سقف کُرمیت

سقف کُرمیت

در سیستم سقف کُرمیت از تیرچه های فولادی با جان باز در ترکیب با بتن استفاده می شود. در ساخت تیرچه های مذکور از یک تسمه، در بال تحتانی و نیز یک میلگرد خم شده در جان استفاده می شود. برای پرکردن فضای خالی بین تیرچه ها از قالب های ثابت مانند بلوک های سیمانی، پلی استایرن، طاق ضربی ، قالب های موقت فولادی (کامپوزیت ) و یا هر پرکننده سبک استفاده می شود. فواصل تیرچه ها بسته به نوع قالب از 73 سانتی تا 100 سانتی متر متغیراست ، روی سقف نیز با 4 الی 10 سانتی متر بتن پوشانده می شود.
تیرچه ها از نوع خود ایستا بوده و به همین علت هیچ نوع شمع بندی در زیر سقف مورد نیاز نمی باشدو تیرچه ها به نحوی طراحی می شوند که بتوانند وزن بتن خیس، قالب ها و عوامل اجرایی سقف را به تنهایی تحمل کنند.
پس ازاین که بتن به 75% مقاومت مشخصه خود می رسد ، تیرچه های فولادی با بتن به صورت یک مقطع مختلط وارد عمل شده و بارهای مرده و زنده سقف را تحمل می کنند.

سقف تیرچه و بلوک کُرمیت

با متداول شدن سقف های تیرچه و بلوک سنتی برخی از مشکلات سیستم طاق ضربی مرتفع شد. اما این سقف ها مشکلات دیگری را به همراه خود پدید آوردند که عمده ترین آنها ضرورت استفاده از شمع بندی در زیر سقف است.
شمع بندی علاوه بر دست و پاگیر بودن هزینه زیادی را نیز بر ساختمان تحمیل می کند. در سال 1363 با استفاده از بلوك کُرمیت به جاي طاق ضربي كه قبلا" در اين سيستم بعنوان قالب ثابت بكار مي رفت عملا" سقف تیرچه وبلوک کُرمیت وارد بازارشد.
این سقف به علت خود ایستا بودن تیرچه ها نیازی به شمع بندی ندارند و به همین علت از سرعت اجرای بسیار بالایی برخوردار می باشد. اجرای این سقف بر روی اسكلت های فولادی بتنی و دیوارهای باربر امکان پذیر می باشد.

ادامه نوشته

نگاهي کلي به مبحث ژئوتکنيک - مکانيک خاک

 

نگاهي کلي به مبحث ژئوتکنيک - مکانيک خاک و زمينه هاي وابسته (1)

چکيده
 

هدف از ارائه ي اين مقاله، بيان مطالبي درباره ي مبحث ژئوتکنيک و زمينه هاي وابسته به آن، حوزه ي کاربرد و اهميت آن، ابزارهاي مورد نياز، تاريخچه اي از آغاز و تکامل آن مي باشد؛ ضمن اين که به وضعيت آموزش مباحث در اين زمينه اشاره خواهد شد.

موضوع و حوزه ي کاربرد
 

تعريف و توضيح
 

مبحث ژئوتکنيک را مي توان مجموعه اي از زمينه هاي کاربردي مکانيک خاک و مکانيک سنگ (اصولاً مصالح زميني، مشتق از واژه ي Geo) دانست. در عين حال بايد توجه داشت که در بسياري موارد هنوز هم اصطلاح هاي مکانيک خاک و ژئوتکنيک به صورت توأم به کار برده مي شوند و اشاره بر اين است که واژه ي ژئوتکنيک (به عنوان يک فن آوري) و واژه ي مکانيک خاک (به عنوان يک شاخه از دانش) الزاماً مفهومي مترادف و کاملاً يکسان را بيان نمي کنند؛ هر چند وجوه مشترک بسياري دارند و در بسياري از موارد هم به جاي يکديگر قرار گرفته اند. به هر صورت، واژه ي ژئوتکنيک به مفهوم فن آوري مصالح خاکي و سنگي ست، به طوري که در تکميل آن واژه هايي چون ژئوتکنولوژي و ژئومکانيک نيز کاربرد يافته اند. با وجود اين، با درنظر گرفتن تنوع واژه ها در حوزه ي شناخت ويژگي هاي مهندسي مصالحي چون سنگ و خاک، اگر به منظور تلخيص و ايجاز قرار باشد اصطلاحي فراگير به کار برده شود که همه ي مفاهيم مذکور را (اعم از نظري، تجربي و آزمايشگاهي در مقياس اجرايي و يا محدود) در يک واژه بيان کند، به احتمال زياد همين واژه ي ژئوتکنيک مناسب ترين است. نگاهي به کاربرد اين واژه و مشتقات آن در نام گذاري مجلات و همايش هاي مرتبط با آن، مي تواند اين توجيه را تأييد نمايد. براي مثال، نخستين و معتبرترين مجله در زمينه ي مسائل مهندسي خاک که چاپ و انتشار آن از سال 1948م. در انگلستان آغاز شده است و هنوز هم ادامه دارد، «مجله ي بين المللي ژئوتکنيک» (International Journal of Geotechnique) نام دارد. علاوه بر اين توضيحات و در تکميل آن ها مناسب است ترجمه ي تعريفي که در مقدمه ي کتاب «مهندسي ژئوتکنيک» تاليف B. M. Das (1993)، آمده است. عيناً در اين جا نقل شود:
«مهندسي ژئوتکنيک زيرشاخه اي از مهندسي عمران است که خواص مهندسي مصالح طبيعي سطح زمين را بررسي مي کند و نقش آن کاربرد اصول مکانيک خاک و مکانيک سنگ در طراحي پروژه هايي چون پي ها، سازه هاي حايل و سازه هاي خاکي ست».
بنابراين، با توجه به اين که مصالح مورد مطالعه ي دانش ژئوتکنيک، مصالح زميني (و طبيعي) يعني خاک و سنگ است، اين مطالعه و بررسي ها به بخش هايي اساسي تقسيم مي شود که هر کدام حاوي تئوري ها و ابزارهاي خاصي ست. اين بخش ها تحت عناويني چون فيزيک خاک يا سنگ، مکانيک خاک يا سنگ، ديناميک خاک يا سنگ، آزمايش هاي آزمايشگاهي براي خاک يا سنگ، آزمايش هاي صحرايي و ابزارهاي مرتبط با آن ها توضيح داده شده و در سال هاي اخير به نحو چشمگيري توسعه يافته است و به موازات آن کتاب ها و تأليفات متعددي تحت همين نام ها به چاپ رسيده و انتشار يافته است.
از طرفي، به علت ماهيت طبيعي مصالح خاکي و سنگي که غالباً (تقريباً هميشه) «درجا» هستند، مطالعات ژئوتکنيکي ارتباط تنگاتنگي با مبحث «زمين شناسي مهندسي» (Engineering Geology) پيدا مي کند و به همين علت در پروژه هايي اجرايي - مخصوصاً پروژه هايي که در يک مساحت بزرگ (مانند پروژه هاي سدسازي) يا در يک راستاي طويل (مانند راه ها و تونل ها) صورت مي گيرند - مبحث زمين شناسي مهندسي بنياد اوليه ي مطالعات و تصميم گيري ها را تشکيل مي دهد، و به اين دليل، در مواردي بين مبحث زمين شناسي مهندسي، مکانيک خاک و مکانيک سنگ و ژئوتکنيک، نوعي تعامل متقابل و ضروري وجود دارد.

حوزه ي کاربرد دانش ژئوتکنيک
 

هرگونه فعاليت عمراني که بر سطح خشکي هاي زمين (و همچنين در زير سطح آب) صورت مي گيرد، تکيه گاه آن را بستري از سنگ يا خاک تشکيل مي دهد و بنابراين، به ناچار در ارتباط با خواص آن هاست. ساختمان هاي مسکوني و اداري، سيلوها، برج ها، راه ها، ورزشگاه ها، فرودگاه ها، نيروگاه ها، تونل هاي راه و راه آهن و زير گذرها، متروها و پارکينگ ها، پل ها، انبارها، تونل ها و کانال هاي آبرساني، سدها، تصفيه خانه ها، و پالايشگاه ها و ... همه به نحوي بر تکيه گاهي يا بستري از خاک يا سنگ قرار دارند. اين که تا چه اندازه دقت و چه خواص و ويژگي هايي از خاک يا سنگ بايد در هر کدام از اين پروژه ها مورد مطالعه قرار گيرد، بستگي به عوامل مختلفي دارد که اهم آن عبارت اند از: استحکام يا مقاومت محل اجراي پروژه در برابر نيروهايي که قرار است بر آن وارد آيد، عوامل مؤثر دروني آن محل، مثل وجود آب، شکستگي ها، پوکي ها، ناهمگني ها، و ناهمساني ها، اهميت اقتصادي و ميزان ايمني لازم براي حفظ ايمني و امنيت کاربران، عمر مفيد آن پروژه و چگونگي دوام خواص آن محيط در رابطه با زمان، عوامل مؤثر بر پايداري يا آسيب رساني به پروژه و زير ساخت آن و بعضي عوامل ديگر. از اين رو، شناخت خواص ژئوتکنيکي محل اجراي آن پروژه بايد به عنوان نخستين مرحله ي بررسي زيربناي مهندسيِ آن موضوع تلقي گردد؛ گرچه ميزان شناخت و چگونگي ارزيابي و دقت هاي لازم در شناسايي ها و گزارش ها خود بستگي به موارد مذکور دارد. بر اين اساس مي توان پذيرفت که اين گونه شناسايي ها ممکن است از ساده ترين حالت تا مشکل ترين حالت را شامل گردد. به همين دليل بسياري از ساختمان ها و راه ها ساخته شده اند و ده ها سال و حتي صدها سال هم پابرجا مانده اند، بدون اين که مطالعات دقيقي هم صورت گرفته باشد. در مقابل، مواردي از کارهاي عمراني هم بايد طراحي شود که نياز به ماه ها مطالعه و تحليل و اندازه گيري هاي دقيق دارد تا اطمينان کافي از عملکرد رفتاري مناسب و رضايت بخش آن پروژه حاصل گردد.
از ديدگاهي ديگر، خاک و قطعات سنگ به عنوان بخشي از مصالح مورد کاربرد در بسياري از پروژه هاي عمراني نقش مبنايي و حياتي دارد. مثلاً بخش عمده اي از سدها را در حال حاضر انواع سدهاي خاکي و سنگ ريزه اي تشکيل مي دهند، و به ناچار شناخت دقيق خواص مهندسي اين مصالح بسيار با اهميت است که خود جايگاهي در حوزه ي ژئوتکنيک دارد.

عکسها پس از ذخیره شدن بزرگ هستند.

 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 

 

 

عدم رعايت مقررات ايمني توسط كارفرمايان؛  مسئوليت مهندسان ناظر ، قوانين و چالشهاي موجودباسمه تعالي

       در سالهاي اخير مشاهده مي گردد متأسفانه بعضي از كارشناسان با استناد به تفسيرمبهم بند 12-1-5 مبحث دوازدهم مقررات ملي ساختمان ايران ، در صدي از مسئوليت حوادثي كه در كارگاه اتفاق مي افتد ، بعهده مهندسان ناظر گذاشته در حالي كه ممكن است بعضاً اين كارشناسان محترم با تفاوت اساسي نظارت عاليه و نظارت مقيم آشنائي نداشته و طبيعتاً مجريان قانون نيز با استفاده به ادله كارشناسان رأي به محكوميت مهندسان ناظر عاليه مي دهند . در حالي كه :

اولاً : در كجاي قوانين موجود مسئوليت رعايت مقررات ايمني بين مهندسان ناظر و كارفرما سهميه بندي شده و استناد قانوني تعيين درصد مسئوليت با چه معيار و ترازوئي سنجيده مي شود ؟

ثانياً : در صورتيكه مهندسان ناظر عليرغم وظيفه نظارت چند مرحله اي ، بصورت تمام وقت و مقيم نيز در كارگاه حاضر و از موارد ايمني در كارگاه مراقبت نمايند با عدم وجود كارگران ماهر و نيروهاي آموزش ديده كه دارنده كارت و گواهينامه مهارت فني مي باشند ، احتمال وقوع خطر همواره كارگاه هاي ساختماني را تهديد مي كند و براستي مهندسان درگير پروژه كه به واقع مظلومترين قشر متخصص جامعه هستند از چه ابزار قانونمند و اجرائي برخوردارند كه قادر باشند بر اساس بند 8 ماده 15 قانون نظام مهندسي و كنترل ساختمان مصوب اسفند ماه 1374 جلوگيري كنند . اينجاست كه مهندس ناظر مي بايست تاوان گناه ناكردة قانوني را بپردازد كه ده سال پيش به تصويب رسيده و به دليل عدم اجرائي شدن در مهلت ده ساله ، مجدداً مهلت دو ساله گرفته و همچنان در مرحلة طرح صورت مسئله باقي مانده است .

ثالثاً : نقش و مسئوليت شهرداري ها نيز در اين زمينه كمتر از كارفرمايان و ديگر عوامل دست اندر كار ساخت و ساز نمي باشد و در طرح اينگونه دعاوي در نقطة كور راهداري قرار گرفته و مجريان قانون از آن غافل مانده اند . در تبصره 7 ماده صد قانون شهرداري ذيل تشريح وظايف مهندسان ناظر آمده است :

 ماموران شهرداري نيز مكلف اند بر ساختمانها نظارت نمايند وهرگاه از موارد تخلف در پروانه به موقع جلوگيري نكنند ويا در مورد صدور گواهي انطباق ساختمان با پروانه مرتكب تقصيري شوند طبق مقررات قانوني به تخلف آنان رسيدگي مي شودودر صورتيكه عمل ارتكابي مهندسان ناظر وماموران شهرداري واجد جنبه جزايي هم باشد از اين جهت نيز قابل تعقيب خواهند بود.همچنين به موجب تبصره 2  ماده هفت مصوبه شوراي عالي اداري مورخ 13/8/1371 نظارت بر حسن جريان امور و كنترلهاي لازم در چارچوب مقررات بعهده شهرداري ها خواهد بود . لذا در راستاي دفاع از حيثيت حرفه اي و حقوق اجتماعي اعضاي سازمان نظام مهندسي ، ضروري است كه مهندسان ناظر را در خصوص رعايت مقررات حفاظتي ، بهداشتي كار و مقررات ايمني در كارگاهها ، مسئوليت كارفرما و نيز مهندس ناظر ، قوانين موجود و چالشهاي حقوقي و كيفري ناشي از آن آگاه ساخت و راهكارهاي عملي صحيح را ارائه نمود .

آنچه كه در ذيل مي آيد اشاره اي اجمالي به ذكر موارد فوق مي باشد :

 

بر اساس نص صريح ماده 34 قانون نظام مهندسي و كنترل ساختمان مصوب 22/12/74 و نيز تبصره 7  ماده صد قانون شهرداري اصلاحي 27/6/1358 مهندس ناظر ساختمان مكلف به نظارت نسبت به عمليات اجرائي ساختماني كه به مسئوليت وي احداث مي گردد ( از لحاظ انطباق ساختمان  با مشخصات مندرج در پروانه و نقشه ها و محاسبات فني ضميمه آن ) مي باشد از طرفي مهندس ناظري كه مسئوليت اجراي ساختماني را تحت نظارت خود عهده دار مي شود در حقيقت اين فرض را پذيرفته است كه هر گونه عمليات اجرائي تحت نظارت وي بوده و مي بايست پاسخگوي تمام موارد فني آن باشد . در چنين حالتي بروز حادثه به معناي ارتكاب تخلف ، اهمال و عدم رعايت نظامات دولتي توسط مهندس ناظر بوده و در صورتي كه حادثه مذكور داراي تلفات جاني باشد نه تنها بي اطلاعي مهندس ناظر از چگونگي روند اجرا و عمليات اجرائي در دادگاه مسموع نخواهد بود بلكه وفق ماده 616 قانون مجازات اسلامي بخش تعزيرات مبني بر اينكه :

« در صورتيكه قتل غير عمد به واسطه بي احتياطي يا بي مبالاتي يا اقدام به امري كه مرتكب در آن مهارت نداشته است يا به سبب عدم رعايت نظامات واقع شود مسبب به حبس از يك سال تا سه سال و نيز پرداخت ديه در صورت مطالبه از اولياي دم محكوم خواهد شد » مهندس ناظر مربوطه متحمل مجازات سنگيني خواهد شد . اين در حالي است كه بند 12-1-5 مبحث دوازدهم مقررات ملي ساختماني ايران ايمني و حفاظت كار در حين اجرا مصوبه 3/7/72 هيأت وزيران ابتدا كارفرمايان را ملزم و مكلف به انجام اقدامات لازم جهت حفظ وتأمين ايمني عمومي مبحث فوق الذكر كرده سپس مهندسين ناظر را نيز موظف به نظارت و كنترل بر امر تأمين ايمني كرده است .

بارگذاري ساختمان هاي معمولي (تيرچه و بلوك)

بارگذاري ساختمان هاي معمولي (تيرچه و بلوك)

 نكاتي درباره سقف تيرچه و بلوك و محاسبه وزن واحد سطح :

معمولا اگر طول دهانه از 4 متر بيشتر باشد از كمركش استفاده مي كنيم، كار كمركش بستن تيرچه ها به يكديگر براي كمتر كردن خيز تيرچه ها است.

كمركش ها عمود بر جهت تيرچه ها قرار مي گيرند و نحوه ارماتور گذاري انها بدين نحو است كه در 1 متر اول دهانه از هر طرف استفاده از سنجاقك به فواصل اتساين 10 سانتي متر و در اواسط دهانه به اتساين 20 سانتي متر مي رسد.

مطابق يك توصيه اگر طول دهانه از 7 متر بيشتر باشد بهتر است كه در هر 3 متر يك كمركش عبور كند.

دقت كنيد كه كمركش باربر نيست و فقط براي يكپارچه كردن سقف كاربرد دارد و بار متمركز را بين تيرچه ها نيز پخش مي كند.

 

مشخصات فني تيرچه و بلوك :

در ايران معمولا از تيرچه به عرض 10 سانتي متر استفاده مي گردد، در صورت نياز به تيرچه قوي تر از 2 تيرچه كنار يكديگر استفاده مي گردد. مطابق ائين نامه ACI  ارتفاع تيرچه ها نمي بايست از 3.5 برابر عرض تيرچه بيشتر شود .

بتن تيرچه ها بايد داراي مشخصات دانه بندي ريزتر بتن سقف باشد و عيار ان 450 است.

ميلگرد اصلي در تيرچه ها  مي بايست از 8Ø و 10 Ø و 12 Ø باشد. در دهانه هاي بزرگتر از 7 متر بايد از تيرچه دوبل استفاده كرد.

بتن مصرفي در روي تيرچه ها بايد از بتن مرغوب و با مقاومت 28 روزه نمونه مكعبي Kg/m²225  باشد.

دوستان دقت كنند كه در اجرا به هيچ عنوان عياري كه ما در طراحي سازه در نظر گرفتيم ساخته نمي شود بنابراين هميشه عيار درج شده در نقشه اجرايي را بيشتر از عيار محاسباتي درج كنيد تا با اين كار خطا هاي ناشي از ساخت بتن را پوشش دهيم.

مطابق ائين نامه ACI  حداقل ضخامت بتن روي بلوك ها 5 سانتي متر مي باشد.

اگر دهانه از 5 متر افزايش پيدا كرد براي هر يك متر بايد 1 سانتي متر ضخامت بتن را افزايش داد.

محاسبه وزن واحد سطح :

 

 گچ و خاك  : 0.02 * 1600 = Kg/m² 32

بلوك سفالي : Kg/m² 64

بتن تيرچه ها : 2*(0.1 * 0.25*2450)= Kg/m² 122.5

بتن سقف : 0.05*2450 = Kg/m² 122.5

پوكه ريزي : 0.1 * 600 = Kg/m² 60

ملات ماسه و سيمان : 0.03 * 2100= Kg/m²63

موزائيك :  0.025*2250 = Kg/m² 56.25

جمع كل Kg/m² 520.25  كه اين مقدار را Kg/m² 520 ميتوان در نظر گرفت

 

بررسی رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی دارای بازشو به روش طراحی بر اساس سطح عملكرد

بررسی رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی دارای بازشو به روش طراحی بر اساس سطح عملكرد

·                                  

بررسی رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی دارای بازشو به روش طراحی بر اساس سطح عملكرد

خلاصه
یكی از انواع سیستمهای مقاوم در برابر زلزله سیستم دیوار برشی بتنی است كه به دلیل عملكرد مناسب آن در زلزله های گذشته مورد توجه مهندسین قرار گرفته است.
اما برخی محدودیتهای معماری مهندس محاسب را مجبور به تعبیه بازشو در دیوارهای برشی می نماید. به ویژه در سازه های بلند دارای هسته مركزی بتنی، پیرامون اتاق آسانسور محل مناسبی برای نصب دیوار برشی و متصل نمودن آنها در جهت عمود بر یكدیگر و ایجاد نمودن دیوار برشی بالدار می باشد اما به منظور تعبیه درب آسانسور ناچار به ایجاد بازشو در یكی از دیوارها می باشیم كه این امر بر رفتار دیوار برشی تاثیرگذار خواهد بود. نسبت ابعاد بازشو و همچنین درصد آرماتور بكار رفته در دیوار از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر رفتار غیرخطی دیوار برشی بتنی دارای بازشو می باشند كه روشهای نوین طراحی براساس سطح عملكرد، امكان بررسی رفتارغیرخطی و شكل پذیری چنین سازه ای را بخوبی فراهم آورده است.
در تحقیقات گذشته از تیرهای كوپله برای مدلسازی كامپیوتری بازشوها در دیوارهای برشی استفاده شده است، این تقریب به ویژه  برای بازشوهای با ارتفاع كم خطای نسبتا زیادی در پاسخهای سازه ایجاد می نماید. لذا برای رفع این نقیصه در تحقیق حاضر دیوار برشی بتنی بصورت یك صفحه دارای سوراخ مدل گردیده و تاثیر نسبت عرض بازشو به عرض دیوار و نسبت ارتفاع بازشو به ارتفاع دیوار بر رفتار غیرخطی سازه، به ازاء درصد آرماتورهای مختلف، به روش طراحی بر اساس سطح عملكرد مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
احداث دیوار های برشی چه در ساختمانهای بلند و چه متوسط وحتی در ساختمانهای كوتاه موجب می شود كه مقاومت ساختمان بطور قابل توجهی افزایش یابد و در مقایسه با ساختن قابهای خمشی اقتصادی تر خواهد بود و بهترین شیوه برای كنترل خیز جانبی ساختمانها می باشد. امروزه بخوبی می توان از دیوارهای برشی در كنار قابهای خمشی به نحوی استفاده كرد كه رفتار مجموعه سازه نرم، مقاوم و شكل پذیر باشد. در غالب موارد دیوارهای برشی قادرند بیشترین سهم نیروی برش پایه را تحمل كنند كه موجب افزایش چشمگیر سختی ساختمان و كاهش قابل ملاحظه خسارت به عناصر غیرسازه ای می گردند و همچنین دیوارهای برشی قادرند حتی پس از پذیرش تركهای زیاد، بارهای ثقلی ساختمان را تحمل كنند كه ستونها فاقد چنین خاصیتی هستند و در كل چنین عواملی دیوارهای برشی را قابل اطمینان تر از قابهای خمشی ساخته است.
تحقیقات نشان داده است كه درصورت اجرای صحیح و آرماتورگذاری كافی، شكل پذیری مناسبی از خود نشان می دهند. در دیوارهای برشی دارای بازشو اگر دیوار در پایین ترین قسمت خود دارای یك یا چند بازشو باشد هریك از اجزاء دیوار در طرفین بازشو را پایه های دیواری و بخشی از دیوار كه بین بازشوی بالایی و پایینی واقع می شود را تیر همبند یا كوپله می نامند.
Zhaoو همكاران به بررسی تاثیر ارتفاع تیر كوپله و درصد آرماتور برشی آن در آزمایشگاه پرداختند و به این نتیجه رسیدند كه تیرهای كوپله با نسبت دهانه به ضخامت كمتر از 2 شبیه تیرهای عمیق رفتار می كنند و در برش دچار شكست می شوند. همچنین به این نتیجه رسیدند كه تیرهایكوپله با درصد آرماتور برشی كمتر دچار گسیختگی برشی-كششی می شوند اما نمونه های با آرماتور برشی بیشتر، اغلب دچار گسیختگی لغرشی- برشی می شوند و دارای شكستی ترد هستند.
Paulay به بررسی شكل پذیری دیوارهای كوپله پرداخت و به این نتیجه رسید كه دیوارهای كوپله محاسن ویژه ای دارند كه عبارتند از:
- كنترل تغییر مكان بسیار عالی دارند.
- یك سیستم كوپله قوی، امكان استفاده از دیوارهای لاغر بدون به خطر انداختن حدود مجاز تغییر شكل نسبی طبفقات را فراهم می نماید.
- حدود تغییر شكلها در خلال یك پاسخ شكل پذیر، متاثر از مدهای دینامیكی بالاتر نمی باشد.
- با یك آرماتورگذاری مناسب و كافی، میرایی هیسترتیك بزرگتری نسبت به ساختمانهای سنتی با دیوار برشی از خود نشان می دهد.
صفاری و قهرمانی به این نتیجه رسیدند كه افزایش ارتفاع تیر كوپله باعث افزایش مقاومت نهایی می گردد اما درصورتیكه ارتفاع تیر كوپله بیش از حدود 33 % ارتفاع طبقه گردد، تاثیر زیادی در مقاومت نهایی دیوار ندارد و شكل پذیری را نیز كاهش می دهد.
هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر بازشوها و همچنین تاثیر میزان آرماتورگذاری، بر رفتار غیرخطی و سطح عملكرد دیوارهای برشی می باشد. یك ساختمان 8 طبقه با سیستم دیوار برشی دارای بازشو مورد تحلیل غیر خطی قرار گرفته و رفتار غیر ارتجاعی و سطح عملكرد آن بررسی شده است. پس از آن سازه های 4 و 8 و 12 طبقه با شرایط بارگذاری مشابه ساختمان اجرا شده و با حداقل و حداكثر آرماتور ذكر شده در آیین نامه، به منظور بررسی تاثیر میزان آرماتورگذاری بر رفتار غیرخطی و سطح عملكرد سازه ها و كنترل ارضای نیازهای آیین نامه، مورد بررسی قرار گرفته است.
در ادامه نحوه تعیین نقطه عملكرد سازه به روش ضرایب تغییر مكان بیان شده است و سپس رفتار غیر الاستیك دیوارهای برشی مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت كلیات طرح و مشخصات مدل های مورد استفاده در این مقاله و نتایج نهایی مربوط به هر مدل در انتها ارایه گردیده است.
تعیین نقطه ی عملكرد سازه به روش ضرایب تغییرمكان:
تحلیل استاتیكی فزاینده غیرخطی روش موثری برای ارزیابی عملكرد سازه ها در هنگام زلزله می باشد. در این روش، سازه طرح شده تحت الگوی بارگذاری جانبی مشخصی قرار می گیرد و بارهای جانبی تا رسیدن سازه به تغییر شكل نهایی به طور تدریجی افزایش می یابد. با استفاده از این روش منحنی برش پایه در برابر تغییر مكان جانبی بام سازه رسم می گردد كه به آن منحنی ظرفیت سازه می گویند، در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده از منحنی ها، ارزیابی هایی به منظور كنترل رفتار سازه در نقطه عملكرد (Performance Point) تعیین شده برای آن سازه انجام می پذیرد.
به منظور تعیین نقطه عملكرد سازه در این تحقیق از روش ضرایب تغییر مكان ذكر شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران و دستورالعمل ATC-40 استفاده شده است. به این صورت كه تغییر مكان نقطه ای روی بام به عنوان تغییر مكان هدف سازه درنظر گرفته می شود و مقدار این تغییر مكان توسط رابطه ی زیر محاسبه می گردد:
δ_t=C_0 C_1 C_2 C_3 S_a  (T_e^2)/〖4π〗^2  g
كه در آن:
C0 ضریب اصلاحی برای تبدیل واكنش یك درجه آزاد به سیستم چند درجه آزاد.
 C1 ضریب اصلاحی برای مرتبط ساختن حداكثر تغییر مكان غیر ارتجاعی سیستم، با تغییرمكان به دست  آمده از طیف ارتجاعی خطی.
C2 ضریب اصلاحی جهت لحاظ نمودن تاثیر رفتار هیسترزیس در تغییر مكان طیفی حداكثر سازه .
C3 ضریب اصلاحی برای منظور كردن تاثیرات مرتبه دوم (P – Δ ) می باشند.
پس از به دست  آوردن تغییر مكان هدف، كلیه اعضا سازه باید با معیارهای ذكر شده در دستورالعملهای مقاوم سازی نظیر دستورالعمل ATC- 40و یا FEMA و یا دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران كنترل شوند كه تا رسیدن به تغییرمكان هدف، ظرفیت اعضا از حدود بیان شده برای سطوح عملكرد مورد نظر فراتر نرفته باشند.
رفتار غیرالاستیك دیوار برشی:
تحقیقات انجام شده بر روی دیوارهای برشی بتن مسلح نشان می دهد دیوارهایی كه به حد كافی و به نحو مناسب آرماتورگذاری شده اند نسبت به دیوارهای با آرماتورگذاری كمتر، تركها را در محدوده وسیعتری از سطح خود پخش كرده اند و اغلب این تركها بسته هستند به ویژه  هنگامی كه فولادها به حد جاری شدن نرسیده باشند. همچنین مشخص شده كه آرماتورگذاری پیرامون بازشوها، تاثیر مهمی بر ظرفیت دیوار برشی دارد.
دیوارهای برشی دارای بازشو نیز چنانچه به نحو مناسبی طراحی و آرماتورگذاری شده باشند، رفتار شكل پذیر مناسب و خاصیت استهلاك انرژی بالایی دارند كه به همین دلیل توصیه می شود تا حد امكان از آنها در ساختمانها استفاده شود. این دیوارها در واقع مركب از دو یا چند دیوار هستند كه توسط تیرهای كوپله به یكدیگر متصل شده اند لذا باید نحوه تخریب هر دو قسمت بررسی شود. اغلب شكستهایی كه در این دو قسمت، در سازه ها مشاهده شده است عبارتند از:
    شكست ناشی از شكست خود دیوارهای برشی:
در تخریبهای انجام شده در دیوارهای برشی طی زمینلرزه های گذشته مشخص شده كه غالبا چهار نوع ضعف موجب چنین تخریب هایی می شوند
شكل (1) كه باید در طراحی، آنها را شناسایی و تدابیر لازم جهت جلوگیری از آن اتخاذ نمود این تخریبها عبارتند از:
الف- تخریب خمشی
ب- تخریب برشی
ج- تخریب لغزندگی
د- تخریب چرخشی پایه شالوده
در تخریب خمشی، مفصل یا لولای خمیری در پای دیوار تشكیل می شود كه محل حداكثر نیروی برشی نیز می باشد. منطقه اصلی مفصل خمیری در ارتفاعی است كه به آن طول لولای خمیری می گویند. برای كنترل برش طول این ناحیه را معمولا بین یك تا یك و نیم برابر طول دیوار درنظر می گیرند. در تخریب ناشی از برش، تركهای ناشی از خمش در منطقه مفصل پلاستیك در ضخامت و طول بزرگتر شده و سپس با تركهای ناشی از كشش قطری تركیب می شوند كه نهایتا پس از چند تناوب، بتن دیگر قادر به تحمل برش نمی باشد و تمامی برش باید توسط آرماتورها تحمل شود. در تخزیب لغزندگی، دیوار در جهت افقی دچار حركت می شود كه در محل درزهای اجرایی نیز اتفاق می افتد. تخریب ناشی از چرخش شالوده موجب بلند شدن فونداسیون می شود كه از قدرت استهلاك انرژی به شدت می كاهد و موجب بوجود آمدن تخریبهای دیگر در سازه نیز می شود.

شكل 1 – انواع متداول تخریب در دیوارهای برشی

 

 

2-شكست ناشی از شكست تیرهای كوپله:
در واقع مهمترین ضعف در دیوارهای برشی دارای بازشو، تیرهای كوپله هستند. این تیرها دارای طولی كوتاه و عمقی زیاد هستند و اگر ضخامت آنها كم باشد، تبدیل به تیر عمیق می شوند كه رفتار مطلوبی ندارند. تیرهای كوپله معمولا از دیوارها ضعیفترند و بر اثر حركت جانبی-خمشی دیوارها، چرخش قابل ملاحظه ای در محل اتصال دیوارها به تیرها اعمال می گردد و همین چرخش موجب تولید لنگر قابل توجه و نهایتا جاری شدن مقاطع تیرها می شود. اغلب سه نوع تخریب در تیرهای كوپله مشاهده می شود كه به ترتیب  عبارتند از:
الف- تخریب خمشی
ب- شكست كششی قطری
ج- شكست قطری فشاری و كششی
 

شكل 2 – انواع تخریب در تیرهای كوپله

طراحی دیوارها باید به نحوی باشد كه از تشكیل لولای خمیری (جاری شدن آرماتورها) مطمئن باشیم به نحویكه شكست قطری كششی كه شكستی ترد است، نه در دیوار و نه در تیرهای كوپله رخ ندهد، و بطور كلی دیوارها به نحوی رفتار كنند كه لولای خمیری ابتدا در تیرهای كوپله و سرانجام در دیوارها تشكیل شود.

كلیات طرح و مشخصات مدل های مورد استفاده:
در تحقیق حاضر از مشخصات مربوط به یك ساختمان 8 طبقه اجرا شده در شهرستان سبزوار استفاده شده است. سیستم مقاوم در برابر زلزله، دیوارهای برشی بتن آرمه بوده كه در پیرامون آسانسورهای ساختمان قرار گرفته اند. به منظور تعبیه درب آسانسورها بازشوهایی منظم در دیوارهای برشی درنظر گرفته شده است. زمین محل احداث, از خاك نوعIII می باشد. ضخامت دیوار 30cm و نسبت آرماتورهای افقی و قائم ρ = 0.0088 می باشد. طول دیوار برشی 3.0m و طول بازشوها 1m ارتفاع بازشو 2.0m و ارتفاع طبقه برابر 3.0m می باشد.
مشخصات مصالح بتن: وزن مخصوص بتن 2500kg/cm3  و مقاومت 28 روزه بتن fc = 250 Kg/Cm و ضریب پواسون ν = 0.15 پارامترهای مدلسازی خطی و غیرخطی توسط روابط آیین نامه آبا و دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران درنظر گرفته شده است.
مشخصات مصالح فولاد: مقاومت جاری شدن فولاد  fy= 4000 Kg/Cmو مدل الاستیسیته ی فولادE=2100000 Kg/Cm2 در نظر گرفته شده است.
برای مدلسازی دیوار از نرم افزار"CSI perform-3D" استفاده شده است و در مدلسازی سختی و مقاومت مصالح، منحنی سه خطی با كاهش مقاومت نهایی بكار گرفته شده است. همچنین این نرم افزار قابلیت آن را دارد كه تاثیر ترك خوردگی بتن در خمش و برش و خردشدگی آن در فشار و همچنین جاری شدن آرماتورها را نیز لحاظ می نماید.
پس از بررسی سازه اجرا شده، جهت مطالعه تاثیر میزان آرماتورگذاری بر رفتار غیرخطی و سطح عملكرد دیوارهای دارای بازشو, و كنترل تطبیق
نیازهای لرزه ای آیین نامه ایران با مقادیر آرماتور ذكر شده در آن، سازه هایی با دیوارهای 4 و 8 و 12 طبقه با بارگذاری و شرایط مشابه سازه اجرا شده،
با درصد آرماتور حداقل و حداكثر ذكر شده در آیین نامه طرح و اجرای ساختمانهای بتن آرمه ایران "آبا" مدلسازی و تحلیل گردیده است. درصدهای
نسبی آرماتورهای در نظر گرفته شده در دیوارهای برشی عبارتند از :
حداقل نسبت آرماتور قائم در دیوار برشی: ρν,min= 0.0012
حداقل نسبت آرماتورافقی در دیوار برشی: ρh,min=0.002
حداكثرنسبت آرماتور در دیوار برشی:  ρmax= 0.2
برای توزیع بار جانبی در ارتفاع سازه، از الگوی بارگذاری مثلثی ذكر شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران استفاده شده است و به كمك تحلیل منحنی ظرفیت سازه به دست آمده است. سپس به كمك روش ضرایب تغییرمكان، تغییرمكان هدف آن ها استاتیكی فزاینده غیرخطی (push over) محاسبه و مقادیر دوران در تیر های كوپله و پای دیوار با مقادیر ذكر شده در دستورالعمل بهسازی لرزه ای ایران كنترل گشته است. همچنین جهت بررسی عملكرد كل سازه، تغییر شكل نسبی كلی طبقات با مقدار ارایه گردیده در دستورالعمل ATC-40 كنترل شده است.
نمونه اول: ساختمان 8 طبقه اجرا شده:
در این بخش به مطالعه یك نمونه از ساختمان 8 طبقه اجرا شده می پردازیم . در این ساختمان از قاب فولادی ساده جهت انتقال بار قائم استفاده شده است. سیستم مقاوم در برابر زلزله، دیوارهای برشی پیرامون آسانسور هستند كه ابعاد بازشو و مشخصات مصالح آن در بالا ذكر شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد كه در برش پایه 20.2 ton و تغییرمكان 9.4cm نخستین آرماتور كششی جاری شده و در محل بیرونی ترین تار فشاری نیز، مصالح بتنی دچار اندكی خرد شدگی شده است. در برش پایه 25.4ton و تغییرمكان 18.6cm  نخستین آرماتور فشاری، در پایه فشاری جاری شده است. این نقطه به بعد جاری شدن آرماتورهای كششی و خرد شدگی بتن فشاری بطور ناگهانی افزایش می یابد و در برش پایه ی26.4ton شكست برشی در پایه دیوار رخ می دهد و دیوار منهدم شده است(شكل 3 را ببینید) تیرهای كوپله صدمه ای ندیده اند و تنش كششی زیاد در تراز پی و تراز سقف طبقه اول، عامل اصلی تخریب دیوار و نقطه ضعف سازه می باشد. تغییرمكان هدف  δt =10.3 cmمحاسبه شده است كه در این تغییرمكان، عملكرد كلی سازه و همچنین دوران كلیه تیرهای كوپله در سطح ایمنی جانی Ls قرار دارند.

 

شكل 3 – منحنی ظرفیت نمونه اول

در ادامه ی مقاله، تحقیقات انجام شده بر روی دیواهای برشی با حداقل و حداكثر آرماتور ذكر شده در آیین نامه مورد بررسی قرارمی گیرد كه ضخامت دیوارها، ابعاد بازشوها، بارگذاری و مشخصات كلیه مصالح مشابه ساختمان 8 طبقه اجرا شده كه در بالا ذكر گردید می باشد.

نمونه دوم: ساختمان 4 طبقه با نسبت آرماتور حداقل:
در این بخش یك ساختمان 4 طبقه با تمام ویژگیهای ساختمان 8 طبقه ذكر شده در بخش قبل در نظر گرفته شده و مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد در برش پایه 13.8 ton و تغییر مكان 0.55 cm آرماتور طولی در كشش به حد جاری شدن رسیده است در برش پایه ی 15ton و تغییرمکان 4.44cm ترك خوردگی بتن در پایه دیوار و جاری شدن آرماتورهای كششی به طور ناگهانی افزایش یافته و تا انهدام دیوار پیش می رود (شكل 4 را ببینید) تیرهای كوپله صدمه ای ندیده اند و تنش كششی زیاد در تراز پی موجب تخریب دیوار گشته است. تغییرمكان هدف δt= 4.0cmمحاسبه شده است كه در این تغییرمكان، عملكرد كلی سازه و همچنین دوران تیرهای كوپله بحرانی) تیر طبقه اول)در سطح ایمنی جانی  LSقرار دارند.
نمونه سوم: ساختمان 4 طبقه با نسبت آرماتور حداكثر:
این ساختمان همانند ساختمان نمونه دوم بوده و تنها از نسبت آرماتور حداكثر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد كه در برش پایه ی 42.3 ton و تغییرمكان 3.57cm اولین آرماتور كششی جاری شده شده است. در برش پایه 50ton و تغییرمكان 6.4cm تیرهای كوپله در طبقات اول و دوم دچار شكست برشی می شوند و منحنی ظرفیت با یك افت، تا برش پایه ی 20 ton و تغییرمكان

دیوار برشی

دیوار برشی

با نیروهای جانبی مؤثر بر یک سازه ( در اثر باد یا زلزله ) به طرق مختلف مقابله می شود که اثر زلزله بر ساختمانها از سایر اثرات وارد بر آنها کاملا متفاوت می باشد . ویژگی اثر زلزله در این است که نیروهای ناشی از آن به مراتب شدیدتر و پیچیده تر از سایر نیروهای مؤثر می باشند . عناصر مقاوم در مقابل نیروهای فوق شامل قاب خمشی ، دیوار برشی و یا ترکیبی از آن دو می باشند . استفاده از قاب خمشی به عنوان عنصر مقاوم در مقابل نیروهای جانبی بخصوص اگر نیروهای جانبی در اثر زلزله باشند احتیاج به جزئیات خاصی دارد که شکل پذیری کافی قاب را تأمین نماید .این جزئیات از لحاظ اجرایی غالبا دست و پاگیر بوده و در صورتی می توان از اجرای دقیق آنها مطمئن شد که کیفیت اجرا و نظارت در کارگاه خیلی بالا باشد از لحاظ برتری می توان گفت که دیوار برشی اقتصادی تر از قاب می باشد و تغییر مکانها را کنترل می کند در حالی که برای سازه های بلند قاب به تنهایی نمی تواند در این زمینه جوابگو باشد . حال به ذکر چند نمونه از دیوارهای برشی می پردازیم :

ادامه نوشته

همه چیز در مورد تیرهای لانه زنبوری.....

تعريف تيرهاي لانه زنبوري  :

دليل نامگذاري تيرهاي لانه زنبوري ، شكل گيري اين تيرها پس از عمليات ( بريدن و دوباره جوش دادن ) و تكميل پروفيل است . اينگونه تيرها در طول خود داراي حفره هاي توخالي (در جان) هستند كه به لانه زنبور شبثه است ؛ به همين سبب به اينگونه تيرها لانه زنبوري مي گويند.

هدف از ساخت تيرهاي لانه زنبوري  :

هدف اين است كه تير بتواند ممان خمشي بيشتري را با خيز (تغيير شكل ) نسلتا كم ، همچنين وزن كمتر در مقايسه با تير نورد شده مشابه تحمل كند ؛ براي مثال ، با مراجعه به جدول تيرآهن ارتفاع پروفيل IPE-18  را كه  18  سانتيمتر ارتفاع دارد ، مي توان تا  27  سانتيمتر افزايش داد.

محاسن و معايب تير لانه زنبوري :

باتوجه به مثال گفته شده در بالا با تبديل تيرآهن معمولي به تيرآهن لانه زنبوري ، اولا : مدول مقطع و ممان انرسي مقطع تير افزايش مي يابد . ثانيا : مقاومت خمشي تير نيز افزوده مي گردد . در نتيجه ف تيري حاصل مي شود با ارتفاع بيشتر ، قويتر و هم وزن تير اصلي . ثالثا : با كم شدن وزن مصالح و سبك بودن تير ، از نظر اقتصادي مقرون به صرفه تر خواهد بود. رابعا : از فضاهاي ايجاد شده (حفره ها) در جان تير مي توان لوله هاي تاسيساتي و برق را عبور داد. در ساختن تير لانه زنبوري مه منجر به افزايش ارتفاع تير مي شود ، بايد استاندار كاملا رعايت گردد ؛ در غير اينصورت ، خطر خراب شدن تير زير بار وارد شده حتمي است.

از جمله معايب تير لانه زنبوري ، وجود حفرهاي آن است كه مي تواند تنشهاي برشي را در محل تكيه گاهها پل به شتون يا اتصال تيراهن تودلي (تير فرعي) به پل لانه زنبوري تحمل كند ؛ بنابراين ، براي رفع اين عيب ، اقدام به پر كردن بعضي حفره ها با ورق فلزي و جوش مي كنند تا اتصال بعدي پل به ستون يا تير فرعي به پل به درستي انجام شود. تير لانه زنبوري در ساختمان اسكلت فلزي مي تواند به صورت پل فقط در يك دهانه يا به صورت پل ممتد به كار رود . براي ساختن تير لانه زنبوري دو شيوه موجود است  : الف ) شيوه برش پانير ب) شيوه برش لتيسكا

روشهاي مختلف برش تير آهن :

1-  برش به روش كوپال : با استفاده از دستگاه قطع كن سنگين كه به گيوتين مخصوص مجهز است  ، تيرآهن به شكل سرد در امتداد خط منكسر قطع مي شود.

2-  برش به روش برنول : برش در اين حالت به صورت گرم انجام مي گيرد ؛ به اين صورت كه كارگر ماهر برش را با شعله بنفش رنگ قوي حاصل از گاز استيلن و اكسيژن ، به وسيله لوله برنول ، انجام مي دهد.

بريدن تيرهاي سبك به وسيله ماشينهاي برش اكسيژن شابلن دار نسبتا ساده است . در ايران تيرهاي لانه زنبوري را بيشتر با دست تهيه مي كنند.

روشهاي ساختن تير لانه زنبوري و تقويت آن :

روش تهيه تيرهاي لانه زنبوري از اين قرار است كه ابتدا در روي جان تيرآهن نورد شده با استفاده از اگو كه بصورت  5. شش ضلعي از ورق آهن سفيد يم ميليمتري (شابلن) با توجه به استاندارد ساخته شده خط مي گردد ؛ سپس تيرآهن را روي يك شاسي افقي با زدن تك خال جوش در نقاط مختلف براي جلوگيري از تاب برداشتن قرار مي دهند . آن گاه با استفاده از دستگاه برش (برنول) در امتداد خط منكسر اقدام به برش مي كنند تا پروفيل به دو قسمت بالا و پايين تقسيم شود. حال اگر قسمت بالا را به اندازه يك دندانه جابجا كنيم و دندانه هاي دو قسمت با و پايين را به دقت مقابل هم قرار دهيم و از دو طرف كارگر ماهر آنرا جوشكاري كند با استفاده از جوش قوسي نيمه اتوماتيك براي اتصال دو نيمه بريده شده ؛ يك جوش خوب ، بي عيب ؛ سريع و مقرون به صرفه خواهد بود . همان طور كه در مطالب قبلي نيز گفتم ، تير ساخته شده در محل تكيه گاهها با توجه به حفره هاي خالي آن در مقابل تنشهاي برشي ضعيف مي شود . براي جبران اين نقيصه ، با توجه به منحني نيروي برشي نيز به پر كردن حفره ها با ورقهاي تقويتي اقدام مي كنيم.لازم به ذكر است كه حداقل بايد يك حفره با ورق در تكيه گاه به وسيله جوش كامل پر شود. در پايان يادآور مي شوم كه يك نوع ديگر از پروفيلهاي لانه زنبوري را پس از بريدن قطعات بالا و پايين ورق واسطه اضافه مي كنند كه اين ورق ورق واسطه بين دندانه ها جوش مي شود . در نتيجه ، تير حاصل به مراتب قويتر از تيري است كه بدون ورق واسطه ساخته مي شود .

تقويت تيرهاي لانه زنبوري به كمك رفتار مركب بتن و فولاد :

در تيرهاي لانه زنبوري علاوه بر تنشهاي خمشي اصلي در محل حلقه ها تنشهاي خمشي ثانويه حاصل از برش در مقطع ايجاد ميگردد كه گاهي اين تنش از تنشهاي خمشي اصلي در تير بزرگترند. اين تنشها از كارايي تير مي كاهند و براي مقابله با آنها بايد حلقه هاي كناري را با ورق پر كرد خصوصا هنگامي كه از اين نوع تيرها بصورت يكسره استفاده مي شود در محل تكيه گاهها كه هم نيروي برشي و هم لنگر خمشي زياد مي باشد تنشهاي خمشي بشدت افزايش ميابد و نياز به تقويت تير در اين محلها مي باشد كه از لحاظ اقتصادي قابل توجيه نمي باشد. در اين پروژه براي مقابله با اين ضعف در تيرهاي لانه زنبوري رفتار مركب بتن و فولاد تهيه شده هست . به اين ترتيب كه داخل تير فلزي در نقاطي كه تنشهاي ثانويه قابل ملاحظه مي باشند از بتن پر مي شود و كشش حلقه هاي خالي را به عمل تغيير مي دهد و اين امر سختي و مقاومت تير را افزايش مي دهد و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه مي باشد .

علل خرابی پل

مقدمه
علل اصلی خرابی بسیاری از پلها قبل ازپایان عمرشان، عدم توجه به معیارهای هیدرولیکی در طراحی، و اجراو نگهداری از آنهاست. ظرفیت گذرسیلاب از پل پایداری بازه رودخانه در محل احداث پل هدایت جریان نیروهای هیدرو دینامیک جریان آبشستگی و فرسایش در اثر تنگشدگی و یا ایجاد مانع  عواملی هستند که در تعیین جانمایی طول ارتفاع وآرایش پایه و تکیه گاهها و مشخصات هندسی پایه هاو    تکیه گاههای پل حائزاهمیت هستند که متأسفانه در کشورمان به مسائل فوق الذکر توجه کمتری   می گردد این مقاله نگاهی اجمالی به نقش مهندسی رودخانه و اهمیت بکارگیری آن در طراحی پلها دارد.

علیرغم استفاده از مصالح و تکنولوژی پیشرفته و صرف هزینه های هنگفت در طراحی و ساخت پل ها هرساله شاهد شکست و یا تخریب پل های زیادی در دنیاو در کشورمان در اثر وقوع سیلاب هستیم. شکست و تخریب پلهاعلاوه بر خسارات مالی و گاهی هم جانی راه ارتباطی به نقاط سیل گیر و محتاج کمک رسانی را قطع می کند و خسارتها را دو چندان می نماید. طبق بررسیهای انجام شده در اکثر موارد علت شکست پلها عبارتند از:

*
  عدم برآورد صحیح سیلاب طراحی (Flood Design) و کم بودن ظرفیت عبور سیلاب از دهانه پلها
*
  جانمایی (Layout ) نامناسب پلها بدون توجه به مسائل ریخت شناسی (Morphology) رودخانه
*
  بر آورد نادرست از عمق شالوده (براساس معیارهای سازه ای و ژئوتکنیکی) بدون توجه به مسأله فرسایش آبشستگی
*
  فراهم نکردن تمهیدات لازم برای عبور مناسب جریان از سازه پلها
*
  نقصان در حفاظت و نگهداری از پلها

براساس آمار و اطلاعات جمع آوری شده از خسارات سیلاب در دوره زمانی سالهای1331 تا 1375 افزایش تخریب پلها در اثر سیلاب چشمگیر بوده است.


آنچه که مسلم است یکی از عوامل اصلی این تخریبها عدم رعایت مسائل هیدرولیکی ومهندسی رودخانه در طراحی پلها در طی دهه گذشته ( که دوره توسعه سازندگی وپیشرفت بوده است)       می باشد و شواهد نشان می دهد که در سالهای اخیر به این مساله توجه کافی نمی گردد. مسلماً عواقب ناشی از عدم رعایت مسائل مهندسی رودخانه در پل سازی جزصرف هزینه های زیادو         بی حاصل ثمری نخواهد داشت ولازم است در برنامه های مربوط به پل سازی معیارهای هیدرولیکی در مطالعات طراحی و اجرای پل هامورد توجه قرارگیرند.

تحقیقات انجام شده روی پلها نشان می دهد که علاوه بر عوامل سازه ای و ژئوتکنیکی که در محاسبه ابعاد پلها به کار می روند عوامل هیدرولیکی و اندرکنش سازه پل و رودخانه در تعیین جانمایی طول ارتفاع پایه و تکیه گاهها و حفاظت از پلها نقش اساسی دارند.
جانمایی و راستای قرارگیری پلها :

عبور جاده و یا خط راه آهن از روی رودخانه ها محدود به بازه های خاصی از رودخانه هاست که توسط مسیر کلی راه مشخص می گردد علاوه بر آن مسیر کلی راه راستای قرارگیری پل روی رودخانه را نیز تعیین می نماید در حد امکان از احداث پل در بازه های ناپایدار باید اجتناب نمود بازه های ناپایدار        بازه هایی از رودخانه هستندکه رودخانه در آنها فرسایشی و یا رسوب گذار است.

انتخاب راستای پل عمود بر راستای جریان از وارد آمدن نیروی بیشتر و مورب به تکیه گاهها وپایه های پل جلوگیری می کند همچنین طول پل کاهش می یابد که در کاهش هزینههای کلی طرح بسیار موثر است استفاده از عکسهای هوایی و توپوگرافی بامقیاس مناسب ( 1.50000 تا 1.20000) یکی از راههای مفید برای مطالعه جانمایی وتعیین بهترین مسیر عبور پل از روی رودخانه است.
تعیین طول پلها :

به دلیل ملاحظات اقتصادی وسازه ای تاحد ممکن طول پلها را کوتاه در نظر میگیرند اما باید دانست که شکل هندسی شرایط جریان در رودخانه پیوسته در حال تغییر است و کوتاه شده طول پل باعث تمرکز تنش جریان در محدوده احداث پل گردیده وموجب آبشستگی کف و کناره ها می گردد این موضوع در هنگام وقوع سیلاب به حالت بحرانی می رسد و ممکن است باعث تخریب پل گردد بنابر این طول پل باید طوری انتخاب شود که پایداری رودخانه در محدوده احداث پل حفظ گرددبر اساس تحقیقات انجام شده بازه های پایدار رودخانه، بازه هایی هستند که تغییرات چندانی در طول یک یا چند سال نداشته باشند از مفهوم بازه پایداربرای تعیین عرض تعادل رودخانه ها استفاده می گردد عرض تعادل با استفاده ازمفاهیم روابط تجربی رژیم روش نیروی برکنش و مفهوم توان جریان استخراج میگردد. روابط رژیم بر اساس معادلات تجربی بین دبی جریان آب و رسوب عمق عرضو شیب رودخانه ها با بستر شنی نشان می دهد.
تعیین ارتفاع پلها :

محدودیتهای سازه ای و اقتصادی خاکریزهاو جاده های طرفین مسائل کشتیرانی و قایقهای تفریحی و ظرفیت آبگذری مهمترین عوامل تعیین کننده ارتفاع پل می باشندظرفیت آبگذری پل به حداکثر دبی جریان گفته می شود که پل با اطمینان از خودعبور می دهد این مقدار جریان به هندسه مقطع پل و تکیه گاه ها شکل پایه های پل عرض تنگ شده رودخانه و ارتفاع پل بستگی دارد. با تعیین عرض تعادل رودخانه (یا همان طول پل ) دبی سیلاب طراحی برای محل و شکل مقطع پل و پایه های آن و ارتفاع پل محاسبه می گردد دبی سیلاب طراحی بر اساس اهمیت سازه ازنظر ارتباطات تجارت و همچنین ریسک شکست و وارد آمدن خسارت انتخاب می گردد.اغلب دبی طراحی عبور سیلاب برای پلها را با دوره برگشت 50ساله بطور خلاصه می توان گفت برای شرایطی که سطح شالوده بالای بستر باشد، سرعت و اندازه گردابها بستگی به ابعاد و ارتفاع و عرض نسبی پایه نسبت به شالوده داردیعنی اینکه در این حالت شالوده به عنوان یک عامل بازدارنده، خود باعث تشکیل گردابهای قویتری می گردد که با گرداب حاصل از پایه ترکیب شده وآبشستگی را تشدید می نماید.

در حالت دوم (سطح قانونی شالوده داخلحفره آبشستگی است)سیستم گردابهای ایجاد شده ضعیفتر از حالت اول می باشد وحتی در زماینکه سطح فوقانی شالوده به اندازه کافی به سمت بالا دست گسترش می یابد، گرداب ایجاد شده توسط پایه بر روی سطح شالوده هیچگونه تاثیری درسیستم ایجاد شده توسط پایه ندارد.

باتوجه به موارد فوق الذکر معادلات ارایه شده توسط ریچاردسون نیاز به بازبینی دارد.

انتخاب عمق شالوده پایه ها و به همین ترتیب برای تکیه گاهها با در نظر گرفتن حداکثر آبشستگی و موارد فوق الذکر در مورد پایه های مستطیلی صورت می گیرد.
هدایت جریان :

شکل نامنظم رودخانه ها در مقاطع عرضی و در طول ممکن است باعث تغییرات مکانی جریان در رودخانه گردد این موضوع برای احداث پلها و عبور جریان ازمقطع آنها نامطلوب است و باید به نحوی جریان در بالادست پل یکنواخت توزیع شده وبه طرف سازه هدایت گردد. این عمل توسط سازه طولی به نام دیوارهای هدایت جریان صورت می گیرد.

در بیشتر موارد مصالح مورد استفاده از رودخانهای بوده و در قسمت سطحی و پیش بند از حفاظت های سنگچین استفاده می گرددگاهی شکل قرارگیری پل در مسیر رودخانه طوری است که به سادگی نمی توان جانمایی دیوارهای هدایت جریان و طول و مشخصات آنرا محاسبه نمود در این حالت با توجه به اهمیت پروژه پلسازی می توان از مدلهای فیزیکی جهت تعیین مشخصات آن استفاده نمود.

*
در طراحی پلها عوامل هیدرولیکی بسیار زیاد و پیچیده ای در رابطه با اندرکنش سازه پل و رودخانه نظیر ظرفیت آبگذری ،آبشستگی و فرسایش پایداری بازه رودخانه و نیروهای موثر جریان برپایه ها و تکیه گاهها وجود دارند.

*
طراحی پلها بادر نظرگرفتن اصول مهندسی رودخانه که یکی از عوامل تعین کننده می باشد ممکن استدر بسیاری از موارد طراحی سازه ای پل را تحت الشعاع قرارداده و حتی باعث تغییر سیستم باربری سازه پل گردد.
*
در طراحی و ساخت پل ها انتخاب جانمایی طول، ارتفاع، شکل تکیه گاهها و پایه هاوعمق شالوده بر اساس مطالعات هیدرولیک جریان و ریخت شناسی در بازه مورد نظر انجام می گردد.

گِریدِر یا شیب‌ساز^[۱]، که بطور معمول به ماشین تسطیح جاده اطلاق می‌شود، از ماشین‌آلات سنگین مهندسی می‌باشد که دارای یک تیغهٔ بزرگ برای تسطیح سطوح می‌باشد. بیشتر مدل‌ها دارای ۳ اکسل با یک موتور و کابین تعبیه‌شده در بالای اکسل عقب در انتهای ماشین می‌باشند.

مهمترین وسیله برای عملیات تنظیم شیب، تسطیح خاکریزها، خاکبرداری‌ها و رساندن سطح خاک به سطح مورد نظر (خط پروژه) توسط گریدر انجام می‌پذیرد.

ادامه نوشته