بتن

بتن

بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاهها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنا دنبال می شود،بتن وفولاد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند. فولاد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواص آن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتن است. اما بتن در یک شرایط کاملا متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوع سیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطلاع کافی از خواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد.

با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی از سیمانها که حاوی پوزولانها ،خاکستر بادی،سرباره کورههای آهن گدازی،سولفورها،پلیمرها،الیافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید می شد. ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز با استفاده از حرارت،بخار،اتوکلاو،تخلیه هوا،فشارهیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد.
بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به دست می آیدو دارای ویژگیهای خاص است. اولین سؤالی که پیش می آید این است که چه رابطه ای بین تشکیل دهنده بتن باید وجود داشته باشد تا یک بتن خوب به دست آید و اصولا بتن خوب دارای چه شرایط و ویژگیهایی است. رابطه بین اجزاء تشکیلدر مواد تشکیل دهنده بتن نیز تحولات شگرفی حاصل شده است. استفاده از افزودنی های مختلف به عنوان ماده چهارم بتن، گسترش وسیعی یافته و در پاره ای از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یک افزودنی در آن ساخته نمی شود. استفاده از سیمان های مختلف با خواص جدید و سیمان های مخلوط با مواد پوزولانی و نیز زائده های کارخانه های صنعتی روز به روز بیشتر شده و امید است که بتواند تحولی عظیم در صنعت بتن چه از نقطه نظر اقتصادی و چه از نظر دوام و نیز حفظ محیط زیست در قرن آینده بوجود آورد. در سازه های بتنی مسلح نیز جهت پرهیز از خوردگی آرماتور فولادی از مواد دیگری چون فولاد ضد زنگ و نیز مواد پلاستیکی و پلیمری (FRP) استفاده می شود که گسترش آن منوط به عملکرد آن در دراز مدت گشته است. با توجه به نیاز روز افزون به بتن های خاص که بتوانند عملکرد قابل و مناسبی در شرایط ویژه داشته باشند،سعی شده است تا در این مقاله به پاره ای از این بتن ها اشاره گردد. کاربرد مواد افزودنی به ویژه فوق روان کننده ها و نیز مواد پوزولانی به ویژه دوده سلیس در تولید بتن با مقاومت زیاد و با عملکرد خوب مختصراً آورده می شود. بتن های خیلی روان که تحولی در اجرا پدید آورده است و نیز بتن های با نرمی بالا برای تحمل ضربه و نیروهای ناشی از زلزله نیز از مواردی است که باید به آنها اشاره نمود. کوشش های فراوان برای مبارزه با مسأله خوردگی آرماتور در بتن و راه حل ها و ارائه مواد جدید نیز در اواخر سالهای قرن بیستم پیشرفت شتابنده ای داشته است که به آنها اشاره خواهد شد.
دهنده بتن،در خواص فیزیکی و شیمیایی و همچنین نسبت اختلاط آنها با هم است.چه اگر مصالح یا آب و سیمانی با خواصی مناسب بتن با هم مخلوط گردند و در شرایط و محیطی مناسب به عمل آیند،یقینا بتن خوبی حاصل می شودو اصولا بتن خوب، بتنی است که دارای مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخشی باشد. رسیدن به یک مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخش بدین معناست که سایر خواص بتن مانند مقاومت کششی، وزن مخصوص، مقاومت دربرابر سایش، نفوذ ناپذیری، دوام، مقاومت دربرابر سولفاتها و ... نیز همسو با مقاومت فشاری، بهبود یافته و متناسب می شوند.
اگر چه شناخت مصالح مورد مصرف در ساخت بتن و همچنین خواص مختلف بتن کار آسانی نیست اما سعی می شود به خواص عمومی مصالح و همچنین بتن پرداخته شود.
بتن اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، پل ها، تونل ها، سدها، اسکله ها، راه ها و سایر سازه های خاص دیگر، این ماده را بسیار پر اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده ارزشمند در شرایط ویژه و خاص مورد توجه کاربران آن گشته است. اکنون کاملاً مشخص شده است که توجه به مقاومت تنها به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربریهای متفاوت نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتن در محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفته است.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات و دستورالعمل ها واستانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.

در مواد تشکیل دهنده بتن نیز تحولات شگرفی حاصل شده است. استفاده از افزودنی های مختلف به عنوان ماده چهارم بتن، گسترش وسیعی یافته و در پاره ای از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یک افزودنی در آن ساخته نمی شود. استفاده از سیمان های مختلف با خواص جدید و سیمان های مخلوط با مواد پوزولانی و نیز زائده های کارخانه های صنعتی روز به روز بیشتر شده و امید است که بتواند تحولی عظیم در صنعت بتن چه از نقطه نظر اقتصادی و چه از نظر دوام و نیز حفظ محیط زیست در قرن آینده بوجود آورد. در سازه های بتنی مسلح نیز جهت پرهیز از خوردگی آرماتور فولادی از مواد دیگری چون فولاد ضد زنگ و نیز مواد پلاستیکی و پلیمری (FRP) استفاده می شود که گسترش آن منوط به عملکرد آن در دراز مدت گشته است. با توجه به نیاز روز افزون به بتن های خاص که بتوانند عملکرد قابل و مناسبی در شرایط ویژه داشته باشند،سعی شده است تا در این مقاله به پاره ای از این بتن ها اشاره گردد. کاربرد مواد افزودنی به ویژه فوق روان کننده ها و نیز مواد پوزولانی به ویژه دوده سیلیس در تولید بتن با مقاومت زیاد و با عملکرد خوب مختصراً آورده می شود. بتن های خیلی روان که تحولی در اجرا پدید آورده است و نیز بتن های با نرمی بالا برای تحمل ضربه و نیروهای ناشی از زلزله نیز از مواردی است که باید به آنها اشاره نمود. کوشش های فراوان برای مبارزه با مسأله خوردگی آرماتور در بتن و راه حل ها و ارائه مواد جدید نیز در اواخر سالهای قرن بیستم پیشرفت شتابنده ای داشته است که به آنها اشاره خواهد شد.

مقاوم سازی ساختمانها از تئوری تا عمل

مقاوم سازی ساختمانها از تئوری تا عمل

کلیات:
به هرحال مسأله مقاوم‌سازی در هر دو زمینه (چه ساختمان‌های قدیم و بافت فرسوده و چه ساختمان‌های نوساز) مطرح می‌باشد. در مورد نوسازی ساختمان‌ها نیاز به ضوابط منسجم‌تری برای کنترل دقیق طراحی، ساخت براساس نقشه‌های اجرائی، جوشکاری صحیح و بتن‌ریزی قابل اعتماد وجود دارد مخصوصاً حتی پس از محاسبات و طراحی مناسب، ضعف جوشکاری در ساختمان‌های فلزی و کم بودن مقاومت بتن در سقف و پی ساختمان‌های فلزی و در کل ساختمان‌های بتنی، معضل بزرگی می‌باشد و هیچ نوع کنترلی بر آنها وجود ندارد. قابل ذکر است که اکثر بتن‌های مصرفی در ساختمان‌های ساخته شده حتی در چند سال اخیر از مقاومت محاسباتی ضعیف‌تر هستند و در هنگام وقوع زلزله، فجایع جبران ناپذیری را بوجود خواهند آورد. در حالی‌که نزد مردم، اسکلت بتنی ساختمان مقاوم‌تری را تداعی می‌نماید. «شن و ماسه شسته نشده، دانه‌بندی غلط، کم بودن عیار سیمان، شل و پر آب بودن بتن برای بتن‌ریزی راحت‌تر با پمپ و ...»، همگی باعث کاهش مقاومت بتن می‌شوند. شرکت‌های تولید بتن، در صورت کاستی مقاومت بتن از میزان تعهد شده، تحت شرایطی فقط حاضر به پرداخت بهای بتن می‌باشند و خسارات وارد بر ساختمان را نمی‌پذیرند. پیشنهاد می‌شود چنین امری مستوجب برخورد کیفری از طریق قوه قضائیه باشد.
هرچند بین کسانی که در تهیه ملزومات و آهن آلات و بتن عمداً کوتاهی می‌نمایند و آنان که در این مورد دریغ نمی‌ورزند ولی به علت عدم اطلاع فنی لازم، ساختمان آنها در اجرا ضعیف است تفاوت بسیاری وجود دارد ولی شاید در هنگام وقوع زلزله، سرنوشت هر دوی آنها یکی، یعنی نتیجه تخریب ساختمان و بروز فاجعه انسانی و مالی باشد بنابراین لحاظ نمودن ضوابط قوی‌تر اجرائی و نظارتی و کنترل مضاعف بسیار ضروری به نظر می‌رسد. در جائی که شهرداری گزارش مهندس ناظر مبنی بر عدم خلاف در متراژ ساختمان را با بازدید مضاعف عوامل شهرداری کنترل می‌نماید می‌بایست در مورد اصل بسیار مهم‌تر یعنی استحکام ساختمان، این کنترل مجدد و مضاعف نیز وجود داشته باشدت و تنها به گزارش مهندس ناظر اکتفا ننماید، چون شرایط ساخت و ساز و مسائل تحمیلی از طرف مالک و کارفرما، متأسفانه بنیان‌های این‌گونه نظارت را به کلی سست نموده است و نباید با طرح مسائل شعارگونه از واقعیت آن اجتناب نمود.

مسأله مهم بعدی، قطعات الحاقی و غیر باربر ساختمان مثل دیوارهای اطراف و تیغه‌ها، دست‌انداز بام و بالکن و پنجره و شیشه مخصوصاً نماهای شیشه‌ای می‌باشد که به علت عدم اتصال کافی به سازه ساختمان در اثر وقوع زلزله حتی مواقعی که ساختمان از نظر اسکلت مقاوم باشد، «احتمال جدائی و ریزش» آنها به داخل و خارج ساختمان وجود دارد و حتی در برخی موارد آوار و شیشه بر سر افرادی که در حال خروج از ساختمان هستند فرو ریخته و باعث جراحت و یا فوت آنها گردیده است. باید آیین‌نامه‌های اجرائی برای اتصال کامل این عناصر به سازه ساختمان ارائه گردد و در مورد نماهای شیشه‌ای نیز تجدیدنظر اساسی صورت پذیرد. مسأله مهم بعدی بازسازی ساختمان‌های فرسوده می‌باشد که ظاهر شکیلی به آن می‌دهد و ضعف‌های سازه‌ای آن‌را می‌پوشاند و این در حقیقت خواسته یا ناخواسته نوعی تقلب در ساخت و فروش به حساب می‌آید. در حالی‌که شهرداری‌های مناطق به هیچ وجه نباید به ساختمان‌هایی که استحکام واقعی سازه‌ای ندارند اجازه بازسازی بدهد.
مقاوم‌سازی:
مقاوم‌سازی در مورد ساختمان‌های بسیار قدیمی که عمدتاً متشکل از دیوار باربر و بعضاً همراه با یک نیمه اسکلت فلزی هستند به علت هزینه‌های بالا و مشکلات اجرائی اگر محال نباشد به غیرممکن نزدیک است. در مورد ساختمان‌های نیمه قدیمی و بعضاً جدیدتر، که به صورت اسکلت بتنی اجرا شده، به علت پوشش میلگرد در داخل بتن و عدم دسترسی آسان به آن و عدم وجود مصالحی که به راحتی به بتن اتصال یابد، تشخیص موارد ضعف و همچنین مقاوم‌سازی آن بسیار مشکل بوده و اجرای ورق و پروفیل فلزی جوشکاری شده روی اسکلت بتنی به صورت وصله و پینه راهگشا نخواهد بود، هرچند در کیفیت و مقاوم بودن بتن مصرفی نیز باید جداً شک نمود.
در ساختمان‌های اسکلت فلزی به علت ماهیت آن، اجرای مقاوم‌سازی عملی‌تر است، لیکن به دلیل هزینه زیاد و تخریب قسمت‌های زیادی از نازک‌کاری و سفت‌کاری برای دسترسی به تیرها و ستون‌ها و اتصالات، و همچنین چند واحدی بودن ساختمان‌ها و عدم حصول توافق هماهنگ در این مورد بین مالکین واحدها، معمولاً از اجرای آن اجتناب می‌ورزند، و در صورت اجرا نیز رسیدن به یک نتیجه ایده‌آل ممکن نمی‌باشد.
در این‌گونه موارد، گزینه بهتر، تخریب و نوسازی کامل ساختمان می‌باشد. به هرحال وضعیت فونداسیون و مقاومت آن در برابر نیروی زلزله نیز باید بررسی گردد.
مدارس:
بنابر مطالب فوق‌الذکر، مقاوم‌سازی در مورد ساختمان‌های خصوصی، عملاً در سطح کلان مطرح نمی‌باشد و ساختمان‌های عمومی، مخصوصاً مدارس و بیمارستان‌ها، حائز اهمیت بیشتری هستند.
به طور مثال اگر زلزله نسبتاً شدید در ساعت 11 صبح اتفاق بیفتد در ساختمان‌های مسکونی قدیمی که عمدتاً به صورت دو طبقه مسکونی می‌باشند، تعداد 4 الی 5 نفر ساکن هستند در حالی‌که در یک مدرسه بین 300 الی 800 نفر در حال تحصیل می‌باشند و چنین اتفاقی در این‌گونه ساختمان‌ها، فاجعه جبران‌ناپذیری را در پی خواهد داشت.
در یک بررسی کلی، ساختمان‌های وابسته به وزارت آموزش و پرورش را که صرفاً جهت موارد آموزشی استفاده می‌گردند، می‌توان به صورت ذیل تقسیم‌بندی نمود:
الف- مدارس بسیار قدیمی، که عمر آنها بیش از 30 سال است و متشکل از دیوار باربر و یا نیمه اسکلت فلزی می‌باشند. این نوع ساختمان‌ها عمدتاً فاقد عناصر مقاوم در مقابل زلزله مثل بادبند و قاب خمش‌گیر می‌باشد و هیچ‌گونه مقاومتی حتی در مقابل زلزله‌های کم شدت نیز نخواهد داشت.
ب- مدارس نسبتاً جدیدتر، که عمر آنها بین 15 تا 30 سال است و عمدتاً به صورت اسکلت فلزی اجرا شده‌اند لیکن نه دارای محاسبات و نقشه‌های مناسب بوده و نه در اجرای آنها رعایت اصول و استانداردهای لازم شده است و مقاومت آنها در مقابل زلزله به شبهات زیادی همراه است.
ج- مدارس جدید، که عمدتاً بعد از سال 67 الی 68 ساخته شده‌اند به علت وجود و اعمال آیین‌نامه‌های محاسباتی و اجرائی، از طرف سازمان‌های ذی‌ربط از وضعیت مناسب‌تری برخوردارند، لیکن به علت عدم کنترل دقیق اجرائی که ناشی از موارد مختلف است هنوز اطمینان کافی، حداقل نسبت به بعضی از آنها وجود ندارد.
د- ساختمان مدارس غیردولتی و غیرانتفاعی و آموزشگاه‌های خصوصی، ‌که مجوز آنها آموزشی نبوده است و در انتخاب ساختمان این مؤسسات صرفاً کمیت و مقدار فضاهای مورد نیاز، بررسی شده و هیچ‌گونه کنترل کیفیت و استحکام سازه در مورد آنها اصلاً و اساساً مطرح نبوده است. بنابراین ساختمانی که چه بسا برای استفاده مسکونی یا اداری (با بار زنده آیین‌نامه 200 یا 250 کیلوگرم بر مترمربع) نیز فاقد استحکام مورد نیاز می‌باشد بعد از بازسازی مورد بهره‌برداری آموزشی (با بار زنده 350 کیلوگرم برای کلاس‌ها و 500 کیلوگرم برای راهروها و 1000 کیلوگرم بر مترمربع برای مخازن کتاب) قرار گرفته است.
چه باید کرد:
این امر باید با همکاری وزارت مسکن و شهرسازی، سازمان نظام مهندسی، وزارت آموزش و پرورش، سازمان توسعه و نوسازی مدارس کشور، شهرداری و سایر سازمان‌های ذی‌ربط صورت گرفته و مراحل ذیل پیشنهاد می‌گردد؛
1- تهیه و ارائه ضوابط و آیین‌نامه و بخش‌نامه‌های اجرائی توسط سازمان‌های ذی‌ربط
2- بهره‌گیری از مهندسان عمران دارای پروانه اشتغال به کار سازمان نظام مهندسی جهت انجام این امر مهم، که آنان پس از تهیه گزارش از وضعیت موجود، طرح و نقشه‌های اجرائی مقاوم‌سازی را ارائه نمایند. حق‌الزحمه این موضوع می‌تواند به‌ صورت ارائه سهمیه متراژ اضافی تشویقی (محاسباتی) مهندسین موردنظر تهاتر گردد.
3- بررسی و تأیید طرح و نقشه‌ مربوطه در یک هیأت عالی نظارتی و یا توسعه مهندسان مشاور مورد تأیید وزارت مسکن و شهرسازی و شهرداری.
4- اجرای آن در زمان تعطیلی مدارس به خصوص در تابستان توسط گروه‌های اجرائی مجرب.
هزینه‌های مربوط به عملیات اجرائی شامل دستمزدها و مصالح مصرفی می‌باشد. هزینه مصالح مصرفی در چنین مواردی به نسبت کل هزینه ناچیز به نظر می‌رسد. (به طور مثال با نصب و جوشکاری یک لچکی به صورت ورق مثلثی کوچک به وزن تقریبی یک کیلوگرم، مقاومت برشی تکیه‌گاهی یک تیر اصلی را می‌توان بسیار برابر افزایش داد).
ولی دستمزدها مقادیر بیش‌تری نسبت به مصالح را در بر می‌گیرند و در کل با هزینه‌های نسبتاً متوسط و معقولی، می‌توان عمل مقاوم‌سازی مناسبی را در چنین ساختمان‌هایی انجام داد.
در مراحل بعدی، این روش را می‌توان برای مجتمع‌های بیمارستانی و اداری و یا عمومی که با ارباب‌رجوع بیشتری درگیر هستند انجام داد.

سازه ماکارونی

این مطلب  برای آشنایی دانشجویان عمران  با سازه های ماکارونی ارائه می گردد. امیدواریم که بزودی شاهد شکوفایی علمی دانشجویان این رشته باشیم:

    

 دروس سازه ای که در رشته مهندسی عمران در دانشگاه های ایران تدریس می شود ، معمولا به طور کلی به صورت تئوریک تدریس می گردد و دانشجویان کمتر این دروس را به صورت عملی تجربه می کنند ، بنابراین شاید فهم این دروس به صورت عمیق در حین دوران تحصیل ممکن نباشد .

ساخت سازه هایی توسط فولاد و یا بتن صرفا برای آموزش هم مقدور نمی باشد ، چرا که هزینه تمام شده این کار بسیار بالا است . بنابرلین در سرتاسر دانشگاههای معتبر دنیا ، سعی شده است ، تا بااستفاده از مصالح ارزان قیمت ( به جای بتن وفولاد ) و مدل کردن سازه های واقعی توسط این مصالح ، آموزش دروس سازه ای به صورت عملی ممکن شود . ماکارونی یکی از این مصالح جایگزین می باشد . این عنصر سازه ای جدید به دلیل برخی از خصوصیات ویژه مثل ( سبکی ، دسترسی ساده و ارزان بودن ) بیشتر از دیگر مصالح مشابه مورد توجه قرار گرفته است .

سالانه در آمریکا مسابقات بزرگی در این زمینه بین دانشجویان برگزار می گردد و سازه های ساخته شده توسط ماکارونی به دلیل طراحی بهینه

، به رکورد های غیر قابل باوری دست پیدا می کنند .

  

هدف از استفاده از ماکارونی به عنوان عنصر سازه ای

1.    در واقع ماکارونی بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه ای ناشناخته ای می باشد . این بدان معنی است که خصوصیات ماکارونی شامل حداکثر تنش کششی ، حداکثر تنش فشاری ، مدول الاستیسیته ، نحوه کمانش ماکارونی و دیگر خصوصیات ماکارونی که مورد نیاز برای طراحی و تحلیل سازه می باشند ، ناشناخته می باشد و تنها راه بدست آوردن این ویژگیها ایجاد وابداع آزمایش های ساده و دقیق می باشد .

2.    ماکارونی بر خلاف بتن و فولاد دارای  ضعف های زیادی می باشد  و این ضعف ها کار را برای طراح مشکل تر می کند و اینجاست که ابداعات و خلاقیت هنر نمایی می کنند و برای رسیدن به رکورد های بالا بهینه سازی سازه ها مطرح می گردد .

3.      ارزان بودن ماکارونی نسبت به مصالحی چون فولاد وبتن .

اهداف کلی طرح

1.     این طرح در وهله اول به عنوان یک طرح آموزشی می تواند بسیار مفید و سودمند برای دانشجویان رشته مهندسی عمران ایفای نقش نماید ، زیرا این امکان را به دانشجویان می دهد که ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبک و قابل دسترس ( ماکارونی به جای بتن و فولاد ) دست به طراحی و ساخت سازه های مختلف زده و با این کار کلیه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمایند .

2.   دانشجویان می بایست با استفاده از مسائل تئوریک فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمایشگاه های مربوط به آن تلاش نمایند تا خصوصیات عنصر سازه ای جدید را کشف نمایند .

3.   دانشجویان می بایست با استفاده از تحلیل سازه ها و با بکارگیری نرم افزار های کامپیوتری به طراحی و آنالیز سازه مورد نظر بپردازند.

4.      طراحی و ساخت یک سازه بهینه که تحت عنوان بهینه سازی سازه ها مطرح است .

                      

                     

معرفی سازه ماکارونی

 سازه های ماکارونی به سازه هایی اطلاق می شود ، که مصالح استفاده شده در آنها تنها ماکارونی و چسب می باشد . این سازه ها در مقیاس کوچکتر نسبت به سازه های واقعی طراحی و توسط ماکارونی و چسب ساخته می شوند و پس از ساخت مورد بارگذاری قرار می گیرند .

در واقع این سازه ها به عنوان ماکت ساخته نمی شوند و سازه ای که بار بیشتری را تحمل می کند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاری یکنواخت ، متمرکز و متحرک ) ،  Towercrain ، انواع قاب های ساختمانی و ستون های فشاری از جمله رایج ترین سازه های ماکارونی می باشند .

هر ساله در این راستا مسابقات بزرگی در دانشگاه های معتبر دنیا بین دانشجویان رشته مهندسی عمران برگزار می گردد . این دانشگاه ها از سالها پیش در این زمینه سرمایه گذاری کرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش های آنها در عمل استفاده کنند . طراحی و ساخت پل و ستون های فشاری رایج ترین رشته های این مسابقات  می باشند . بطور مثال طراحی و ساخت پل خرپایی تنها با استفاده از 750 گرم ماکارونی ( معادل یک بسته ماکارونی )  که می تواند وزن زیادی را تحمل نماید . طول دهانه پل یک متر و حداکثر ارتفاع پل نیم متر می باشد . پل روی دو تکیه گاه  که از یکدیگر یک متر فاصله دارند قرار می گیرد و تکیه گاهها فقط قادر به وارد کردن عکس العمل عمودی می باشند و هیچ عکس العمل افقی در تکیه گاهها بر پل وارد نمی شود . رکورد کسب شده در این رشته ( پل خرپایی ) معادل 176 کیلو گرم می باشد ، که این رکورد تقریبا 230 برابر وزن خود سازه می باشد . همچنین طراحی و ساخت سازه های فشاری که قادر به تحمل بار هایی بیش از نیم تن می باشند ، از دیگر نمونه های این سازه ها هستند . اینجا یک سئوال ممکن است مطرح می گردد ، آیا جنس ماکارونی در دست یافتن به رکورد های بالا موثر است ؟

در این زمینه تحقیقاتی روی محصول های مختلف شرکت های ماکارونی دنیا انجام گرفته و ماکارونی  شرکت Rose   ایتالیا به عنوان بهترین ماکارونی برای این هدف شناخته شده است .

البته لازم به ذکر است که قدرت و مهارت طراح در ارائه یک طرح موفق ، بسیار مهم تر از جنس ماکارونی در رسیدن به رکورد های بالا می باشد .

معرفی  انواع مختلف سازه های ماکارونی

سازه های فشاری :

نوعی پل با دهانه کوتاه ، که اکثر اعضای آن در فشار می باشند . از مزیت های این رشته از مسابقات طراحی اعضای فشاری و بررسی پدیده کمانش در آنها می باشد .

Tower Crain :

دراین  نوع از سازه های ماکارونی ، هدف طراحی جرثقیلهایی است که بر روی برجهای بلند به کار گرفته می شوند .این سازه ها باید قادر باشند با داشتن ارتفاع معین شعاع خاصی را تحت پوشش قرار دهند .

پل با بار متمرکز :

این سازه از به هم پیوستن دو خرپای دوبعدی به وجود می آید و بارگذاری از وسط دهانه صورت می گیرد .این نوع پل هر سه نوع عضو فشاری ، کششی و خمشی را دارا می باشد .

پل با بار گسترده :

پل به شکل ظاهری خرپا می باشد ، که بارگذاری به صورت گسترده و یکنواخت در تمام طول دهانه صورت می گیرد . در عمل می توان چنین فرض کرد که تمام وسایل نقلیه به دلیل ترافیک به صورت ثابت بر روی پل قرار گرفته اند .

پل با بار متحرک :

این نوع از سازه ماکارونی در واقع پیشرفته ترین و کامل ترین حالت از سازه ها می باشد ، که در آن طراحان اقدام به طراحی یک پل واقعی می کنند .بار قرار گرفته بر روی پل به صورت متحرک می باشد ، که این امر با عبور دادن یک وسیله نقلیه کوچک با سرعت معین ، که بر روی آن وزنه قرار داده می شود ، صورت می گیرد .

    

آب خیزداری

آب خیزداری

شهرمقدس مشهدباجمعیت ساکن بیش از3 میلیون نفروحضوربیش ازپانزده میلیون نفرزائر درسال به عنوان دومین کلان شهرمذهبی دنیا، به یقین نیازمندمراقبت های ویژه ای است .همانطورکه همکاران وکارشناسان محترم دراین همایش مطرح نموده اند،بحران آب گرفتگی وسیل درمشهدهمیشه به عنوان یک خطربالقوه مطرح بوده است وهنگامی که این خطربروزنموده است ،شاهدتلفات جانی ومالی فراوان بوده ایم.

باتوجه به اینکه گستره این خطربرکسی پوشیده نیست این سوال مطرح است که برای دفع این

خطرچه میتوان کرد؟

ابتدابایدعلت بروزخطررامشخص نمود.آیادردهه ها وسده های گذشته این خطروجودنداشته است؟

دریک مقایسه گذرابین سالهای نه چندان دورووضعیت امروزی ،منشاء اصلی مشکلات ناشی ازسیل درشهرمشهدمشخص می گردد.وسعت بافت فیزیکی مشهد،طبق نقشه توپوگرافی سال 1334 یعنی حدود51سال پیش( 43)کیلومترمربع بوده است ومی توان ادعانمودکه فشارچندانی رابرمحیط طبیعی پسکرانه خودواردنمی کرده است باگذشت 5 دهه شهرمشهدبارشدسریع خودازهرطرف گسترش یافته وفشارجدی رابربسترطبیعی خودواردنموده است .افزایش وسعت فضای شهری به (225 )کیلومترمربع طبق عکس landsat 7 سال 82 بدون توجه به فضای حوزه های آبخیز،حریم زهکشهای اصلی ،حفظ مسیلهای عمده ،مرفولوژی وشیب سطح زمین ،ساختارزمین شناسی وبسیاری عوامل دیگرصورت پذیرفته که احتمال وقوع سیلابهای مخرب رابه میزان بسیاری افزایش داده است

عملکردآبخیزداری درکاهش رواناب های مخرب دقیقا درجهت رفع صدمات وارده برحوزه های آبخیزاست.مقایسه الگوی زهکشی درخارج ازفضای کوهستان (دشت سرودشت)دردهه های گذشته بازمان فعلی که تقریباتمام آن بوسیله ساخت وسازوآسفالت پوشیده شده است به آسانی نشان دهنده بحرانی بودن وضعیت است).

بررسیهای ژئومورفولوژیکی گذشته ازطریق عکسهای هوایی وبرشهایی درنیمرخ عوارض سطحی پایین دست که هنوزبوسیله بتون وآسفالت مستورنشده ،حاکی ازآن است که درگذشته سیلاب بدون هیچ مانعی ،پس ازخروج ازکوهستان درکانالهای متعددی ازراس تاقاعده مخروط های افکنه ساخته خودحرکت می کرده وازآن پس نیزبندرت باتاسیسات شهری وفضاهای مسکونی درهم می آمیخته است.

درشرایط امروزی تمام سطح مخروط افکنه های پای کوهی از ساختمان ،خیابان،آسفالت وسیمان پوشیده شده والگوی زهکشی قدیمی بطورکلی بهم ریخته است.مسیراولیه سیلابها درفضای شهری گم ونامعلوم بوده وبسیاری ازآنها تسطیح،ساختمان سازی ویاآسفالت گردیده است.

گسترش شهرتاپای خط تغییرشیب کوه ودشت ادامه یافته وتجاوزبه درون حوزه های آبخیز نیزطی چندسال اخیرآغازشده است.درحال حاضرسیلاب تمام ارتفاعات جنوبی شهرمشهدفقط به 8کانال به ابعاد4*3 ونهایتا 3*3 مترهدایت می شود.

بسیارخوش بین ویاباطبیعت بیگانه بوده ایم که چنین آنرابه بازی گرفته ایم.

درطول چنددهه گذشته تغییرات قابل ملاحظه ای درحوزه های آبخیزصورت گرفته که همه آنها به فرآیندروندیابی سریع وشدیدسیل کمک خواهندکرد.

ازجمله این اقدامات ،برداشت بیش ازحدسنگ لاشه ازرخنمون های سنگی حوزه ها وبرهم زدن تعادل دامنه ها،برداشت مصالح شن وماسه ازبستررودخانه ها،تخلیه حجم وسیعی ازنخاله های بنایی،مسدودکردن آبراهه های اصلی وتخریب تقریبا کامل پوشش گیاهی حوزه است که منجربه پرشدن کانالهای موجوددفع آبهای سطحی شهرخواهدشد.چنانچه بدنبال دوره خشکسالی فعلی که تقریبا هجوم سیلابهای قوی راازیادبرده ایم ،یک دوره ترسالی شروع شود،آثارتخریبی سیلابها پس ازاین دوره چندین ساله با تمرکز رسوب درداخل حوزه ها به چندین برابر خواهدرسید.تراکم واحدهای مسکونی درمحل خروجی حوزه های آبخیز که طی سالهای اخیربوقوع پیوسته،باهجوم سیلاب فاجعه ای رابه بارخواهدآورد.

حوزه آبخیزی که درکوهستانهای جنوب وجنوب غرب شهرمشهد،پهلوبه پهلوی یکدیگرقرارگرفته وخروجی رواناب تمام آنهابه سمت فضای مسکونی شهرمشهداست به حوزه شهری مشهدشهرت یافته است.این حوزه ازنظرمختصات جغرافیایی بین 48و33تا 56و33 عرض شمالی و58و56 تا16و57 طول شرقی واقع گردیده است .وسعت این منطقه ازحاشیه جنوبی بافت فیزیکی شهرتاخط الراس اصلی حوزه های مذکورحدود45کیلومترمربع یا4500هکتارمی باشد.تداخل مرزهای حوزه با ساخت وسازهای شهری ،اراضی بامالکیت شخصی وگران قیمت،بزرگراهها،کاربریهای اداری_نظامی،محدوده های خدماتی وقانونی شهرمشکلات عدیده ای رابوجودآورده است.

متاسفانه هنوزبرای بسیاری ازسازمانهای مسئول این باورکه شهرمشهدبدلیل شرایط خاص خودیکی ازمهمترین کلان شهرهای دنیاست بوجودنیامده ودربسیاری ازمسائل شهر،هنوز برنامه های منسجم ،مشخص ومبتنی براصول علمی جدیدوجودندارد.

مشکل سیل مشهدتنهایکی ازدههاوصدها مشکلی است که این شهردرحال حاضرویادرآینده باآن مواجه خواهدبود.برنامه ریزی برای کنترل سیل شهرمشهدخیلی دیرشروع شده است ومتاسفانه هرروزشاهدکم شدن سطح حوزه های آبخیزوافزایش سطح ساخت وسازبوده ورشدسریع شهرتهدیدی برای حوزه آبخیز است.

درحال حاضربرای حل کامل مشکل سیل وخطرات آن درشهرمشهدبایستی دریک طرح جامع مطالعاتی،تمام مسائل مرتبط بااین پدیده درداخل وخارج شهرموردبررسی دقیق قرارگیردتابتوان معضلات وضع موجودوآینده راحل نمود.حل مشکلات محیطی شهرمشهدنیازبه تفکروایده جدیدداردوباحاکمیت تفکرات وروشهای سنتی گذشته ،محیطی غیر قابل تحمل برای آینده این شهرمتصوراست.

شرایط برنامه ریزی درحوزه شهری مشهدبه دلایل مختلفی ازاهمیت ومحدودیتهای خاصی برخوردارمی باشد.لذاهمین عوامل تفاوتهای بارزی درتصمیم گیری اجرای شیوه های اصلاحی دراین منطقه رابوجودمی آورد.

توسعه بافت شهری ،افزایش جمعیت دراین مناطق درهردهه مساحت بیشتری ازحوزه شهری رادربرمی گیرد.همین عامل باعث ایجادتغییرات درمورفولوژی منطقه شده است.ارزش ریالی زمین دراین مناطق به دلیل توسعه شهرباعث اهمیت مالکیتها ومحدودیت روشهای اجرایی می گردد.

وجودابهام درمالکیتها به دلیل ارزش زمین بین مردم وسازمانهای مختلف ازجمله آستان قدس نیزامکان بعضی عملیات رامحدودمی سازد.

برنامه ریزی درخصوص سیلابهای این حوزه درتوان اجرایی یک سازمان نمی باشدزیرامسائل شهری فراوانی وجودداردکه هماهنگی وهمکاری سازمانهای مختلف راجلب می کند.

استانداری،شهرداری،آب وفاضلاب ،منابع طبیعی وآبخیزداری ،آستان قدس ،دانشگاه وسازمانهای دیگرنقش مهمی درحل معضل سیل این محدوده دارند.عملیات کنترل سیل به تنهایی قادربه حل معظل نخواهدبود.بلکه بحث انتقال سیلابها درپایین دست ودرفضای شهری اهمیت به سزایی خواهدداشت.بایدبامهارت رواناب رادرخیابانها وکوچه های شهرمان هدایت کنیم.

حاصل سالها تجربه کشورهای دیگرآنست که بااجرای پروژه های آبخیزداری درسرشاخه ها می توان ضمن نفوذدادن آب باتاخیرازتشکیل سیلابهای مخرب جلوگیری نمود.این مقاله ضمن اشاره به خطرات متصوربرای شهرمشهدبا طرح عملیات آبخیزداری این نوع عملیات رایکی ازبهترین راه کارهای ممکن جهت کاهش خطرات روانابها معرفی می نماید.

مازمانی به سراغ مطالعه واجرای طرح کنترل سیلاب شهرمشهدرفته ایم که فضاهای مفیدبرای انجام چنین طرحهایی راازسطح حوزه های آبخیز کم کرده وبه زیرساخت وسازبرده ایم.

تجاوزبه درون حوزه های آبخیزبه دوصورت مستقیم وغیرمستقیم،طی سالهاانجام گرفته ودرآن ایام کسی به فکربرنامه ریزی نبوده است.

درحال حاضربرای حل کامل مشکل سیل وخطرات آن درشهرمشهدبایستی دریک طرح جامع مطالعاتی تمام مسائل مرتبط به این پدیده درداخل وخارج شهرموردبررسی دقیق قرارگیردتابتوان معضلات وضع موجودوآینده راحل نمود.

شرایط برنامه ریزی درحوزه شهری مشهدبه دلایل مختلفی ازاهمیت ومحدودیتهای خاصی برخوردارمی باشد،مانند:

1- توسعه بافت شهری وافزایش جمعیت

2- ارزش ریالی زمین واهمیت مالکیت ها

3- سطح محدودبعضی اززیرحوزه ها وشرایط خاص توپوگرافی

4- وجوددرگیری برسرمالکیت هابه دلیل ارزش زمین بین مردم وسازمانهای مختلف ازجمله آستان قدس _اوقاف _مسکن وشهرسازی _منابع طبیعی و...........امکان بعضی عملیات رامحدودمی سازد