کامپوزيت ها يا چندسازه هاي ساخت بشر

لينک کوتاه اين مقاله :
http://www.niazemarkazi.com/article/pdf/10001057.html

1063

کامپوزيت ها يا چندسازه هاي ساخت بشر

از اولين کامپوزيت ها يا همان چندسازه هاي ساخت بشر مي توان به کاه گل اشاره کرد. قايق هايي که سرخ پوست ها با قير و بامبو مي ساختند و تنورهايي که از گل، پودر شيشه و پشم بز ساخته مي شدمد و در نواحي مختلف کشورمان يافت شده است، از کامپوزيت هاي نخستين هستند.

بسياري از نيازهاي صنعتي صنايعي مانند صنايع فضايي، راکتورسازي، الکترونيکي و غيره نمي تواند با استفاده از مواد معمولي شناخته شده، برآورده شود. اما قسمتي از آن نيازها، مي تواند با استفاده از چند ساه ها يا کامپوزيتها برآورده گردد. چندسازه ها به موادي گفته مي شود که از مخلوطي از دو يا چند عنصر ساخته شده باشند. درحاليکه در چندسازه ها، نه فقط خواص هر يک از اجزاء آن برجا باقي مي ماند، بلکه درنتيجه پيوستن آنها با يکديگر، خواص جديدتر و بهتر هم بدست مي آيد. مواد مختلط هميشه ناهمگن مي باشد.

بررسيها و تحقيقات براي دست يافتن به مواد جديدتر با خواص مکانيکي بهتر، همواره انجام مي گرفته و هنوز هم همگام با پيشرفت صنايع دنبال مي گردد. در اين بررسيها، اغلب اين هدف دنبال مي شود که به موادي با نسبت مناسب از استحکام کششي به چگالي، استحکام حرارتي بالا و خواص ويژه سطح خارجي دست يابند.

انواع چندسازه ها را مي توان به گروههاي زير طبقه بندي نمود:

۱) کامپوزيت هاي پايه پليمري: اين مواد اهميت صنعتي فراواني دارد و هنوز هم تحقيقات در اين زمينه ادامه دارد. مواد مصنوعي تقويت شده با الياف شيشه (فايبرگلاس ها) يکي از اين مواد مي باشد که تاکنون کاربرد صنعتي وسيعي پيدا کرده است.

۲) کامپوزيت هاي پايه فلزي

۳) کامپوزيت هاي پايه سراميکي : کامپوزيت هاي پايه پليمري بيش از ۹۰% کاربرد کامپوزيت ها را به خود اختصاص داده اند و از بقيه مهمتر هستند. سابقه استفاده از کامپوزيت هاي پيشرفته، به دهه ۱۹۴۰ بازمي گردد. در آن زمان ارتش هاي آمريکا و شوروي سابق در رقابتي تنگاتنگ با يکديگر، موفق به ساخت کامپوزيت پايه پليمري الياف بور/ رزين اپوکسي براي استفاده در صنعت هوا فضا شدند. ۲۰ تا ۳۰ سال پس از آن، کامپوزيت هاي پايه پليمري به طور گسترده اي به سوي صنايع شهري از جمله ساختمان و حمل و نقل روي آوردند. به طور مثال امروزه خودروهايي ساخته مي شود که تماماْْ کامپوزيتي هستند. استفاده از کامپوزيت ها در اين کاربرد به علت ويژگي هايي چون وزن کمتر، درنتيجه سوخت کمتر و عمر طولاني تر آنهاست. با توجه به پايداري بسيار زياد کامپوزيت هاي پايه پليمري و مقاومت بسيار خوب آنها در محيط هاي خورنده، اين کامپوزيت ها، کاربردهاي وسيعي در صنايع دريايي پيدا کرده اند که از آن جمله مي توان به ساخت بدنه قايق ها و کشتي ها و تاسيسات فراساحلي اشاره داشت. استفاده از کامپوزيت ها در اين صنعت، حدود ۶۰% صرفه جويي اقتصادي داشته است که علت اصلي آن مربوط به پايداري اين مواد است.

صنعت ساختمان پرمصرف ترين صنعت براي مواد کامپوزيتي است.استخرهاي شنا، وان حمام، سينک ظرفشويي و دست شويي، کف پوش، نماپوش، سقف پوش، برج هاي خنک کننده و … همگي کامپوزيت هاي پايه پليمري هستند. سبکي، سهولت شکل دهي، مقاوت در برابر خوردگي و قابليت آب بندي، از ويژگي هاي کامپوزيت هايي است که در صنعت ساختمان به کار مي رود. فايبرگلاس يا الياف شيشه که پرکاربردترين کامپوزيت ها هستند، فيبرها يا الياف ساخت بشر است که در آن ، ماده ي تشکيل دهنده ي فيبر، شيشه است. الياف شيشه ها، موارد استفاده هاي فراواني از جمله در: ساخت بدنه ي خودروها و قايق هاي تندرو و مسابقه اي، کلاه ايمني موتورسواران، عايقکاري ساختمانها و کوره ها و يخچالها و … دارند. ساختمان و اندازه ي اين الياف شيشه ها بسيار متغير است. کوچکترين آنها به وسيله ي چشم غير مسلح ديده نمي شود و بسيار ريز هستند. اندازه هاي کمي بزرگتر از آن ذراتي هستند که در کارخانجات ساخت فرآورده هاي الياف شيشه ها به کمک هوا نقل و انتقال يافته و سبب شوزش پوست و بيني و گلو مي شود. الياف شيشه متداولترين الياف مصرفي کامپوزيت ها در دنيا و ايران است که متاسفانه در ايران ساخته نمي شود. انواع الياف شيشه عبارتند از انواع E , C , S و کوارتز. ترکيب الياف شيشه نوع E يا الکتريکي ، از جنس آلومينوبور و سيليکات کلسيم بوده و داراي مقاومت ويژه الکتريکي بالايي است. الياف شيشه نوع S ، تقريباْْ ۴۰ درصد استحکام بيشتري نسبت به الياف شيشه نوع Eدارند. الياف شيشه نوع C يا الياف شيشه شيميايي، داراي ترکيب بور و سيليکات کربنات دو سود بوده و نسبت به دو مورد قبل پايداري شيميايي بيشتري به خصوص در محيط هاي اسيدي دارد. الياف شيشه کوارتز، بيشتر در مواردي که خاصيت دي الکتريک پايين نياز باشد، مانند پوشش آنتن ها و يا رادارهاي هواپيما استفاده مي شوند.

ويژگيها و مشخصات فني تيرچه پيش ساخته خرپايي

▪ در زير ويژگيهاي مهم اجزاي تشکيل دهنده خود تيرچه ، مورد بحث قرار مي گيرد. تيرچه پيش ساخته از قسمت هاي زير تشکيل مي يابد :

۱ـ۱) عضو کششي

۱ـ۲) ميلگردهاي عرضي

۱ـ۳) ميلگرد بالائي

۱ـ۴) بتن پاشنه

۱ـ۱) عضو کششي

حداقل تعداد ميلگرد کششي دو عدد بوده و سطح مقطع ميلگردهاي کششي از طريق محاسبه تعيين مي شود . در هر صورت ، سطح مقطع ميلگرد کششي براي فولاد نرم ، از ۰.۰۰۲۵ ، و براي فولاد نيم سخت و سخت ، از ۰.۰۰۱۵ برابر سطح مقطع جان تير نبايد کمتر باشد . توصيه مي شود قطر ميلگرد کششي از ۸ ميليمتر کمتر و از ۱۶ ميليمتر بيشتر نباشد. در مورد تيرچه هايي که ضخامت بتن پاشنه آنها ۵.۵ سانتيمتر يا بيشتر باشد ، مي توان حداکثر قطر ميلگرد کششي را به ۲۰ ميليمتر افزايش داد. براي صرفه جويي در مصرف فولاد و پيوستگي بهتر آن با بتن ، معمولا از ميلگرد آجدار ، به عنوان عضو کششي استفاده مي شود.

نکته بسيار حائز اهميت اينست که در عمل بايد از تطبيق مقاومت ميلگردهاي مورد استفاده با مقاومت قيد شده در جدولها و محاسبات اطمينان حاصل کرد.

در صورت استفاده از ميلگردهاي کششي به تعداد بيش از دو عدد ، دو ميلگرد طولي بايد در سرتاسر طول تيرچه ادامه يابند ، ولي طول مورد نياز بقيه ميلگردها را مي توان با توجه به نمودار لنگر خمشي محاسبه و در مقطعي که مورد نياز نيست ، قطع نمود.

فاصله آزاد بين ميلگردهاي کششي نبايد از قطر بزرگترين دانه شن بتن مورد مصرف در پاشنه تيرچه به اضافه ۵ ميليمتر کمتر باشد.

فاصله ميلگرد کششي از لبه جانبي بتن پاشنه تيرچه ، به شرط وجود بلوک ، نبايد از ۱۰ ميليمتر کمتر باشد و فاصله آزاد ميلگرد کششي از سطح پائين تيرچه ( پوشش بتني روي ميلگرد ) نبايد از ۱۵ ميليمتر کمتر باشد . در صورتي که از کفشک ( قالب سفالي ) استفاده شود ، فاصله آزاد ميلگرد کششي از قسمت بالائي کفشک نبايد از ۱۰ ميليمتر کمتر باشد.

پوشش روي ميلگردها که در بالا شرح داده شد ، مربوط به تيرچه هاي مورد استفاده براي فضاهاي داخلي ساختمانهاست. در صورتي که اين تيرچه ها در محيط هاي باز ، مانند بالکن يا در فضاهايي که داراي مواد زيان آور براي بتن مي باشند ، ادامه يابند ، اجراي يک لايه اندود ماسه سيمان پر مايه به ضخامت حداقل ۱۵ ميليمتر در زير پوشش ، ضروري است. در ساختمانهائي که خورندگي فراگير است يا در اقليمهاي خورنده بايد حداقل ضخامت پوشش بتني روي ميلگردها رابه ۳۰ ميليمتر افزايش داد.

۱ـ۲) ميلگردهاي عرضي

اين ميلگردها جهت منظورهاي زير در تيرچه منظور مي شوند:

ـ تامين اينرسي (=لختي ) لازم جهت مقاومت تيرچه در هنگام حکل و نقل.

- تامين مقاومت لازم جهت تحمل بار بلوک و بتن پوششي در بين تکيه گاه هاي موقت ، پيش از به مقاومت رسيدن بتن.

- جهت تامين پيوستگي لازم بين تيرچه و بتن پوششي ( درجا )

- تامين مقاومت برشي مورد نياز تيرچه.

براي ميلگردهاي عرضي از نوع فولاد نرم و نيم سخت استفاده مي شود که بصورت مضاعف يا منفرد توليد مي شوند.

سطح مقطع ميلگردهاي عرضي نبايد از ۰.۰۰۱۵bw.t کمتر اختيار شود که bw عرض جان مقطع و t فاصله دو ميلگرد عرضي متوالي است.قطر ميلگردهاي عرضي از ۵ ميليمتر تا ۱۰ ميليمتر تغيير مي کند ، و در هر حال ، حداقل قطر براي خرپاي با ميلگردهاي عرضي مضاعف ۵ ميليمتر ، و براي خرپاي با ميلگرد عرضي منفرد، ۶ ميليمتر است. در مورد خرپاي ماشيني ، ميلگردهاي عرضي به طور مضاعف و از نوع نيم سخت مي باشند. قطر ميلگردهاي عرضي اين نوع خرپاها بين ۴ الي ۶ ميليمتر تغيير مي کند.

حداقل زاويه ميلگرد عرضي نسبت به خط افق ، ۳۰ درجه است و معمولا از ۴۵ درجه کمتر نيست. ارتفاع خرپاي تيرچه معمولا با توجه به ضخامت سقف ، که خود تابعي از دهانه مورد پوشش است ، تعيين مي شود. فاصله ميلگردهاي عرضي متوالي در تيرچه ها ، حداکثر ۲۰ سانتيمتر است.

در بعضي از انواع تيرچه ها ، به جاي ميلگرد عرضي ، از ورق خم کاري شده با تسمه استفاده مي شود.

۱ـ۳) ميلگرد بالائي

از ميلگرد بالائي ( ميلگرد ساده يا آجدار ) به منظور تحمل نيروي فشاري خرپا در مرحله اول باربري تيرچه استفاده مي شود و قطر آن با توجه به نوع ميلگرد و طول دهانه ، فاصله تيرچه ها ، ارتفاع خرپاي تيرچه و ضخامت بتن پوششي ، همچنين فاصله هاي جوشکاري عرضي ، از ۶ تا ۱۲ ميليمتر متفاوت است .

▪ ميلگرد کمکي اتصال : اين ميلگرد ، به منظور مهار کردن ميلگردهاي کششي و امکان استقرار بيش از دو ميلگرد کششي در ناحيه پاشنه تيرچه ، به کار برده مي شود.

قطر ميلگردهاي کمکي اتصال ، ۶ ميليمتر و طول آنها در حدود فاصله ميلگردهاي کششي است. ميلگردهاي کمکي اتصال در فواصل ۴۰ تا ۱۰۰ سانتيمتري از يکديگر نصب مي گردند. در بعضي از کارخانه هاي توليد تيرچه که جهت قالب بتن پاشنه از ناوداني استفاده مي شود ، معمولا بتن پاشنه تا انتهاي ميلگرد کششي ادامه مي يابند. در اين موارد ، بهتر است ميلگرد کمکي در فاصله ۱۲ سانتيمتري از دو انتهاي ميلگرد کششي نصب شود تا هنگام اجراي سقف ، و در صورت شکستن دو سر تيرچه جهت نمايان شدن ميلگردهاي کششي ، خرپا صدمه نبيند.

▪ جوشکاري : اتصال ميلگردهاي عرضي و اعضاي بالايي و زيرين خرپاي تيرچه ، معمولا توسط نقطه جوش تامين مي گردد. البته مي توان از هر نوع عمل جوشکاري مناسب ، جهت اتصال اعضاي خرپا استفاده کرد ، مشروط بر آنکه در مرحله جوشکاري ، از سطح مقطع اعضاي خرپاي تيرچه کاسته نشود ، مشخصات مربوط به جوشکاري بايد مطابق آئين نامه هاي معتبر داخلي يا خارجي باشد.

۱ـ۴) بتن پاشنه

حداقل عرض بتن پاشنه ۱۰ سانتيمتر است و نبايد از ( ۳.۵/۱ ) برابر ضخامت سقف کمتر باشد. ارتفاع بتن پاشنه بايد به ميزاني باشد که قابل بتن ريزي بوده و پوشش بتن روي ميلگرد را جهت ايجاد مقاومت در برابر آتش سوزي تأمين نمايد و همچنين پس از قرار گرفتن بلوک با سطح زيري تيرچه همسطح گردد. معمولا ضخامت بتن پاشنه ۴.۵ تا ۵.۵ سانتيمتر و عرض آن ۱۰ تا ۱۶ سانتيمتر است.

پاشنه پس از جاگذاري خرپا در قالب فلزي يا در قالب دايمي سفالي ( کفشک ) بتن ريزي مي گردد. بتن پاشنه نقش بسيار مهمي در نحوه اجراي سقف دارد. چنانچه سطوح افقي و عمودي تيرچه ، در امتداد طولي انحنا داشته باشند ، جاگذاري بلوکها با مشکلاتي مواجه خواهد گشت. نشمينگاه بلوک بايد صاف و يکنواخت باشد تا بلوکها به طور يکنواخت در محل خود قرار گيرند و سطح زيرين سقف براي نازک کاري بعدي مناسب گردد.

حداقل تاب فشاري بتن پاشنه ، ۲۵۰ کيلوگرم بر سانتيمتر مربع است. مواد تشکيل دهنده مخلوط بتن براي يک متر مکعب بتن پاشنه تيرچه به شرح زير توصيه مي شود :

شن و ماسه تا ۱۲ ( تا ۱۲ ميليمتر ) ۱۲۰۰ ليتر

سيمان ۳۰۰- ۴۰۰ کيلوگرم

پس از بتن ريزي پاشنه ، بايد مراقبت هاي لازم جهت نگهداري و مرطوب نگهداشتن بتن معمول گردد. نوع بتن و ضخامت پوشش بتني روي ميلگردهاي کششي ، تأثير زيادي در مقاومت سقف در مقابل آتش سوزي دارد. در صورتي که بتن پاشنه تيرچه معيوب و شکسته باشد، بايد آن تيرچه را از محل عيب به دو تيرچه کوتاهتر تقسيم نمود، و يا نسبت به خرد کردن کامل بتن پاشنه و بتن ريزي مجدد آن اقدام کرد.

در صورت استفاده از قالب فلزي و عدم استفاده از کفشک، تيرچه بتن ريزي شده را مي توان، بسته به شرايط حرارت محيط پس از ۲۴ تا ۴۸ ساعت از قالب خود جدا کرد. هنگام بتن ريزي پاشنه تيرچه بايد به دقت خرپا داخل قالب فلزي يا کفشک قرار گيرد و ميلگرد کششي در تمام طول تيرچه به طور يکسان و طبق ويژگيهاي ياد شده رعايت شود. معمولا بتن تيرچه در مدت ۱۰ روز پس از بتن ريزي به مقاومت عملي (working strength)

خود مي رسد.

مشخصات مواد افزودني جهت زود گير کردن و ايجاد کارائي بيشتر بايد مطابق آئين نامه هاي معتبر داخلي يا بين المللي باشد.

منابع :
----------------------
aftab.ir
سایت علمی و اطلاع رسانی عمران ایران
----------------------

کلمات کليدي :
----------------------
کامپوزیت ها - چندسازه - انواع چندسازه ها- کامپوزیت های پایه پلیمری- کامپوزیت های پایه فلزی- کامپوزیت های پایه سرامیکی- مشخصات فنی تیرچه پیش ساخته خرپایی- بتن
----------------------

نام ثبت کننده مقاله : parvaz2006

اين مقاله 7756 بار مطالعه شده است

از تاريخ 3 آبان 1389 تعداد 1865052 مقاله از اين وبسايت به صورت فايل PDF دانلود شده است

تذکر :
در صورتی که این مقاله از دیدگاه شما کامل نیست میتوانید جهت ارتقاء وبسایت مقاله های مرتبط را بصورت رایگان درج نمایید.

URL