی و آزاد اعضاء ساختمان در سر حد ها یشان جلوگیری می شود در آنها نیرو ایجاد میگردد. در جایی که این تغییرات حجم محدود می شود نقش های محوری و دورانی در ساختمان ایجاد گردد.

تغییر حجم تابعی از شکل و اندازه ساختمان، مصالح، سختی اعضاء سازه ای و نوع اتصالات می باشد. با به کار بردن مانع در نقاطی از ساختمان که تنش های محوری و دورانی ممکن است ایجاد شود می توان تغییرات حجم را کنترل کرد و این به معنی طرح اعضاء برای تحمل این نقش ها می باشد. واضح است که تغییرات حجم را با استفاده از درزهای انبساط که در آنها حرکت به آزادی صورت می گیرد می توان کنترل نمود.

• بار ناشی از انفجار

ساختمان ممکن است مجبور باشد نه تنها نیرو های فشاری خارجی بلکه نیروهای فشاری داخلی ایجاد شده در اثر انفجار را نیز تحمل کند. فرو ریختن قسمتی از یک ساختمان آپارتمانی در لندن در سال 1968 توجه زیادی را به این بار گذاری جلب نمود. اکثر ساختمانها هرگز با چنین نیروهایی مواجه نخواهند شد،ولی احتمال انجار مواد منفجره در اثر خرابکاری یا اشتعالتصادفی گازهای آتش گیر در اثر نشت یا آتش همیشه وجود دارد.

در اثر انفجارات فشارهای زیادی در منطقه انفجار ایجاد می گردد و بارهای خیلی زیادی به عناصر ساختمان وارد می شود که منجر به ترکیدن و به خارج پرتاب شدن پنجره ها، دیوارها و کف ها می گردد. این فشار داخلی باید به صورت موضعی محدود و کنترل شود و نباید باعث فروریختگی تدریجی ساختمان گردد.

علل ممکن برای بارهای انفجاری خارجی از غرش های صوتی نسبتآ کم اهمیت است (مانند پنجره های شکسته شده و دیوارهای گچی ترک خورده). تحقیقات وسیعی روی واکنش سازه ها در برابر اثرات سلاحهای اتمی در جریان است تا بتوان ساختمان را چنان طرح کرد که در مقابل حمله اتمی مقاوم باشند.

• ترکیب بارها روی ساختمان

ساختمانهای بلند درطول عمرشان در معرض بارهای متعدد می باشد و بسیاری از بارها به طور همزمان روی سازه وارد می شود.اگر بارها خط اثر مشترک داشته و با یکدیگر باید ترکیب شود. این شرط لازم می سازد که در طرح سازه ها تمام ترکیبات ممکن بارها در نظر گرفته شود.

احتمال وقوع بارهای ترکیب شده باید به طور آماری ارزیابی و اثر آن تخمین زده شود. هرچقدر که اثر بار با دقت بیشتری تعیین شود لزوم انتخاب ضرایب اطمینان بزرگتر برای جبران عوامل مجهول کاهش می یابد.

ترکیب موثر و عملی بارها در آئین نامه ها مشخص گردیده است. بطور کلی تشخیص داده شده است که ماکزیمم بالای ناشی از تغییرات جوی و زلزله احتمالا هرگز با مقدار کامل بارهای زنده دیگر همزمان رخ نخواهد داد از این رو موقعی که بار زنده کامل به طور همزمان با بارهای ماکزیمم باد یا زلزله به کار می رود آئین نامه اجازه می دهد که بر تنشهای مجاز 33 درصد افزوده شود.

معرفی اجمالی انواع طراحی سیستم های سازه ای

در این مقاله، سیستمهای متداول ساخت و طراحی سازه به طور مختصر معرفی شده است.

 

1: سیستم سازه ای با دیوار باربر: این سیستم قدیمی ترین و آشناترین روش ساخت می باشد که امروزه به دلایل آیین نامه ای و نیروهای جانبی زیاد مورد توجه قرار نمی گیرد.

 

2: قاب مفصلی مهاربندی شده: این سیستم از قدیمی ترین سیستم های سازه ای بوده که مورد توجه مهندسین در سالهای قبل و حتی امروزه میباشد. در این روش بارهای ثقلی بر قاب مفصلی وارد شده و به دلیل مفصلی بودن قاب سازه معیین بوده و به صورت استاتیکی تحلیل میشود و بارهای جانبی بر مهاربندهای ان وارد شده و مهاربندها به روشهای تقریبی یا دقیق قابل تحلیل است.

لذا در سالهای دور به دلیل عدم وجود حسابگرهای ماشینی در سازه  ها از این سیستم بیشتر استفاده میشد به عنوان مثال:  برج ایفل - برج امپایر استیت در نیویورک و.... بااین سیستم ساخته شده اند (برج امپایر استیت در سال 1931 ساخته شده و در آن از مهاربندهای غیر هم محور و اتصالات پرچی استفاده شده است این برج به مدت 40 سال بلندترین سازه ی جهان به شمار می رفت)

3: قاب خمشی: بعد از جنگ جهانی دوم اجرای سازه های بتنی اغاز شده و ساختمانهای بتنی به دلیل اجرای هم زمان قاب ان به فرم قاب خمشی ساخته میشود البته میتوان سازه های فلزی را نیز به فرم قاب خمشی اجرا نمود. به هر حال در قاب خمشی نیروهای ثقلی و جانبی در تکیه گاههای تیرها لنگر خمشی ایجاد میکند و نیز تیرها و ستونها در تحمل تمامی نیروهای وارده باهم وارد عمل می شوند لذا تحلیل المانهای این نوع قابها باید همزمان انجام گیرد.

4: قاب خمشی مهار بندی شده: گاها نیروهای جانبی به قدری زیاد بوده که المانهای تیر و ستون قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل ان نمی باشد لذا از مهاربندهای مختلف برای کمک به انها استفاده می شود که نوع این مهاربندها ممکن است فلزی بوده و یا از دیوارهای برشی بدین منظور استفاده شود به هر حال باید 30 درصد  بارهای جانبی را خود قاب خمشی تحمل نماید (دیوارهای برشی خود انواع مختلفی دارند مثلا: دیوار برشی با المان مرزی - بدون المان مرزی - با باز شو - بدون باز شو - دیوار برشی کوپل و....)
سیستم های فوق معروفترین و متداولترین سیستم سازه ای می باشنداکنون به معرفی سیستم های جدید تر می پردازیم.

5: سیستم طره ای : این نوع سیستم به ندرت اجرا می شود و تقریبا بدترین نوع سازه می باشد چرا که در مقابل بارهای جانبی بسیار ضعیف عمل می کند.

6: سیستم فضایی : عالی ترین و بهترین نوع سازه ای بوده و کاملترین رفتار در مقابل بارهای جانبی و ثقلی دارد اما اجرای ان بسیار مشکل است و امروزه فقط برای پوشش سقفهای سبک با دهانه های بزرگ استفاده می شود و تنها یک ساختمان 25 طبقه در هنگ کنگ که بانک مرکزی هنگ کنگ است با این سیستم ساخته شده است.

7: سیستم معلق : یکی از معروفترین سیستمها برای پل سازی است اما در ساختمان سازی و بلند مرتبه سازی هم ندرتا مورد توجه قرار می گیرد در این سیستم برخی المانها به فرم کششی برای تحمل بارهای ثقلی طرح می شود که اکثرا کابلهای کششی با مقاومت زیاد می باشند.

پلهای بزرگ مثل  گلدین گیت در سانفرانسیسکو و ساختمان 25 طبقه ی مرکز پلیس سیاتل با این سیستم طرح شده اند.

8: سیستم هسته ای : در این روش بارهای ثقلی توسط یکی از روشهای فوق مثلا قاب مفصلی طراحی شده و بارهای جانبی بر هسته ی سازه وارد می شود هسته به دو فرم هسته ی باز و بسته می تواند اجرا شود در حقیقت هسته همان دیوارهای برشی در پروفیلهای مختلف در مقیاس بزرگ می باشد.
مثلا به شکل  U که همان هسته ی باز است. لازم به ذکر است که در طراحی هسته بایستی اثر پیچش دقیقا مورد بررسی قرار گیرد اما به دلیل مشکل بودن محاسبات پیچش در گذشته این بررسی صورت نمی گرفت ولی امروزه به دلیل وجود ماشینهای حسابگر دقیق اثر پیچش نیز دقیقا مورد محاسبه قرار می گیرد. مجموعه آپارتمانهای در دست احداث در منطقه ی ائل گلی تبریز با این روش ساخته می شود این سیستم برای ساختمانهای بین 20 الی35 طبقه مناسب است.

9: سیستم قاب محیطی: عالی ترین و پیشرفته ترین فرم ساختمان سازی می باشد که برای ساختمانهای بالای 150 طبقه می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
در این سیستم بارهای جانبی به قاب محیطی وارد می شود و نیز قاب محیطی خود نمای جالبی به ساختمان می دهد. برجهای دوقلوی سازمان تجارت جهانی در نیویورک که مورد حمله ی تروریستی قرار گرفت تحت این سیستم ساخته شده بودند. یکی از نکات مهمی که باید در طراحی این سیستم مورد توجه قرار گیرد بررسی اثر shear lag در قاب محیطی است اگرچه برخی از مهندسین براین باورند که اثر shear lag در ان وجود ندارد اما برخی دیگر در وجود این اثر اصرار میکنند اما باید گفت که هرگز نمی توان مقدار واقعی این اثر را محاسبه نمود لذا برای حل این مشکل سیستم زیر پیشنهاد می شود.

10: قاب محیطی مهاربندی شده: در این حالت کل قاب محیطی توسط مهاربند های کلی و بزرگ مهاربندی می شود و تنها وجود مهاربندها برای حذف اثر احتمالی shear lag میباشد و باز نیروهای جانبی را خود قاب محیطی تحمل میکند.

11: مجموعه قاب محیطی: این سیستم نیز مانند قاب محیطی می باشد با این تفاوت که ساختمان از چند قاب محیطی تشکیل یافته است به عنوان مثال برج سیرزتاور در شیکاگو که بلندترین برج امریکا می باشد که از چهار قاب محیطی ساخته شده است.

تحلیل کامپیوتری سازه ها

در مدل ‌سازی سازه‌ها باید به موارد زیر توجه داشت:
1) مدل سازی تنها یک شبیه سازی یا بهتر بگوئیم تلاشی برای شبیه سازی سازه واقعی می‏باشد.
2) فرآیند شبیه سازی بسته به نوع واکنش مورد نظر متفاوت بوده و می‏تواند بسیار متفاوت باشد.
‎‎ 3) فرآیند شبیه سازی بستگی مستقیمی به نوع بارگذاری و شرایط مرزی سازه‌ی مورد نظر دارد.
سه مورد فوق به همراه تکنیکهای مدل سازی ریاضی که جزو امکانات نرم افزار مورد استفاده هستند می‏بایست در فضای تقریب یا فضای دقت پیاده سازی شوند. باید توجه داشت که سازه واقعی دارای بینهایت درجه آزادی می‏باشد. به دلیل محدودیتهای نرم افزاری، سخت افزاری و یا هزینه های اجرا (زمان و غیره) معمولاً ‌ترجیح دارد که سازه با حداقل تعداد ممکن درجات آزادی بررسی شود. در این صورت خروجی نرم افزارهای تحلیل توأم با خطاهایی ناشی از این امر خواهد بود. در عین حال دقت مورد نیاز در مهندسی کاربردی با مهندسی پژوهشی متفاوت بوده و بسته به حساسیت واکنشهای مورد نظر دقت تحلیل و در نتیجه درجات آزادی مورد نظر تعیین می‏شوند. ‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎ ‎‎‎

اینکه دقت یک تحلیل به خصوص سازه ای چقدر باید باشد، یک مطلب کاملاً تخصصی و دور از حوصله این نوشتار است. توصیه می‏شود کاربران محترم (خوانندگان محترم) در این رابطه از افراد با تجربه کمک بگیرند.

 

تکنیکهای مدلسازی شامل روشهای استاندارد و کمکی مدلسازی سازه ای در نرم افزارهای شاخصی نظیر STAAD.Pro، SAP2000 و ETABS می‏باشند. معمولاً افرادی که با نرم افزارهای ترسیمی برداری نظیر اتوکد در فضای سه بعدی کارکرده اند، با این تکنیک‏ها آشنا هستند. محیط ارائه شده برای ترسیم هندسی سازه در نرم افزارهای STAAD.Pro، SAP2000 و ETABS مانند محیط اتوکد می‏باشد. این محیط در حقیقت یک فضای مجازی سه بعدی است که کاربر می‏تواند در این فضا با استفاده از سه عنصر اولیه نقطه، خط و صفحه، کالبدسازه ای موردنظر خود را ترسیم نماید. علاوه بر ترسیم مستقیم این عناصر می‏توان با استفاده از دستورات کمکی نظیر Move ، Replicate با جابجایی و کپی از عناصر اولیه به ترکیبات پیچیده تر نیز دست یافت.

امکانات ارائه شده در برنامه‌های ذکر شده نظیر برنامه اتوکد می‏باشد با این تفاوت که در برنامه اتوکد می‏توان دستورات ترسیم و غیره را از طریق نوار دستورات (Command Line) نیز وارد نمود و حال آنکه این برنامه ها تنها از طریق جعبه ابزار(Toolbar) های به خصوصی قابل دسترسی هستند. (به استثنای برنامه‌ی STAAD.ProSTAAD Editor امکان واردکردن مستقیم دستورات ترسیم، بارگذاری، تحلیل و پس پردازش سازه را به راحتی مهیا نموده است).

 

استفاده از امکاناتی نظیر واردکردن مستقیم دستورات از طریق صفحه کلید (Keyboard) می‏تواند سرعت و تسلط کاربر ماهر را چندین برابر کند. از اینرو انتظار می‏رود این امکان در نسخه های آتی این نرم افزارها گنجانیده شود. استفاده مفید و موثر از دستورات کمکی یاد شده در فوق برای ترسیم هندسی سازه، مستلزم تمرین و مهارت کاربر در تجزیه سازة پیچیده به اجزاء ساده تر می‏باشد. در این راه کاربر می‏بایست تجزیه را به اندازه کافی انجام دهد تا در کمترین زمان ممکن به حجم کلی سازه دست یابد.

معمولاً در سازه های متداول نظیر ساختمانهای مسکونی، برجها، پلها، تونلها و یا حتی در سازه های پیچیده تر نظیر برجهای خنککن و سازه ‏های صنعتی تشابه به برخی از اجزاء به‏ ‏صورت تشابه مستقیم و یا تشابه معکوس وجود دارد.

به عنوان مثال در ساختمانهای مسکونی معمولی، طبقات مختلف به ‏لحاظ سازه ای و معماری ممکن است مشابه یکدیگر باشند. به عنوان مثالی دیگر می‏توان به سازه های قرینه‌ی محوری نظیر سیلوها، برج خنک کننده و غیره اشاره داشت. اینگونه سازه ها با ترسیم اولیه مسیر هادی و سپس چرخاندن آن به حول محور دوران پدید می‏آیند. که به کمک برنامه‌ی از پیش تعیین شده‌ی

‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎ ‎‎‎‎‎ ‎‎‎‎‎‎‎‎ ‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎ ‎‎‎‎‎‎‎‎‎کاربران حرفه ‏ای نرم افزارهای تحلیل و طراحی اغلب تمایل دارند تا از امکانات وسیعی که در دیگر نرم افزارها ارائه شده است نیز بهره بگیرند. به عنوان مثال بعضی از کاربران تمایل دارند تا از نرم افزارهای محاسباتی نظیر MathCAD و یا از نرم افزارهای صفحه گسترده نظیر Excel برای تولید مختصات گره ها و یا توالی المانها استفاده نمایند. استفاده از امکانات محاسباتی اینگونه نرم افزارها می‏تواند کمک شایانی در تولید اطلاعات سازه های پارامتریک نماید.

 طراحان برنامه های STAAD.Pro، SAP2000 و ETABS با علم به این موضوع امکانی را در این برنامه ها پیشاند که بتوان اطلاعات کلی هندسه‌ی سازه نظیر گره ها و المانها را با کپی(Copy) و برچسب ((Pasteها و محیط Excel

 یکی دیگر از امکاناتی که در نسخه های اولیه این برنامه‌ها گنجانده شده است امکان واردکردن فایلهای با فرمت DXFDXF مخفف (Drawing Interchange Format) یا فرمت تبادل ترسیمات در سیستم اتوکد است. فایل‏های با این فرمت را می‏توان در دیگر برنامه ها نیز به کار گرفت و یا اینکه توسط دیگر برنامه های کمکی اتوکد تولید نمود.

 از آنجاییکه این فایلها با فرمت نوشتاری ASCII - American Standard Code for Information Interchange تولید می‏شوند، استفاده از آن بسیار ساده بوده و از اینروست که برنامه های جانبی اتوکد و یا دیگر سیستمهایی که به نوعی تبادل اطلاعات می‏کنند، اغلب از این فرمت استفاده می‏نمایند. فایلهای با این فرمت کلیة اطلاعات ترسیمات انجام شده در اتوکد را دارا می‏باشد و در حقیقت معادل مستقیم فایلهای استاندارد اتوکد با فرمت DWG هستند.

 توانایی ترسیمات سه بعدی در نرم افزار اتوکد بسیار وسیع و کامل است و می‏تواند در مدلسازی سازه های پیچیده بسیار موثر واقع گردد. از اینرو قویاً توصیه می‏گردد تا با تمرین فراوان و کسب مهارت و تسلط برروی این نرم ‏افزار و نحوه ورود و خروج اطلاعات به برنامه های تحلیل سازه، توانایی مدلسازی خود را افزایش دهید.

 از دیگر روشهای تولید هندسی سازه، برنامه نویسی مستقیم می‏باشد. با این روش می‏توان فایل حاوی اطلاعات هندسی سازه های پارامتریک را به فرمت Excel یا DXF و یا هر فرمت مناسب دیگری تولید نمود. البته با وجود امکانات برنامه ای که در نرم ‏افزارهای محاسباتی و یا صفحه گسترده ارائه شده است، معمولاً کمتر پیش می‏ آید که امروزه مهندسان تمایل به برنامه ریزی مستقیم از خود نشان دهند ولی با این وجود این روش کماکان در موارد خاص کارآیی خود را خواهد داشت.

 روشهایی که در بالا توضیح داده شدند، تنها روشهای ترسیم هندسی معادلِ ریاضی یا شبیه سازی شده از سازه‌ی واقعی هستند. بینی کرده ساده بین محیط این برنامه رد و بدل نمود. است.

‎‎‎

گاهی اوقات در سازه‌ی حقیقی شرایطی وجود دارد که این معادل‎سازی را قدری دشوار می‏‎کند، به ‎‎عنوان مثال می‏‎توان به موارد زیر اشاره داشت:

در این صورت علاوه بر اینکه فرض استفاده از المان خطی با بعد صفر تا حدودی زیر سؤال می‏‏رود، سؤالی که پیش می‏‎آید آن است که تراز مشترک تیرهای واقع در یک طبقه کجا باید انتخاب شود و اینکه اثر این خروج از محوریت چه مقدار است و در چه شرایطی قابل اغماض می‏‎باشد و در چه شرایطی و چگونه می‏‎توان آنرا برآورد نمود؟

فصل مشترک اتصال بین تیرها و ستون‎های متقاطع با یکدیگر را گره می‏نامیم. در اغلب برنامه‎ های کامپیوتری که برای مدل‎سازی المان‎های نظیر تیرها و ستون‎ها، از المان‎های خطی استفاده می‏‎شود، گره به یک نقطه بدون بعد بدل می‏‎شود.

اینکه اثرات تغییر شکل‎‏‏های داخلی گره و یا جاری شدگی‎ها و ترک ‎خوردن‎ها تا چه حد باعث دور شدن گره از یک گره‌ی ایده ‎آل (که فرض می‏‎شود هیچ تغییر شکل نسبی در آن اتفاق نمی‎افتد) می‏‎شود، بحث مهمی است که در حد حوصله این نوشتار نیست ولیکن باید به ‎خاطر داشت که تحت شرایطی این فرض دیگر صحیح نبوده و ممکن است پاسخ‎ها را کم ارزش نماید.


در خصوص مدل‎سازی این قبیل اجزا سازه ‎ای نکاتی چند را باید در نظر داشت:

درست مانند آنکه بخواهیم یک منحنی پیچیده و نامعلوم را با سری خطوط راست تقریب بزنیم. در این صورت به لحاظ ریاضی می‏‎توان گفت که هر چقدر این تقسیم‎ بندی بیشتر انجام شود، ‌به جواب واقعی نزدیکتر می‏‎شویم.

در عمل محدودیت‎های دیگری نیز وجود دارند که تعداد المان‎های سازه ‎ای را محدود می‏‎کنند، از آن جمله می‏‎توان به افزایش خطای عددی و در بعضی اوقات ناپایداری عددی سازه و به زمان انجام تحلیل و محدودیت‎های نرم ‎افزاری و سخت‎ افزاری و مهمتر از همه به هزینه‎ های تحلیل اشاره کرد. در عین حال همانطور که پیشتر در بحث فضای دقت گفته شد، دقت می‏‎بایست متناسب با نوع کاربرد تنظیم شود چه درغیر اینصورت منجر به تلف شدن سرمایه خواهد گردید.

باید بخاطر داشت که تعداد بهینه المان‎ها آن حداقلی است که بتواندپاسخ‎های مورد نظر را در حوزه دقت مورد نیاز در زمان مناسب و متناسب با امکانات موجود فراهم نماید. انتخاب این تعداد از طرفی بستگی به نوع بارگذاری،‌ شرایط تکیه ‎گاهی و نوع تحلیل نیز داشته و دستورالعمل کلی برای آن وجود ندارد و می‏‎بایست به تجربه و از طریق آزمایش تعیین گردد.

1- تیرهای عمیق و یا عریض
2- اثر گره ‎ها
3- احجام توپر نظیر دال‎ها، فونداسیون‎ها و دیوارها
3-1) معادله رفتاری مناسب برای این جزء چیست؟ همانطور که می‏‎دانیم این معادله رفتاری به سه صورت غشایی، خمشی و پوسته‎ای (حاصل جمع غشایی و خمشی) در این برنامه ‎ها معرفی شده است. انتخاب صحیح معادله رفتاری بسیار مهم بوده و هرگاه این انتخاب به درستی صورت نگیرد منجر به بی‎ اعتباری پاسخ‎های دریافت شده می‏‎گردد.
3-2) کفایت مش بندی - در مدل‎سازی به روش اجزاء محدود، روش تجزیه یک محیط پیوسته نامحدود با توزیع تنش و کرنش پیچیده و نامشخص به یک سری المان‎های محدود، به کمک توابع رفتاری مشخص و توزیع تنش و کرنش قابل پیش ‏بینی در سطح المان انجام می‏‎گیرد.

نحوه بارگذاری و توزیع بار آسانسور در سازه

مقدار بار بستگی به نوع آسانسور انتخابی دارد. برای بدست آوردن وزن آسانسور با توجه به ظرفیت آن بایستی به جدول شماره 1 پیوست 2 مبحث پانزدهم مقررات ملی ساختمان ( آسانسور ها و پله برقی ) مراجعه نمایید. بر اساس بندی در همین آیین نامه بایستی کلیه نیروی های وارده به سازه بر اثر آسانسور برای لحاظ نمودن ضربه های دینامیکی 100% افزایش یابد.  البته این بار نسبت به بقیه بارهای وارد بر سازه زیاد نیست. میزان بار زنده برابر 400 و میزان بار مرده توسط مشخصات فنی شرکت سازنده مشخص میشود که میتوان بصورت عمومی برای ساختمانهای 5 طبقه 800 تا 1000 کیلو در نظر گرفت و این بارها به نبشی ها و از آنجا به چاله آسانسور انتقال پیدا میکنند و در نهایت بار آسانسور را باید تنها به صورت 4 بار متمرکز به ستون های دور باکس آسانسور (نبشی ها) در طبقه آخر (خرپشته) اعمال نمود.

نحوه انتقال بار آسانسور:

در عمل نیروی آسانسور بین تیر هایی که در اطراف داکت قرار داده می شوند و شاستی آسانسور هم به این تیر ها متصل می گردد منتقل می گردد اما از لحاظ فنی در اطاقک آسانسور تکیه گاه هایی که در اطراف حفره آسانسور قرار دارند و نیروی وزن اطاقک به این تکیه گاه ها وارد می شود نیروی کلی را تحمل می نمایند  آسانسورهای معمولی از چهار عدد نبشی برای دور باکس آسانسور استفاده میشود. این نبشی ها در تراز طبقات به تیرهای سقف مهار میگردند.

اتصال آسانسور به سازه:

سازه آسانسور تنها از یک وجه به سازه اصلی متصل است. برای طراحی اتصالات آسانسور جدولی داریم که به عنوان مثال بیان میکند که اگر ظرفیت آسانسور ما 6 یا 8 نفره است از چه نبشی، از چه ریل راهنمایی، از چه براکتی و ... استفاده کنیم.
در مورد نحوه اتصال، بصورت عمومی در ساختمانهای بتنی با قرار دادن plate توی تیر یا هر جایی که قابلیت اتصال دارد بوسیله شاخک هایی نبشی های آسانسور را به آنها جوش میکنند. نبشی فقط نقش ریل دارد و باربر نیست. سازه آسانسور به  مهاربند نیاز ندارد یک دیافراگم داریم با باری محوری که توسط کابل تحمل میشود و به تیر های دور باکس واقع در خرپشته منتقل میشود.

معمولا از مدل سازی اثر آسانسور در etabs صرف نظر میشود. چون سازه آسانسور کاملا جدا از سازه می باشد بهتر است فونداسیون آن نیز بصورت جداگانه طراحی شود. چاله آسانسور باید در تمامی موارد تعبیه گردد و در طراحی پی باید محل چاله آسانسور در نظر گرفته شود.

نحوه مدل کردن چاله آسانسور در SAFE :

چاله آسانسور در نرم افزار Safe تنها یه صورت یک بازشو تعریف شده و با توجه به سادگی طراحی دستی آن امکان پذیر است. همچنین در پی های گسترده با تنظیمات در بخش Detailing می توان آرماتورهای گوشه های بازشو را مطابق آیین نامه بدست آورد .چون نرم افزار SAFE قادر به طراحی در حالتی که در پی اختلاف تراز وجود دارد، نیست و سطح را در یک تراز در نظر می گیرد... شاید بهترین راه طراحی دستی چاله آسانسور باشد، ولی چون چاله آسانسور ابعاد کوچکی دارد می توان عملکرد آن را با پی یکنواخت در نظر گرفت و پی را کلا در یک تراز طراحی کرد....اگر ابعاد چاله آسانسور بزرگ باشد به صورتی که عملکرد آن مجزا از پی باشد می توان چاله را به صورت یک پی مجزا در نرم افزار مدل و طراحی کرد.

دستورالعمل کار با لیفتراک ها

.       رانندگان لیفتراک ها باید دارای گواهینامه مخصوص رانندگی باشند.

2.       رانندگان لیفتراک باید هر روز قبل از انجام کار لیفتراک  مورد استفاده را بازرسی نمایند که این بازرسی شامل موارد زیر است:- تنظیم باد لاستیکها و بازدید چرخها - اطمینان از سالم بودن برق - بازدید ذخیره سوخت و روغن - اطمینان از شارژ صحیح باطری - اطمینان از سالم بودن قسمت بالا برنده و متمایل کننده 

3.       هرگز بیشتر از حد مجاز نباید به بالا برها بار تحمیل نمود.

4.       هرگز جهت تعادل بار نباید در انتهای لیفتراک وزنه و یا افراد سوار شوند.

5.       استفاده از دو دستگاه لیفتراک برای جا به جا کردن بارهای سنگین ممنوع می باشد.

6.       قبل از بلند کردن بار بایستی نسبت به سالم بودن سکوها و … و استحکام آنها با توجه به وزن بار اطمینان حاصل نمود.

7.       در حین رانندگی بایستی به علائم رانندگی در کارگاه دقت نمود و در مسیرهای خط کشی شده حرکت کرد.

8.       در سر بالایی ها و سرازیری ها مراقب وسیله نقلیه و بار موجود در آن باشید.

9.       در موقع عبور از محوطه دربها ، راهروها و تونلها به ارتفاع سقف توجه کنید.

10.   هرگز وسیله نقلیه را روشن رها نکنید و در موقع ترک آن سو ئیچ را از روی آن بردارید.

11.   حمل اشخاص بوسیله لیفتراک اکیدا" ممنوع می باشد.

12.   از کشیدن سیگار در نزدیکی باطریهای در حال شارژ و همچنین هنگام سوخت گیری اجتناب نمایید.

13.   در موقع سوخت گیری وسیله نقلیه را خاموش نمایید.

14.   عرض کلی لیفتراک با در نظر گرفتن بار نبایستی از 5/2 متر بیشتر باشد.

15.   در موقع حرکت بدون بار فاصله لبه پایینی چنگک از سطح زمین نباید از 15سانتی متر کمتر باشد.

16.   از حرکت سریع و دور زدن و توقف ناگهانی بایستی اجتناب کرد.

17.   بایستی اطمینان داشت که بار متعادل بوده و در جای خود محکم شده است تا از لغزش احتمالی و سقوط بار جلوگیری شود.

18.   باید در طول مسیر سرعت لیفتراک را ثابت نگه داشت.

روش های ارتقای فرهنگ ترافیک

مقدمه
امروزه در شهر تهران و همچنین در سایر شهرهای بزرگ کشور مشکلات ترافیکی، نمود فراوانی پیدا کرده و باعث نارضایتی مردم شده است به طوری که باعث بروز برخی ناهنجاریها و قانون شکنیها از طرف شهروندان شده است.
طبق بررسیهای به عمل آمده، مشخص گردید مشکلات حمل و نقل شهر یک معلول چند علتی است یکی از عوامل آن، عدم رعایت و بی توجهی شهروندان نسبت به قوانین ترافیک است. اولین راهی که برای برخورد با این گروه به نظر می رسد، جریمه کردن متخلف است. جریمه یکی از مهمترین ابزارهای مبارزه با تخلفات رانندگی است که استفاده از آن در کنترل بی نظمی ترافیکی موثر است. اکثر رانندگان از جریمه شدن می هراسند و در مکانهایی که ماموران راهنمایی و رانندگی حضور دارند از ارتکاب کوچکترین خلافی نیز خودداری می کنند اما همین افراد به محض فرصت یابی و به محض این که چشم ماموران را دور ببینند، به کلی قانون و حرمت آن را فراموش می کنند. اما جریمه و مجازات صرفا درمان موقت است و فاقد هرگونه تاثیر فرهنگی در جریان سامان بخشی به ترافیک و کنترل آن می باشد. از طرف دیگر در بسیاری از مکانها و زمانها ماموران راهنمایی و رانندگی در محل حضور نداشته و بسیاری از تخلفات بدور از چشم آنها صورت می پذیرد. لذا این روش نمی تواند به عنوان یک راه حل اصولی معرفی گردد.

یکی دیگر از راه حلهای ارائه شده در این زمینه، آموزش قوانین و ارتقای فرهنگ ترافیک شهروندان بوده که در ادامه سعی شده با ارائه برنامه های کوتاه مدت و دراز مدت مردم را در حل مشکلات ترافیک سهیم کرده تا از این طریق اثرات منفی ناشی از ترافیک را به حداقل رساند.
روند اجرایی شدن یک طرح ترافیکی
بطور کلی برای اینکه یک طرح ترافیکی به مرحله اجرا رسیده و بتواند اهداف از پیش تعیین شده طرح را برآورده کند، لازم است سه مرحله اصلی را طی کند که این سه مرحله عبارتند از:

1. طراحی و برنامه ریزی
2. آموزش عمومی
3. اجرای قانون

الف: طراحی و برنامه ریزی
گام نخست در طرح یک برنامه، بررسی مهندس طرح، در نظر گرفتن جوانب امر و ارائه طرح مقتضی می باشد. به عنوان مثال، در طرح خطوط ویژه اتوبوس یک مهندس ترافیک باید ابتدا خیابانهای اولویت دار را شناسایی و یک سیستم خط ویژه منسجم و کارا طراحی نماید.
ب: آموزش عمومی
گام بعدی اجرای یک برنامه، شامل مراحل مختلفی می باشد که عبارتند از:
- معرفی طرح یا برنامه به شهروندان
در این مرحله باید طرح را به مردم معرفی نمود و ذهنیت آنها را به طرح آشنا نمود.
- بیان اهداف اجرای طرح
یکی از مهمترین مراحل و شاید کلیدی مرحله در موفقیت یک طرح، بیان اهداف منطقی از اجرای طرح و توجیه پذیری طرح برای شهروندان می باشد. بطوریکه در حال حاضر بسیاری از طرحهای ترافیکی به دلیل عدم توجیه پذیری آن برای مردم با شکست مواجه شده و عمر چندانی نداشته اند که اصلاح فرهنگ ترافیک نیز از جمله این موارد می باشد.
- نظرخواهی از شهروندان
آخرین مرحله در این گام از برنامه، نظرخواهی از افراد جامعه در مورد طرح مورد نظر می باشد تا مشخص گردد آیا اکثریت جامعه پذیرش طرح مورد نظر را دارند یا خیر؟ اگر پذیرش عمومی وجود نداشت طرح  باید حذف یا اصلاح گردد، ولی اگر پذیرش همگانی وجود داشت باید وارد گام بعدی شد.
ج: اجرای برنامه یا قانون مصوب
در آخرین گام از اجرای برنامه، بایستی طرح مورد نظر بصورت برنامه با قوانین مقتضی تصویب گردد و ضمن اعلام آن به شهروندان یا ابلاغ به ارگانهای ذیربط، باید کنترل و نظارت بر اجرای آن انجام داد تا به پشتوانه نیروی انتظامی طرح با موفقیت اجرا گردد.
موفقیت یک پروژه در شرایطی تضمین می شود که بین سه عامل یاد شده، ارتباط مستحکم و منسجمی برقرار باشد. در شهرهایی که از فرهنگ ترافیک بالایی برخوردارند، روابط موفق این سه عامل کاملا محسوس است. به بیان دیگر، ایجاد خدشه در هر یک از سه عامل فوق، به فروپاشی و نهایتا شکست طرح یا پروژه خواهد انجامید.
به عنوان مثال سیستم کنترل هوشمند ترافیک می تواند به عنوان یک طرح سه مرحله ای معرفی گردد. بطوریکه، ابتدا مسوولین شهرداری به فکر چاره اندیشی می افتند و کنترل هوشمند تحقق می یابد. مهندس نقش خود را ایفا می نماید. مرحله بعد، آشنا نمودن مردم با این طرح که همان آموزش است و مستلزم طی مراحل متعددی است تا تاثیر مطلوب را در ذهن شهروندان بر جای نهد که به آنها اشاره گردید. نهایتا اجرای مقررات تردد خودروها و عابرین پیاده از تقاطع چراغدار می باشد. شایان ذکر است کنترل سه عامل فوق در اجرای یک طرح، به تدریج می تواند به تصحیح عادت راننده و عابر پیاده منجر شود و به رشد کیفی فرهنگ ترافیک جامعه کمک نماید.
ارائه برنامه جهت ارتقا فرهنگ ترافیک شهروندان
از جمع بندی مطالب ارائه شده مشخص می گردد جهت ارتقا فرهنگ ترافیک شهروندان نیاز به تهیه یک برنامه جامع می باشد تا از طریق آن بتوان به اهداف کوتاه مدت و دراز مدت مورد نظر دست یافت. به همین منظور در ادامه سعی شده با ارائه یک برنامه مناسب به این مهم، جامه عمل پوشاند.
تهیه و تنظیم برنامه آموزشی
اولین گام از طرح مورد نظر، تهیه برنامه ای جهت ارتقا فرهنگ ترافیک می باشد. البته بدین منظور باید ارگانهای درگیرو مرتبط با مساله تعیین گردند تا مسوولیت و شرح خدمات هر کدام جهت تهیه برنامه های مناسب مشخص گردد.
برخی از ارگانهای ذیربط عبارتند از :

1. شهرداری
2.  استانداری
3. سازمان ترافیک
4. آموزش و پرورش
5. وزارت بهداشت و درمان
6. و .....

یکی از ارگانهایی که می تواند نقش مهمی در این زمینه ایفا نماید، وزارت آموزش و پرورش است. آموزش و پرورش به لحاظ نقش مهم آموزشی و تربیتی خود در قبال آینده سازان این مرز و بوم، دارای سهم عظیمی در تحولات فرهنگی و اجتماعی می باشد و از آنجا که برنامه های گوناگون آموزشی و تربیتی آن سراسر کشور را تحت پوشش قرار داده و کودکان، نوجوانان و جوانان مخاطبین اصلی آن می باشند، طبعا نفوذ تعالیم و آموزشهای آن به درون خانواده ها نیز انکار پذیر است. همچنین طبق بررسیهای به عمل آمده مشخص می شود با افزایش میزان تحصیلات در افراد، تعداد تصادفات کاهش می یابد. به طوری که از جدول شماره 1 پیداست، 36 درصد فوتی های ناشی از تصادفات از بین قشر بیسواد بوده که 31.5 درصد افراد جامعه را تشکیل میدهند اما 5.5 درصد افراد دارای تحصیلات دانشگاهی، فقط 3 درصد فوتی ها را تشکیل می دهند.

دریف	میزان تحصیلات	تعداد فوتی ها	درصد فوتی ها	درصد تحصیلات در جامعه
1	بیسواد	1167	36	31.5
2	ابتدایی	967	29	29.5
3	راهنمایی	576	17	18
4	متوسط	504	15	15.5
5	دانشگاهی	102	3	5.5
مجموع	3316	100	100

جدول شماره 1 – تعداد و درصد فوتی های ناشی از تصادفات بر اساس میزان تحصیلات در هنگام تصادف در کشورهای مختلف

لذا جای آن دارد با استفاده از امکانات وسیع آموزش و پرورش و همگانی همه صاحب نظران امر ترافیک اعم از معاونت راهنمایی و رانندگی و امور حمل و نقل نیروی انتظامی، معاونت حمل و نقل شهرداری، سازمان ترافیک و .... برنامه هایی در جهت آموزش دانش آموزان در ساعات درسی آنها گنجانده شود. و جزوه ها یا احیانا کتابهایی نیز در رابطه با این موضوع تدوین گردد که بتواند اهداف زیر را دنبال کند.
- آشنایی دانش آموزان در گروههای مختلف سنی با پیام تابلوها، چراغها و علائم راهنمایی و رانندگی که روزانه در خیابانها و معابر مختلف آنها را مشاهده می نمایند و برای آنها حاوی پیام خاص می باشند(به عنوان هدف کوتاه مدت).
- تربیت نسلی که از کودکی با قوانین تردد شهری آشنایی یافته و تمکین از این قوانین به صورت یک خصیصه ذاتی در رفتار اجتماعی او جلوه گر باشد( به عنوان هدف دراز مدت).
راهیابی دروس زندگی عملی به موضوعات درسی مدارس و توجه هرچه بیشتر وزارت آموزش و پرورش نسبت به آموزشهای زندگی عملی در کنار تئوریهای عملی(به عنوان هدف آموزشی و تربیتی). علاوه بر دانش آموزان برای سایر شهروندان نیز می توان برنامه آموزشی تهیه کرد. در این زمینه می توان استفاده کننده ها از معابر را به گروههای مختلف تقسیم نمود. به عنوان مثال می توان آنها را به رانندگان، دوچرخه سواران و عابرین پیاده تقسیم بندی نمود و برای هر یک از این دسته ها برنامه های آموزشی خاصی را تدوین کرد. همچنین در یک دسته بندی دیگر می توان استفاده کننده ها را بر مبنای رده سنی تقسیم بندی کرد تا از این طریق بتوان راهکارهای متناسب با هر رده سنی را ارائه نمود. به عنوان نمونه در یک بررسی بعمل آمده از فوتی های ناشی از تصادفات، نتیجه قابل تاملی بدست آمد.
همانطور که از جدول زیر مشخص است به عنوان مثال قسمت عمده ای از فوتی ها را عابرین پیاده تشکیل می دهند که در بین آنها عابرین زیر 20 سال 35 درصد و عابرین بالای 60 سال 28 درصد فوتی های عابرین را تشکیل می دهند که خود نشان دهنده آن است که توجه به این دو قشر و مهیا نمودن امکانات و آموزشهای ضروری برای عبور و تردد کودکان و بزرگسالان در معابر عمومی، امری الزامی است.
لذا در این زمینه تهیه برنامه های آموزشی برای عموم به تفکیک رانندگان، دوچرخه سواران و عابرین پیاده و معرفی قوانین ترافیکی جدید جهت بهبود وضع ترافیک می تواند مدنظر قرار گیرد. نکته دیگری که باید به آن توجه شود، تهیه برنامه های موردنیاز جهت معرفی طرح موردنظر به مسوولین و دست اندرکاران مسائل ترافیکی شهری است تا کاملا با اهداف مورد نظر پروژه آشنا گردند تا در این صورت خود این افراد نیز متولی آموزش و ارتقا فرهنگ ترافیک گردند. برنامه هایی که در این زمینه می توان ارائه کرد، عبارتند از:
- طراحی و تدوین دوره های آموزشی کوتاه مدت( عمومی، فنی و تخصصی و خدماتی- اداری) جهت پرسنل حوزه معاونت حمل و نقل و سازمان ترافیک، راهنمایی و رانندگی و کارشناسان شهرداریهای مناطق و سازمانهای زیر مجموعه شهرداری( همچون تاکسیرانی و اتوبوسرانی)
- اخذ مجوز راه اندازی و تاسیس دوره های آموزشی( کاردانی، کارشناسی، کارشناسی ارشد) جهت پرسنل حوزه معاونت حمل و نقل، سازمان ترافیک، راهنمایی و رانندگی و کارشناسان شهرداریهای مناطق و سازمانهای زیر مجموعه شهرداری)
- برنامه ریزی جهت برگزاری سمینارها و گردهمایی های آموزشی مرتبط با حمل و نقل و ترافیک
- طراحی بولتنهای آموزشی مرتبط با حمل و نقل و ترافیک
- طراحی بانک اطلاعاتی جامع آموزشی جهت حوزه معاونت حمل و نقل و سازمان ترافیک
نهایتا آخرین گروهی که به نظر می رسد می توان برای آنها برنامه ریزی کرد، آموزش گروههای ویژه همچون رانندگان حمل و نقل عمومی از جمله اتوبوس، مینی بوس و تاکسی می باشد. با توجه به اینکه روزانه تعداد قابل توجهی از سفرهای درون شهری توسط این وسایل انجام می شود، لذا نقش بسزایی در ترافیک و حمل و نقل شهر خواهند داشت. لذا ارتقا فرهنگ رانندگان فوق الذکر تا حد زیادی باعث بهبود ترافیک حمل و نقل می گردد. اقداماتی که برای این گروه می توان انجام داد، عبارتند از:
- برگزاری کلاسهای آموزشی
- برگزاری کارگاه های آموزشی
- برگزاری امتحانات مرتبط با طرح و در صورت قبولی، دادن مجوز خاص که معرف صلاحیت راننده می باشد.
آموزش طرحهای تهیه شده
پس از تهیه طرحهای تهیه شده توسط مهندسین و برنامه ریزان حمل و نقل و ترافیک، لازم است روشی مناسب و کارا جهت معرفی و آموزش طرحهای مصوب به گروههای مختلف ارائه گردد. در این زمینه ارگانها و سازمانهای مختلفی میتوانند همکاری نمایند که برخی از آنها عبارتند از:

1. آموزش و پرورش
2. صدا و سیما
3. مطبوعات
4. شهرداری
5. راهنمایی و رانندگی

که در زیر به توضیح مختصری در مورد آنها خواهیم پرداخت.
الف: آموزش و پرورش
در راستای آموزش فرهنگ ترافیک از طریق آموزش و پرورش می توان از شیوه های زیر بهره جست.
- استفاده از کتب و جزوه های آموزشی متناسب با سن دانش آموزان
- بهره گیری از فیلمهای آموزشی در این زمینه
- استفاده از ساعات پرورشی و فراغت دانش آموزان جهت تعلیم مورد نظر
- استفاده از کارشناسان مجرب راهنمایی و رانندگی جهت تدریس و آموزش موضوع مورد نظر
- تشکیل دوره های آموزشی کوتاه مدت با همکاری کارشناسان راهنمایی و رانندگی به منظور آماده سازی مربیان پرورشی و سایر معلمین داوطلب و علاقه مند جهت تدریس آموزش های ترافیکی به دانش آموزان
- انجام برخی آموزش های علمی در حد ممکن مانند آموزش علمی چگونگی عبور از عرض خیابان با دقت به خط کشی عابر پیاده، توجه به توقف عابر پیاده هنگام چراغ قرمز عابر پیاده (چراغ سبز فرماندهی) و عبور به موقع هنگام چراغ سبز عابر پیاده (قرمز فرماندهی) و سایر نکات و موارد ایمنی به دانش آموزان. در این مورد نیز هماهنگی با نیروهای راهنمایی و رانندگی باعث اجرای هر چه بهتر کار خواهد شد.
- حداقل می توان از هر مقطع تحصیلی یک پایه آن را جهت این آموزشها در نظر گرفت.
- پیشنهاد می شود بخشهای عمده ای از آیین نامه رانندگی با توجه به سن دانش آموزان در دروس آخرین سال تحصیلی مقطع متوسطه به عنوان مطالعه آزاد جای داده شود.
- احداث پارکهای آموزشی ترافیک در برخی پارکهای عمومی شهر
ب: صدا و سیما
صدا و سیما از محبوبترین رسانه های گروهی در بین مردم می باشد که می تواند نقش بسیار مهمی در ارتقا فرهنگ ترافیک شهروندان از خود ایفا نماید. متاسفانه تاکنون در کشور ما در این زمینه اقدامات چندانی صورت نگرفته و نقش آن در آموزش عمومی ترافیک بسیار کمرنگ بوده است. لذا ساخت برنامه های مناسب آموزشی می تواند گام موثری در آموزش و ارتقا فرهنگ ترافیک مردم باشد. برنامه هایی که در این زمینه می توان تهیه نمود، عبارتند از:
- از طریق صدا و سیما: طراحی سوژه برای برنامه های تلوزیونی، فیلم آموزشی، پیامهای تبلیغاتی، پیامهای هشداردهنده، دوربین مخفی، میان پرده ها، میز گردها
- از طریق صدا: طراحی سوژه برای برنامه های رادیویی، گزارش، مصاحبه، پیامهای آموزشی و ....
ج: جراید
یکی دیگر از راههای گسترش آموزش فرهنگ ترافیک، استفاده از روزنامه ها، مجلات و بولتنهای تبلغاتی، نشریات، کتابهای آموزشی، چاپ بروشورها و پوسترها
د: شهرداری
یکی از ارگانهایی که می تواند نقش اساسی در آموزش فرهنگ ترافیک داشته باشد، شهرداری می باشد. شهرداری می تواند از طریق بیلبوردهای تبلیغاتی، احداث پارکهایی جهت آموزش قوانین ترافیکی، خط کشی معابر شهر، نصب تابلوهای اطلاع رسانی و .... در ارتقای فرهنگ ترافیک موثر باشد.
ر: راهنمایی و رانندگی
همانطور که در قسمتهای قبل اشاره شد، نیروهای متخصص راهنمایی و رانندگی می توانند نقش مثبتی در ارتقا فرهنگ ترافیک داشته باشند. این نیروها می توانند از طریق برگزاری کلاسهای آموزشی، تهیه برنامه های تلویزیونی، برگزاری سمینارها و چاپ نشریات به آموزش قوانین ترافیک بپردازند.
نهایتا از آموزش برنامه های مورد نظر، لازم است با نظر خواهی از اقشار مختلف، تاثیر و کارآیی طرح را بررسی نمود تا بتوان از این طریق نقاط ضعف طرح را جبران نمود و در جهت بهینه کردن طرح حرکت کرد.
اجرای طرحهای مصوب:
طرح های مصوب ممکن است بصورت یک برنامه اجرایی یا قوانین مصوب لازم الاجرا باشد که باید پس از تصویب، از طریق ارگان ذیربط به اجرا درآید. ارگانهای مختلفی در این زمینه دست اندر کارند که برخی از آنها عبارتند از:

1. آموزش و پرورش
2. راهنمایی و رانندگی
3. معاونت حمل و نقل
4. استانداری
5. شهرداری

برخی از طرحها همچون آموزش فرهنگ به دانش آموزان تنها جنبه آموزشی داشته اما برخی از طرحها ایجاد زیر ساختار مناسب جهت ارتقای فرهنگ می باشد که برخی از آنها عبارتند از:
- نصب تابلو و علائم ترافیکی موردنیاز در سطح شهر
- اصلاح تابلوها و علائم ترافیکی موجود در سطح شهر
- نصب چراغهای راهنمایی با زمانبندی ثابت یا متغیر موردنیاز سطح شهر
- اصلاح زمانبندی چراغهای راهنمایی موجود در تقاطعهای سطح شهر
- ایجاد مسیرهای عابرپیاده از طریق تعریض پیاده روها، اصلاح خط کشیها و نرده های عابر پیاده
- ایجاد مسیرهای دوچرخه در سطح معابر شهر
- اصلاح و ایمن سازی مسیرهای دوچرخه موجود سطح شهر
اما برخی دیگر از طرحها همچون قوانین مصوب ترافیکی در مرحله سوم اجرا می گردد و به همین خاطر این مرحله یکی از حساس ترین و مهمترین مراحل طرح می باشد که اگر درست اجرا نگردد ممکن است اثر بخشی سایر مراحل را نیز کمرنگ کند. در حال حاضر ارگان اجرای قوانین ترافیک، راهنمایی و رانندگی می باشد که جهت تحقق این مرحله نیاز به سرمایه گذاری، جذب پرسنل و فراهم آوردن امکانات موردنیاز است. از طرف دیگر تاکید براین نکته ضرورت دارد که توسل به اقدامات قانونی محض در جهت تغییر رفتار افرادیکه در ترافیک نقش ایفا می کنند، بدون اقدامات آموزشی و بیداری کردن وجدان عمومی، نتیجه بخش نخواهد بود. لذا مشخص می شود که جهت تحقق طرحهای موردنظر، باید تمام مراحل طرح به صورت دقیق و با اهمیت یکسان اجرا گردد.

آشنایی با پرلیت

در میان دانشجویان عمران، آنهایی که برای مسابقات ساخت بتن سبک کار می کنند به خوبی این سنگ را می شناسند.
وزن مخصوص فضایی بتن سبک بستگی به روش ساخت، مقدار و انواع اجزای متشکله آن دارد.تمام بتن‌های سبک، وزن مخصوص کم خود را مدیون وجود هوا در ساختمان داخلیشان هستند. بتن سبک، با وزن مخصوص ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلوگرم در متر مکعب را برای سیستمهای عایق بندی و همچنین به عنوان پرکننده و همچنین برای تحمل بارها می‌توان مورد استفاده قرار داد.
پرلیت نوعی سنگ آتشفشانی با ترکیب اسیدی تا حد واسط است که در محیط آب و یا مرطوب تشکیل می‌شود. پرلیت دارای بافت شیشه‌ای است و به سبب همراه داشتن آب ، اشکال کروی در آن ایجاد شده است. میزان آب همراه با پرلیت در حدود ۲ تا ۵ درصد است.

آشنایی
بعضی از دانشمندان معتقدند پرلیت از هیدراسیون اسبیدین عامل گردیده است و آب موجود در آن به صورت مولکولی و هیدروکسیل است. نسبت مقدار این دو نوع آب در پرلیت به میزان فراوانی اکسید کلسیم و منیزیم بستگی دارد. پرلیتها ناپایدارند و با گذشت زمان شروع به تبلور می‌کنند و سپس خاصیت اصلی خود را از دست می‌دهند. بیشتر پرلیتهای مرغوب به دوران سوم و چهارم زمین شناسی تعلق دارند. چنانچه پرلیت آلتره گردد، به مونتموریلونیت ، اوپال و کلسدونی تبدیل می‌گردد.

طرز تهیه و کاربرد پرلیت منبسط شده
تهیه پرلیت منبسط شده
سنگ پرلیت را نخست خرد و سپس دانه بندی می‌نمایند. پرلیت دانه بندی شده ابتدا به بخش پیش گرم و از آنجا به داخل کوره هدایت می‌گردد. دمای داخل کوره میان ۷۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد و بر پایه ترکیب شیمیایی و میزان آب موجود در پرلیت تنظیم می‌شود. پرلیت در داخل کوره منبسط و به کمک جریان هوا به طرف بالا رسانده می‌شود. مواد زاید به طرف پایین کوره سقوط می‌کنند.

کاربرد پرلیت منبسط شده
مصارف مهم پرلیت منبسط شده عبارت است از تهیه بتن سبک وزن ، پرکنندگی ، عایق حرارتی و صوتی ، کشاورزی و به عنوان صافی و ساینده است. پرلیت را می‌توان به نسبتهای مختلف با سیمان مخلوط کرد و از آن قطعه‌های سبک وزن تهیه کرد. ملات پرلیت از ملات سیمان سبکتر ، هدایت گرمایی آن کم جذب صدای آن بیشتر است.
در رنگ سازی ، پلاستیک ، لاستیک و عایق بندی فضای خالی دیوارهای دو جداره بکار می‌رود. صفحات پرلیتی را به کمک پرلیت و یک ماده چسباننده نظیر گچ می‌توان تهیه نمود. این صفحات وزن کم دارند و به عنوان عایقهای خوب حرارتی و صوتی بکار می‌روند. صفحات جذب صدا ، از مخلوط پرلیت و آزبست پرس شده تهیه می‌گردند.
* عایق حرارتی : مخلوط پرلیت ، آزبست و یک ماده چسباننده نظیر گچ به صورت عایق حرارتی بسیار خوبی به مصرف می‌رسد که از آن به منظور عایق بندی مخازن و لوله‌ها تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شود.
* مصارف باغبانی : اضافه کردن پرلیت به خاک مزایای مهمی دارد، از جمله میزان جذب و نگهداری آب آن زیاد است که این موضوع سبب می‌گردد تا از تبخیر آب ، جلوگیری شود و آب به مدت طولانی در خاک باقی بماند. مرطوب بودن خاک ، موجب می‌شود تا نیاز خاک به آب کمتر باشد و بدین ترتیب از شسته شدن مواد غذایی خاک جلوگیری می‌شود. وجود خلل و فرج در پرلیت همراه با خاک ، تبادل مواد و خاک را فزونی می‌بخشد و ریشه گیاهان به سهولت در خاک رشد می‌نمایند.

کاربرد پرلیت خام
پرلیت خام در صنایعی همچون سرامیک ، سانیره‌ها ، ساخت الکترود ، تهیه سیمان ، مواد منفجره ، متالوژی ، تولید زیولیت مصنوعی ، فیلتر و صافی و ساخت فیبر شیشه‌ای کاربرد دارد.
* سرامیک : برای تهیه عناصر سیلیس ، آلکانی و آلومینیوم مورد نیاز برای سرامیکها می‌توان ترکیب همگن و یکسان پرلیت خام را جایگزین کوارتز و فلدسپارت در تهیه چینی نمود. در تهیه لعابهای رنگی از پرلیت می‌توان استفاده نمود. در کاشی کف و سرویسهای بهداشتی ، پرلیت به میزان ۱۲ تا ۳۵ درصد جایگزین فلدسپارت می شود. سرامیکهای الکتریکی و فیبر شیشه‌ای پرلیتها مناسب تشخیص داده شده‌اند.
* سیمان : برای تهیه سیمان پوزولان و بتن بکار می‌رود.
* زیولیت‌ها : ماده اولیه مناسب برای تهیه انواع زیولیتها با استفاده از محلولهای گرمایی.
* ساینده‌ها : پرلیت با داشتن سختی ۵ الی ۶ به عنوان ماده ساینده استفاه می‌شود.
* متالوژی : پرلیت خام اگر به صورت لایه روی مواد مذاب قرار گیرد مانع اکسیده شدن ماده مذاب ، کاهش لفت دما و جمع آوری سرباره می‌شود.
میزان تولید پرلیت
میزان پرلیت مصرفی جهان در سال ۱۹۹۷ ۱.۸ تا ۱.۹ میلیون تن گزارش شده است. کشورهای مهم تولید کننده پرلیت عبارتند از : آمریکا ، روسیه ، یونان ، ایتالیا ، ژاپن و … .

منابع پرلیت ایران
ذخایر بزرگی از پرلیت در شرق جاده میانه - تبریز در ناحیه سفید خانه (۴۶ کیلومتری شمال شرقی میانه) ، اطراف آبادی طارم (در غرب میانه) کشف گردیده است. میزان ذخیره معدن سفید خانه در حدود ۵۰ میلیون تن گزارش گردیده است. با اکتشافات انجام شده توسط اداره کل معادن و فلزات خراسان ، ذخایر با ارزشی در اطراف بیرجند ، فردوس و طبس کشف گردیده است. در دیگر نقاط ایران و از جمله در استان سیستان و بلوچستان و شهرهای نایین و کاشان نیز ذخایر پرلیت کشف شده است.

انبساط پرلیت :
به منظور افزایش ارزش افزوده پرلیت و قابل مصرف  کردن ان در صنایع مختلف پرلیت دانه بندی شده خام را حرارت می دهند.از انجا که حجم زیاد پرلیت منبسط شده موجب بالا رفتن هزینه حمل و نقل ان می گردد لذاکارخانه های انبساط را درنزد یکی مراکز مصرف احداث می کنند.در صنعت انبساط پرلیت از انواع مختلف کوره های شامل کوره های افقی با پیش گرم کن و یا بدون پیش گرم کن کوره های گردان و یا کوره های ثابت عمودی استفاده می شود.استفادهاز پیش گرم کن در برخی سنگهای پرلیت به منظور نزدیک نمودن قطعات بزرگ به نقطه نرمی صورت می گیرد.دمای پیش گرم کن معمولا 400 تا 450 درجه سانتیگراد است. پیش گرم کن مممکن است جدا از کوره اصلی باشد و یا اینکه با همدیگر در یکجا قرار گیرند.مدت زمان انبساط از جمله عواملی هستند که در کیفیت پرلیت منبسط شده موثر می باشند.

مروری بر طرح و اجرای تونل رسالت

کارفرما : سازمان مهندسی و عمران شهر تهران مهندس مشاور: شرکت مهندسان مشاور مهاب قدس  پیمانکار : شرکت پرلیت بزرگراه رسالت (که بخش غربی آن بزرگراه حکیم نامیده می‌شود) یکی از طولا‌نی‌ترین مسیرهای شرقی - غربی تهران می‌باشد. این بزرگراه پس از تکمیل، شرق تهران را از خیابان دماوند به غربی‌ترین نقطه تهران در محدوده شهرک راه آهن متصل می‌نماید.پرهزینه‌ترین و مشکل‌ترین بخش این بزرگراه از میدان آفریقا تا قبل از بزرگراه کردستان تحت عنوان پروژه تونل رسالت در اردیبهشت ماه 1376 به شرکت پرلیت به عنوان پیمانکار و شرکت کوهرنگ تونل به عنوان مشاور واگذار گردید. به علت بروز مشکلا‌ت فنی و قراردادی، بازنگری طرح و نظارت بر اجرای کار در شهریور ماه 1379 به شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس واگذار شد. پیشرفت فیزیکی عملیات اجرایی در این زمان در حدود 5 درصد بوده است.

در طراحی و اجرای این دو تونل عریض با قطر حفاری حدود 17 متر (در زمین آبرفتی) و با توجه به اینکه دو تونل فقط 5/3 متر از یکدیگر فاصله دارند، تمهیدات خاص به شرح زیر در نظر گرفته شد:

1. تدقیق پارامترهای طراحی با انجام مطالعات ژئوتکنیک تکمیلی‌

2. استفاده از نتایج رفتارنگاری در گالری‌های حفاری شده و انجام تحلیل‌های برگشتی به منظور دستیابی به پارامترهای واقعی توده خاک

3. استفاده از آخرین روش‌های موجود در تحلیل و طراحی سازه‌های زیرزمینی با در نظر گرفتن اندرکنش کامل خاک و سازه‌

4. استفاده از روش اجرای مرحله‌ای و تحکیم هر مرحله حفاری با استفاده از قوس‌های فولا‌دی و بتن پاشی‌

5. استفاده از شمع‌های بتنی برای باربری موقت لا‌ینینگ بخش فوقانی تونل

6. استفاده از تکنولوژی نوین بتن‌های خود تراکم(S.C.C) در اجرای بخشی از لا‌ینینگ تونل

7. استفاده از نتایج ابزاربندی به منظور حل معضلا‌ت فنی هزینه بر

در مطالعات مرحله اول و دوم، گمانه‌های ماشینی و چاهک‌های دستی متعددی در محدوده مسیر پروژه حفر گردیده و آزمایش‌های صحرایی همچون نفوذ استاندارد در گمانه‌ها و بارگذاری صفحه‌ای در چاهک‌های دستی انجام شده بود. در مرحله مطالعات تکمیلی ( توسط شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس) با توجه به حفر گالری‌های جانبی تونل شمالی امکان دسترسی به توده خاک اطراف تونل‌ها به شکل بهتری فراهم گردید. لذا به امکان انجام آزمایش‌های بر جای مناسب برای تخمین پارامترهای برجای خاک توجه شد. با حفر 7 گمانه در داخل گالری‌ها و 2 گمانه در محدوده خیابان یوسف آباد آزمایش فشارسنجی(Pressure - meter Test ) برای تخمین پارامتر‌های ارتجاعی خاک همراه با نمونه‌گیری انجام شد. علا‌وه بر آن در داخل گالری‌ها برش مستقیم برجا در ابعاد بزرگ(57 X 57 X 53 cm) در مقطع با حداکثر سربار و مقطع خیابان ولیعصر انجام شد. همچنین تعداد 4 آزمایش بارگذاری صفحه‌ای تا دستیابی به بار حدی در داخل گالری به انجام رسید. علا‌وه بر این آزمایش‌ها محدوده خاک دستی اطراف خیابان ولیعصر با حفر 9 چاهک دستی به طور کامل شناسایی گردید. به موازات این مطالعات به نتایج رفتارنگاری گالری‌ها طی حفاری توجه گردید. این اطلا‌عات شامل همگرایی سنجی سه نقطه‌ای و در برخی نقاط 5 نقطه داخل گالری‌ها طی حفاری، تاثیر حفر گالری مجاور بر روی همگرایی سنجی گالری اول و بررسی نتایج 2 ایستگاه کشیدگی سنجی(Multiple Point Rod Extensometer) در دو مقطع با حداکثر و حداقل سربار (خیابان ولیعصر) می‌گردد. تحلیل‌های برگشتی به وسیله مدل‌سازی کامپیوتری مراحل حفاری و تحکیم در گالری‌های اجرا شده به وسیله نرم‌افزار FLAC نسخه 4/3 که محصول سال 1998 شرکت ITASCA می‌باشد به انجام رسید. در این تحلیل‌ها با سعی و خطای بیشمار و تحلیل‌های وقت‌گیر دسته پارامتر‌های هم جواب برای میدان جابجایی گالری اول و دسته پارامترهای هم جواب برای تاثیر حفر گالری دوم تعیین گردید. علا‌وه بر این نتایج تحلیل‌های برگشتی مقدمه‌ای برای تحلیل دقیق‌تر مراحل بعدی عملیات اجرایی گردید چراکه نتایج تحلیل‌ها با ابزار آلات دقیق نصب شده کنترل می‌گردید.در بحث طراحی سازه‌های زیرزمینی روش‌های متعددی مطرح می‌باشد به دلیل پیچیدگی‌های خاص این طرح شامل مراحل مختلف حفاری و اجرای پوشش‌های اولیه و دائم، روش‌های ساده و تحلیلی کاربرد ندارند. به همین لحاظ برای طراحی پوشش و کنترل پایداری تونل‌ها مناسب‌ترین شیوه تحلیل مستقیم اندرکنش خاک و سازه و مدلسازی یکپارچه و قدم به قدم مراحل ساخت با تکنیک‌های اجزای محدود یا تفاوت‌های محدود می‌باشد. امکان این نوع مدلسازی در نرم افزار FLAC به خوبی فراهم گردیده است و به همین لحاظ کلیه مراحل اجرای تونل‌ها توسط این نرم افزار مدلسازی و تحلیل گردید. برای افزایش دقت محاسباتی به دلیل وجود تمرکز تنش در اطراف تونل ابعاد المان‌ها تا حد ممکن کوچک در نظر گرفته شد. شرایط فوق‌العاده در حالت وقوع زلزله با استفاده از آخرین نتایج مطالعات لرزه‌خیزی تهران در نظر گرفته شده است. این مطالعات با توجه به گزارش ریز پهنه‌بندی شهر تهران که توسط آژانس JICA ژاپن انجام شده و مطالعات تکمیلی لرزه زمین ساخت شهر تهران که در شرکت مهاب قدس به انجام رسیده می‌باشد. تحلیل‌های دینامیکی با استفاده از طیف طراحی تهران با اعمال تاریخچه زمانی شتاب طرح با استفاده از مطالعات یاد شده به انجام رسید.

آشنایی با تونل توحید و مشخصات فنی آن

حمل‌ونقل عمومی معضل بزرگ و پیچیده شهرهای بزرگ دنیاست.  گسترش معابر شهری و بزرگراه‌سازی‌ در دهه‌های 70‌و‌80 میلادی نهضتی بزرگ در میان شهرهای بزرگ به‌وجود آورد اما با گسترش شهرها و ازدحام خودروها خیلی زود بزرگراه‌ها در شهرها به شاهراه‌هایی بدل شدند که مملو از خودروها بودند.  از ابتدای دهه 90 مسئولان شهرها به ‌تدریج به فکر گسترش حمل‌ونقل عمومی در شهرهای بزرگ افتادند. تلاش متفکران عرصه شهرنشینی بر این بود تا حمل‌ونقل را از حوزه عمومی شهر خارج کنند. اما بزرگراه‌ها و معابر گسترده شهری که هر روز عرصه‌ای از شهر را به‌خود می‌گرفت این امکان را از آنان ربود. بنابراین خیلی زود آنان به این نتیجه رسیدند که هم برای ایجاد معابری جدید و هم بازگرداندن روح زندگی به شهر، بخش عمده‌ای از حمل‌ونقل درون‌شهری را به زیر زمین منتقل کنند. مترو بزرگ‌ترین مصداق این نظر بود اما تونل‌های بزرگ شهری به‌تدریج با تکیه بر این نظریه در شهرهای بزرگ جهان گسترش یافت و به رؤیای شهرسازان تحقق بخشید که حمل‌ونقل باید به زیر پوست شهر منتقل شود. تونل توحید بعد از تونل رسالت دومین اقدام مدیران شهری برای تحقق این نظریه است؛ اینکه فضای بیرونی شهر در اختیار زندگی شهروندان قرار گیرد و بخشی از حمل‌ونقل به زیر زمین برده شود. اگرچه این تلاش‌ها با احداث تونل‌هایی مانند امیرکبیر، نیایش- صدر و حتی امام علی(ع) در آینده رنگی جدی به‌خود می‌گیرد اما تونل توحید شاید نقطه عطف تلاش مدیران شهری برای بردن خودروها به زیر عرصه شهری است.

 
 به‌ دلیل واقع شدن این منطقه در قلب شهر تهران، تونل توحید دارای جایگاه استراتژیک و مهمی است و به حق می‌توان گفت که این سازه موجب خلاصی شهروندان از فشار ترافیک فشرده در پایتخت ایران خواهد شد.
وقتی درصدد مقایسه تونل توحید با تونل‌های مشابه در مناطق شهری اروپا مثل پاریس، مادرید و وین برمی‌آییم، می‌توانیم مدعی شویم که تونل توحید در زمره تونل‌های زیرزمینی پیشرو و برتر شهری دنیاست و به راستی می‌توان آن را نقطه عطفی در تاریخ تونل‌سازی مدرن به حساب آورد.
از نظر فنی سازه تونل طوری طراحی شده است که بسیار ایمن است. از نظر مهندسی به لحاظ برخورداری تونل از سیستم تهویه مناسب، دارا بودن 3 ‌لاین مجزا و یک ‌لاین اورژانس، در هر جهت شرایط ایمن و آسانی برای استفاده‌کنندگان تونل از شمال به جنوب و از جنوب به شمال فراهم شده است.
از آنجایی که هر تونل تحت شرایط خاص خود از لحاظ ژئومتری، ژئولوژی و ژئومکانیک ساخته می‌شود، باید تونل‌ها را نسبت به وضعیتی که در منطقه احداث دارند، سنجید. البته طی چندین دهه تاریخ طولانی تونل‌سازی، رکوردهای متعددی به ثبت رسیده است و پس از پایان ساخت هر تونل رکورد زمانی آن به ثبت می‌رسد که موسوم به record tunnels است اما در یک نگاه کلی می‌توان گفت تونل توحید یکی از رکوردداران مبحث تونل‌سازی در دنیا خواهد بود.
 پس از بازدیدهای مکرر از محل احداث تونل توحید در مراحل مختلف حفاری و نصب حائل برای حمایت از خاک سست ، ساخت تونل توحید تحت اصول پذیرفته‌شده کنوانسیون روش‌های تونل‌سازی ساخته شده و مورد تایید انجمن بین‌المللی تونل‌سازی  (ITA) است. با درنظر گرفتن این ملاحظات، تونل توحید هم در مرحله ساخت و هم به هنگام بهره‌برداری امن و ایمن است.
 پیچیدگی خاصی در مدیریت فنی احداث تونل وجود دارد زیرا از طرفی ماهیت مهندسی تونل و از طرف دیگر نوع مهندسی ژئوتکنیکی، چنین شرایطی را ایجاب می‌کند. مدیران تونل‌سازی باید در شناخت رفتار زمین در هنگام حفاری و حائل‌گذاری به‌ویژه در خاک‌های سست در محیط شهری تبحر داشته باشند.
احداث تونل توحید برای مهندسان ایرانی یک چالش به حساب می‌آمد اما آنها بالاخره توانستند با اتکا به دانش فنی و ظرفیت‌های مهندسی متخصصان خود بر آن چالش فائق آیند و از این نظر باید به آنها تبریک گفت.
هزینه کارهای عمرانی در کشورهای مختلف اروپا از کشوری به کشور دیگر اندکی متفاوت است. طی بحران‌های اخیر اقتصادی (سال‌های‌2008 و 2009) اغلب کشورهای آسیب‌دیده از رکود سعی کردند به جای کاهش هزینه‌های سازندگی، بودجه کارهای عمرانی را به سمت زیرساخت‌ها سوق دهند. بودجه این سرمایه‌گذاری‌ها به‌صورت عام، در سازه‌های زیرزمینی به‌طور اخص از محل وام‌های دولت به سرمایه‌گذاری‌های مستقیم دولت به انجام می‌رسد.
 با درنظر گرفتن اندازه شهر تهران و در مقایسه با شهرهای دیگر در سایر نقاط جهان، باید به این نتیجه رسید که اغلب تونل‌های جاده‌ای بخشی از حلقه جاده‌ای داخلی یا بیرونی شهر به حساب می‌آیند.
استفاده از حلقه‌های جاده‌ای شهری راه حل مناسبی برای خلاصی از شرایط ناهنجار و فشار ترافیکی است، به‌ویژه در مکان‌هایی که بتوان خط ارتباطی بین مبدأ و مقصد احداث کرد اما تصمیم بر سر اینکه در یک منطقه شهری تونل یا پل احداث شود، به شرایط خاص پروژه بستگی دارد. پل‌های درون‌شهری، سازه‌هایی سنگین، پرسروصدا و آلاینده محیط‌زیست هستند درصورتی که تونل‌ها دید برونی ندارند و در دید نیستند.
اصولا سرمایه‌گذاری در تونل و سرمایه‌گذاری در پل با هم قابل قیاس نیستند. احداث تونل هرگز صرف هزینه به حساب نمی‌آید بلکه همیشه از آن به  سرمایه‌گذاری برگشت‌پذیر تعبیر می‌شود. در مورد تونل توحید، هیچ مزیت یا برتری در احداث یک پل به جای تونل متصور نیست؛ همانگونه که در شهرهای دیگر می‌توان دید، یک پل ممکن است اراضی و محیط‌زیست با ارزش شهری را نابود کند اما تونل چنین معایبی ندارد.
این تونل با طول 2136 متر و 2 رشته تونل مجاورهم و هر رشته دارای 3 باند رفت و برگشت، با توجه به ترافیک سنگین و نیاز شدید بخشی از شهر به اتصال 2 بزرگراه چمران و نواب صفوی احداث شده است.
اتصال این دو بزرگراه (از میدان توحید تا میدان جمهوری) تا سال 1377 بلاتکلیف بود، اما با توجه به حساسیت، ترافیک سنگین و نیاز شدید شهر تهران به اتصال این دو بزرگراه، شهرداری تهران در سال 1377 اقدام به اتصال این دو بزرگراه کرد.
از ویژگی‌های مهم احداث این تونل، تلاقی تونل با خط 2  و 4  مترو است.
کارگاه اصلی احداث تونل توحید:
رمپ شمالی، ابتدای خیابان باقر خان
میدان توحید
نیایش، بین توحید و آزادی
تقاطع خیابان آزادی و توحید
میدان جمهوری
تقاطع خیابان آذربایجان با نواب
استفاده از توانمندی فنی و تجربی 3 هزار و 400 نفر پرسنل اجرایی در تونل توحید و 708 دستگاه تجهیزات سبک و سنگین مدرن در روند اجرای پروژه، از نکات قابل تامل است.
برای احداث تونل توحید، از تکنولوژی و دانش فنی و مهندسی روز بهره گرفته شده است. از جمله:
- 70 عدد جت‌فن
- 11 اگزوز فن برای تهویه و خروج هوای آلوده و ورود هوای تازه به تونل
- ژنراتورهای اختصاصی و اضطراری برق که در صورت قطع برق تهران و شبکه سراسری به‌ صورت خودکار برق تونل را همواره روشن نگه دارد و جبران قطع برق کند و تأمین روشنایی استاندارد و پیش‌بینی تنظیم نور طبیعی بیرون و نور مصنوعی داخل تونل (عدم‌خیرگی(
- تعبیه شبکه‌های فاضلاب و همچنین نصب بیش از 3 هزار شمع و بیش از 25 هزار قطعه بتنی
- نصب سیستم هوشمند و محاسبه دقیق و مقاوم‌سازی‌ تونل در مواجهه با زلزله و تکان‌های تخریبی ناشی از گسل‌ها
تونل توحید نخستین بزرگراه شمال به جنوب تهران است که 2 بزرگراه شهید چمران و شهید نواب صفوی را به یکدیگر متصل می‌کند.
با بهره‌برداری از تونل توحید، مشکل ترافیک در حدفاصل تقاطع خیابان باقرخان و بزرگراه شهید چمران و خیابان آذربایجان و بزرگراه شهید نواب صفوی رفع می‌شود که صرفه‌جویی در مصرف بنزین و کاهش آلودگی‌‌های هوا، صوتی و بصری از جمله اهداف احداث آن است.

 

مشخصات تونل توحید:
نوع: دوقلو
طول: 2136متر
شیب متوسط طولی تونل: 4 درصد
تعداد خطوط عبوری از هر باند: 3
عرض خارجی: 30 متر
حداکثر عمق از سطح: سی و یک و نیم  متر
مشخصات فنی پروژه:
این تونل با 2 پرتال از شمال خیابان باقرخان تا خیابان آذربایجان در بزرگراه نواب احداث می‌شود و شامل 6 کارگاه جهت انجام بخش‌های مختلف پروژه است
عملیات بازگشایی 2 رمپ ورودی و خروجی تونل از اهمیت بالایی برخوردار است به طوری که تأثیر عمده‌ای بر وضعیت ترافیک منطقه خواهد داشت
تلاقی تونل با خطوط مترو باعث شده تا مطالعات فنی در سطح بالایی انجام پذیرد
مسیر انحراف ترافیک شمال باقرخان با وجود معارض متعدد ملکی و تأسیساتی از اهمیت ویژه‌ای جهت عملیاتی شدن فعالیت‌های اصلی برخوردار است.

مزایای احداث تونل توحید:
- کاهش نیاز به رفع معارض ملکی و تاسیسات شهری
- ارتقای عملکرد کریدور شهید چمران - شهید نواب در شبکه معابر شهر تهران از جاده دسترسی به بزرگراه
- افزایش سرعت اجرای پروژه و  در نتیجه تسریع در بهره‌برداری از آن
- کاهش زمان سفرهای درون شهری
- کاهش مصرف سوخت وسایل نقلیه و جلوگیری از هدر رفتن سوخت
- افزایش ایمنی عبور و مرور و در نتیجه کاهش حوادث، تصادفات و جرایم ترافیکی
- کاهش آلودگی محیط زیست اعم از صوتی و هوایی
- کاهش استهلاک وسایل نقلیه و هزینه‌های نگهداری و تامین قطعات یدکی
- بالا رفتن امنیت فکری و کاهش اضطراب شهروندان

بررسی رفتار و خصوصیات بتن اسفنجی

مقدمه
همانطور که می‌دانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا می‌کند و یکی از عوامل بسیار مؤثر در سازه‌های بتنی در جهان است. در این راستا انجمن سیمان پرتلند (PCA) تحقیقاتی را به منظور استفاده از بتن در دیگر پروژه‌ها آغاز نموده؛ پس از آزمایشات و تحقیقات فراوان موفق شد به راه حل بسیار خوبی به نام بتن اسفنجی (بتن تراوا ) دست یابد. بتن اسفنجی که حاصل این دست رنج بود، توانست تحولات زیادی را در محوطه سازی‌های شهر‌های اروپا و آمریکا ایجاد کند. البته این نوع بتن هنوز در ایران جا نیفتاده، ولی امید است با تلاش مسئولین ادارات، مهندسین و متخصصین فن این بتن به منظور حفظ بیشتر محیط زیست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه‌های کشورمان نیز قرار بگیرد.

بتن اسفنجی چیست؟
بتن اسفنجی یک مخلوط سنگدانه درشت(شن)،سیمان، آب و ماسه به میزان اندک(وگاهی اوقات بدون ماسه) است. در ساختار این بتن %25-15 (از لحاظ حجم) فضای خالی وجود دارد و این امر‌ موجب عبور آب از داخل این بتن می‌شود.

در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن کمتر استفاده می‌شود و این مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت یک ساعت کاملا" از آب تخلیه خواهد شد.

نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجی

برای آشنایی بیشتر با این بتن، در جدول، زیر میزان مواد مختلف به کار رفته شده از آن ذکر شده است:

نسبت مواد	مقدار مواد
1-مواد دارای خواص بتن (البته در مورد مواد دارای خواص سیمای یا همان افزونی‌های بتن بعدا" بیشتر توضیح داده می‌شود.)	270 to 415 kg/m^3 (450to 700 1b/y^3)
2-سنگدانه	1190 to 1480 kg/ m^3 (2000 to 2500 1b/y^3)
3-نسبت آب به سیمان (از لحاظ جرم)	0.27 to 0.30
4-نسبت ‌سنگدانه ‌به ‌سیمان (ازلحاظ جرم)	4 to 4.5:1
5- نسبت ‌سنگدانه ریز (ماسه) به سنگدانه درشت (شن)	0 to 1:1

رفتار بتن اسفنجی

همچنین به منظور آشنایی بیشتر با رفتار این بتن، ویژگی‌های آن در زیر بیان شده است:

مشخصات	مقدار
اسلامپ یا نشست (stump)	20 mm (3/4 in)
چگالی (وزن مخصوص)	1600 to 2000 kg/m^3 (100 to 125 1b/ft^3)
زمان گیرش (setting time)	1 ساعت
تخلخل (از لحاظ حجم)	15% to 25%
میزان نفوذ پذیری (از لحاظ میزان سرعت)	120 L/min to 320 L/m^2/min (3ga1/ft^2/ min to 8 gal /ft^2/min)
مقاومت فشاری	3.5 Mpa TO 28 Mpa (500psi to4000 psi)
مقاومت خمشی	1 Mpa to 3.8 Mpa (150 psi to 550 psi)
افت بتن	200x10^-6

نصب بتن اسفنجی

نصب بتن اسفنجی شامل 4 مرحله اساسی است:

مخلوط کردن

جاگذاری کردن (گماردن، قراردادن)

تراکم و فشرده سازی (کوبیدن )

عمل آوردن بتن

بوجود آوردن، قرار دادن و عمل آوردن بتن اسفنجی همه به جای اینکه در یک کارخانه زیر شرایط یکسان انجام شوند، در محل کار (پای کار) انجام می‌شوند.

اگر چه بتن اسفنجی می‌تواند توسط همان تهیه کننده‌های بتن توپر تهیه شده و توسط همان کامیون‌های بتن توپر تحویل داده شود، اما این ویژگی‌های فیزیکی منحصر به فردش است که نیاز به یک پیمانکار با تجربه تخصصی دارد. همچنین تفاوت‌های ساختاری ما بین بتن اسفنجی و بتن غیر قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نیازمند است.

به هر حال، کیفیت و عملکرد بتن اسفنجی بستگی به میزان آشنایی و عملکرد نصب کننده و خاصیت ضربه‌های ساختاری (کمپکت) دارد.

این نوع بتن به دلیل مقاومت نسبتاً پایین آن psi400 الی psi 4000 اساس مشخص شده و پذیرفته شده‌ای برای مقاومت بالا نیست. و مساله مهم تر در موفقیت یک روسازی بتن اسفنجی مقدار پوکی (فضای خالی) آن است.

البته باید بدانیم که زیر سازی این بتن و زمین زیرینش نباید کاملاً غیر قابل نفوذ باشد و باید حداقل اندکی خاک و زیر سازی آن نفوذ پذیری داشته باشد. در مناطق ماسه‌ای هم بتن اسفنجی مستقیماً بالای ماسه گذاشته می‌شود.

همچنین باید به این موضوع اشاره کرد که یخ‌زدن آب در داخل این بتن مشکلی ایجاد نمی‌کند، زیرا آزمایش‌هایی صورت گرفته که در آن بتن اسفنجی را به مدت بیش از 15 سال در آب و هوای سرد گذاشته و آب باران و برف پس از ورود به داخل بتن یخ می‌زد. کاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مساله را حل نموده است و مشکلی در به کار بردن این بتن در این مناطق وجود ندارد.

نقش مواد افزودنی ( مواد دارای خواص سیمانی ) در بتن اسفنجی

   مواد افزودنی(یا همان مواد دارای خواص سیمانی) که در بتن اسفنجی بکار می‌روند عبارتند از: رقیق‌کننده‌های سیمان(C 1157، C 595 ASTM )، خاکستر بادی و پوزولان طبیعی (ASTM   C  618)، روباره (ASTM C  989) و بخار سیلیس(ASTM C 1240‌).

حال به برخی از آن‌ها که نقش بسیار مهمی در ساختار بتن دارند و می‌توانند به جای سیمان مورد استفاده قرار گیرند(که در ایران از آنها به ندرت استفاده می‌شود) اشاره می‌کنیم. در واقع این مواد بر عملکرد زمان گیرش، میزان افزایش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذیری و ... در بتن تأثیر می‌گذارند و در یک کلام  کلید عملکرد بالای بتن، در استفاده از مواد افزودنی (SCMS) است.

از آن جمله می‌خواهیم به گاز سیلیس، خاکستر بادی و روباره که همگی دوام بتن را بوسیله کم کردن نفوذ پذیری و شکاف ( ترک خوردگی) افزایش می‌دهند اشاره می‌کنیم:

گاز سیلیس (Silica fume): یک فرآورده فرعی (محصول جانبی) از تولید سیلیکون است، و از دانه‌های خیلی ریز و ذرات کروی شکلی تشکیل شده است و به طور موثری مقاومت و دوام بتن را افزایش می‌دهد. به طور مکرر برای ارتفاعات بلند ساختمان‌ها به منظور افزایش مقاومت فشاری بتن(با استفاده از گاز سیلیس مقاومت بتن از psi 2000 هم فراتر می‌رود.) استفاده می‌شود و می‌توان از آن %12- 5 به جای سیمان در بتن استفاده کرد. 

خاکستر بادی (fly ash): خاکستر بادی، محصول فرعی انبار زغال سنگ سوزان در نیروگاه‌های برق است و سال‌ها قبل به عنوان ماده‌ای بی‌مصرف روی زمین انباشته می‌شد و بدون استفاده بود. اما حالا به عنوان یک ماده مهم در صنعت سیمان سازی به کار برده می‌شود و می‌توان از آن %65-5 به جای سیمان در بتن استفاده کرد.

روباره (Blast furnace Slag): روباره، محصول فرعی زباله در صنعت پولاد (فولاد) است، و سهم آن در مقاومت و دوام بتن بیشتر است و می‌توان از آن %70-20 به جای سیمان در بتن استفاده کرد.

مزایای بتن اسفنجی چیست و موارد استفاده از آن کدام است؟

بتن اسفنجی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است، که البته مزایای زیست محیطی آن بیشتر مد نظر است. از مزایای اقتصادی آن می‌توان به پایین آمدن خرج‌های فراوان به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع می‌توان گفت با وجود بتن اسفنجی نیازی به ساختن جوی‌های آب فراوان در سطح شهر و کنار خیابان و کوچه‌ها و همچنین کانال‌های بزرگ آب نیست. زیرا این بتن هر گونه بارندگی را مستقیماً به زمین و سفره‌های آب زیرزمینی منتقل می‌کند و در واقع یک مزیت زیست محیطی نیز محسوب می‌شود. از دیگر مزایای زیست محیطی آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مکان‌ها به هنگام بارندگی

جلوگیری از آلوده شدن آب بارندگی‌ها (زیرا اگر زمین غیرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمین که آلودگی فراوان دارد جریان می‌یابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگی می‌شود.)

پر شدن ذخایر آب زیرزمینی

در نقاط سرد که ماندن برف و باران روی زمین (بعد از بارش) منجر به سردتر شدن آن مناطق می‌شود می‌توان با استفاده از این بتن آب باران و برف را به داخل زمین هدایت کرد و از سردتر شدن آن ناحیه جلوگیری کرد.

همچنین می‌توان از این نوع بتن در مکان‌هایی که نیاز به زمین خشک است استفاده کرد مثلاً در زیر سازی چمن‌های استادیوم‌های فوتبال.

همچنین در مناطق سردسیر، بدلیل عبور آب از این بتن از یخ زدگی سطح معابر و در نتیجه ایجاد خطر جلوگیری می‌کند که شهرداری‌های محترم می‌توانند از این بتن در پیاده‌رو سازی‌ها و محوطه سازی پارک‌ها، پارکینگ‌ها و معابری که مشکل آبگیری دارند استفاده نمایند.(مترجم)

 ایجاد مناظری زیبا به هنگام بارندگی، زیرا با وجود این بتن دیگر هنگام بارندگی آب گرفتگی وجود ندارد.

بلندترین برج جهان - برج دوبی

برج دوبی که بلندترین آسمانخراش جهان است 3 ژانویه (14 دی)افتتاح شد. بیل بیکر، مهندس سازه و عمران و یکی از اعضای شرکت SOM (شیکاگو) این برج را طراحی کرده است. شرکت إعمار، شرکت املاک معظمی که بخشی از آن تحت مالکیت دولت است و برج دبی،این سازه سوزن‌ مانند فولادی، شیشه‌ای و بتنی را ساخته است،‌ از افشای ارتفاع دقیق آن پرهیز کرده بود. این شرکت که ظاهرا می‌خواهد تا آخرین لحظات حالت تعلیق در مورد برج دبی را حفظ کند، تنها گفته است که این برج ارتفاعی بالای 800 متر دارد که بسیار بالاتر از بلندترین آسمانخراش اسبق جهان، برج 101 تایپه در تایوان است که 508 متر ارتفاع دارد. بیل بیکر، مهندس سازه و عمران و یکی از اعضای شرکت SOM در شیکاگو که این برج را طراحی کرده است، گفته که برج دوبی معیار جدیدی را ایجاد خواهد کرد. او می گوید: "ما فکر می‌کردیم که این برج اندکی بلندتر از بلندترین برج موجود جهان، برج 101 تایپه می‌شود،‌ اما شرکت إعمار به تقاضا برای بلندتر کردن برج ادامه داد، ‌اما ما نمی‌دانستیم تا چه حدی می‌توانیم بالا برویم. ما می‌توانستیم ساختمان را مانند کوک کردن یک ابزار موسیقی، تنظیم کنیم. هر چه بالاتر می‌رفتیم، کشف می‌کردیم که با انجام دادن این فرآیند... می‌توانیم به ارتفاع‌هایی بسیار بالاتر از حدی که فکر می‌کردیم در حد توانایی‌مان است، برسیم."

-

ما از ساختن برج دوبی بسیار آموختیم. به نظر من اکنون می‌توانیم برج به ارتفاع یک کیلومتر را به آسانی بسازیم. من در مورد توانایی‌مان برای بالاتر رفتن خوش‌بین هستم."
 

این برج 160 طبقه که از 330 میلیون متر مکعب بتون و 31400 تن فولاد ساخته شده است، را می‌توان از فاصله 95 کیلومتری دید. برج دوبی 57 آسانسور دارد که افراد را به 1044 آپارتمان و 49 فضای اداری و نیز یک هتل با نشان جورجیو آرمانی منتقل می‌کند.
یک طراحی مارپیچی Y مانند این برج را آدریان اسمیت معمار SOM انجام داده است، برای حمایت از هسته ساختاری برج، که با بالاتر رفتن باریک می‌شود، به کار رفته است. در ارتفاع بالاتر برج به یک ساختار فولادی بدل می‌شود که منار مخروطی عظیمی در راس آن قرار گرفته است.
در مراحل نهایی ساختمان برج، بتون تا ارتفاع 605 متری بالا کشیده شد، که یک رکورد جهانی به حساب می‌آید. جرج افستاتیو، مدیر اصلی پروژه در SOM گفت که شکل Y سه پایه، یک قاعده پایدار برای برج فراهم می‌آورد.
او می گوید: "ما از این طراحی پایه‌ای را انجام دادیم و ارجاعاتی به هندسه اسلامی و قوس‌های زاویه‌دار به کار بردیم...و در حالیکه با این شکل به صورت عمودی به بالا می‌رفتیم، آن را باریک کردیم تا با مسئله باد در ارتفاعات بالا مقابله کنیم."
"این ساختمان بسیار آرام است. این ساختمان بسیار آرام‌تر از بسیاری از برج‌های بلند دیگر است. و در موارد بسیاری اصلا متوجه توفان‌ها نخواهید شد."
تخمین زده می‌شود ساختن برج دوبی که در سال 2004 آغاز شد، یک میلیارد دلار هزینه داشته است. این پروژه را شرکت مهندسی و ساختمان سامسونگ کره جنوبی، گروه بیسیکس بلژیک و شرکت عرب‌تک امارات متحده عربی اجرا کردند.

این آسمانخراش در مرکز یک منطقه خرید جدید 20 میلیارد دلاری قرار گرفته است که شامل 30000 آپارتمان و یک مجتمع بزرگ فروشگاهی است که گفته می‌شود با فضایی برای 1200 مغازه بزرگترین مرکز خرید مسقف جهان است.

تکنیک های حفاری

 آشنایی
تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب در دشتها و دره‌ها به حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چون تلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده و یا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند. تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترین گمانه‌ها در چین حفر شده و سیستم حفاری ضربه‌ای که امروزه در حفر گمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برای حفر گمانه به اعماق مختلف، اقطار و در سنگهای گوناگون، وسایل و تجهیزات و ماشین آلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.

انواع روشها و تکنیکهای حفاری

حفاری شوئیدنی (Wash boring)

این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک، حفاری اکتشافی برای بررسیهای اولیه، حفر گمانه برای برخی آزمونهای برجا از جمله آزمایش SPT بکار می‌رود.

• روش حفاری :
  بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لوله تزریق آب می‌شود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.
  
• مزایا :
  نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برای وسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.
  
• محدودیتها :
  اجرای عملیات، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ در خاک مقاوم مشکل و در سنگ غیر ممکن است. خارج کردن گراول از لوله جدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکل است.

مته دورانی (Ratary drill)

این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهد و هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برای زهکشی افقی یا ایجاد مهار کاربرد دارد.

• روش حفاری :
  پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قرار دارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
  
• مزایا :
  روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
  
• محدودیتها : جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است و محتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.

اوگر مارپیچی ممتد

این دستگاه سوراخهایی به قطر کوچک تا متوسط حفر می‌کند و بطور پیوسته نمونه‌های دست خورده می‌گیرد. معمولا در خاکهای دارای چسبندگی، که چاه بدون لوله جدار ریزش نمی کند، انجام می‌شود.

• روش حفاری :
  حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگر مارپیچی صورت می‌گیرد.
  
• مزایا :
  روش سریع در خاکهای مقاوم و سنگ نرم است. پس از خروج اوگر، اگر چاه باز باقی بماند، امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.
  
• محدودیتها : پس از خروج اوگر در مواد با چسبندگی کم یا دانه‌ای و یا بدون چسبندگی، چاه ریزش می‌کند و لذا عمق حفاری تا نزدیکی سیستم ایستابی محدود می‌شود. روشهای نمونه گیری محدود و نمونه‌های بدست آمده دست خورده‌اند.

اوگر میان تهی

این دستگاه سوراخهایی با قطر کم تا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می‌کند.

• روش حفاری :
  روش حفاری مشابه حالت قبل است با این تفاوت که ساقه مجوف به داخل زمین پیچانده می‌شود تا نقش یک لوله جدا را بازی کند.
  
• مزایا :
  روش سریع خاکهای ضعیف تا نسبتا مقاوم است. گرفتن نمونه‌های SPT و UD امکانپذیر است. در خاکهای مقاوم حاوی لایه‌های شنی، نفوذ به اعماق زیاد مشکل و به داخل قطعات سنگ غیر ممکن است. دست خوردگی قابل ملاحظه‌ای ممکن است بر اثر مته اوگر در خاک بوجود آید.

اوگرهای با قطر زیاد

این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد (تا 10 سانتیمتر) برای کسب نمونه‌های دست خورده و بررسی لایه‌ها در خاکهای دارای چسبندگی که گمانه نیاز به حایل ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• روش حفاری :
  با چرخاندن اوگر دارای قطر زیاد خاک بریده شده و گمانه حفر می‌شود.
  
  
• مزایا :
  روشی سریع بوده و بررسی شرایط خاک در زیر زمین از نزدیک را امکانپذیر می‌سازد.
  
• محدودیتها :
  عمق حفاری توسط سطح ایستابی و شرایط سنگ محدود می‌شود. ماشینهای بزرگتر محتاج راه دسترسی مناسب هستند. برای خاکهای بدون چسبندگی، رسهای نرم و خاکهای آلی مناسب نیست. نمونه‌ها دست خورده است.

حفاری ضربه‌ای

تنها در حفاری چاههای آب بکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخص می‌کند.

• روش حفاری :
  سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکسته شده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارج می‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
  
• مزایا :
  روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا 60 سانتیمتر) در انواع مواد است.
  
• محدودیتها : ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندی انجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدت بر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیری و نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.

مته چکشی

برای حفر چاه آب و چاههای اکتشافی در داخل قطعه سنگها مناسب است.

• روش حفاری :
  مشابه حفاری ضربه‌ای است. شمعی که توسط نیروی دیزل رانده می‌شود برای راندن لوله جدار مضاعف استفاده می‌شود. در حالی که جریان هوا تراشه‌ها را از لوله داخلی خارج می‌کند.
  
• مزایا :
  نفوذ نسبتا سریع در قطع سنگها و قلوه سنگها است.
  
  
• محدودیتها :
  مشابه حفاری ضربه‌ای است، با این تفاوت که پیشروی به مراتب سریعتر است.

 

مته ضربه‌ای بادی

این روش برای حفر گمانه برای آتشباری، دوغاب زنی و مهار سنگ است. روش سریع برای حفر چالهای با قطر کم در سنگ سخت است. بهترین کاربرد را در سنگهای سخت توده‌ای دارد. نمونه‌ها منحصرا به ذرات و تراشه‌های کوچک است. برای نمونه گیری بکار نمی‌رود. در سنگهای سست دارای شکستگی با لایه‌های رس یا شیل مرطوب ممکن است تمام لوله حفاری در سوراخ باقی بماند.

• روش حفاری :
  ضربات و چرخیدن سر مته، سنگ را خرد می‌کند و تراشه‌ها توسط فشار هوا خارج می‌شود.

رواج کاربرد پل‌های کامپوزیتی در دنیا

پروفیل‌های کامپوزیتی که به روش پالتروژن تهیه می‌شوند، کاربرد فراوانی در ساخت پل‌ها دارند. پل‌های کامپوزیتی حاصل، در مقایسه با پل­های مشابه از جنس بتن و فولاد ، از سبکی، طول عمر و سرعت نصب بیشتری برخوردارند و هزینه نصب کمتری دارند. متن زیر که برگرفته از شماره‌های1، 3 و 4 مجله کامپوزیت است به معرفی این کاربرد کامپوزیت‌ها می‌پردازد.
یکی از وسیع­‌ترین کاربردهای محصولات پالتروژنی در ساختمان، تولید سازه‌های باربر است. ساخت پل­ها و زیرسازه‌ها با پروفیل‌های پالتروژنی به ­شدت مورد توجه مهندسین آمریکایی و اروپایی قرار گرفته است. عمر مفید بالا و کاهش هزینه‌های نگهداری پل در طول دوره کاری، دلیل استقبال از کامپوزیت‌ها در ساخت پل­ها می‌باشد. سازه‌های بزرگی که توسط تیرهای فولادی ساخته شده‌اند در طول عمرشان چندین بار رنگ‌آمیزی می‌شوند. تعمیر و نگهداری و رنگ‌آمیزی این تیرهای فولادی به ­ویژه در پل­های قدیمی بلند که دسترسی به آنها مشکل است، بسیار پرهزینه می‌باشد.

سطوح پل­های کامپوزیتی نیز از پانل‌های کامپوزیتی ساخته می‌شوند. استفاده از پانل­های کامپوزیتی روشی مناسب برای کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری این سازه‌هاست. این پانل­ها از روش­هایی همچون لایه­چینی دستی و پالتروژن ساخته می‌شوند و با طول عمر بالا و استحکام بیشتر، جایگزین ایده‌آلی برای مشابه فولادی خود هستند. سطوح پل‌های کامپوزیتی بصورت طول‌های پیوسته توسط فرآیند پالتروژن طراحی و تولید می‌گردند.

 این قطعات متناسب با احتیاج مصرف­ کننده می‌تواند در سایزهای مختلفی بریده شود تا با ابعاد پل موردنظر سازگار باشند. پل‌های کامپوزیتی اکنون به­ عنوان پل‌های دایمی برای راه­های اصلی بسیاری از کشورهای پیشرفته بکار گرفته می‌شوند. این پل­ها به­ میزان قابل قبولی اهداف موردنظر طراحان را برآورده ساخته ­اند.

نخستین نمونه این پل‌ها در ایالات متحده آمریکا طراحی و تست شدند و اولین نمونه آن در روستایی در ویرجینیای غربی نصب شد. با نصب پل­ها در ویرجینیای غربی ثابت شد که کامپوزیت‌ها بطور عملی برای ساخت پل­های هوایی بسیار مفید هستند. این یک مرحله مهم در توسعه پل‌هایی بود که با کامپوزیت‌ها ساخته شده‌اند.

نمونه دیگری از پل‌های کامپوزیتی، یک پل در دانمارک است که  در آن از پروفیل­های پالتروژنی‌ استفاده شد. این پل با 40 متر طول و 3 متر عرض جهت عبور عابرین پیاده، دوچرخه‌ها و موتور سیکلت­ها طراحی شده و بر روی خط راه‌آهن احداث گردیده است. پل مذکور می‌تواند بارهای معادل   kg/m2_500 را تحمل کند و این استحکام بوسیله یک سطح کامپوزیتی که تنها 12 تن وزن دارد مهیا می‌شود. در حالی که سطوح پل­های بتنی و فولادی که بتوانند همین میزان استحکام را داشته باشند به ­ترتیب دارای وزن­های 90 و 28 تن خواهند بود. ارتفاع این پل 18.5 متر است. تیرها و پانل‌هایی که در ساخت این پل بکارگرفته شده‌اند از پروفیل‌های پالتروژنی ساخته می‌شوند. برج­ها و بخش‌های دیگر بصورت پیش‌ساخته نهایی در محل پل نصب می‌شوند. به ­دلیل سبکی وزن کامپوزیت­ها، نصب پل تنها 18 ساعت طول ­کشید و مزاحمت و آشفتگی در ترافیک ریل­ها به کمترین حد ممکن رسید.

در فیلادلفیای آمریکا با استفاده از کامپوزیت‌ها، نوعی پل‌ کابلی طراحی شده­ است که توانایی جمع شدن دارد.

اجزای کامپوزیتی پل‌ها نسبت به مشابه فولادی خود، علاوه بر سبک‌تر بودن، از مشخصات مکانیکی بهتری نیز برخوردار است و به آسانی و بدون نیاز به تجهیزات سنگین یا کارکنان زیاد نصب می‌شوند. این پل‌ها در مکان‌هایی مانند پارک ملی ایسلند و یا گلدن­ گیت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اکنون ساخت پل‌های عبور وسایل نقلیه به ­شکل یک کار مرسوم تجاری در آمریکای شمالی و اروپا رونق گرفته است.

هم‌اکنون در ساخت بسیاری از پل­ها تماماً از کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. یکی از موارد کاربرد کامپوزیت‌های سبک، در ساخت پل‌های رودخانه‌ها و مسیرهای آبی است که در انگلستان و سایر کشورهای اروپایی مورد استقبال فراوان واقع شده است. این پل­ها برای عبور قایق‌ها هستند و حمل­ و ­­نقل و نصب آنها در نقاط دورافتاده و پست، بدون نیاز به تجهیزات بالابر سنگین ممکن می‌باشد.

سطح کامپوزیتی، 6 تا 7 برابر سطح بتن آرمه ظرفیت تحمل بار را دارد و این در حالی است که تنها 20 درصد وزن آنرا داراست. طول عمر آنها نسبت به مشابه فولادی و بتنی چندین برابر است. کامپوزیت­ها در طول دوره سرما منقبض نمی‌شوند و مانند آهن در محیط مرطوب زنگ نمی‌زنند و در محیط دریا دچار خوردگی نمی‌شوند. سطوح کامپوزیتی برای جایگزین کردن با سطوح قدیمی و سنتی در پل‌ها بسیار مورد استقبال قرار گرفته‌اند، چرا که دارای ساختار بهتر و بی­عیب‌تری می‌باشند. این جایگزینی می‌تواند در زمان کوتاهی انجام شود و کمترین مزاحمت را برای ترافیک و حمل ­و­نقل ایجاد نماید.

توانایی استفاده از کامپوزیت‌ها در ساخت سازه‌های پیش‌ساخته و سبک‌وزن باعث می‌شود که هزینه بنای سازه بشدت کاهش یابد. سازه‌های کامپوزیتی سبک­وزن می‌توانند در چند ساعت نصب شوند. در عوض روزها و هفته‌ها وقت لازم است تا پل‌های متداول آهنی و بتنی به شکل سنتی مرسوم نصب گردند. وزن سبک سطوح کامپوزیتی، همچنین قابلیت تحمل بار بالاتر را برای پل فراهم می‌آورد. کامپوزیت‌ها می‌توانند با مقاومت بالایی که در برابر خوردگی و خستگی از خود نشان می‌دهند، هزینه‌های مربوط به تعمیر و نگهداری خود را به حداقل برسانند