جزوه رنگی و تایپ شده بارگذاری سازه ها
سری عمران دانشگاه پیام نور داوود مستوفی نژاد علمی کاربردی دانشگاه آزاد کاردانی کارشناسی ارشد رشته عمران رشته معماری برای
– ()
() () ً /- ()
() :
– – – جذب ذرات سیمان شده و ایجاد بار الکتریکی منفی می کننـد ایـن امـر موجـب دور شـدن ذرات سیمان از یکدیگر شده که خود باعث سهولت بیشتر براي حرکت ذرات مـی شـود و از طرفـی آب آزاد شده در اثر جلوگیري از توده اي شـدن سـیمان باعـث روانـی مخلـوط شـده و کـارآیی آن راافزایش می دهد. میزان کاهش آب مخلوط در اثر استفاده از این افزودنی هـا بـین 5 تـا 15 درصـدمتغیر است. بخشی از کاهش آب در نتیجۀ حباب زایی است که توسط افزودنـی انجـام مـی شـود . میزان کاهش آب بستگی به مقدار سیمان مصرفی، نوع دانه هاي سنگی، وجود پوزولانهـا و عوامـل حباب زا دارد. چون روان کننده ها با ایجاد پراکندگی سیمان در مخلوط بتن ضـمن ایجـاد سـطوح بیشتر در تماس با آب و در نتیجه هیدراسیون بهتر سیمان می شوند، در دراز مدت مقاومت این بتن از بتنی که با همین نسبت آب به سیمان و بدون افزودنی ساخته می شود بیشتر است. از جمله ایـن مواد فوق روان کننده ها (سوپر پلاستی سایزر) هستند که تحت عنوان تیپ F نیز نام گـذاري شـده اند. با این روان کننده ها می توان بتنهاي با مقاومت خیلی بالا سـاخت کـه بـا کـارآیی معمـولی و نسبت آب به سیمان بسیار پائین بدست می آیند. اسیدهاي سولفاته شده (ملامین جزوه بارگذاری سازه ها سولفاته شده یا نفتالین فرمالدئید سولفاته شده) نیز به عنوان روان کننده هاي قوي بکـار مـی رونـد . قیمـت گران روان کننده هاي قوي تنها نقطه ضعف و عیب آنهاست.
دانلود رایگان خلاصه کتاب جزوه بارگذاری سازه ها Pdf
4- افزودنی هاي دافع آب (کاهندة نفوذپذیري)
این مواد جذب آب توسط بتنهاي سفت شده را کاهش می دهند و در نتیجـه نفوذپـذیري بـتن کـم می شود. اصولاً غیرقابل نفوذ بودن بـتن بسـتگی بـه مقـدار سـیمان و آب مخلـوط و طـول مـدت حفاظت بتن دارد. بتنی که با نسبت وزنی آب به سیمان کمتر از 49/0 ساخته شده و مقدار اسلامپ آن کم است، در صورتی که به نحو مناسبی در قالب ریخته شود غیرقابل نفوذ خواهد بود. روغنهاي معدنی و گیاهی و بعضی صـابونهاي مصـنوعی و مـواد پـوزولانی ایـن خاصـیت را در بـتن ایجـاد می کنند.
5- مواد مضاف هوازا (حباب زا) (Air-Entraining)
در هواي بسیار سرد و در بتنهایی که در معرض یخ زدن و آب شدن متناوب هستند امکان یـخ زدن و ترك خوردن بتن وجود دارد. مواد مضاف هوازا براي بهبود بخشیدن به دوام اینگونـه بتنهـا بکـار می روند. حباب هوا بمیزان زیادي مقاومت بـتن را در برابـر تـرك خـوردگی ناشـی از یـخ زدگـی افزایش می دهد و باعث افزایش کارآیی بتن نیز می شود. مواد حباب زا در بتن ایجاد حبـاب هـاي بسیار ریز در حد 0.005mm میکنند که در تمام خمیر سیمان یا بتن پخش مـی شـوند . در ایـران سیمان هوا زا تولید نمی شود و فقط در چنـد سـال اخیـر در مقیاسـهاي کوچـک از اینگونـه مـواد استفاده شده است.
6- پوزولانها
بسیاري از مواد طبیعی مثل سنگهاي رسی یا اپالین دار، توفها، پوکه سنگهاي معدنی و بعضـی مـواد مصنوعی مثل خاکستر بادي همانطور که قبلاً گفته شد به عنوان مواد پوزولانی مـورد اسـتفاده قـرار می گیرند. در بعضی جزوه بارگذاری سازه ها مواد پوزولانی را براي کنتـرل حـرارت تولیـد شـده توسـط بـتن بکـار می برند که می تواند در بتن ریزیهایی حجیم مورد استفاده قرار گیرد. بعضی اوقات که دسترسی بـه دانه هاي سنگی مناسب نیست، ممکن است دانه هاي سنگی که استعداد منبسط شدن دارند در بـتن بکار روند. در اینگونه مواقع مواد پوزولانی می توانند ایـن انبسـاط را خنثـی کننـد . مصـرف مـواد پوزولانی به عنوان جایگزین کننده سیمان بدلیل گیرش کند ممکن است به مقـدار قابـل تـوجهی از
مقاومت اولیه بتن خصوصاً در 28 روز اول بکاهد، بنابراین اینگونه بتنها را در شرایط مرطوب بایدبطور طولانی و مداوم نگهداري نمود. خاکستر بادي (خاکستر نرم) که باقیماندة بسـیار نـرم و پـودر
شده حاصل از سوختن پودر زغال سنگ می باشد به عنوان پوزولان و کمـک کننـده کـارآیی بکـار می رود. البته توصیه می شود که با این ماده از مواد حباب زا نیز به منظور رسیدن به کـارآیی مـورد نظر بکار رود.
دانلود رایگان جزوه بارگذاری سازه ها خلاصه کتاب pdf
7- مواد مضاف منبسط کننده (تولید کننده گاز)
در مواقعی که پر کردن کامل یک فضاي محدود لازم باشد می توان با افزودن مقـدار کمـی از یـک مادة تولید کننده گاز براي ایجاد انبساط استفاده کرد. یکی از این مواد پودر آلـومینیم اسـت کـه بـه مقدار کم مورد استفاده قرار می گیرد. گاهی از این مواد جهت تولید بتن سبک وزن گـازي اسـتفاده می شود که در این صورت از مقادیر بیشتري از این مواد باید استفاده کرد. بتن گازي، بتن اسفنجی ،بتن کفی و سیپورکس نام هایی براي انواع بتن هاي سبک هستند.
نکتۀ تکمیلی در مورد افزودنی ها
باید توجه داشت که پیمانه کردن دقیق افزودنی ها براي رسیدن به هدف مورد نظـر اهمیـت زیـادي دارد و در صورت عدم رعایت این نکته ممکن است اثر معکوسی داشته باشند. مثلاً مقدار کم شکر (بین 03/0 تا 15/0 درصد وزن سیمان) بتن را دیرگیـر مـی کنـد ولـی در صـورتی کـه مقـدار آن افزایش یابد و به 2/0 وزن سیمان برسد تأثیر معکوسی خواهد داشت و بتن زودگیر می شود.
فصل چهارم
(Aggregates) سنگدانه ها
مقدمه
از آنجا که حدود 34 حجم بتن را سنگدانه ها تشکیل مـی دهنـد، جزوه بارگذاری سازه ها آنهـا از اهمیـت زیـادي برخوردار است. دانه هاي سنگی در مقاومت بتن، دوام و پایداري آن بسیار مؤثرند. سنگدانه هـا یـا بصورت طبیعی در اثر فرسایش و هوازدگی وجود دارند و یا اینکه می توان آنها را بطور مصـنوعی با خرد کردن سنگ مادر بدست آورد. خواصی نظیر ترکیبات شـیمیایی و کانیهـاي تشـکیل دهنـده، طبقه بندي و مشخصات از نظر سـنگ شناسـی، سـختی، مقاومـت، پایـداري فیزیکـی و شـیمیایی، تخلخل، رنگ ،… در مورد سنگدانه ها بستگی به خصوصیات سنگ مادر دارد و بـ ین آنهـا مشـترك است. ولی خواصی در سنگدانه ها وجود دارد که در سنگ مادر نیست مثل شکل دانه هـا و انـدازة آنها، بافت سطحی و جذب.
اندازة دانه هاي سنگی
بتن از سنگدانه هایی با اندازه هاي مختلف که معمولاً بین0.07mm و50mm (2 اینچ) و بطورمتوسط 20mm ( 43 اینچ) می باشد ساخته می شود. مصالح سنگی مصرفی در بتن را به دو دسـتۀ ریز دانه (ماسه) و درشت دانه (شن) تقسیم می کنند. مصالح ریزدانه مصـالحی هسـتند کـه از الـک شمارة 4 گذشته و روي الک شمارة 100 باقی می مانند (ذرات بزرگتر از حدود 15/0 میلیمتـر یـا 150 میکرومتر و کوچکتر از حدود 75/4 میلیمتر ) به مصالحی کـه روي الـک نمـره 4 بـاق ی مـی مانند (ذرات بزرگتر از 75/4 میلیمتر) مصالح سنگی درشت دانـه گفتـه مـی شـود . در سـازه هـاي معمولی حداکثر قطر دانه ها معمولاً از 32 میلیمتر تجاوز نمی کند گرچه از سازه هاي حجـیم مثـل ســـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــدها می تواند به 250 میلیمتر هم برسد. مقدار بهینه بـراي حـداکثر انـدازه سـنگدانه هـا در بـتن هـاي معمولی بین 20 تا 40 میلی متر است.
بزرگترین اندازه سنگدانه هاي درشت نباید از هیچ یک از مقادیر زیر بیشتر باشد:
الف- سه چهارم فاصله آرماتورها از هم ب- یک پنجم کوچکترین بعد داخلی قالب بتن ج- یک سوم ضخامت دال
د- سه چهارم ضخامت پوشش روي میلگرد (cover)
در ضمن بکار بردن سنگدانه هاي درشت تر از 38 میلی متر در ساخت بتن آرمه توصیه نمی شـود ولی در هیچ حالت اندازه سنگدانه ها نباید از 63 میلی متر تجاوز کند (آبا).
بارگذاری سازه ها
شکل و بافت سنگدانه ها
مشخصات ظاهري خارجی سنگها بخصوص شکل و بافت آنها در رابطه بـا خـواص بـتن اهمیـت زیادي دارد. بعنوان مثال سنگدانه هاي پولکی تأثیر منفی روي کـارآیی و دوام بـتن دارنـد و آب و حباب هوا را در زیر خود محبوس می کنند، به همین خاطر در صد دانه هاي طویل و پـولکی بـین 10 تا 15 درصد از درشت دانه ها نباید بیشتر شود. دانه هاي تیز گوشه بدلیل قفل شـدن بهتـر در یکدیگر پیوستگی بیشتري را در جزوه بارگذاری سازه ها ایجاد می کنند.
در جدول 4-1 دسته بندي سنگدانه ها از نظر شکل بر اساس استاندارد انگلستان آورده شده است:
جدول 4-1- طبقه بندي سنگدانه ها بر اساس شکل آنها
مثال توضیح دسته بندي
شن رودخانه اي یـا سـاحلی ماسـه بادي سایش کامل توسط آب یا تغییر شکل یافته در اثر اصطکاك گرد گوشه
بعضی از شن ها قسمتی تغییر شکل یافته در اثر سایش با لبه هاي گرد بی شکل یا نامنظم
سنگهاي لایه اي یا ورقه اي دانه هایی که ضخامت کمی نسبت به دو بعد دیگر دارند پولکی
سنگهاي شکسته داراي لبه هاي تیز و مشخص تیز گوشه
دانه هایی که طول آنها نسبت بـه دو بعـد دیگرشـان بیشـتر است طویل (دراز)
دانه هایی که طول آنها بزرگتر از عرض و عرض آنها بزرگتر از ضخامتشان است پولکی و طویل
شکل و بافت سطحی سنگدانه ها تأثیر عمده اي بـر میـزان آب لازم نیـز دارد . هـر چـه تخلخـل و فضاي خالی بین دانه هاي متراکم شده بیشتر باشد آب بیشتري مورد نیاز است. بافت زبرتر و خشن تر دانه ها سبب بالا بودن چسبندگی و پیوستگی بین آنها و خمیر سیمان را فراهم مـی کنـد . بطـور کلی اگر بافت سنگدانه ها طوري باشد که دوغاب سیمان نتوانـد نفـوذي از سـطح آنهـا بـه داخـلداشته باشد، پیوستگی مطلوب حاصل نخواهد شد. بطور کلی پیوسـتگی خـوب زمـانی اسـت کـهعلاوه بر دانه هاي جدا شده از خمیر سیمان در نمونه بتنی شکسته شده، تعدادي دانه هـاي سـنگی نیز از میان شکسته شده باشند ولی اگر تعداد این دانه هاي شکسته زیاد باشـد ممکـن اسـت نشـان دهنده وجود سنگدانه هاي ضعیف در بتن باشد.
طبقه بندي سنگدانه ها از نظر بافت سطحی سنگدانه ها در جدول 4-2 آورده شده است:
جدول 4-2- طبقه بندي سنگدانه ها بر اساس بافت سطحی آنها
مثال مشخصات بافت سطحی گروه
فلینت سیاه داراي سطح بسیار صاف و جزوه بارگذاری سازه ها شه اي شیشه اي 1
شن، سنگ لوح، مرمر بعضی از ریولیتها ساییدگی با آب یا صـاف شـده در اثـر شکسـت سنگهاي لایه اي یا ریز دانه صاف و صیقلی 2
ماسه سنگ، اولیت شکستگی هایی که در آن کم و بـیش دانـه هـاي گرد گوشه دیده می شوند دانه اي 3
بازالت، فلسیت، نگ آهک با سطح شکست زیر متشکل از دانه هـاي ریـز و متوسط که بلورهاي آن به آسـانی مشـاه ده نمـی شوند زبر و خشن 4
گرانیت، گابرو، گنایس دانه هاي کریستالی به آسانی قابل رؤیت است بلوري یا کریستالی 5
آجر، سنگ پا سوراخها و حفره هاي قابل رؤیت متخلخل یا لانه زنبوري 6
آزمایشهاي مربوط به سنگدانه ها
مهمترین آزمایشهایی که می توان بر روي سنگدانه ها انجام داد عبارتند از:
الف- مقاومت سنگدانه ها در مقابل فشار
مقاومت فشاري بتن نمی تواند بطور قابل ملاحظه اي از مقاومت سنگدانه ها بیشـتر شـود . حـداقل مقاومت فشاري سنگدانه هاي خوب Mpa 20 است گرچه مقاومت فشاري بسـیاري از سـنگدانه هاي خوب به حدود Mpa 80 هم می رسد. باید توجه داشت که مقاومت لازم براي سـنگدانه هـا باید از مقاومت معمولی بتن بالاتر باشد. براي تعیین مقاومت فشاري دانه هـاي سـنگی نمـی تـوان روش مستقیمی را بکار برد و معمولاً از تعریف پارامتري به نام »ضریب شکست سنگدانه ها« بـراي این منظور استفاده می شود. ضریب شکست از آزمایش زیر بدست می آید:مصالح سـنگی از الـک 14 میلیمتري باید عبور کرده وروي الک 10 میلیمتري بمانند (دانه هـاي بـتن 10 تـا 14 میلیمتـر آزمایش می شوند). گاهی در صورت نبود اندازه هاي فوق از اندازه هاي دیگر نیز می توان استفاده کرد. نمونه ها ابتدا در اون (Oven) تا حدود 110-100 درجه سانتیگراد خشـک شـده و پـس از 4 ساعت در یک قالب استوانه اي ریخته شده و با میله اي به روش اسـتاندارد متـراکم مـی شـوند سپس یک استوانه روي دانه ها قرار گرفته و مجموعه در زیر ماشـین پـرس تحـت بـار 400 KN (حدود 40 تن) (معادل فشار22.1 Mpa) قرار گرفته و پس از 10 دقیقه که بار بـه آرامـی اضـافه شد برداشته شده و دانه ها از الک 36/2 میلیمتر (الک نمره 8) عبور داده می شـوند طبـق تعریـف نسبت وزن مصالح عبور کرده از ایـن الـک (مصـالح شکسـته شـده ) بـه وزن کـل نمونـه »ضـریب شکست« یا »ضریب خرد شدگی« دانه ها نام دارد که با ضرب آن در عدد 100 درصـد شکسـتگی یا خرد شدگی دانه ها بدست می آید. سنگدانه هایی که مقاومت فشاري کـم دارنـد داراي ضـریب خردشدگی زیاد هستند.
ب- مقاومت در برابر ضربه (طاقت) (Toughness)
– طاقت به مقاومت سنگدانه ها در برابر ضربه نمونه سوالات دینامیک سازه دکتری مـی شـود . آزمـایش طاقـت بسـیار شـبیه بـهآزمایش تعیین ضریب خرد شدگی است با این تفاوت که ضربه توسط یـک چکـش اسـتاندارد کـهتحت اثر وزن خود 15 بار روي مخزن استوانه اي محتوي دانه هاي سنگی سقوط می /() ()
(ً )، »« () :
– – –
فهرست مطالب