وبلاگ تخصصی مهندسی عمران

ضعف‌ها و اشکالات اجرایی ساختمان‌های فولادی در حال ساخت، سید مهدی زهرائی، استادیار گروه عمران دانشکده فنی دانشگاه تهران و مدیر بخش مهندسی سازه مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، دوره آموزشی، ضعف‌ها واشکالات اجرایی ساختمان‌های در حال ساخت.

چکیده مقاله
با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله های اخیر مانند زلزله های منجیل و بم، احتمال وقوع زمین لرزه‌های بزرگ در بیشتر مناطق پرجمعیت کشور و نیاز جدی به اعمال کنترل کیفی در طراحی و اجرای ساختمان ها، هنوز توجه کافی به ساخت و ساز صحیح نشده است.
ساختمان های فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهد. در این مقاله مرور مختصری بر وضعیت اجرای این ساختمان ها در کشور می شود و موارد نقاط ضعف اجرایی که به‌طورمعمول بعلت سهل انگاری یا عدم تسلط کافی مهندس ناظر به اصول اجرایی ساختمان مقاوم در برابر زلزله رخ می دهد مورد توجه قرار داده و راهکار های مناسب و ممکن جهت بهبود ساخت و ساز ارائه شود.

مقدمه
با وجود لرزه خیزی بالای اغلب نقاط پر جمعیت کشور و آسیب پذیری ساختمان های موجود در برابر زلزله بر اساس تجربیات زلزله های اخیر مثل منجیل و بم و... هنوز توجه کافی به ساخت و ساز صحیح نشده است.از نظر مهندسی زلزله در حال حاضر احداث بناهای مقاوم در برابر زلزله به راحتی امکان پذیر است. لیکن درعمل مشکلاتی شکل گرفته که رسیدن به ساختمان های مقا وم تضمین نمی گردد. بیشتر ساختمان های کوچک مسکونی با نظارت صحیح مهندسان ساختما نی که دانش فنی لازم را دارند ساخته نمی شود و حتی اگر ساختمان مورد نظر درست طراحی و محاسبه شده باشد، به‌طورمعمول در اجرا به علت سهت انگاری مهندس ناظر و یا عدم تسلط وی به اصول اجرایی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله طرح دچار خطا های گاهی اساسی می‌گردد.
مشکل اصلی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها حتی نمونه های جدید الاحداث در ایران عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا میباشد. بسیاری از مهندسان کشور نه تنها اطلاعات کاملی در مورد اسیب پذیری و مقاوم سازی لرزه‌ای ندارند، بلکه در مواجهه با غالب مسایل اجرایی معمول ساختمان نیز کوتاهی می کنند. لذا بایستی سطح آگاهی در اطلاعات فنی این افراد افزایش یافته و نیز مکانیزمی برای اعمال قاطعیت اجرایی و کنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوری که حق مهندسی ناظر حفظ شده و مسئو لیتها به درستی تقسیم گردد. ساختمان های فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهد. لذا در این مقاله وضعیت ساخت و ساز ساختمان های فولادی در کشور مختصرا مرور شده و یکسری علل ضعف اجرای این ساختمان ها بررسی شده و توصیه هایی جهت بهبود اجرا ارائه می‌گردد.
معایب و ضعف های ساختمان های فولادی موجود ضعف های عمده ساختمان های فولادی با توجه به نحوه طراحی و اجرای آنها در پی ها، ستونها، تیرها، اتصالات تیرها به ستونها، اتصال تیر به تیر اصلی، سیستم باربر جانبی، اعضای مهار بندی، اتصالات باد بند ها، سیستم دیافراگم، کف دیوار ها و تیغه های داخلی و راه پله می باشد.

یکی از بهترین جزوه ها درمورد دینامیک سازه ها یا همان درسی که تحت عنوان اصول مهندسی زلزله می شناسیم اکنون برای دانلود آماده شده است این جزوه بصورت تایپ شده در 120 صفحه مربوط به جناب آقای دکتر مقدم از اساتید دانشگاه صنعتی شریف است.

مجموعه ٢٢ نقشه توپوگرافی برای استفاده در پروژه راه

( نقشه های توپوگرافی مربوط به شهرستان کرمانشاه می باشد )

• بتن ریزی در شرایط دمای بالاتر از ۵+ درجه سانتیگراد:

در این شرایط مهمترین مسئله آمادگی برای زمانی است که جبهه یخبندان محیط کارگاه را فرا می گیرد. در این حالت اگر گیرش خمیر سیمان صورت نگرفته باشد موجب یخ زدگی رطوبت داخلی بتن ، افزایش حجم آب و نهایتا انبساط حجمی بتن و ترک خوردگی آن می گردد. در زمانی که این احتمال وجود داشته باشد که چندین ساعت پس از بتن ریزی جبهه یخبندان فرا رسد باید از مواد ضد یخ که ترجیحا دارای ترکیبات زود گیر کننده هستند استفاده نمود.

استفاده از مواد زود گیر موجب تسریع در گیرش خمیر سیمان و مقاومت در برابر افزایش حجم یخ می گردد.
نباید فراموش کرد که همواره دمای بتن ریحته شده با استفاده از امکانات متفاوت گرمایشی باید در نقطه ای بالای ۵+ درجه سانتیگراد حفظ گردد تا واکنش شیمیایی سیمان و آب ادامه یابد و مقاومت لازمه حاصل گردد.

پاسخ تشریحی سوالات معادلات دیفرانسیل ، سیالات و هیدرولیک ، راهسازی و مقاومت مصالح آزمون کارشناسی ارشد عمران سال 89 برای دانلود قرار داده شد. پاسخ تشریحی باقی سولات نیز در آینده در این پست قرار خواهد گرفت.

آب بند چیست و مناسب ترین نوع آن کدام است؟
سال هاست استفاده از آب بند (واتر استاپ) به منظور آب بندی درزهای اجرایی و محل های قطع بتن (Construction Joint) متداول است. امروزه تمامی کشورهای توسعه یافته و پیشرفته از آب بندهای هیدروفیلیک یا بنتونیتی برای آب بندی درزهای اجرایی استفاده می کنند نه نوع P.V.C آن، زیرا محل ثابت سازی آب بندها در بین آرماتورها می باشد و با گذشت چند سال از عمر سازه و بررسی شرایط آرماتورها و بتن مشاهده می کنیم آرماتورهای طولی و عرضی که در سمت آبگیر سازه قراردارند به واسطه عبور آب از طریق درز سرد موجود بین مقاطع بتن ریزی شده و لوله های موئین ناشی از تبخیر آب بتن، دچار زنگ زدگی شده که در برخی از موارد با انبساط 6 الی 15 درصدی حجم آرماتورها، بتن دچار ترک خوردگی می گردد. این نقصان عاملی جهت تشدید نفوذپذیری و کاهش شدید طول عمر سازه بتنی می باشد. آب بندهای هیدروفیلیک یا بنتونیتی علاوه بر سهولت و سرعت بسیار زیاد در نصب تمامی نواقص فوق الذکر را رفع می کنند.

برای آب بندی یک سازه بتنی باید دو کار اساسی صورت بگیرد:
    •  آب بندی خود بتن توسط بتن مناسب
    •  آب بندی درزهای بتن توسط واتراستاپ

که هر دو صورت می بایست برقرار باشد.

اصول آب بندی بتن
اصلاح منحنی دانه بندی و کنترل میزان فیلر ( FILLER ) بتن یعنی بیشتری نسبت به سایر مواد داشته باشد و تغییر نسبت مصالح درشت به ریز (در بتن های معمولی شن بیشتر است ولی در اینجا نسبتها برابر باید باشد)، نسبت آب به سیمان حداقل است، از دیگر عوامل موثر ویبره ی مناسب است و برای افزایش ضریب اطمینان لزوما همه بتن ها نیاز به افزودنی ندارند البته اگر خوب اجرا شود.

اصول آب بندی درزها
    • واتر استاپ
    • درزگیر که به عنوان مکمل استفاده می شود نه به عنوان جایگزین

کاربرد واتراستاپ ها برای آب بندی درزهای اجرایی و درزهای انبساط در سازه های بتنی آبی استفاده می شود.
اهمیت واتر استاپ ها را در سازه های آبی می توان به مانند بادبند ها در سازه ها عنوان نمود.
واتر استاپ طول مسیر جریان و حرکت آب را طولانی می کند تا آب نتواند نشت کند. ضخامت بتن بر اساس میزان نفوذ پذیری از آن جهت اهمیت دارد که اگر ضخامتش بیشتر از میزان نفوذ پذیری آب باشد تا آب از آن عبور نکند.
یکی از نکات در طراحی، عرض واتر استاپ است، که عمق نفوذ بیشتر از یک دور رفت و برگشت باشد.

همچنین خاصیت روان کنندگی زیاد این مواد سبب می شود بتنی با اسلامپ زیاد، روان و خود تراز شونده حاصل گردد . کارآیی این بتن نسبت به بتن معمولی بسیار شگرف و قابل تمایز است. بطوریکه بتن با حداقل عملیات و ویبره کردن یا حتی به خودی خود، در حالیکه مصرف آب آن به حداقل رسیده در قالب جای می گیرد .
شایان ذکر است از ترکیب خواص فوق روان کنندگی و کاهش دهندگی شدید آب بتن مزایای زیر حاصل می گردد :
مقاومت اولیه زیاد امکان تسریع در عملیات بازکردن قالب ها و باعث استفاده مقرون به صرفه تر از قالب ها می شود، مقاومت اولیه و نهایی زیاد برای بتن پر مقاومت و مقرون به صرفه، افزایش کار آیی باعث کاهش هزینه های استهلاک و سختی کار می گردد و افزایش اسلامپ، امکان تولید بتنی خود تراز شونده را بوجود می آورد، مقاومت نهایی بالاتر به مهندسین محاسب قدرت انعطاف بیشتری را در ارائه یک طرح بهینه اقتصادی ارائه می دهد .
خاصیت فوق العاده روان کنندگی باعث تسهیل در پمپ نمودن و کاهش نیاز به ویبره کردن بتن می گردد . نسبت آب به سیمان کاهش یافته، دوام و تراکم بیشتر بتن را با کاهش نفوذپذیری بتن باعث می شود.

جزوه درس بارگذاری دکتر زاهدی استاد دانشگاه علم و صنعت شامل مثال ها و تمارین حل شده این جزوه دستنویس جناب محمد مهدی مداح است و در 166 صفحه اسکن شده و به صورت PDF می باشد.

مقاله ای در ارتباط با تراکم آسفالت شامل 15 بخش زیر:

 1- کلیات

 2- معیار تراکم

 3- آزمایشهای تراکم

 4- تعداد غلتکهای مورد نیاز

 5- روش غلتکزنی

 6- غلتکزنی درزهای عرضی

 7- غلتکزنی درزهای طولی

 8- غلتکزنی اولیه

 9- غلتکزنی ثانویه

 10- غلتکزنی نهایی

 11- سطوح غیر قابل دسترسی برای غلتکها

 12- تصحیح ناهمواریهای سطح

 13- کنترل ترافیک

 14- عوامل موثر در تراکم

 15- ترک ناشی از تراکم 

   1- کلیات

  تراکم نقش مهمی در کیفیت ساخت راه و به خصوص لایه های روسازی آن دارد. تا چندی قبل، تراکم بعنوان بخش مهمی از فرآیند ساخت تلقی نمی شد ولی با تحلیل های اقتصادی جامع در مورد روسازی ها، به وضوح مشخص شده است که طول عمر مورد نظر و هزینه های نگهداری لایه های گرانقیمت آسفالت در حد زیادی به ظرفیت باربری آن، یعنی در واقع به تراکم لایه های آن بستگی دارد.

  لایه های آسفالتی، بعد از پخش، باید به منظور تحمل بارها، توزیع بهتر فشارهای وارده و نیز ایجاد یک سطح صاف و هموار، متراکم شوند. در نتیجه تراکم، لایه ها به هم می چسبند تا یک سازه متراکم و بدون درز تشکیل شود و در مقابل نیروهای برشی حاصل از ترافیک بهتر عمل کنند. با کم شدن فضای خالی در آسفالت، مقاومت آن در برابر شرایط آب و هوایی و نیز فرسایش بیشتر شده و باعث دوام بیشتر آسفالت خواهد شد و با کاهش ناهمواری سطح، ایمنی ترافیک و راحتی رانندگی بیشتر میشود و بار ضربهای ترافیک برروی آسفالت کم می گردد.

  با توجه به موارد فوق الذکر، ضروری است که در تراکم آسفالت بیشتر دقت شود تا نتیجه مطلوب حاصل گردد. در راستای بهبود کیفیت تراکم مخلوط های آسفالتی توضیحاتی را به شرح زیر ضروری میداند:

  اکثر مخلوطهای آسفالتی چنانچه در دماهایی که غلظت ( ویسکوزیته ) قیر مناسب باشد پخش و غلتک زنی شوند به خوبی متراکم میگردند. غلتکزنی باید بلافاصله بعد از پخش مخلوط آسفالتی در درجه حرارت مناسب شروع شود. ولی به منظور تامین کیفیت مطلوب لایه های آسفالتی، غلتکزنی باید با دقت صورت گرفته و از ایجاد زبری و ناهمواری زیاد در سطح روسازی جلوگیری کند.

  بعد از پخش آسفالت، غلتکزنی درزهای طولی باید سریعاً انجام شود. غلتکزنی اولیه باید تا حد امکان سریعتر ( در درجه حرارت مناسب ) انجام شود، بدون اینکه در مخلوط ترک ایجاد شود و یا مخلوط بوسیله لاستیکهای غلتک از جای خود بلند شود. البته غلتکزنی اولیه نباید خیلی سریع شروع شود زیرا شروع زود هنگام غلتکزنی عواقبی را به شرح زیر به دنبال خواهد داشت:

  - چسبیدن مصالح به جدار غلتک ( با وجود آب پاشی سطح جدار آن ).

  - ظهور ترکهای عرضی در پشت جدار غلتک.

  - ایجاد برآمدگی و چینخوردگی در جلوی غلتک.

  غلتکزنی ثانویه باید بلافاصله بعد از غلتکزنی اولیه انجام شود و تا زمانی که دمای مخلوط به مقداری است که میتواند به چگالی ماکزیمم برسد ادامه یابد. غلتکزنی نهایی تا زمانی باید ادامه یابد که مخلوط هنوز برای برطرف کردن اثر غلتک ( ناهمواری ) حالت شکلپذیری دارند. موضوع زیر بعنوان یک خطمشی پیشنهاد می شود:

  درزهای طولی و لبه ها بلافاصله بعد از پخش، غلتکزنی شوند. غلتکزنی اولیه حدود 60 متر بعد از فینیشر و غلتکزنی ثانویه 60 متر و یا کمتر بعد از غلتکزنی اولیه و غلتکزنی نهایی تا حد امکان سریعتر و بعد از غلتکزنی ثانویه انجام شود.

  اگر چگالی مورد نظر در هنگام اجرا بدست نیاید، ترافیک بعدی، روسازی را تحکیم میدهد که این عمل باعث نشست در زیر چرخهای وسایل نقلیه میشود. برای رسیدن به چگالی مورد نظر و یک سطح قابل قبول، توصیه میشود که از غلتک چرخ لاستیکی با فشار تماس بالا همراه با غلتک چرخ فولادی استفاده شود.

  غلتک های ویبره نیز در این کار مفید و با ارزش هستند و چون غلتک های ویبره ممکن است در مواردی موج ایجاد نماید لذا استفاده از غلتک های لاستیکی در مراحل نهایی غلتکزنی میتواند نارسایی مذکور را برطرف نماید.

روکش بتنی Quikrete یک مخلوط خاص از سیمان پورتلند و شن و یک پلیمر معتدل ساز و رنگهای افزودنی است که برای کاهش میزان خسارات مواد تعمیری و بازسازی کردن ظریف و بی عیب و نقص نما به کار می رود.

روکش بتنی یک پوشش با دوام و مقاوم که به منظور مقاوم سازی پیاده رو ها و برخی خیابان ها در مقابل عبور و مرور عابرین پیاده و وسایل نقلیه طراحی شده است و راهی مقرون به صرفه برای تعویض بتن های سنگی فرسوده و قدیمی می باشد.

هر فردی می تواند به تنهایی از این بتن استفاده کند و در موارد پروژه های عظیم شهری هم می بایست برای این کار با پیمانکاران قرارداد منعقد کرد.

موارد استفاده از این بتن ها

در راههای اختصاصی و مدخل های ورودی، دالان ها و گذرگاه های سرپوشیده، پیاده روها، حیاط خلوت و گلخانه ها

از این روکش بتنی می توان در موارد جزئی و تعمیرات و یا در موارد کلان مانند تک لبه ها و جدول های کناره خیابان ها و یا ساخت پله ها استفاده کرد.

زمان خشک شدن

روکش کردن با این نوع بتن می بایست 6 ساعت قبل از عبور عابرین پیاده و 24 ساعت قبل از عبور و مرور وسایل نقلیه موتوری پایان پذیرد. در آب و هوای سرد زمان بیشتری برای این کار لازم است. از نفوذ آب و بارش باران بر روی روکش تا 6 ساعت پس از پایان کار جلوگیری کنید. تنها هنگام بارندگی های ناگهانی روی آن را بپوشانید و در غیر این صورت هیچ نیازی به پوشاندن روی روکش وجود ندارد.

در صورت نا مساعد بودن وضعیت آب و هوایی

هوای سرد: در دمای پایین تر از 50 درجه فارنهایت (10 درجه سانتیگراد) این کار را انجام ندهید. در آب و هوای نیمه سرد و یا خنک از آب نسبتا گرم با دمای 120 درجه فارنهایت (50 درجه سانتیگراد) برای تسریع روند کار استفاده کنید.

هوای گرم: هنگامی که هوا گرم است در محل های سایه دار و در ساعات خنک روز کار کرده و در مخلوط از آب سرد استفاده کنید.

یک مقاله 55 صفحه ای نوشته آقای مهندس علی جلالی مارنانی در موضوع تقویت ، ترمیم ، بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان ها که در 4 بخش زیر تنظیم شده است.

1) بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان های بتنی

2) ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان های موجود ( پس از ترمیم و بهسازی )

3) عملکرد لرزه ای

4) کاربرد کامپوزیت های FRP در تقویت و بهسازی سازه های بتنی و بنایی

دال ها

بیشترین کاربردهای بتن مسلح به الیاف بویژه الیاف فولادی تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازی فرودگاهها , پارکینگها و محیطهای در معرفی کاویتاسیون و فرسایش بوده است . در پل سازی مهمترین کاربرد ان در سطوحی بوده که در معرض خوردگی و فرسایش قرار دارند .

دال های روی بستر

در مورد دال هاى روى بستر , نمونه هایی که خوب بررسی شده باشند اندک هستند. اما در جاهایی که دال بتنی مسلح به الیاف فولادی تحت تاثیر عبور و مرور اتوبوسهای سنگین قرار دارد , مشخص شده است که این نوع دال , با ضخامتی در محدود 60 تا 75 درصد دالهاى غیرمسلح , عملکردی مشابه آنها دارند با استفاده از این نوع بتن , پوشش باند فرودگاهها را میتوان به نحو قابل ملامحظه اى ( 20 تا 60 درصد) نازک تر از پوشش های بتنی غیر مسلح مشابه اجرا کرد. خستگی خمشی عامل مهمی است که بر عملکرد کفسازى اثر می گذارد , اطلاعات موجود نشان می دهد که الیاف , مقاومت بتن را در برابر خستگی به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می دهند .

دال های سازه ای سقف ها

براى دال های کوچک , براساس نظریه خط سیلان , یک روش طراحی ارایه شده است که بر نتایج حامل از آزمایش دال هاى دو طرفه بتنى متکى است . ولی برون یابی نتایج کار و اعمال آنها بر دال های بزرگتر , به شدت نهى شده است .

عرشه پل ها

استفاده از نمکهای یخ زدا موجب انهدام عرشه پل ها می شود. بتن الیافی گرچه نمی تواند مانع از نفوذ این نمک ها شود ولی با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض ترک ها میتوان از گسترش دامنه این انهدام جلوگیری کرد.

تیرها - خمش در تیرها

در این زمینه , هم براى تیرهایی که تنها به الیاف مسلح شده اند و هم در مورد تیرهایی که از ترکیب الیاف و آرماتور در آنها استفاده شده , فرمولها و معادلاتی ارائه گردیده است . در مورد تیرهای که فقط به الیاف مسلح باشند , معادلات مذکور ارزش عملی چندانی ندارند و تنها در مورد تیرهای کوچک (10×10×35 سانتیمتری) و اعضای فرعی سازه ها کاربرد دارند . اما در زمینه تیرهای مسلح به ترکیب الیاف و آرماتور معادلات , طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت کششی افزایش یافته بتن که به کمک آرماتور کششی می آید , قادرند مدل مناسبی از تیر به دست دهند. از جمله این معادلات , روابط پشنهادی است که مشابه معادلات روش طراحی بر اساس مقاومت نهایی ACI است .

اتصالات تیر- ستون

مطالعات اخیر روی اتصالات تیر - ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الیاف فولادی به جای بخشی از میلگردهای حلقوی , حاکی از بهبود قابل ملاحظه مقاومت , نرمی و جذب انرژی اتصال است .

ملاحظات مربوط به خستگی خمشی

تحقیقات اخیر نشان می دهد که افزودن الیاف به تیرهای بتنی مسلح به میلگرد عمر خستگی را و تغییر مکان ها و عرض ترکها را کاهش می دهد. بر اساس این تحقیقات نتیجه گرفته می شود که اثر مفید الیاف با افزایش میزان میلگردها کاهش می یابد.