دانلود تحقیق درمورد مهندسی عمران و تکنولوژی

در دهه های اخیر مهندسان و معماران برای دستیابی به مقاومت و پایداری سازه و همچنین الزامات طراحی از بتن پیش ساخته استفاده می کنند. برخی مزایای بتن پیش ساخته عبارتند از:

۱) مقاومت مناسبی در برابر ضربه و حریق دارند.

۲) انتخابهای هنری و زیبایی شناختی تقریبا نامحدود به لحاظ شکل ، رنگ و ... دارند .چنانچه ساختار سطحی مناسب آن برای اجرا هر نوع طراحی شرایط مناسبی را طراحی معماری فراهم می آورد.

۳) بدلیل تولید کارخانه ای آن کنترل کیفیت دقیقتری صورت می گیرد و سازگاری فوق العاده ای بین اجزاء سازه ایجاد می کند. 

۴) سرعت ساخت و اجرا بیشتر آن سبب کاهش تأخیرهای ناخواسته و کاهش قیمت تمام شده آن نسبت به سایر روشهای ساخت می گردد.

۵) بازده حرارتی عالی و مقاومت مناسب در برابر تغییرات آب و هوایی از دیگر مزایای آن است.

شرکت Altusgroup اخیرآ نوعی بتن پیش ساخته را برای اجزاء سازه ای و معماری ساختمانهای مسکونی و تجاری تولید کرده است. این محصول با نام «کربن کست» برای ساخت پانلهای دیواری،پانلهای معماری،پانلهای دیواری عایق و اجزاء سیستمهای ساختمانی و معماری ساختمان مناسب تر از قطعات پیش ساخته قبلی است. در کربن کست بجای استفاده از فولاد در آرماتورگذاری فرعی برای انتقال برش از شبکه فیبرهای کامپوزیتی استفاده شده است.در این نوآوری جالب توجه در تکنولوژی ساخت بتونهای پیش ساخته آرماتورگذاری مرسوم جای خود را به شبکه ای از فیبرهای کربن ضد خوردگی و با مقاومت بالا می دهد. این ابتکار سبب کاهش ضخامت مقاطع پیش ساخته و کاهش وزن اجزاء سازه ای و معماری (بار مرده) ساختمان تا ۶۶٪ می گردد. در این بتن پیش ساخته از میلگرد و کابلهای فولادی معمول برای آرماتورگذاری اصلی و از شبکه فیبرهای کربنی چسبیده به رزین با ضخامت ۱ میلی متر برای آرماتورگذاری فرعی استفاده می شود. مقاومت بالا ،دوام فوق العاده و خواص کششی بسیار خوب آن در مقایسه با میلگرد از نکات بارز این محصول است.بطوریکه در آن پوشش موثر بتنی سه چهارم اینچی تا سه اینچی در آرماتورهای فولادی به فقط یک چهارم اینچ پوشش بتنی کاهش می یابد.همچنین با استفاده از این تکنولوژی در ساخت پانلها و تیرهای T شکل کنترل ترک خوردگی انقباضی بتن (shrinkage cracking) نسبت به شبکه آرماتوری تا میزان ۵۰٪ بهبود می یابد و در پانلهای دیواری عایق بین جداره داخلی و بیرونی آن یک مقطع سازه ای کاملا مرکب ایجاد می کند.زیرا به لحاظ گرمایی کاملا عایق است. شبکه فیبرهای کربن کست همانند آنچه گاهی در مورد آرماتورهای فولادی دیده می شود زنگ نمی زند و نمای آن را بد شکل نمی کند.

کاهش وزن و ضخامت مقاطع پانلها و سپری های کربن کست سبب کاهش هزینه های حمل و نقل و نصب آن می گردد که در ساختمانهای بلند مرتبه رقم قابل توجه ای خواهد شد. علاوه بر این خاصیت عایق بودن این محصول به لحاظ صرفه جویی در مصرف انرژی و در نتیجه کاهش هزینه های بهره برداری و نگهداری ساختمان آن را به محصولی بسیار مناسب برای طراحی های سازگار با محیط زیست (environmentally friendly design ) تبدیل کرده است.

افزودن فیبر به بتن

سالهاست که تحقیقات گسترده ای برای ارزیابی و بررسی مزیت های کیفی استفاده از فیبر در بتن در کارهای عمومی مهندسی عمران در جریان است.فیبرهای افزودنی مختلفی در ترکیب با بتن برای کاربردهای خاص طراحی و برای بهبود خواص مکانیکی آن آزمایشهای زیادی صورت گرفته است.محققان در مواد جدید به دنبال افزایش شکل پذیری ، دستیابی به مقاومت فشاری بیشتر و یا افزایش مقادیر سختی ناهمسانگرد (anisotropic) هستند.مواردی که بیشتر در طراحی سازه ها در مناطق لرزه خیز کاربرد دارد. تحقیقات صورت گرفته بطورکلی به ارزیابی اثرات فیبرهای ساخته شده از فولاد،شیشه، کربن و یا کنف  روی رفتار بتن می پردازد.انتخاب مواد مختلف برای این صورت گرفته است تا خواص بتن الزامات ویژه طراحی را تامین کند. تعدادی از این الزامات شامل مقاومت قلیایی،مقاومت در برابر خوردگی،عدم حساسیت مغناطیسی و افزایش شکل پذیری اتصال تیر به ستون برای اتلاف انرژی در هنگام فعالیت گسلها و وقوع زلزله می باشد.

الیاف ریز تهیه شده از فولاد ،شیشه ،کربن و یا کنف چنان با بتن مخلوط می شوند که تشکیل ماتریسی از بتن میگردند که در آن الیاف سنگ دانه ها را در بتن در برگرفته اند.افزودن فیبرها به بتن آنرا همگن تر و ایزوترپیک تر می گرداند و سبب بهبود مقاومت کششی و به ویژه شکل پذیری آن می شود.اگرچه خواص فیبرهای ساخته شده از شیشه ،کربن و ... در برخی موارد متفاوت از خواصی است که ما از فولاد سراغ داریم اما آنچه کاملا مشهود است اینست که تنها فولاد است که می تواند ناحیه ای از رفتار پلاستیک را فراهم کند.

بيشترين كاربرد الياف فولادي در احداث تونلها و كفهايي است كه تحت بارهاي سنگين صنعتي قرار دارند.افزودن فيبرهاي فولادي سبب افزايش مقاومت كششي در بتنهاي معمولي و يا بتنهاي با مقاومت بالا مي گردد.همچنين اثرات مثبتي بر روي كنترل تشكيل تركها و تغيير شكلهاي درازمدت عضو دارد.در مورد فيبرهاي شيشه مي توان گفت كه ظرفيت بسيار خوبي در برابر حملات شيميايي در محيطهاي قليايي را دارد بنابراين الياف شيشه بويژه در مواردي كه مقاومت بالا در برابر خاصيت قلياي مورد نياز است قابل استفاده مي باشد.از ديگر مزيت هاي آن مقاومت در برابر خراش است.فيبرهاي كنف كه از قديمي ترين الياف محسوب مي شوند و در صنايع ديگري مانند نساجي نيز كاربرد دارند به دلايل زيادي استفاده از آنها در سازه هاي بتني با شكست همراه بوده است. زيرا از جهت خواص مكانيكي نسبت به ساير مواد فاصله زيادي دارد.مقاومت كششي و مدول يانگ در آن بستگي به فصل برداشت محصول و فرايند برداشت محصول دارد.همچنين بدليل وجود اسيد سيليسيك در آن مقاومت خوبي در برابر مواد قليايي ندارد و سبب انبساط قليايي و ايجاد ترك در بتن مي گردد.فيبرهاي كربن معمولا از مواد زائد حاصل از توليدات كربني مختلف بدست مي آيد و همچنين بصورت فتيله توليد و فروخته مي شود.بايد گفت كه كربن مقاومت در برابر خوردگي و جريان مغاطيسي بهتري نسبت به فولاد از خود نشان مي دهد. بطوريكه علاوه بر فيبرهاي فولادي فيبرهاي كربني آينده بهتري نسبت به ساير فيبرها در كاربردهاي مهندسي عمران دارند. اما بايد دقت داشت كه توليد بتن مسلح با فيبر با ارزش تر از اينست كه ما فقط فيبر به بتن معمولي اضافه كنيم.زيرا در اين صورت شاهد بهبود ساختار دانه اي براي تامين كارايي و خواص مكانيكي مخلوط خواهيم بود.