منبع: "به نقل از khakzad.com"    

در سال های اخیر بیانیه ها و مقالات متعددی در زمینه اصول معماری سبز توسط محققان مختلف در سراسر دنیا به رشته تحریر درآمده است. اغلب این بیانیه ها با اختلاف اندک موضوعاتی را در زمینه تشویق طراحان به حفاظت از انرژی ونیز در نظر گیری ویژگی های محلی مکان و کار با کاربران ساختمان و جوامع اطراف آن تثبیت نموده اند.
معماران انگلیسی، برندا و روبرت ویل در کتاب خویش با عنوان «معماری سبز، طراحی برای آینده ای آگاه از انرژی» یکی از ساده ترین و صریح ترین چارچوب ها را برای معماری سبز مطرح نموده اند. آن ها این اصول را با استفاده از مثال های مختلف از طراحی ساختمان در اروپا انگلستان و امریکا نشان داده اند. ایشان بر فراگیری از معماری بومی تأکید زیادی داشتند، معماری که در تجربه نسل های متمادی ساکن یک منطقه و اقلیم ویژه در آن نهفته است .

اطلاعات بیشتر در مورد  اصول معماری سبز و نحوه اجرا آن در بسیاری از پایگاههای اینترنتی از جمله «موسسه آمریکایی کمیته معماران در موضوعات مختلف زیست محیطی» (www.aia.org.cote) شورای «ساختمان سازی سبز آمریکا» (www.usgbc.org) و در اروپا و انگلستان «منازل پایدار » (www.sustainablehome.co.uk) نیز وجود دارد. فرآیند سبز در معماری فرآیندی کهن میباشد، برای مثال از هنگامی  که انسان های غار نشین برای اولین بار پی به این مسئله بردند که انتخاب غاری رو به جنوب از لحاظ دمای محیط بسیار مناسب تر از غاری می باشد که دهانه آن به سمت شمال است. موضوع جدید درک این مهم است که معماری سبز برای محیطهای مصنوع  انسان آفرینش بهترین فرآیند برای طراحی ساختمان هاست؛ به گونه ای که تمام منابع وارده به ساختمان، مصالح آن، سوخت یا اشیا مورد استفاده ساکنان، نیازمند پدید آوردن یک معماری پایدار هستند. بسیاری از ساختمان های موجود حداقل یکی از ویژگی های متعدد و قابل تشخیص معماری سبز را درون خویش دارند، با این حال،تنها تعداد اندکی از این بناها کل این فرآیند کامل را دارا می باشند.

بطور کلی فرآیند سبز اینگونه مطرح می شود که تمامی موضوعات به یکدیگر وابسته بوده و در هر تصمیم گیری باید تمامی جنبه های آن مورد بررسی قرار گیرد و بدین ترتیب،ایده بررسی اصول بصورت مجزا با آن در تضاد قرار می گیرد . در مجموع اصول گوناگونی در ایجاد هر نوع سازه مطرح است که نقاط مشترک فراوانی را برای بحث دارامی باشند،

با این حال موضوعات ارائه شده مجموعه ای از اصول مختلفی هستند که در نظر گرفتن آنها سبب ایجاد توازن و پدید آمدن معماری سبز خواهد شد .

اصل اول : حفاظت از انرژی

هر ساختمان باید به گونه ای طراحی و ساخته شود که نیاز آن به سوخت فسیلی به حداقل ممکن برسد .

ضرورت پذیرفتن این اصل در عصرهای گذشته بدون هیچ شک و تردیدی با توجه به نحوه ساخت و سازها غیر قابل انکار می باشد و شاید تنها به سبب تنوع بسیار زیاد مصالح و فن آوری های جدید در دوران معاصر چنین اصلی در ساختمان ها به دست فراموشی سپرده شده است و این بار با استفاده از مصالح گوناگون ویا با ترکیب های مختلفی از آنها، ساختمان ها، محیط را با توجه به نیاز های کاربران تغییر میدهند .

اشاره به نظریه مجتمع زیستی نیز خالی از لطف نمی باشد، که از فراهم آوردن سر پناهی برای درامان ماندن در برابر سرما و یا ایجاد فضایی خنک برای سکونت افراد سرچشمه می گیرد ، به این دلیل و همچنین وجود عوامل دیگر مردمان ساختمانهای خود را به خاطر مزایای متقابل فراوان در کنار یکدیگر بنا می کردند .

ساختمان هایی که در تعامل با اقلیم محلی و در تلاش برای کاهش وابستگی به سوخت فسیلی ساخته می شوند ، نسبت به آپارتمانهای عادی امروزی ، حامل تجربیاتی منفرد و مجزا بوده و در نتیجه ، به عنوان تلاشهای نیمه کاره برای خلـق مــعـــماری سبــز مطــرح می شوند. بسیاری از این تجربیات نیز بیشتر حاصل کار و تلاش انفرادی بوده؛ و بنابراین روشن است به عنوان اصلی پایدار در طراحی ها و ساخت و سازهای جامعه امروز لحاظ نمی گردد.

اصل دوم : کار با اقلیم

ساختمان ها باید به گونه ای طراحی شوند که قادر به استفاده از اقلیم و منابع انرژی محلی باشند .

شکل و نحوه استقرار ساختمان و محل قرار گیری فضاهای داخلی آن می توانند به گــونــه ای باشد که موجب ارتقاع سطح آسایش درون ساختمان گردد و در عین حال از طریق عایق بندی صحیح سازه ، موجبات کاهش مصرف سوخت فسیلی پدید آید. این دو فرآیند مذکور ناگزیر دارای هم پوشانی و نقاط مشترک فراوان می باشند .

پیش از گسترش همه جانبه مصرف سوخت فسیلی ، چوب منبع اصلی انرژی به حساب می آمد که هنوز هم حدود 15 درصد از انرژی امروز را نیز تأمین می کند. هنگامی که چوب کمیاب و نایاب شد برای بسیاری از مردم امری طبیعی بود که در راستای کاهش نیاز به چوب ، برای تولید گرما از گرمای خورشید کمک بگیرند . شهرهای یونانی همچون «پیرنه» مکان شهر را به گونه ای تغییر دادند که از ورود سیل به شهر جلوگیری شود ، و شبکه ای مستطیل شکل با خیابانهای شرقی ـ غربی  را احداث نمودند که به ساختمان ها اجازه جهت گیری به سمت جنوب و استفاده از نور مطلوب خورشید را می داد.

رومی ها نیز پیروی از اصول طراحی خورشیدی را با آموختن از تجربیات یونان ادامه دادند ؛ اما آنها پنجره های شفاف که  اختراع قرن اول پس از میلاد بود را نیز برای افزایش گرمای بدست آمده بکار گرفتند، با افزایش کمبود چوب به عنوان سوخت ، استفاده از نمای رو به جنوب در ساخت منازل ثروتــمـنـدان و هـمـچنین حمامهای  عـمومی شهـر نیز مـتـداول شــد .

سنت طراحی با توجه به اقـلـیـم بـرای ایجاد آسایش درون ساختمان به قوانین گرمایش محدود نمی شد بلکه در بسیاری از اقـلـیــم ها معماران ملزم به طـراحـی فـضایی خنک برای پدید آوردن شرایطی مطلوب در داخل ساختمان بود . راه حل معــمول درعـصـر حاضر ، یعنی استفاده از سیستم های تهویه مطبوع هوا ، تنها فرآیندی ناکار آمد در تقابل با اقلیم به شمار می رود و در عین حال همراه با مصرف زیاد انرژی می باشد ، که حتی به هنگام ارزانی و فراوانی انرژی به دلیل آلودگی حاصل از آن امری اشتباه بشمار می آید.

اصول سوم : کاهش استفاده از منابع جدید

هر ساختمان باید به گونه ای طراحی شود که استفاده از منابع جدید را به حداقل برساند و   در پایان عمر مفید خود ، منبعی برای ایجاد سازه های دیگر بوجود بیاورد .

گر چه جهت گیری این اصل ، همچون سایر اصول اشاره شده به سوی ساختمانهای جدید است ، ولی باید یادآور شد که اغلب منابع موجود در جهان در محیط مصنوع فعلی بکارگرفته شده اند و ترمیم و ارتقاء وضعیت ساختمانهای فعلی برای کاهش  اثرات زیست محیطی ، امری است که از اهمیتی برابر با خلق سازه های جدید برخوردار است . این نکته را نیز باید مورد  توجه قرار داد که تعداد منابع کافی برای خلق محیط های مصنوع در جهان وجود ندارند که بتوان برای بازسازی هر نسل از ساختمان ها، مقداری جدید از آنها را مورد استفاده قرار داد .

این استفاده مجدد میتواند در مسیر استفاده از مصالح بازیافت شده  یا فضاهای بازیافت شده شکل بگیرد، بازیافت ساختمان ها و عناصر درون آنها بخشی از تاریخ معماری است . صومعه سانتا الباس که در سالهای 1077 و 1115 میلادی بازسازی گردیده ، از آجرهای خرابه های یک ساختمان رومی در نزدیکی خود استفاده نمود. چارچوب های چوبی که در قرون وسطی به کار گرفته شدند ،قطعاتی چوبی بودند که بریده و در کارگاه نجاری به یکدیگر وصل شده و کد گذاری می شدند و آنگاه از هم جدا شده و به ساختمان ها انتقال داده می شدند. استفاده از این روش بدین معنی بود که در صورت لزوم می توان بخشهایی از ساختمان قرون وسطایی را جا به جا نموده ؛ حتی امروزه نیز می توان آنها را به مکانی دیگر منتقل کرد . گاهی اوقات کل سازه  ساختمان به منظور بنا کردن ساختمانی جدید جابجا می گردید. برای مثال در هنگام ساخت موزه ویکتوریا و آلبرت در لندن،  به ساختمان قبلی موجود در سایت دیگر نیازی  نبود و در سال 1865 پیشنهاد واگذاری این ساختمان فلزی به مسئولان محلی شمال ، شرق و جنوب لندن با هدف برپایی یک موزه محلی در مکانی جدید ارائه گردید. مسئولان شرق لندن این پیشنهاد را پذیرفتند و ساختمان این موزه محلی در 1872 تکمیل گردید که امروزه این مکان به موزه کودکان بدل گردیده است.

در اغلب مواردی که دسترسی به منابع جدید به حداقل می رسد روش هایی کشف می شوند که با آن ها می توان ساختمان هایی که برای یک منظور ساخته شده اند برای مقاصد دیگر استفاده شوند، با این حال بعضی تغییرات ضروری می توانند باعث تغییر شکل اصلی سازه یا ساختمان شود. این موضوع برای کسانی که علاقمند به حفاظت و نگهداری دائمی از ساختمان ها هستند یک فاجعه به حساب می آید و این سوال در ذهن نقش می بندد که آیا یک ساختمان به این علت که زمانی دارای کاربری ارزشمندی بوده است باید همواره بدون تغییر باقی بماند یا باید برای حفظ بازدهی و کارایی تغییرات الزامی را در آن انجام داد؟ یک فرآیند سبز ممکن است در بررسی این موضوع قضاوت را تنها براساس منابع موجود ممکن بداند. اگر منابع مورد نیاز برای تغییر یک ساختمان کمتر از منابع مورد نیاز برای تخریب و بازسازی آن باشد باید از این تغییرات استقبال نمود. با این وجود این موضوع باعث عدم احترام و بزرگداشت اهمیت تاریخی سازه نمی شود. به علاوه ممکن است این سازه ها دارای ارزش دیگری نیز باشند که توجه به آن ها الزامی است. این مشکلات در تغییر ساختمان های موجود به منظور آماده ساختن آن ها برای هماهنگی با نیازهای جدید بخصوص در مورد بهبود وضعیت ساختمان از لحاظ عملکرد و کارایی که ممکن است به تغییر ظاهر آن منجر شود با تناقض و تضادهای بیشتری آشکار می شود. تغییر در بعضی از ساختمان های قدیمی برای کاربردی های جدید می تواند هزینه ها و مشکلات خاصی را با خود همراه داشته باشد. با این حال مزایای حاصل از استفاده مجدد از این ساختمان های بزرگ در کنار یکدیگر و درون یک محیط شهری می تواند بر این مشکلات و هزینه ها غلبه نماید. نوسازی ساختمان ها ی موجود در شهرهای بزرگ و کوچک همچنین می تواند موجب حفاظت از منابع مورد استفاده جهت تخریب و بازسازی ساختمان و بدین ترتیب جلوگیری از تخریب جامعه شود.

اصل چهارم : احترام به کاربران

معماری سبز به تمامی افرادی که از ساختمان استفاده می کنند احترام می گذارد.

به نظر می رسد که این اصل ارتباط اندکی با آلودگی ناشی از تغییرات اقلیم جهانی و تخریب لایه ازن داشته باشد . اما فرآیند سبز از معماری که شامل احترام برای تمامی منابع مشترک در ساخت یک ساختمان کامل هستند انسان را از این مجموعه خارج نمی نماید. تمام ساختمان ها توسط انسان ها ساخته می شوند اما در بعضی از سازه ها حقیقت حضور انسان محترم شمرده می شود، در حالی که در برخی دیگر تلاش برای رد ابعاد انسانی در فرآیند ساخت مشاهده می شود.

 در ژاپن تعدادی روبات نقش انسان را در ایجاد و طراحی ساختمان ها بر عهده گرفته اند، اما برای یک روبات کارآیی مؤثر در مورد پروژه ، شامل اجرای یک وظـیـفـه خـاص مــی باشد که می تواند آن را به دفعات تکرار کرد. اما در مقیاسی متفاوت یک انسان به عنوان معمار همچنان می تواند بر مهارت خود بر انجام تعداد بسیاری از کارهای نامرتبط اعتماد کند.

احترام بیشتر به نیازهای انسانی و نیروی کار، می تواند در دو مسیر مجزا مورد تجربه قرار گیرد. برای یک ساختمان ساز حرفه ای توجه به این نکـته ضرورت دارد که ایمنی و سلامت مصالح و فرآیند های شکل دهنده ساختمان به همان میزان که برای کارگران و یا استفاده کنندگان آن مهم است برای کل جامعه بشری نیز از اهـمـیت بـســزایی بـرخوردار می باشد. معماران به تدریج از وجود سم های مختلف در سایت های ساختمانی آگاه شده اند و به تازگی استفاده از مواد عایـق دارای انواع CFC  و یا استفاده از سایر مصالح خطرناک در ساختمان ممنوع شده است.

شکل دیگر مشارکت انسانی که نیازمند توجه است، اشتراک و دخالت مثبت کاربران در فرآیند طراحی و ساخت است، که چنانچه به طور موثر بکار گرفته نشود یک منبع کارا و مفید به هدر رفته است. تعداد زیادی از ساختمان ها از این انرژی بهره برده اند و نتایج حاصل از آن نیز موجب رضایت در خلـق ساختمان های بزرگ شده است.

اصل پنجم : احترام به سایت

هر ساختمان باید زمین را به گونه ای آرام و سبک لمس کند.

معمار استرالیایی گلن مورکات این جمله عجیب را بیان می کند که: ساختمان باید زمین را به گونه ای آرام و سبک لمس  کند. این گفته یک ویژگی از تعامل میان ساختمان و سایت آن را در خود دارد که برای فرآیند سبز امری ضروری است و البته دارای ویژگی های گسترده تری نیز می باشد. ساختمانی که انرژی را حریصانه مصرف می کند آلودگی تولید می کند و با مصرف کنندگان و کاربران خویش بیگانه است در نتیجه هرگز زمین را به گونه ای آرام و سبک لمس نمی کند.

تفسیری صریح تر از این گفته چنین است که نـمی توان هر ساختمان را از درون سایت ساخته شده در آن خارج نمود و شرایط قبل از ایجاد ساختمان را دوباره در سایت احیا کرد. این نوع ارتباط با سایت در سکونتگاههای سنتی اعراب بادیه نشین دیده می شود؛ سبکی و آرامش موجود در میان آن ها در لمس زمین فقط در جابجایی خانه ایشان نهفته نبود، بلکه شامل مصالح مورد استفاده ایشان و دارایی هایی که با خود حمل می کردند نیز می گردید. سیاه چادر اعراب بادیه نشین از پشم بزها ، گوسفندان و شتران ایشان تولید  می شد، هنگامی که این چادر ها برپا می گردید با ایجاد سطح مقطع بسیار کارا از لحاظ آیرودینامیکی از تخریب آن در بادهای شدید جلوگیری می شد؛ چادر با طنابهای بلند در جای خود نگهداری و تیرهای چوبی بسیار اندکی در آن بکار گرفته می شد چرا که چوب در صحرا منبعی بسیار کمیاب بحساب می آمد.

اصل ششم: کل گرایی

تمامی اصول سبز، نیازمند مشارکت در روندی کل گرا برای ساخت محیط مصنوع هستند.

یافتن ساختمان هایی که تمام اصول معماری سبز را خود داشته باشند کار ساده ای نیست. چرا که معماری سبز هنوز بطور کامل شناخته نشده است. یک معماری سبز باید بیش از یک ساختمان منفرد قطعه خود را شامل شود و باید شامل یک شکل پایدار از محیط شهری باشد. شهر، موجودی فراتر از مجموعه ساختمان هاست؛ در حقیقت آن را می توان بصورت مجموعه ای از سامانه های در حال تعامل دید – سامانه هایی برای زیستن و تفریح – که بصورت شکل های ساخته شده دارای کالبد می باشند و با نگاهـی دقـیـق بـه ایـن سامانه ها اســت کـــه مـی تـوانیـــم چهــــره شهـــر آیــنده را تـرسـیـم نـمایـیـم.

منبع: معماران -  memaran.ir

عیین محل وسایل و مبلمان منزل یکی از مرعوب کننده ترین و مهمترین تصمیمات در طراحی دکوراسیون منزل است. به خصوص اگر فضای کوچکی در اختیار داشته باشیم، باید برای چیدن وسایل بیش از پیش ظرافت به خرج دهیم تا قطعات مبلمان و وسایل دیگر، راه رفت و آمد را مسدود نکنند. سه موقعیت زیر از جمله حالتهای معمول در منازل هستند که میتوان تعدادی از اصول اولیه دکوراسیون را بر اساس آنها شرح داد.
اتاق نشیمین :
هنگامی که لوازم اتاق نشیمن را میچینید، یک روش ساده انتخاب مرکز توجه یا نقطه تمرکز برای اتاق است. این نقطه، در واقع مرکز ثقل اتاق است و وسایل باید درست در مقابل این قطعه مهم چیده شوند. به این ترتیب شما باید مراحل زیر را طی کنید.

۱- نقطه تمرکز را انتخاب کنید. شومینه، پنجره های بزرگ یا میز تلویزیون و چیدمان وسایل و مبلمان را در اطراف آن انجام دهید. این نقطه تمرکز باید به دیوار تکیه داشته باشد و مبلمان دور از دیوارها چیده شوند تا فضایی خودمانی و گرم ایجاد شود.

۲- صندلیها و مبلها را بیش از حد از یکدیگر دور نگذارید تا مهمانان شما بتوانند به راحتی با یکدیگر صحبت کنند.

۳- محل میز را طوری انتخاب کنید که در دسترس تمام نشستگان باشد. در صورت امکان در نزدیکی هر مجموعه مبل، یک چراغ پایه دار یا آویز بلند قرار دهید.

۴- بین میز کوتاه قهوه خوری و کاناپه جای پای کافی در نظر بگیرید. کافی است که این دو بین 35 تا 45 سانتیمتر با یکدیگر فاصله داشته باشند

۵- ارتفاع میزهای عسلی باید حداکثر تا دسته صندلی یا مبلی که در کنار آن قرار دارد، باشد.

۶- محلی برای رفت و آمد آسان و به عرض چند دسیمتر در اطراف وسایل درنظر بگیرید.

اتاقهای چند منظوره:

چیدن وسایل در اتاقهای بزرگ یا ناهارخوری و نشیمنهای یکسره در آپارتمانهای امروزی کار نسبتا مشکلی است. زیرا نه تنها باید بدانیم از کجا شروع کنیم، بلکه باید کاربردهای مختلفی را در یک چهارچوب واحد بگنجانیم.

۱- شما در یک اتاق چند منظوره باید برای هر بخش از فضا، یک ویژگی غالب در نظر بگیرید. برای مثال بخش غذاخوری را بر روی یک ویترین یا قفسه ظروف زیبا و بخش نشیمن را بر روی میز تلویزیون متمرکز کنید. در صورت امکان این دو بخش را در نقطه مقابل هم قرار دهید تا وزن ترکیب بندی اتاق متعادل بماند.

۲- با قرار دادن ماهرانه مبلمان، دیواری طبیعی میان دو بخش اتاق ایجاد کنید. با قرار دادن کاناپه یا یک جفت صندلی به طوری که پشت به محل غذا خوری باشد یا قرار دادن یک پاراوان میتوانید دو بخش اتاق را از یکدیگر جدا کنید.

۳- هماهنگی و توازن را فراموش نکنید. با قرار دادن دو یا چند شیء کوچک در مقابل اشیاء بزرگ و کنار هم قرار دادن صندلیها و ساختن مجموعه هایی از لوازم تزئینی میتوانید به نتیجه دلخواه برسید.

۴- برای مشخص و جدا کردن هر قسمت از قالیچه های کوچک مناسب با فضا استفاده کنید.

۵- توجه کنید که دور میز غذا خوری فضای کافی برای عقب کشیدن صندلی و نشستن داشته باشد. این فضا از هر طرف باید حداقل 90 سانتی متر باشد.

۶- مبلها باید طوری قرار بگیرند که رسیدن و نشستن بر روی آنها به سادگی امکان پذیر باشد و محل عبور و مرور برای مهمانان و میزبان موجود باشد.

 اتاق خواب :

اگر از شکل قرینه ای که در اکثر اتاقهای خواب با یک تخت و دو میز عسلی ایجاد میشود، خسته شده اید، کمی از ابتکار خود بهره گرفته و این فضا را به محلی آرام بخش و شادی آور تبدیل کنید.

۱- تخت را طوری قرار دهید که در اطراف آن فضای کافی برای عبور وجود داشته باشد. تخت، نقطه تمرکز چیدمان اتاق خواب است. اگر تخت تا حد امکان از کمد فاصله داشته باشد، استفاده از این دو فضا ساده تر خواهد بود.

۲- برای گرم و راحت کردن فضا از قالیچه های نرم و کوچک در کنار تخت استفاده کنید.

۳- انتخاب و چیدمان لوازم تزئینی شخصی، گلدان کوچک با گلهای طبیعی و چراغ خواب میتواند دو عسلی را به دو فضای متفاوت تبدیل کند.

۴- یک تابلو آرامش بخش که عرض آن لااقل یک سوم عرض تخت باشد، در بالای تخت نصب کنید. به طوری که بیشتر به تخت نزدیک باشد تا سقف.

۵- اگر در پایین تخت فضای کافی وجود دارد، یک نیمکت یا صندوق زیبا در این قسمت قرار دهید یا یک میز کوچک و مبل راحتی در گوشه مقابل تخت قرار دهید.

امروزه با توجه به استفاده روز افزون از سازه های فضاكار و با بوجود آمدن نرم افزارها در عرصه مهندسی عمران (سازه)، نوآوری هایی در زمینه طراحی و ساخت سازه های فضاكار صورت گرفته به نحوی كه امروزه در دنیا شاهد محبوبیت روزافزون این نوع سازه ها هستیم و این محبوبیت ناشی از قابلیت منحصر بفرد این سازه ها است كه عبارت است از پوشش دهانه های بزرگ به جلوه های زیبا، وزن كم، سادگی تولید، سرعت نصب و...  است.  از طرفی با پیشرفت علم و تكنولوژی نیازها و خواسته های جدید در زمینه مهندسی سازه رخ داده است.

عامل زمان اهمیت بیشتری یافته و باعث روی آوردن به سازه های پیش ساخته شده است، همچنین با افزایش جمعیت، جوامع بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی از جمله مراكز خرید و سوپرماركت ها، مساجد، پل ها و سازه هایی كه در مدار زمین قرار می گیرند نظیر بشقاب مخابراتی اشاره كرد.  این نوع سازه ها بدلیل اشكال بسیار متنوع از جمله گنبدی، چلیكی، قوسی، شبكه ای مسطح دو یا چند لایه و...  دارای جذابیت فراوان هستند.  در این مقاله سعی شده است كلیاتی مفید و قابل كاربرد در زمینه سازه های فضاكار اجمالاً بیان شود تا مورد استفاده دانشجویان قرارگیرد.

1- مقدمه :

امروزه با پیشرفت علوم و تكنولوژی نیازها و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه رخ نموده است.  عامل زمان در ساخت سازه ها اهمیت دوچندان یافته و این امر گرایش به سازه های پیش ساخته را افزایش داده است همچنین با افزایش جمعیت بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیاری پیدا كرده است.  در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی از متخصصین مجذوب قابلیت های منحصر بفرد سازه های فضاكار گشته پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در این سازه ها جسته اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست یافته اند.  با انتشار این نتایج روز به روز این عرصه با اقبال بیشتری مواجه گردید به گونه ای كه با گذشت چندین دهه هنوز هم مطالعه سازه های فضاكار در كانون متخصصین و دانشجویان قرار دارد.  در این مقاله منظور از عبارت سازه فضاكار سیستم های اسكلت فلزی بوده كه از بافت تعدادی زیادی المان یا مدول با شكلهای استاندارد به یكدیگر تشكیل می شوند و نهایتاً یك سیستم سبك و با صلبیت زیاد را ایجاد می كنند.  سازه های فضاكار در اشكال بسیار متنوعی ساخته می شوند كه مهمترین آنها عبارتند از : شبكه های مسطح دو یا چند لایه، چلیك ها، گنبدها و قوس ها.  علاوه بر این، سازه های فضاكار دارای بافتار متنوعی نیز می باشند.  بدین ترتیب كه با تغییر در آرایش المان ها می توان بافتار جدید ایجاد كرد و بدیهی است كه كارایی هر بافتار باید در مقایسه با بافتارهای دیگر سنجیده شود.  مثالهای متعددی از سازه های فضاكاری كه در دنیا و ایران ساخته شده است وجود دارد؛ استادیوم های ورزشی، مراكز فرهنگی، سالن های اجتماعات، مراكز خرید، ایستگاه های قطار، آشیانه های هواپیما ها، مراكز تفریحی، برجهای رادیویی و...

2-تعریف و تاریخچه سازه های فضاكار:

به سازه ای كه اصولا رفتار سه بعدی داشته باشد، به طوریكه به هیچ ترتیبی نتوان رفتار كلی آن را با استفاده از یك یا چند مجموعه مستقل دوبعدی تقریب زد، سازه فضاكار نامیده می شود.  با این تعریف طیف وسیعی از سازه ها یعنی حتی برخی از قوس ها و گنبدهای آجری گذشته نیز جزء سازه های فضاكار محسوب می شوند، اما در اینجا منظور سازه های سه بعدی خاص هستند كه معمولاً دارای اعضای مستقیم با اتصالات صلب یا مفصلی می باشند.

3- انواع سازه های فضاكار :

الف) شبكه های تخت : به تركیب یك سیستم یك یا چند وجهی با لایه های واحد شبكه گفته می شود.  شبكه مسطح تركیبی از یك دو وجهی كه با تیرهای واحد متصل شده است می باشد.  شبكه های تخت می توانند دارای یك، دو یا سه و حتی چند لایه باشند، ولی بیشتر به صورت دو لایه مورد استفاده قرار می گیرند.  شبكه های دولایه از دو صفحه موازی كه بوسیله عناصری به هم متصل گردیده اند تشكیل می شوند.  یك نمونه استفاده از این شبكه ها در آشیانه هواپیما است.  زمانی كه اعضا در شبكه دولایه طویل شوند برای جلوگیری از خطركمانش كردن از شبكه های سه لایه استفاده می شود و با توجه به اینكه نیمی از هزینه های سازه های فضاكار را پیوندها تشكیل می دهند این نوع سازه ها اغلب غیر اقتصادی است.  نكته دیگری كه در طراحی شبكه های دولایه و اكثر سازه های فضاكار باید در نظرگرفت این است كه برای توزیع بهتر نیرو و كششی شدن آن ستون ها در داخل شبكه قرار می گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه ها در اطراف كنسول داشته باشیم.

ب) شبكه های چلیك : به شبكه ای كه در یك جهت دارای انحنا باشد، چلیك می گویند.  این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند استفاده شده و بعضاً فاقد ستون می باشند و روی لبه های چلیك كه به تكیه گاه متصل است، قرار می گیرند.  چلیك ها دارای محور می باشند.  اگر چلیك یك لایه باشد اتصالات به شكل صلب است.  چلیك ها اغلب به شكل تركیبی استفاده می شوند و تیركمری نقش تركیب كردن چلیك ها به یكدیگر را بازی می كنند.  نكته ای كه در طراحی این نوع سازه ها باید در نظرگرفت این است كه انتهای چلیك باید قوی باشد و این تقویت را می شود بوسیله تیر، و تیروستون و شكل خورشیدمانند انجام داد.  انواع چلیك ها عبارتند از : چلیك اریبی، چلیك لملا با مقاطع بیضی گون، سهمی گون، هذلولی گون و... .

 اگر شبكه ای در دو جهت دارای انحنا باشد، گنبد نامیده می شود.  شاید رویه یك گنبد بخشی از یك كره یا یك مخروط با اتصال چندین رویه باشد.  گنبدها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار می گیرند.  ارتفاع گنبد باید بزرگتر از 15% قطر پایه گنبد باشد.  گنبدها دارای مركز هستند.  از انواع گنبدها می توان گنبد از نوع دنده ای اشاره كرد كه در صورتیكه تعداد دنده ها زیاد باشد باید به مسیله شلوغی اعضا در راس گنبد توجه شود كه برای اجتناب از این مسیله بهتر است كه برخی از دنده های نزدیك رأس، حذف شود.  گنبد دیگری به نام اشفدلر ( مهندس آلمانی ) وجود دارد كه تعداد زیادی از این نوع گنبدها بعد از قرن 19 توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است.  از ایرادات این گنبد می توان به مسیله شلوغی اعضا در رأس اشاره كرد، كه برای حل این مشكل همان راه حل بالا ارایه می شود.  نمونه دیگر از گنبدها، گنبد لملا است.  این گنبد را می توان به نوعی تركیبی از یك یا چند حلقه كه با یكدیگر متقاطع هستند، دانست.  از نمونه دیگر گنبدها می توان به گنبدهای دیامتیك و گنبدهای حبابی و ژیودزیك اشاره كرد.  اتصالات در گنبدهای دنده ای و اشفدلر حتماً صلب هستند.  از لحاظ پخش منظم نیرو، گنبدهای ژیودزیك، دیامتیك و حبابی بسیار مناسب هستند.

4- امتیازات سازه های فضاكار :

امروزه در سراسر دنیا سازه های فضاكار به سرعت در حال پذیرش و مقبولیت در بین طراحان و مهندسین سازه می باشند، این امر را نمی توان فقط مرهون جذابیت و زیبایی بیشتر این سازه ها دانست، بلكه دلایل متعددی كه در ذیل به پاره ای از آنها اشاره می شود در گسترش محبوبیت این سازه ها موثر بوده است :

·        جذابیت و زیبایی بیشتر و قابلیت ساخت انواع فرمهای دلخواه

·        ذخیره مقاومتی بیشتر به دلیل داشتن درجات نامعینی بالا در مقایسه با سایر سازه های متداول.

·        سختی و صلبیت زیاد این سقف ها قابلیت استثنایی برای حمل بارهای بزرگ متمركز و غیر متقارن بوجود می آورد.

·    سیستم های فضاكار برای پوشش سالن های بزرگ اجتماعات، سالن های نمایشگاهی، ورزشگاه ها، آشیانه هواپیما، كارخانه های صنعتی، مساجد و به طور كلی تمام سازه هایی كه به نحوی محدودیت تكیه گاه های میانی دارند، ایده ال بوده و در این موارد از نظر جلوه های ظاهری و مسایل سازه ای حالت منحصربفردی را نسبت به سایر سیستم های جایگزین ایجاد می كند.

·    اكثر سیستم های فضاكار پیش ساخته بوده و قطعات مورد نیاز آنها انبوه سازی می شوند به همین دلیل این سیستم ها معمولاً به سادگی و در زمان كوتاهی تولید و نصب می شوند.

·     در آخر می توان گفت كه اصلی ترین علت گسترش روز افزون سازه های فضاكار در جهان، اقتصادی تر بودن این سیستم ها است.

دانشگاه ساری بریتانیا

       به نقل از وبلاگ اسماعیل محمدی - mohandesi-sakhteman.blogfa.com

مقدمه
فن تیرچه و بلوک، تلفیق دو روش پیش ساختگی و بتن ریزی در محل است که در آن، قالب تحتانی به کلی حذف می شود. در این روش، فولادهای کششی و برشی ( عرضی ) و پوشش بتنی فولادهای اصلی، بصورت تیرچه های پیش ساخته در کارخانه تولید می شوند. در کارگاه، پس از قرار دادن تیرچه ها به فاصله های معین و شمعبندی زیر تیرچه ها، بلوکها را بین دو تیرچه مجاور قرار داده و سپس آرماتورهای حرارتی را نصب و بتن ریزی می نمایند ؛ به طوری که حداقل ضخامت بتن در روی بلوک، پنج سانتیمتر باشد. پیش از حصول مقاومت بتن پوششی، وزن بلوک ها و بتن توسط تکیه گاههای موقت تحمل می شود و پس از حصول مقاومت بتن پوششی، تیرهای T شکل چسبیده و مجاور هم لنگر خمشی حاصل از بارهای قائم سقف را تحمل، و به تیرهای اصلی منتقل می کنند.

اجزای اصلی تشکیل دهنده سقف تیرچه و بلوک

سقف اجرا شده با تیرچه و بلوک از انواع سقف های با پشت بند ( تیرک دار ) بتنی است که تحمل فشار به بتن بالایی با ضخامت حداقل پنج سانتیمتر واگذار می گردد و کشش توسط میلگردهای کششی تیرچه ( میلگردهای تحتانی تیرچه ) تحمل می شود. بتن بالایی همچنین، همانند یک دال نازک با دهانه ای برابر فاصله دو تیرچه، خمش موضعی را در محل بین دو تیرچه تحمل می کند. در این نوع سقف، تیرچه ها به فاصله حداکثر 70 سانتیمتر ( محور تا محور ) کنار هم و در امتداد دهانه کوتاهتر سقف قرار می گیرند و با بتن پوششی که در محل ریخته می شود و ضخامت آن حداقل پنج سانتیمتر است، تیرهای T شکل چسبیده و مجاور هم را تشکیل می دهند. برای پرکردن فاصله تیرچه ها، از عناصر گوناگون، مانند آجرهای توخالی، بلوکهای بتنی و حتی پلاستیک و چیزهای دیگر استفاده می شود. این عناصر پرکننده در سقف تحمل نیرو نمی کنند.

بنابراین، سقف تیرچه و بلوک از اجزای اصلی، به شرح زیر تشکیل می شود :

1- تیرچه

2- بلوک

3- میلگرد حرارتی و افت و میلگرد منفی

4- بتن پوششی ( درجا )

که نقش هریک از این اجزا در مراحل دو گانه باربری، یعنی مرحله حمل و نقل تیرچه و اجرای سقف و مرحله بهره برداری را، به ترتیب زیر می آوریم :

1- تیرچه : عضو پیش ساخته ای است، متشکل از بتن و فولاد به مقطع تقریبی T، که در دو نوع تیرچه خرپایی و تیرچه پیش تنیده، تولید می شود و مانند همه قطعه های پیش ساخته در دو مرحله تحت اثر نیرو قرار می گیرد. این دو مرحله به علت اهمیت آنها باید به دقت مورد ملاحظه قرار گیرند :

الف) مرحله اول باربری : در این مرحله باید تیرچه به تنهایی قادر به تحمل بار ناشی از وزن خود در هنگام حمل و نقل بوده و همچنین قادر به تحمل وزن مرده سقف ( وزن تیرچه، بلوک و بتن پوششی ) بین تکیه گاههای موقت ( شمعبندیها ) در زمان اجرای سقف باشد.

ب) مرحله دوم باربری : این مرحله در تیرچه پس از حصول مقاومت بتن پوششی فرا می رسد که تکیه گاههای موقت اجرایی برداشته شده و تیرچه به عنوان عضو کششی مقطع تیرT تحمل نیرو می نماید.

1-1 تیرچه پیش ساخته خرپایی : تیرچه پیش ساخته خرپایی فولادی و پاشنه بتنی تشکیل شده است و در صورتی که دارای قالب سفالی باشد، تیرچه کفشک دار نامیده می شود.

تیرچه پیش ساخته خرپایی برای تحمل مراحل دوگانه باربری، از اجزای زیر تشکیل می شود :

- عضو کششی - میلگردهای عرضی - میلگردهای بالایی

عضو کششی : در مرحله اول باربری تیرچه، فولاد زیرین خرپا به عنوان عضو کششی خرپای تیرچه باید قادر به تحمل نیروی کششی ( حاصل از لنگر خمشی ) ناشی از وزن خود تیرچه در زمان حمل ونقل باشد و همچنین قادر به تحمل نیروی کششی ( حاصل از لنگر خمشی ) ناشی از وزن مرده سقف در فاصله محور تا محور تیرچه ها و بین دو تکیه گاه موقت ( شمعبندی ) باشد.

در مرحله دوم باربری تیرچه، فولاد زیرین خرپا به عنوان عضو کششی تیر T عمل می کند.

حداقل تعداد میلگرد کششی دو عدد بوده و سطح مقطع میلگردهای کششی از طریق محاسبه تعیین می شود. توصیه می شود قطر میلگردهای کششی از 8 میلیمتر کمتر و از 16 میلیمتر بیشتر نباشد. برای صرفه جویی در مصرف فولاد و پیوستگی بهتر آن با بتن، معمولا" از میلگرد آجدار، به عنوان عضو کششی استفاده می شود.

میلگردهای عرضی : در مرحله اول باربری، میلگردهای عرضی همانند عضو مورب خرپا عمل می کنند و به کمک اعضای کششی و بالایی، ایستایی لازم را جهت تحمل وزن خود تیرچه ( در هنگام حمل و نقل ) و وزن مرده سقف بین تکیه گاههای موقت ( در هنگام اجرا ) تامین می نمایند. در مرحله دوم باربری تیرچه، میلگردهای عرضی، پیوستگی لازم بین میلگرد کششی خرپا و بتن پوششی ( بتن درجا ) را تامین می کنند. همچنین مقابله با نیروی برشی تیر T به وسیله میلگردهای عرضی انجام می گیرد. در بعضی از انواع تیرچه های پیش ساخته، در خرپا به جای میلگرد از ورق خم کاری شده به جای عضو کششی – میلگردهای عرضی – میلگردهای بالایی استفاده می شود.

این میلگردها جهت منظورهای زیر در تیرچه مصرف می شوند : الف) تامین اینرسی لازم جهت مقاومت تیرچه در هنگام حمل و نقل ب) تامین مقاومت لازم جهت تحمل بار بلوک و بتن پوششی در بین تکیه گاههای موقت، پیش از به مقاومت رسیدن بتن ج) تامین پیوستگی لازم بین تیرچه و بتن پوششی د) تامین مقاومت برشی مورد نیاز تیرچه

میلگرد بالایی :در مرحله اول باربری، فولاد تعبیه شده در قسمت بالای تیرچه، به عنوان میلگرد بالایی خرپا عمل می نماید و به کمک دیگر اعضای خرپا، وزن تیرچه را هنگام حمل و نقل و همچنین وزن مرده سقف را در فاصله دو تکیه گاه موقت ( هنگام قالب بندی و بتن ریزی پیش از به مقاومت رسیدن بتن پوششی ) تحمل می کند.

در مرحله دوم باربری تیرچه اگر میلگرد بالایی در ضخامت بتن پوششی و بالاتر از سطح بلوکها قرار گیرد، در نقش فولاد افت حرارتی مقطع مرکب سقف عمل میکند( در مقطع تیر T )، و در صورتی که پایین تر از سطح بلوکها قرار گیرد، نقشی نخواهد داشت .

بتن پاشنه تیرچه پیش ساخته : برای تامین تکیه گاه بلوکها و نیز برای پرهیز از قالب بندی قسمت زیرین جان تیر T در موقع اجرا، بتن پاشنه تیرچه در کارخانه ریخته می شود. حسن دیگر این عمل این است که بعلت فراهم بودن شرایط بهتر اجرا در کارخانه، پوشش آرماتورهای کششی به صورت مطمئنتری تامین می گردد. این پوشش در مقاومت سقف در برابر آتش سوزی اثر بسزایی دارد.

حداقل عرض بتن پاشنه 10 سانتیمتر است و نباید از 3.5/1 برابر ضخامت سقف کمتر باشد. ارتفاع بتن پاشنه باید به میزانی باشد که قابل بتن ریزی بوده و پوشش بتنی روی میلگرد را جهت ایجاد مقاومت در برابر آتش سوزی تامین نماید و همچنین پس از قرار گرفتن بلوک روی تیرچه ها، سطح زیرین بلوک با سطح زیری تیرچه همسطح گردد. معمولا" ضخامت بتن پاشنه 4.5 تا 5.5 سانتیمتر و عرض آن 10 تا 16 سانتیمتر است. حداقل تاب فشاری بتن پاشنه، 250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.

1-2 تیرچه پیش ساخته پیش تنیده : این نوع تیرچه که فقط در کارخانه های مجهز تولید می شود، از مقطع بتنی T و سیمهای فولادی با مقاومت بالا ( 17500 تا 19000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ) تشکیل می شود . سیمها را پیش از بتن ریزی تیرچه توسط جکهایی تحت کشش قرار داده و پس از حصول مقاومت لازم بتن، آنها را آزاد می کنند. در نتیجه، بتن تیرچه تحت تنش فشاری قرار می گیرد.

2- بلوک : برای پرکردن محلهای خالی بین تیرچه ها، از بلوکهای توخالی استفاده می شود که جنس آنها از سفال یا بتن و حتی پلاستیک و یونولیت است. بلوکها علاوه بر خاصیت پرکنندگی فضای خالی، در حکم قالب بتن پوششی نیز هستند. بلوکها در سقفهای اجرا شده با تیرچه و بلوک، تحمل نیرو نمی کنند و فقط خاصیت پرکنندگی دارند.

از بلوک به عنوان قالب همیشگی یا قالبی که پس از اجرا باقی می ماند، برای قالب بندی بغل گونه جان تیرهای T و همچنین بتن پوششی درجا استفاده می شود. قسمت زیرین بلوک، جهت تامین سطحی مسطح برای انجام نازک کاری و قسمتهای تیغه داخلی بلوک به منظور تقویت مقطع تعبیه می گردند. بلوکها در محاسبات مقاومت سقف به حساب نمی آیند و اساسا" به منزله قالبهایی هستند که باید نیروهای اجرایی پیش از بتن ریزی سقف را تحمل نمایند. مثلا" در روی سقف، پیش از بتن ریزی، تحمل نیروی حاصل از رد شدن چرخ فرغون را داشته باشد و همچنین باید مقاومت کافی برای تحمل نیروهای حاصل از حمل و نقل و دپو نمودن را داشته باشد. شکل بلوک با توجه به موارد یاد شده طراحی می شود و بلوک توخالی معمولا" از مواد مختلف تولید می شود. مانند : 1- بتن با مصالح سنگی معمولی 2- بتن با مصالح سبک وزن 3- سفال 4- مصالح چوبی یا مقوایی 5- یونولیت و مشابه یا نی

مواد تشکیل دهنده بلوک نباید روی بتن درجا اثر شیمیایی داشته باشند. ارتفاع و طول بلوک، تابع ضخامت کل سقف و فاصله تیرچه ها از همدیگر می باشد.عرض بلوک، معمولا" 20 تا 25 سانتیمتر است. وزن بلوک باید طوری باشد که به آسانی با دست در روی سقف جا به جا گردد. بلوکهای سفالی باید عاری از ترک و دانه های آهکی باشند، و رنگ آنها کاملا" یکنواخت بوده و به طور یکسان پخته شده باشند.سطوح بلوک سفالی باید صاف و عاری از انحنا و خمیدگی و دارای لبه های تیز و مستقیم بوده و بافت ریز و متراکم داشته باشند. سطح خارجی بلوک، به جهت ایجاد چسبندگی لازم به بتن بالایی و همچنین به نازک کاری زیر سقف شیاردار می باشد.

3- میلگردهای افت حرارتی : جهت مقابله با تنشهای متفرقه در بتن پوششی و به منظور جذب تنشهای ناشی از افت و تغییر حرارت، میلگردهایی در دو جهت عمود برهم و در قسمت بالایی تیر نواری T و روی بلوکها نصب می گردند، که میلگرد افت و حرارتی نامیده می شوند.

در صورتی که ارتفاع تیرچه خرپایی به حدی باشد که میلگرد نصب ( بالایی ) در محل تعبیه میلگرد افت قرار گیرد، می توان از میلگرد مزبور به عنوان میلگرد افت و حرارتی در جهت طولی تیرچه استفاده کرد.

قطر میلگرد افت حرارتی بر ای میلگرد ساده، دست کم 5 میلیمتر، و برای میلگرد با مقاومت بالا 4 میلیمتر و حداکثر فاصله بین دو میلگرد افت حرارتی 25 سانتیمتر است.

4- بتن پوششی ( بتن درجا ) : بتن پوششی، قسمتی از تیر مرکب است که در محل کارگاه پس از جاگذاری تیرچه ها و بلوکها بتن ریزی می گردد و پس از حصول مقاومت لازم به کمک عضو کششی بار وارد بر سقف را تحمل می کند.

محدودیتها و ویژگیهای فنی سقف تیرچه و بلوک

سقفهای اجرا شده با تیرچه بلوک، دارای محدودیتهای اجرایی به شرح زیر هستند :

1- فاصله محور تا محور تیرچه ها نباید از 70 سانتیمتر بیشتر باشد.

2- بتن پوششی قسمت بالایی تیر ( بتن روی بلوک ) نباید از 5 سانتیمتر، یا 12/1 فاصله محور به محور تیرچه ها کمتر باشد.

3- عرض تیرچه نباید از 10 سانتیمتر کوچکتر باشد و همچنین نباید از 3.5/1 برابر ضخامت کل سقف کمتر باشد.

4- حداقل فاصله دو بلوک دو طرف یک تیرچه، پس از نصب نباید کمتر از 6.5 سانتیمتر باشد.

5- ضخامت سقف برای تیرهای با تکیه گاه ساده نباید از 20/1 دهانه کمتر باشد. در مورد تیرهای یکسره نسبت ضخامت به دهانه، به 26/1 کاهش می یابد. در سقفهایی که مسئله خیز مطرح نباشد، این مقدار تا 35/1 دهانه نیز کاهش می یابد.

6- حداکثر دهانه مورد پوشش سقف ( در جهت طول تیرچه پیش ساخته خرپایی ) با تیرچه های منفرد، نباید از 8 متر بیشتر شود. توصیه می شود برای اطمینان بیشتر، دهانه مورد پوشش، بیشتر از 7 متر نباشد و در صورت وجود سربارهای زیاد، و یا دهانه بیش از هفت متر، از تیرچه های مضاعف استفاده شود.

تکیه گاههای موقت اجرایی

به طور کلی به محض اینکه تیرچه ها و بلوکهای انتهایی بین دو تکیه گاه اصلی قرار گرفتند، شمعبندی و قالب بندی به وسیله چهار تراشهای عمود بر جهت تیرچه که در مورد تیرچه های پیش ساخته خرپایی، فاصله آنها از همدیگر، 1 تا 1.20 متر است، انجام می شود. موقع شمعبندی، خیز مناسبی برابر 200/1 دهانه به طرف بالا در نظر گرفته می شود تا پس از بارگذاری خیز منفی اولیه حذف شده و سقف مسطح گردد. به طور کلی، چهار تراشها و شمعها باید طوری نصب شوند که بتوانند در مقابل نیروهای وارده مقاومت نمایند؛ آنها را باید طبق اصول و قواعد مربوط به آن، به یکدیگر متصل کرد.

در اجرای تکیه گاههای موقت و جمع آوری آنها، نکته های زیر باید رعایت گردند :

الف) در صورتی که شمعها روی زمین تکیه داشته باشند، باید مطمئن بود که زمین زیر شمع، به علت دستی بودن خاک یا جذب رطوبت بعدی، نشست نکند. به طور کلی، در صورت سست بودن زمین، باید با افزایش سطح تکیه گاه شمعها و جلوگیری از نمناک شدن زمین، از نشست جلوگیری کرد.

ب) چنانچه تکیه گاه شمعها، سقف طبقه زیرین باشد، باید وزن شمعبندی و سقف مورد احداث به منزله سربار سقف زیرین در نظر گرفته شده و با توجه به عمر بتن سقف زیرین، تقویت لازم برای آن پیش بینی گردد. در غیر این صورت، سقف زیرین تحمل سربار وارده را ننموده و این باعث آسیب دیدن آن خواهد شد.

ج) در جمع آوری تکیه گاههای موقت نیز باید از حصول مقاومت کافی سقف مورد نظر، جهت تحمل وزن خود و سربارهای وارده از جمله شمعهای مربوط به سقف بالاتر، اطمینان حاصل کرد.

ایران سازه - iransaze.ir

رکانس ویبراتور، کلیدی است که ما را قادر می نماید بتن تازه را به بتنی یکپارچه تبدیل نمائیم. در صورتیکه فرکانس ویبراتور خیلی کم باشد، ویبراتور به درستی نمی تواند بتن را یکدست و یکپارچه نماید و چنانچه فرکانس ویبراتور خیلی زیاد باشد، به علت ازدیاد هوای داخل بتن، مقاومت ان در برابر خرابیهای ناشی از سیکلهای انجماد و ذوب شدن قابل ملاحظه ای پیدا می کند. اپراتورها و کارگران نیز تحت تاثیر فرکانس ویبراتور قرار می گیرند، چرا که کاهش فرکانس، مدت زمانی که اپراتور بایستی ویبراتور را در بتن تازه به منظور دست یابی به بتنی یکپارچه و یکدست قرار دهد، افزایش پیدا می یابد. به دلایل فوق الذکر، تصمیم بر آن شد که یک بازنگری دقیق در ارزیابی فرکانس ویبراتور در عملکرد قالبهای خود ویبره، ویبراتورهای دستی و ویبراتورهای نصب شده بر روی قالبهای رونده مخصوص ساخت پیاده روها و کف خیابانهای بتنی (Slip Form Pavers) صورت پذیرد. 

چرا ما به دنبال فرکانسهای بالاتر هستیم؟ 

مقـدار انـرژی مورد نیازی که بایستی بـه منظـور یکپارچه سازی بتن بـه کار گرفته شود. بـرای کسی که بـه صورت دستی اقدام بـه متـراکم سازی بتن تازه نموده، معلوم و مشخص می باشد. نیرو و عملکرد ویبراتورها به مراتب از سایـر وسایل دستی متراکم سازی بتن، مؤثـر می باشد. زیـرا در مدت زمان کوتاهتری بـه کمک ویبراتورها، انرژی بیشتری به بتن منتقل می شود. مقدار انرژی منتقل شده به وسیله ویبراتور، با توان سوم فرکانس ویبراتور (f3) نسبت مستقیم دارد. در صورتی که تمام پارامترهای مربوط به ویبراتور و بتن را ثابت نگه داریم، با افزایش فرکانس ویبراتور از  vpm 6000 (لرزه در دقیقه) به vpm 7500، مقدار انرژی انتقالی به بتن در مدت زمان معین، دو برابر خواهد شد. مقدار انرژی خروجی از vpm 7500 به vpm9500 نیز دو برابر می گردد.

یک انتخاب صحیح در فرکانس بالاتر ویبراتور، می تواند به یکپارچه سازی هرچه مؤثرتر بتن و کاهش مدت زمان ویبره بیانجامد و البته انتخاب نادرست نیز، نتایج معکوس را به دنبال خواهد داشت؛ به تعبیر دیگری، انتخاب نادرست فرکانس پایین ویبراتور، منجر به یکپارچه سازی ناقص و معین بتن شده و یا مدت زمان بیشتری را برای ویبره نمودن طلب می کند. در صورتی که ولتاژ وروردی کم باشد، نیروی خروجی نیز کم خواهد بود و این به معنای تراکم ناقص و نامناسب بتن می باشد. کاهش فرکانس از vpm 8000 به vpm 6500 (حدود 20 درصد کاهش) انرژی خروجی را نصف می نماید. این کاهش انرژی خروجی ویبراتور را می توان با افزایش مدت زمان ویبره به دو برابر مدت زمان اولیه و کم کردن فواصل جاگذاری شلنگ ویبره در بتن جبران نمود. در حال حاضر ویبراتورهایی که با فرکانس حدود vpm 17000 در دسترس می باشند که امکان یکپارچه سازی هرچه سریعتر و بهتر بتن را در مدت زمان معین فراهم می اورند. فرکانس ویبراتور بر اساس لرزش ان در هوا تعیین می گردد؛ اما فرکانس که هنگام ادخال ویبره در بتن و در تماس با بتن اندازه گیری می گردد، معیار سنجش می باشد و این فرکانس به طور قابل ملاحظه ای از فرکانس اندازه گیری شده در هوا کمتر بوده و مقدار این افت به مشخصات مخلوط بتنی و حجم ان بستگی دارد. کاهش 20 درصدی فرکانس ویبره از هوا به داخل بتن دور از انتظار و غیر معمول نبوده و به روشنی افت فرکانس ویبراتور در هنگام ادخال ویبره به بتن به وسیله اپراتور ملموس و شنیدنی است. 

ایا مرز و محدودیتی برای ویبره های با فرکانس زیاد وجود دارد؟ 
ویبراتورهای فرکانس بالا، به طور مؤثری می توانند هوا را از بتن خارج نمایند و این موضوع به تراکم هرچه بهتر بتن می انجامد، لیکن ممکن است به کاهش مقاومت بتن در برابر خرابیهای ناشی از سیکلهای متوالی انجماد و ذوب نیز بیانجامد. ویبراتورها به دو طریق هوا را از بتن خارج می نمایند؛ و اندازه حبابهای هوا و حجم هوای خارج شونده از بتن تازه به پارامترهایی از جمله فرکانس ویبراتور وابسته می باشد. در وهله اول، ویبره با فرکانس مناسب، منجر به روانی بتن پلاستیک شده اجازه حرکت حبابهای هوا در کلیه اندازه ها را به سمت سطح بتن فراهم می سازد. از انجائیکه حبابهای بزرگتر سریعتر از حبابهای کوچکتر خود را به سطح بتن می رسانند، لذا حجم بزرگتری از هوای محبوس در همان مدت کوتاه اولیه ویبره، از بتن خارج می گردد. در مرحله دوم، ویبراتور در بتن تازه، متناوبا بتن محصور را فشرده و غیرفشرده (Compress & Decompress) نموده و کلیه حبابهای هوا نیز بر اثر فرکانس و لرزش ویبراتور منقبض و منبسط می شوند. لازم به ذکر است بر اثر پدیده های فوق الذکر ساختارهای ترد و لاستیک مانند حبابهای هوا دچار گسیختگی و انفجار می شوند. این گسیختگی در صورتی اتفاق می افتد که فرکانس نیروهای انقباضی و انبساطی وارده بر حبابها، با فرکانس طبیعی انها (حبابها) برابر شده و پدیده رزونانسی (Resonance) تشدید به وقوع بپیوندد. جای توجه دارد که حبابهای بزرگتر، فرکانس طبیعی پایین تری داشته، از این حبابهای مذکور تردتر و شکننده تر بوده و در طی فرایند ویبراسیون دچار از هم پاشیدگی می شوند. فرکانس روزنانسی حبابها در اب با اندازه انها نسبت معکوس دارد. بر اساس تجربیات سالیان متمادی با ویبراتورهای به فرکانس vpm 3000 تا vpm 6000، انتظار می رود در این محدوده فرکانسی تنها حبابهای بزرگتر و مبحوس (Entrapped) از بتن خارج شده و حبابهای کوچکتر بدون تحریک شدید، سالم در بتن باقی بماند. با بالا رفتن فرکانس ویبراتورها، عملکرد انها در خارج کردن حبابهای کوچکتر از بتن نیز به مراتب بهتر و مؤثرتر می گردد. فرکانس بالاتر در ویبراتورها، منجر به کاهش مقدار هوای موجود در بتن و همچنین کاهش مقاومت بتن در برابر خرابیهای ناشی از سیکلهای انجماد و ذوب می گردد. اندازه حبابهای هوا در ارتباط با مقاومت بتن در برابر سیکلهای انجماد و ذوب به همان اندازه از اهمیت برخوردار است که مقدار هوای موجود در بتن مهم می باشد. بنابراین در صورت ابقاء حبابهای کوچک در بتن، کاهش در حجم هوای موجود در بتن لزوما منجر به کاهش دوام بتن نمی گردد. 
چنانچه تراکم بتن بدون هوا مدنظر بوده و حفاظت در برابر سیکلهای انجماد و ذوب حائز اهمیت نباشد، خارج نمودن کلیه حبابهای هوا در تمام اندازه ها از بتن منجر به افزایش مقاومت بتن سخت شده و بالا رفتن دانسیته ان می گردد، اما در صورتی که تراکم بتن هوادار مد نظر باشد، فقدان حباب هوا، خصوصا حبابهای کوچکتر در بتن، مقاومت در برابر سیکلهای انجماد و ذوب را شدیدا کاهش می دهد. 

فرکانس بهینه ویبراتورها 
پس از بحث های صورت گرفته در قسمتهای قبل، حال جای این سؤال است که فرکانس بهینه ویبراتور به منظور تراکم سازی حداکثر بتن و رسیدن به بیشترین مقاومت در برابر خرابیهای ناشی از سیکلهای انجماد و ذوب چه مقدار است؟ پاسخ سؤال مذکور منوط به موارد مندرج در ذیل می باشد: نخست، این سؤال از جانب چه کسی مطرح گریده است؟ دوم، تجهیزات ویبره بتن دارای چه مشخصاتی است و ترکیب مخلوط بتنی چگونه است؟ سوم، مشخصات فنی بتن را چه کسی تهیه نموده است؟ 
برخی، در جدول مشخصات فنی، فرکانس را به vpm 5000 تا vpm 8000 محدود نموده اند، برخی دیگر نیز فرکانس را به vpm 8000 تا vpm 10000 منحصر کرده اند. اما انچه که بایستی در صورت عدم وجود فرکانس معین در مشخصات فنی در نظر داشت این است که انرژی خروجی در فرکانس vpm 10000 دو برابر انرژی خروجی در vpm 8000 بوده و نیروی خروجی در vpm 8000 چهار برابر نیروی خروجی در vpm 5000 می باشد. مقادیر فوق الذکر مشروط به ثابت بودن کلیه پارامترها و فاکتورها به غیر از فرکانس (متغیر مستقل) ویبراتور است. 
پر واضح است که مخلوط های مختلف بتنی، عکس العملها و بازتابهای متفاوتی در برابر ویبراسیون از خود نشان می دهند، نسبتهای اختلاط و دانه بندی سنگدانه های مصرفی در بتن، بیشترین تاثیر را در مقایسه با خمیر سیمان و یا مقدار اب بر روی ویبراسیون بتن و فرکانس مورد نیاز دارند. پایداری حبابهای هوا نیز خودشان به فاکتورهایی از قبیل شیمی سیمان و اب، نوع مخلوط و میزان اب و سیمان مصرفی در ساختار بتن، دانه بندی سنگدانه ها و دمای بتن وابسته هستند؛ مخلوط های بتنی با حبایهای ریز (Fine 0 air – void) در مقایسه با مخلوط های بتنی با حبابهای درشت (Coarse – air – void) به فرکانسهای بالاتری جهت ویبراسیون احتیاج دارند. نوع، اندازه، وزن دامنه نوسان و مدت زمان ویبره یک دستگاه ویبراتور همگی در تعیین فرکانس بهینه برای مخلوط بتنی در یک سایت خاص به همراه ماشین الات ویژه مصرفی در ان سایت، تاثیرگذار می باشند. اما انچه که حائز اهمیت است، این است که نتیجه بحث یک پاسخ عمومی و یا یک فرکانس معین نمی باشد، بلکه احتیاج واقعی این است که یک مخلوط معین بتنی در مقابل تجهیزات خاص به کار گرفته شده در ارتباط با ان، چه عکس العملی نشان داده و یا به عبارت دیگر با چگونه ترکیبی از تجهیزات و مواد می توان به مقاومت، دانسیته و دوام مورد نیاز بتن دست یافت. 
در حال حاضر، اطلاعات مربوط به تاثیرات فرکانس ویبراتور بر روی عملکرد بتن تا حدودی پراکنده می باشد. بیشترین این امارها و داده ها، نتیجه حل مسائل و مشکلات کارگاههای مختلف بوده است؛ لیکن از هم اکنون، توجه خاصی به ثبت و درج مشخصات اماری فرکانس ویبراتورها و جمع اوری اطلاعات مربوط به اینگونه تجهیزات معطوف گردیده است. در ضمن همه ما می توانیم با گوش دادن به صدای ویبراتور در پروژه های کوچک و بزرگ، احساسی از عملکرد انرا تجربه کرده و با بکارگیری مجدد این تجربیات اطلاعات مورد نیاز درباره ویبراتورها و بتنها را ارزیابی و تجزیه و تحلیل نمائیم. 

گوشهای خود را به کار اندازید! 
محدود فرکانسی vpm 6000 تا vpm 15000 که در مورد ویبراتورها مورد بحث قرار می گیرد، در حوزه شنوایی انسان می باشد؛ بنابراین به راحتی می توان از حس شنوایی ادمی به عنوان ابزاری برای تشخیص فرکانس ویبراتور و همچنین افت فرکانس دستگاه ورود شلنگ ویبراتور به درون بتن و نیز امیز دادن افزایش فرکانس ویبراتور در مواقع روان شدن بتن پلاستیک بهره جهت قالبهای مخصوص بتن اغلب صدای (Tone) ویبراتور را تشدید می نمایند، لذا با داشتن تجربه کارگاهی کسی می توان صدای صحیح ناشی از عملکرد درست ویبراتور را تشخیص دادن بخصوص هنگامیکه در کارگاه صدایی غیر از صدای ویبراتور شنیده نشده و اهنگ ویبراتور با صدای ماشین الات دیگر مخدوش نگردد. 
دستگاه کالیبره و کوک گیتار، و میله ای ساده و ارزان قیمت به منظور تخمین فرکانس ویبراتور پیشنهاد می گردد. این وسیله به قیمت 6 دلار، از شش سیم با محدوده فرکانس vpm 4900 تا vpm 19000 تشکیل شده است که اتفاقا محدوده فرکانس مورد نیاز در مورد ویبراتورها را نیز پوشش می دهد. سیم A با فرکانسی برابر vpm 6600، فرکانس معمول ادخال شلنگ ویبراتور در بتن بوده و در چنین فرکانس پائینی، مشکلات بسیار محدودی گزارش گردیده است. با سیمهای D و G می توان از vpm 8800 تا vpm 11800 را تجربه نمود. این محدوده، منطقه انتقالی از ویبراتورهای فرکانس پائین به ویبراتورهای فرکانس بالاست، و با سیم B نیز می توان به فرکانس vpm 14800 دست یافت. چنین فرکانسی (vpm 14800) مربوط به عملکرد ویبراتورهای فرکانس بالا در هوا می باشد. (یک مثال کاملا اشکار مربوط به انتقال فرکانسی از B به G مربوط است به فروبردن شلنگ ویبراتور با فرکانس هوایی vpm 14800 به فرکانس درون بتنی vpm 11800 که عملا 20% افت فرکانسی را نشان می دهد). سیم E نیز فرکانس vpm 20000/1 تداعی می سازد که شبیه صدای اژیر حمله هوایی است. چنانچه در کارگاه ویبراتوری این صدا شنیده شد، بهتر است شلوغ کاری را کنار گذاشته و با خاموش کردن ویبراتور، به فکر پوشاندن سطح بتن باشید.

نویسنده : Kenneth C.Hover

منبع: وب سایت علمی و اطلاع رسانی عمران ایران - civilmaster.ir

نانو پوشش های سنگ وچوب
این نانو پوشش ها ی آنتی باکتریال، مقاوم در برابر آب، هوا، مواد ارگانیکی و غیر ارگانیکی هستند و یکی از  پوشش های اصلی صنعت ساختمان به شمار می روند. نانو پوشش های سنگ وچوب ترکیباتی هستند که ضمن حفظ ظاهر اصلی سطح باعث عدم ایجاد چسبندگی در سطح شده و آب، چربی وسایرو آلودگی ها را از سطح دفع می کنند. ضمنا" نانو پوشش های سنگ وچوب برای سطوح سنگی نفوذ پذیرکه خاصیت مکندگی دارند نیز موارد استفاده بسیاری دارند. ترکیبات این نانو پوشش ها معمولا" شامل الماس، نقره، شیشه و سرامیک می باشند و باتوجه به موارد مصرف  ممکن است متفاوت باشند، اما در اکثرآن ها فاز حامل آب والکل است وذرات آنها تا 300 درجه سانتیگراد مقاوم هستند. 
مزیت ها: پوشش سطوح منفذ دار، حفظ تنفس سطوح، حفظ سطوح در برابرعوامل محیطی، امکان تمیز شدن لک ها ازجمله؛ چربی ها وروغن ها با آّب، جلوگیری از ایجاد کپک، جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح ازتاثیرنم وکثیفی ها. 

موارد مصرف

 سطوح چوبی 
نانوپوشش های سنگ وچوب، علاوه بر استفاده در سطوح چوبی معمولی برای سطوح چوبی جلادار وسطوح چوبی رنگ شده هم مورد استفاده قرارمی گیرند. درسطوح چوبی جلادارسه ماه پس ازاعمال جلا مورد استفاده قرارمی گیرند وبرای سطوح چوبی  رنگ شده ازنانوپوشش های چند منظوره استفاده می شود.

  سیمان های الیافی
ساختمان هایی که با سیمان های الیافی ساخته می شوند پس از مدتی به منبع لکه وکثیفی تبدیل می شوند. سیمان استفاده شده درنمای ساختمان ها، کثیفی هاوکپک ها رامکیده وباتاثیر نورخورشید آنها رابخوبی درداخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها  وکثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب درنمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها، باکتری ها وغیره به داخل ماتریس می شوند وظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند.

 آجرها وسرامیک ها
درخت های بزرگ اطراف ساختمان ها با به جا گذاشتن آثار خود برروی سطوح ساختمان ها باعث می شوند نمای ساختمان ها به مرور زمان رنگ سبز درختان رابه خود گرفته وبرای تمیز کردن آن ها می بایست ازابزارتمیزکننده بافشارهای قوی استفاده شود، اما این عمل نیز باعث می شود پس از چند ماه درسطح ساختمان چسبندگی بیشتری ایجاد شود و سریع تر وراحت تراز قبل کثیفی ها رابه خود جذب کنند دراین گونه موارد نیز استفاده از با نانوپوشش های سنگ وچوب ضروری به نظر می رسد.

 ماسه سنگ ها و بتن گازی
بتن گازی وماسه سنگ هایی که ساختار سفید رنگی دارند واغلب در آتلیه ها و ایوان ها به کار می روند، کثیفی ها وچربی ها را جذب کرده وظاهر آنها خیلی سریع به صورت نامطلوبی تغییرمی کند. در این شرایط استفاده ازتمیز کننده های بافشار بسیار قوی نیز کارساز نمی باشد. اما در صورت استفاده از نانو پوشش های سنگ وچوب درحالی که به سطح اجازه تنفس داده می شود، باعث عدم نفوذ مواد به سطح می شوند، بدین ترتیب رنگ وساختار اصلی سطح حفظ می شود.

 کاشی ها و لوح های سنگی
استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب باعث می شوند ساختمان ها همراه با باغچه ها و مجسمه های اطراف آن ها از تاثیرات محیطی محفوظ مانده و به مرورزمان در رنگ آن ها تغییری ایجاد نشود.

شیشه 
 نانو پوشش های شیشه در صنایع ساختمان واتومبیل بیشترین کاربرد را دارند، در ادامه به برخی ازکاربرد های  آنها در صنایع ساختمانی اشاره شده است.

شیشه های خود تمیز شونده
  این نوع نانو پوشش ها، باضخامت چند نانومتر در سطح شیشه یک فیلم آب دوست تشکیل می دهند، سطح هیدروفیل آنها از تاثیر نور خورشید یک فوتوکاتالیست تشکیل داده وآب جمع شده در سطح، درمقابل نیروی جاذبه زمین میزان آب/ هوا را برروی خود افزایش داده وبدین ترتیب آب جمع شده در سطح تماما" پخش شده وبخودی خود امکان تمیز شدن رابوجود می آورد. 
نانوپوشش های استفاده شده برروی شیشه پس از شش هفته خاصیت خود تمیزشوندگی  را از خود نشان می دهند. بنا به گفته متخصصین نانوذرات TiO2 موجود در این نانو پوشش ها دارای دو خاصیت است ؛ یکی از آن ها فوق العاده هیدروفیل بودن آن است، دیگر آن که دارای خاصیت ضد عفونی کنندگی است، زیرا TiO2 قادربه شکستن وتجزیه آلاینده های آلی است. این تاثیرپس ازگذشت چند هفته در شیشه  ایجاد می شود، زیرا تیتانیوم دی اکساید باید در داخل ماتریس شیشه جایگزین شده٬ و شیشه ها را از کثیفی های موجود رها کرده وسپس کثیفی های محیط رابه صورت کاتالیتیک تجزیه نموده واز بین ببرد. خاصیت پخش شوندگی مساوی آ ب در سطح باعث می شود بدون اینکه لکه ای باقی بماند سطح ازکثیفی ها عاری شود.

 شیشه های کنترل کننده انرژی
این نوع شیشه ها ضمن دارابودن تنوع دررنگ وسایر خصوصیات، قادرند باکاهش شدید امواج ماوراء بنفش ومادون قرمز عبوری وتنظیم عبور نورمرئی، در زمستان تا 85درصد ودر تابستان تا 80درصد از هدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگیری کرده ودر صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند.

 شیشه های محافظ در برابر آتش
شیشه های محافظ دربرابر آتش نیز یکی دیگراز دستاوردهای فناوری نانو است. این محصول از طریق قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانو ذرات سیلیس (SiO2) درمیان دو صفحه شیشه ای ساخته می شود که در هنگام گرم شدن شیشه این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره ومقاوم دربرابر آتش می شود. 

 بتن
تحقیقات بسیاری در زمینه بکارگیری فناوری نانو درساختمان بتن درحال انجام است به منظور درک این مطلب در سطح علم پایه از فناوری هایی مانند؛ میکروسکپ هایAFM ،SEM ، FIB که برای مطالعه در مقیاس نانو ساخته شده اند استفاده می شود

 نانوسیلیس ها(SiO2)
با استفاده از نانوذرات سیلیس می توان میزان تراکم ذرات را در بتن افزایش داده که این به افزایش چگالی میکرو ونانوساختارهای تشکیل دهنده بتن ودر نتیجه ویژگی های مکانیکی می انجامد. افزودن نانوذرات سیلیس به مواد بر مبنای سیمان هم موجب کنترل تجزیه شیمیایی ناشی ازH-C-S(کلسیم- سیلیکات - هیدرات)، که در اثر نشست کلسیم در آب رخ می دهد، ونیز جلوگیری از نفوذ آب به داخل بتن می شود که هردوی این موارد دوام بتن را افزایش می دهند.

 نانولوله های کربنی (CNT)
تحقیقات گسترده ای درخصوص کاربردهای نانولوله های کربنی در حال انجام است وتاکنون خواص قابل ملاحظه ای از آن ها کشف شده است؛ برای مثال باوجود اینکه چگالی آن ها یک ششم چگالی فولاد است، مدول یانگ آنهاپنج برابر واستحکام آنها هشت برابر فولاد است. درصورت افزودن نیم الی یک درصد وزنی از این نانولوله ها به ماتریس بتن خواص نمونه ها به طور قابل توجهی بهبود می یابد. (نانولوله ها ی کربنی به صورت های تک جداره ویاچند جداره مورد استفاده قرار می گیرند.

 نانو ذرات رس (Nano-Clay)
برخی از انواع نانوذرات درچسب های (ملات های binder) مختلف ونحوه تاثیر آنها برروی ویژگی های کلیدی مرتبط با فرسایش بتن؛ مانند ممانعت ازانتقال یون های کلر، مقاومت دربرابر دی اکسید کربن، پخش بخار آب، جذب آب وعمق نفوذ هدایت می شوند.  نوعی حلال متشکل از رزین اپوکسی باوزن ملکولی پایین ونانوذرات رس(Nano-Clay)، نتایج امیدوارکننده ای را در این زمینه نشان داده است.

 نانوذرات اکسید آهن یا هماتیت(Fe2O3)
درصورت اضافه نمودن نانوذرات اکسید آهن به ماتریس بتن علاوه بر افزایش مقاومت بتن، پایش سطوح تنش بتن را ازطریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی برشی امکان پذیر می سازد.

نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2)
نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم هم برای بهبود ویژگی های بتن در نمای ساختمان ها به عنوان پوشش بازتاب کننده مورد استفاده قرار می گیرد. این نانو ذرات ازطریق واکنشهای فوتوکاتالیستی قوی قادر به شکستن وتجزیه آلاینده های آلی،ترکیبات آلی فرار(VOC) وغشای باکتریایی هستند، به همین جهت برای ایجاد خاصیت ضد عفونی کنندگی به رنگ ها، سیمان ها وشیشه ها اضافه می شوند. بتن حاویTiO2 دارای رنگ سفید و درخشندگی خاصی است و این درخشندگی رابطور موثری حفظ می نماید. درحالی که ساختمان های ساخته شده بابتن معمولی فاقد چنین ویژگی هستند.

فولاد
 فولاد یکی از فلزات بسیار مهم در صنعت ساخت وساز است.  تحقیقات نشان داده است اضافه نمودن نانو ذرات مس به فولاد از ناهمواری های سطحی فولاد می کاهد و درنتیجه تعداد عوامل افزایش دهنده تنش ودر نهایت ترک خوردگی های ناشی از خستگی سازه هایی مانند پل ها و برج ها، که در آنها بارگذاری به طور متناوب انجام می گیرد رامحدود می سازد.

حسگرها 
حسگرها ی مبتنی برفناوری نانو نیز می توانند به نوبه خودکاربردهای زیادی در سازه های بتنی داشته باشند؛ برای کنترل کیفیت ودوام بتن، این حسگرها می توانند برای هدف های مختلفی نظیر؛ اندازه گیری چگالی، میزان افت بتن، پارامترهای موثر دردوام بتن مانند؛ دما، رطوبت، غلظت کلر،  PH ؛دی اکسیدکربن، تنش، خوردگی میلگردها وارتعاش طراحی شوند.

 منبع: وبلاگ عمران سیویل- omrancivil.mihanblog.com

آب های  زیرزمینی (groundwaters)

آب زیرزمینی آبی است که در زیر سطح زمین ، درزه‌ها و فضاهای حفره‌ای را در صخره‌ها و رسوبات پر می‌کند. اکثر آبهای زیرزمینی بطور طبیعی خالص هستند. اکثر اوقات ، آبهای زیرزمینی سالها حتی قرنها قبل از مصرف دست نخورده باقی می‌مانند. بیش از 90% آب آشامیدنی کل جهان از آب زیرزمینی است. مردم ما هر روز 1700 میلیارد لیتر آب مصرف می کنند. 97% آبهای کره زمین درون اقیانوسها است و 2% آن یخ زده است. ما آب مورد نیاز خود را از 1% باقیمانده تهیه می‌کنیم که از یکی از دو منبع زیر بدست می آید: سطح زمین (رودخانه‌ها ، دریاچه‌ها و نهرها) و یا از آبهای زیرزمینی. امروز حدود 117 میلیون نفر ، یعنی بیش از نیمی از جمعیت آمریکا متکی به آبهای زیرزمینی به عنوان منبع آب آشامیدنی هستند. جای تعجب نیست که کشف آلودگی آبهای زیرزمینی در تمام دنیا موجب بروز نگرانیهای شدیدی شده است.

سفره آب زیرزمینی (groundwater table)

سفره آب به لایه یا منطقه قابل نفوذی در زیر سطح زمین گفته می‌شود که آب در آن می‌تواند جریان یابد. سفره آب همچنین باید قابلیت آبدهی خوبی داشته‌ باشد. سطح فوقانی سفره آب ، یا سطح ایستایی همواره افقی نیست و به‌طور طبیعی از منطقه تغذیه آن ، یعنی محل و منطقه‌ای که آب زیرزمینی را تامین می‌کند، به طرف محل تخلیه دارای شیب است. بطور کلی شکل سطح استیابی غالبا از شکل سطح زمین پیروی می‌کند. ولی برآمدگیهای آن هموارتر است. بنابراین ایستایی در نواحی پست در نزدیک سطح زمین و در تپه‌ها و کوه‌ها در عمق زیادتر قرار دارد.

بطور معمول در مناطق پرباران و در دشتها سطح ایستایی بالا و در مناطق خشک و کوهستانی پایین است. در مناطق مرطوب سطح ایستایی ممکن است تا نزدیک سطح زمین بالا بیاید. در گودیهای چنین نقاطی ، ممکن است «آبگیر» و در صورت وجود پوشش گیاهی ، «باتلاق» بوجود آید. تغییرات ارتفاع سطح ایستایی را بر حسب زمان به صورت نمودارهایی به نام هیدروگراف نشان می‌دهند.سفره‌های دارای بازدهی قابل توجه اغلب در رسوبات ناپیوسته شنی و ماسه‌ای تشکیل می‌شوند.

آبرفتها ، یعنی رسوباتی که توسط رودها در دره‌ها و دشتها برجای گذارده می‌شوند، معمولا سفره‌های آب زیرزمینی خوبی تشکیل می‌دهند. رسوبات رسی گرچه از تخلخل زیادی برخوردارند، ولی چون قابلیت نفوذ کمی دارند، با وجود حجم آب زیادی که ممکن است در خود ذخیره کرده‌باشند،سفره آب زیرزمینی تشکیل نمی‌دهند و به عنوان مواد غیر قابل نفوذ در نظر گرفته می‌شوند. در سنگهای متراکم نیز آب معمولا در نمونه‌هایی ایجاد می‌شود که از تخلخل ثانوی قابل توجه برخوردار باشند. در این میان بهترین سفره آبها معمولا در سنگهای آهکی درز و شکافدار ایجاد می‌شود.

تقسیم بندی سفره های آب زیرزمینی 

سفره های آزاد 

تئوری های مربوط به منشأ آب های زيرزمينی

برای منشأ آب های زیرزمینی تئوری های متعددی بیان گردیده است که از همه مهمتر تئوری نفوذ آب در زمین است . قسمت بزرگی از آبی که به صورت برف و باران به زمین می رسد در زمین نفوذ کرده و پس از برخورد با سنگ ها و طبقات غیر قابل نفوذ مخازن آب های زیرزمینی را می سازند . اینتئوری اولین بار در قرن 18 میلادی توسط یک نفر فیزیکدان فرانسوی به نام ماریوت عنوان گردیده و بعد توسط لومونوسوف مورد تأیید واقع شد . با این توصیف که ترکیب شیمیایی این آب ها پس از نفوذ در زمین ثابت نمی ماندو بر حسب سنگی که در آن جریان یافته است تغییر می یابد .

تئوری فوق مدتی مورد قبول واقع شد ولی در مورد آب هایی که در مناطق مختلف زیرزمینی محبوس بودند بدون این که در آنجا نزولات آسمانی قابل توجهی دیده شده باشد ، صادق نبود . لذا در اواخر قرن 20 تئوری جدیدی توسط ولگر ارائه گردید . این تئوری منشأ آب های زیرزمینی را از طریق آب های نفوذی قابل قبول نمی داند بلکه تشکیل آن ها را از تراکم بخار آب موجود در هوا که در بین ذرات و خلل و فرج سنگ ها نفوذ می کند استنباط می نماید . بنابراین تئوری جدیدی به نام تئوری تراکم آب به وجود می آید .

این تئوری به شدت از طرف اکثر دانشمندان انتقاد می شود و آن را غیر واقعی اعلام می دادند زیرا که بخار آب موجود در فضا به اندازه کافی نیست که بتواند مستقلاً منابع عظیمی از آب های زیرزمینی را تشکیل دهند .

در اوایل قرن 20 تئوری دیگری به نام تئوری آب های ابتدایی توسط یک نفر دانشمند اتریشی به نامE-  Suess ارائه داده می شود که از طرف بسیاری از آبشناسان استقبال می گردد . طبق این تئوری بخارها و گازهایی که از ماگما در اعماق زمین برمی خیزد با نزدیک شدن به سطح زمین متراکم شده و به صورت آب ابتدایی ظاهر می گردند . تجربیات کافی امروزه این نظریه را نیز رد می کند .

بالاخره تئوری آب های فسیل مطرح می شود . تئوری مذبور آب های زیرزمینی نواحی عمیق را به باقی مانده آب های حوضه های قدیمی که در زیر رسوبات مدفون شده اند ربط می دهد . پس از اظهار نظر آبشناسان ممالک مختلف و بررسی تئوری های فوق ، قریب به اتفاق متخصصین تئوری اول یعنی تئوری آب های نفوذی را در مورد آب های زیرزمینی قابل قبول می دانند .

نفوذ آب در زمین تا برخورد به قشرهای نفوذ ناپذیر ادامه می یابد . به محض این که آب ها به این قبیل لایه ها رسیدند و جریان آنها از هر طرف متوقف گردید در خلال حفره های سنگ ها جمع شده و سفره های آبدار و یا مخازن زیرزمینی آب را تشکیل می دهند .

چون غالباً در اعماق زمین طبقات نفوذ پذیر و غیر قابل نفوذ متناوباً قرار دارند ، لذا ممکن است در ناحیه ای از زیرزمین چندین سفره آبدار بر روی یکدیگر وجود داشته باشند . بالاترین سفره های آبدار زمین را که نزدیک به سطح زمین است و چاه های معمولی به آن می رسد سفره های آب سطحی و یا مخزن چاه ها می نامند و سفره های زیرین را آب های عمیق و مخصوصاً آن هایی که در اعماق زیادتر قرار دارند آب های محصور و یا سفره های محاط می خوانند . مخازن سطحی آب های زیرزمینی با تغییر نزولات و درجه گرمای بیرون بسیار تغییر می کند . به همین جهت مقدار آب چاه هایی که از این مخازن تغذیه می نمایند سریعاً کم و زیاد می شود .

در صورتیکه چاه های عمیق که از مخازن عمیق تر زمین ( منطقه اشباعی دائم ) آب می گیرند مقدار آبشان چندان تغییر نمی نماید . به علاوه از نظر بهداشت هم آب چاه های عمیق ( مخصوصاً در نواحی مسکونی ) پاک تر از آب چاه هایی است که به مخازن سطحی مربوط می شوند .عوارض خارجی سطح زمین باعث می شود که سطح ایستایی آب های زیرزمینی افقی نباشد . آنانکه در مجاورت دره ها که نیروی جذب سنگ های مخزن کمتر است و از مقاومت در مقابل مسیر جریان آب در داخل زمین کسر می شود سطح ایستایی پایین تر قرار می گیرد ، بدین ترتیب سطح ایستایی آب های زیرزمینی عموماً در کنار دره ها انحنا پیدا می کند و تحدب سطح مزبور به سمت بالا می رود.همانطوريكه برجستگي هاي سطح زمين باعث تقسيم آب هاي سطحي از يكديگر است ، چين خوردگي لايه هاي غير قابل نفوذ در اعماق زمين هم وسيله جدا بودن حوضه هايي از سفره هاي آبدار زيرزمين مي گردد و باعث مي شود تغييرات آب يك مخزن در مخزن مجاور مؤثر نباشد .

حالت های مختلف آب ها در قشر جامد زمين

قسمت عمده از آبی که بصورت برف و باران به زمین می رسد پس از نفوذ در زمین و رسیدن به طبقات زیرین کلیه درزها و شکاف ها و خلل و فرج بین ذرات سنگ ها را اشغال می نماید و پس از برخورد به سنگ های غیر قابل نفوذ مخازن آب های زیرزمینی را می سازد. آب های زیرزمینی به صورت زیر دیده می شوند :

1) آب محبوس ، 2) آب ثقلی یا آب آزاد  ، 3) آب اشباع

1) آب محبوس : آبی است که به وسیله نیروی چسبندگی مولکول ها در حجم سنگ نگاهداری می شود و این نیرو همیشه بزرگتر از نیروی ثقل است .

2) آب آزاد : عبارت از مقدار آبی است که در داخل خلل و فرج و یا فضاهای آزاد سنگ ها تحت تأثیر نیروی ثقل جریان می یابد مشروط بر اینکه سنگ مزبور از آب اشباع شده باشد .

3) آب اشباع : حداکثر مقدار آبی است که سنگ قابل نفوذ می تواند در خود نگاهدارد . آب های محبوس از نظر کانی شناسی و سنگ شناسی بسیار حائز اهمیت می باشند . در صورتیکه آب های آزاد چون در داخل سنگ ها جریان می یابند و یا ذخیره می شوند از نقطه نظر آب های زیرزمینی قابل توجه هستند .

پیشرفت اقتصاد و صنعت هر کشوری با مقدار آب های زیرزمینی رابطه مستقیم دارد بطوریکه آب مصرفی اکثر کارگاه های صنعتی بوسیله این آب ها تأمین می گردد.آب های زیرزمینی به علت داشتن عناصر مفید در فعل و انفعالات شیمیایی وارد می شوند . به علت خاصیت انحلال بعضی از مواد موجود در داخل سنگ ها از قبیل سنگ طعام و آهک و غیره را به حالت محلول در می آورند و بدین نحو تغییراتی در ترکیب و ساختمان سنگ روی می دهد.با داشتن قدرت حمل و رسوب گذاری تشکیلاتی از کانی های مفید را در زمین ایجاد می نمایند مانند معادن مس ، منگنز ، کربنات ژیپس و غیره .

آب های زیرزمینی در تشکیل گازهای کانی ساز مخصوصاً مخازن آب های گرم و معدنی در عمل دگرگونی سنگ ها بسیار مؤثر هستند .

خواص فيزيكی آب های زيرزمينی

خواص فيزيكی آب های زيرزمينی شامل زلاليت ، رنگ ، بو ،‌طعم و درجه حرارت است كه در ذيل به طور خلاصه به هر يک می پردازيم :

زلاليت :  آب های طبيعی به دو حالت صاف ( زلال ) و در ( تيره ) يافت مي شوند. آب موقعی كدر است كه مقدار مواد معدنی و يا ساير مواد معلق در آن وجود داشته باشند. بنابراين كم و يا زياد بودن مواد فوق در شدت تيرگی آب بسيار مؤثر است.

رنگ : آب آشاميدنی معمولاً بی رنگ است ولی در محيط های وسيع به رنگ آبی ديده می شود . رنگ آب های زيرزمينی به علت وجود مواد خارجی تغيير مي كند. املاح آهن و يا هيدروژن سولفوره آب را به ترتيب به رنگ های قرمز و آبی درمی آورند. آب هایی كه دارای ترکیبات منگنز هستند سیاه رنگ است در صورتی كه آب باتلاق ها به علت زیاد بودن اسید هومیک زرد رنگ است.

بو:  به طور كلی آب های زیرزمینی بدون بو هستند. وجود بوی مخصوص در آب نماینده این است كه آب مزبور به وسیله چاه های مختلف تغذیه می شود و یا اینكه در آن بعضی از مواد شیمیایی داخل گردیده است. مثلاً بوی گندیده بعضی از آنها مربوط به اسید هومیک است

طعم یا مزه: طعم آب بسته به ترکیب مواد مختلفی است كه در آن محلول هستند. اگر مقدار كلرورها (نمک طعام و غیره) آن حدود 300 میلی گرم در لیتر باشد مزه شور دارد. چنانكه مقدار سولفات های محلول در آن از 400 تا 450 میلی گرم در لیتر برسد مزه كاملاً تلخ می دهد . اگر ازمناطقی كه ژیزمان های سولفوره دارند عبور كند مزه اسید به خود می گیرد . بنابراین مقدار مواد محلول و نوع بستری كه آب در آن جریان می یابد و یا ذخیره می شود در طعم آن مؤثر است .

حرارت:  درجه حرارت آب های زیرزمینی با عمق سفره ، وجود كانون آتشفشانی و موقعیت جغرافیایی محل فرق می كند . لذا از روی درجه حرارت می توان آنها را به چند دسته به شرح زیر تقسیم كرد :

- آب خیلی سرد (حداكثر تا 5 درجه سانتی گراد)

- آب سرد (10 درجه سانتی گراد)

- آب نسبتاً ملایم (18 درجه سانتی گراد)

- آب ملایم (25 درجه سانتی گراد)

- آب ولرم (37 درجه سانتی گراد)

- آب گرم (بالاتر از 40 درجه سانتی گراد)

درجه حرارت آب در اثر نمك یا گازهای محلول در آن تغییر می نماید .

ساختمان شیمیایی آب های زیرزمینی

بطوریكه می دانیم آب از یون های هیدروژن H+ و هیدروكسیل OH- تركیب یافته و مقدار یون های مزبور در آب معمولی در درجه حرارت معین ثابت است . چنانكه مقدار هر یك از این یون ها تغییر یابد آب حالت اسیدی ( یون هیدروژن زیادتر ) و یا حالت قلیایی ( هیدروكسیل بیشتر ) به خود می گیرد.از نظر PH آب را می توان به سه دسته تقسیم كرد:

- آب های خنثی كه PH آنها در حدود 7 است.

- آب های اسیدی كه PH آنها كمتر از 7 است.

- آب های قلیایی كه PH آنها بیشتر از 7 است.

به طوركلی ساختمان شیمیایی آب های زیرزمینی بر حسب مصارف مختلف فرق می كند.ساختمان شیمیایی آب آشامیدنی غیر از ساختمان شیمیایی آب است كه در صنعت از آن استفاده می شود . بنابراین در استخراج و بهره برداری از آب های زیرزمینی می بایست شرایط زمین شناسی و هیدرولوژیكی محل مورد نظر كاملاً بررسی و مطالعه گردد.اگر از آب های زیرزمینی برای تأمین مصارف شهری مخصوصاً آشامیدن بهره برداری نماید باید دقت شود كه آب مزبور به وسیله مواد آلی و یا سایر مواد زیان آور آلوده نگردد . اصطلاح سنگینی آب هم در مقوله ساختمان شیمیایی آب مطرح می شود . آب موقعی سنگین است كه دارای كلسیم ( Ca ) و منیزیم ( Mg ) باشد . معمولاً هر 5 میلی گرم كربنات كلسیم محلول در یك لیتر آب را یك درجه سختی می نماید.سنگینی تمام آب های طبیعی ممكن است منوط به وجود بیكربنات ها ، سولفات ها ،‌كلرورها یا نیترات های كلسیم و منیزیم و آهن و یا عناصر معدنی دیگر باشد . ایجاد فلس های نامحلول روی دیواره مخازن و قشرسفید ابری در لیوان مربوط به سنگینی آب است .

مشکلات و آلودگی آبهای زیرزمینی