ساختمان

با خدا باشو پادشاهی کن بی خدا باشو هرچه خواهی کن

ساختمان

با خدا باشو پادشاهی کن بی خدا باشو هرچه خواهی کن

مقالات

۱-مقاله کامل در مورد پی سازی
قبل از اقدام به پی سازی ساختمان باید اطمینان حاصل گردد که در طرح و محاسبات نکات زیر رعایت شده باشد :
الف – نشست زمین بر اثر تغییر سطح ایستایی
ب – نشست زمین ناشی از حرکت ولغزش کلی در زمینهای ناپایدار
پ – نشست ناشی از ناپایداری زمین بر اثر گود برداری خاکهای مجاور و حفر چاه.
ت – نشست ناشی از ارتعاشات احتمالی که از تاسیسات خود ساختمان با ابنیه مجاور آن ممکن است ایجاد شود.تعیین تاب فشاری زمین :

برای روشن کردن وضع زمین در عمق، باید چاه های آزمایشی ایجاد گردد این چاهها باید به عمق لازم و به تعداد کافی احداث گردد و تغییرات نوع خاک طبقات مختلف زمین بلافاصله مورد مطالعه قرار گیرد و نمونه های کافی جهت بررسی دقیق به آزمایشگاه فرستاده شود. برای بررسی و تعیین تاب فشاری زمین در مورد خاکهای چسبنده نمونه های دست نخورده جهت آزمایشگاه لازم تهیه می گردد و برای خاکهای غیر چسبنده آزمایشهای تعیین دانه بندی و تعیین وزن مخصوص خاک و آزمایش بوسیله دستگاه ضربه دار در مح لانجام می گیرد در حین گمانه زنی باید تعیین کرد که آیا زمین محل ساختمان خاک دستی است یا طبیعی و تشخیص این امر حین عملیات خاکبرداری با مشاهده مواد متشکله جدا محل خاکبرداری و وجود سوراخها ومواد خارجی ( نظیر آجر، چوب، زباله و غیره ) مشخص می شود. به منظور تعیین تاب مجاز زمین می توان از تجربیات محلی مشروط بر آن که کافی بوده باشد استفاده کرد. ابعاد پی ساختمانهای ساخته شده قرینه ای برای تعیین تاب مجاز زمین خواهد بود. هنگامی که نتایج تجربی در دسترس نباشد و از طرف تعیین تاب مجاز زمین با توجه به اهمیت ساختمان مورد نیاز نباشد، می توان تاب مجاز را با تعیین نوع خاک توسط متخصص با استفاده از جدول شماره 2-19 ایران تعیین نمود. قراردادن پی ساختمان روی خاکریزهایی که دارای مقدار قابل توجهی مواد رسی بوده ویا به خوبی متراکم نشده باشد صحیح نبوده و باید از آن خود داری کرد در صورتی که پی سازی در این نوع زمین به عللی اجباری باشد، باید نوع و جنس زمین مورد مطالعه و آزمایش قرار گرفته و سپس نسبت به پی سازی متناسب با این نوع زمین اقدام گردد.

لغزش زمین :

از احداث ساختمان روی شیبهای ناپایدار و همچنین زمینهای که دارای لغزش کلی می باشند باید خود داری نمود، زیرا جلوگیری از لغزش این نوع زمینها تقریبا غیر ممکن است و این گونه زمینها غالبا با مطالعات زمین شناسی قابل تشخیص می باشند.

چنانچه احداث ساختمان در اینگونه زمینه ضرورت داشته باشد باید تدابیری لازم پیش بینی شود تا حرکات لفزشی زمین موجب بروز خرابی در ساختمان نگردد.

بتن و بتن آرمه

مصالح

سیمان

سیمان پرتلند مورد مصرف در بتن باید مطابق ویژگیهای استانداردهای زیر باشد :

الف – سیمان پرتلند، قسمت دوم تعیین و یژگیها، شماره 389 ایران.

ب – سیمان پرتلند، قسمت دوم تعیین نرمی، شماره 390 ایران.

پ – سیمان پرتلند قسمت سوم تعیین انبساط، شماره 391 ایران.

ت – سیمان پرتلند، قسمت چهارم تعیین زمان گیرش، شماره 392 ایران.

ث – سیمان پرتلند، قسمت پنجم تعیین تاب فشاری و تاب خمشی شماره 393 ایران.

ج سیمان پرتلند،قسمت سوم تعیین ییدارتاسیون، شماره 394 ایران

سیمان مصرفی باید فاسد نبوده ودرکیسه های سالم و یا قمرنهای مخصوص سیمان تحویل و در سیلو و یا محلی محفوظ از بارندگی و رطوبت نگهداری شود. سیمانی که بواسطه عدم دقت در نگهداری و یا هر علت دیگر فاسد شده باشد باید فورا از محوطه کارگاه خارج شود. مدت سفت شدن سیمان پرتلند خالص در شرایط متعارف جوی باید از 45 دقیقه زودتر و سفت شدن نهایی آن از 12 ساعت دیرتر نباشد در انبار کردن کیسه های سیمان باید مراقبت شود که کیسه های سیمان طبقات تحتانی تحت فشار زیاد کیسه هایی که روی آن قرار گرفته است واقع نشود در نقاط خشک قرار دادن کیسه ها روی یک دیگر نباید از رده ردیف و در نقاط مرطوب حداکثر از 4 ردیف بیشتر باشد. محل نگهداری سیمان باید کاملاً خشک باشد تا رطوبت به آن نفوذ ننماید.

شن و ماسه

شن و ماسه باید از سنگهای سخت مانند گرانیت، سیلیس و غیره، باشد. بکار بردن ماسه های شیستی یا آهکی سست ممنوع است. ویژگیهای شن و ماسه مصرفی باید مطابق با استاندارد های زیر باشد :

الف – استاندارد شن برای بتن وبتن مسلح شماره 302 ایران.

ب – استاندارد مصالح سنگی ریز دانه برای بتن و بتن مسلح شماره 300 ایران.

مصالح سنگی بتن را می توان از شن وماسه طبیعی و رود خانه ای تهیه نمود. به جز موارد زیر که در آن صورت باید مصالح شکسته مصرف گردد :

در مواردی که بکار بردن مصالح شکسته طبق نقشه و مشخصات و یا دستور دستگاه نظارت خواسته شده باشد.

هر گاه مصالح طبیعی و یا رودخانه ای طبق مشخصات نبود ه و یا مقاومت مورد نیاز را دارد.

در صورتی که بتن از نوع مارک 350 و یا بالاتر باشد.

چنانچه مخلوط دانه بندی شده با ویژگیهای استاندارد مطابقت نکند ولی بتن ساخته شده با آن دارای مشخصات مورد لزوم از قبیل تاب، وزن مخصوص و غیره باشد، دستگاه نظارت می تواند با مصرف بتن مزبور موافقت نماید.

شن و ماسه باید تمیز بوده ودانه های آن پهن و نازک و یا دراز نباشد. مقامت سنگهایی که باری تهیه شن وماسه شکسته مورد استفاده قرار می گیرند نباید دارای مقاومت فشار کمتر از 300 کیلوگرم بر سانیتمتر مربع باشد.

دانه بندی ماسه باید طبق اصول فنی باشد. ماسه ای که برای کارهای بتن مسلح بکار می روند نود وپنج درصد آن باید از الک 76/4 میلیمتر عبور کند و تمام دانه های ماسه باید از سرندی که قطر سوراخهای آن 5/9 میلیمتر است عبور نماید. دانه بندی ماسه برای بتن و بتن مسلح باید طبق جدول (4 -1-2 الف ) باشد.

جدول شماره ( 4-1-2 – الف )

اندازه الکهای استاندارد

درصد رد شده از الکهای استاندارد

9500 میگرن

4760 میگرن

2380 میگرن

1190 میگرن

595 میگرن

297 میگرن

149 میگرن

100

95 تا 100

80 تا 100

50 تا 85

25 تا 60

10 تا 30

2تا 10

باقیمانده مصالح بین هر دو الک متوالی جدول فوق نباید بیش از 45 درصد وزن کل نمونه باشد.

حداکثر لای و ذرات ریز در ماسه نباید از مقادیر زیر تجاوز نماید :

الف – در ماسه طبیعی و یا ماسه بدست آمده از شن طبیعی 3% حجم

ب – در ماسه تهیه شده از سنگ شکسته 10% حجم

برای کنترل ارقام فوق باید آزمایش زیر در محل انجام گیرد :

در یک استوانه شیشه ای مدرج به گنجایش 200 سانتیمتر مکعب مقدار 100 سانتیمتر مکعب ماسه ریخته و سپس آب تمیز به آن اضافه کنید تا مجموع حجم 150 سانتیمتر مکعب برسد، بعد آنرا بشدت تکان داده و برای سه ساعت به حال خود باقی گذارید. پس از سه ساعت ارتفاع ذرات ریز که بر روی ماسه ته نشین شده و بخوبی از آن متمایز است از روی درجات خوانده می شود و برحسب درصد ارتفاع ماسه در استوانه محاسبه می گردد درصد رس و لای ذرات ریز که بدین ترتیب بدست می آید نباید از مقادیر مشخص شده در بالا تجاوز نماید.

مصرف شن و ماسه ای که از خرد کردن سنگهای مرغوب و سخت در کارخانه بدست می آید مشروط بر آنکه ابعاد دانه های آنها در جدول دانه بندی فوق قرار گرفته باشند، نسبت به شن و ماسه طبیعی ارجحیت دارد.

شن وماسه بصورت حجمی و یا وزنی با پیمانه ها ویا ترازوهایی که بدین منظور تهیه شده اند اندازه گیری می شوند. مقدار شن و ماسه مصرفی در بتن جدولی که بعدا خواهد آمد مشخص شده است.

ابعاد شن مصرفی برای بتن باید طوری باشد که 90 درصد دانه های آن بر روی الک 76/4 میلیمتری باقی بماند. دانه بندی شن نباید از حدود مشخص شده در جدول شماره ( 4-1-2- ب ) تجاوز نماید. اندازه الک طبق استاندارد شماره 295 ایران خواهد بود. انبار کردن شن و ماسه باید به نحوی باشد که موارد خارجی و زیان آور به آنها نفوذ نکنند. مصالح سنگی باید بر حسب اندازه دانه ها تهیه و در محلهای مختلف انباشته شوند. مصالح درشت دانه ( شن ) باید حداقل در دو اندازه جداگانه تهیه و انباشته گردد. مصالحی که دانه بندی آنها حدودا بین 76-4 تا 1/38 میلی متر است باید از مرز دانه های 05/19 میلیمتری و مصالحی که دانه بندی آنها بین 76/4 تا 8/50 یا 5/64 میلیمتر است باید از مرز دانه های 4/25 میلیمتری به دو گروه تقسیم گردند.

آب

آب مصرفی بتن باید تمیز و عاری از روغن و اسید و قلیایی ها واملاح و مواد قندی و آلی و یا مواد دیگر یکه برای بتن و فولاد زیانبخش است، باشد. منبع تأمین آب باید به تایید دستگاه نظارت برسد. آب مورد مصرف باید در مخازنی نگهداری شوند که از آلودگی با مواد مضر محافظت گردد :

حداکثر مقدار مواد خارجی موجود در آب بشرح زیر است :

الف – حداکثر مواد اسیدی موجود در آب باید به اندازه ای باشد که 10 میلیمتر مکعب سود سوز آور سی نرمال بتواند یک سانتیمتر مکعب آب را خنثی کند.

ب - حداکثر مواد قلیایی موجود در آبباید به اندازه ای باشد که 50 میلیمتر مکعب اسدی کلریدریک دسی نرمال بتواند یک سانتیمتر مکعب آب را خنثی کند.

پ – درصد مواد موجود در آب نباید از مقادیر زیر تجاوز کند :

مواد آلی – دو دهم در هزار

مواد معدنی – سه در هزار

مواد قلیایی – یک درهزار

سولفاتها – نیم در هزار

در حالتی که کیفیت آب مصرفی مورد تردید باشد در صورتی می توان از آن استفاده نمود که تاب فشاری بتن نمونه ساخته شده با این آب حداقل 90 درصد تاب فشاری بتن نمونه ساخته شده با آب مقطر باشد. بطور کلی مصرف آبهای آشامیدنی تصفیه شده برای ساختن بتن بلامانع است.

منبع: سایت راه و ساختمان - civilex.ir

------------------------------------------------------------------------------------------------------

۲-مقاله کامل در مورد فرسایش خاک

یکی از مشکلاتی که بشر از آغاز زراعت بر روی زمین با آن مواجه بوده، فرسایش سریع خاکها می باشد. فرسایش خاک هنوز هم در آمریکا و بسیاری از مناطق حاره ای و نیمه خشک دنیا از معضلات به شمار می رود و در کشورهایی که آب و هوای معتدل دارند _ از جمله انگلستان، بلژیک و آلمان _ به عنوان یکی از مسایل خطرناک تلقی می شود. این مشکل در ایران که بخش وسیع آن را کویر ها در بر گرفته اند و خاک از پوشش مناسبی برخوردار نیست بسیار بارز و چشمگیر است.
جلوگیری از فرسایش خاک که در واقع معنی آن کاهش میزان تلفات است، به حدی که سرعت فرسایش تقریبا برابر سرعت طبیعی تلفات خاک گردد، بستگی به انتخاب استراتژیهای مناسب در حفاظت خاک دارد. این امر مستلزم شناخت تمامی فرایند های فرسایش است. اثر فرسایش تنها به مناطقی که خاک سطحی آن توسط باد و آب از بین رفته و سنگ مادر یا خاک زیر در معرض دید قرار گرفته و سطح زمین توسط آب بریدگیها چاک چاک شده است مربوط نمی شود، بلکه مناطق پایین باد و کف دره ها را که در آن سطح زمین پوشیده از نهشته های شن و ماسه بوده و کانالها و نهر هایی که از رسوب پر شده اند را نیز در بر می گیرد.

شدت فرسایش در زمانها و مکان های مختلف متغیر است. رسوباتی که در اثر یک واقعه آب و هوایی معین ایجاد می شود به شرایط توپوگرافی، نوع خاک و نحوه استفاده از زمین بستگی دارد و این امر موجب تغییرات موضعی فرسایش می شود. از آنجایی که آب و هوا مرکب از مجموعه وقایعی با شدت های مختلف است در نتیجه مهمترین عامل در تغییرات زمانی کوتاه مدت فرسایش را می توان آب و هوا به شمار آورد. در هر حال خصوصیت های اقلیمی، بخصوص مقدار بارندگی، شدت بارندگی و سرعت باد در جاهای مختلف متغیر است. از این گذشته تغییرات زمانی درازمدت نیز ممکن استدر فرسایش اتفاق افتد. بنابراین، نقش متقابل تغییرات زمانی و مکانی فرسایش تا حد زیادی پیچیده است. علی رغم بهم پیوستگی این دو بهتر است آنها را به طور مجزا مورد بررسی قرار دهیم.

فرسایش

فرسایش که به آلمانی Abtrage و به فرانسه و انگلیسی Erosion گفته می شود، از کلمهلاتینگرفته شده و عبارت است از فرسودگی و از بین رفتن مداوم خاک سطح زمین ( انتقال یا حرکت آن از نقطه ای به نقطه دیگر در سطح زمین ) توسط آب یا باد. از آغاز پیدایش کره زمین، باد و باران قشر سطحی آن را شسته یا از جا کنده و اجزای آن را از نقطه ای به نقطه دیگر حمل کرده است. به این تریتب بستر نهرها، مخروط افکنه ها و دلتای رودخانه ها بعضی از چاله ها و خلاصه تپه های شنی به وجود آورده و در نتیجه سطح زمین تدریجا دچار تغییر شکل شده است. فقط در سایه حمایت پوشش نباتی ( درختان یا سایر گیاهان انبوه ) بوده که فرسایش بسیار کند شده و تعادلی در تشکیل و فرسایش خاک ایجاد گردیده است. این تعادل مساعد که تحت تأثیر شرایط طبیعی حکمروا شده بود، از زمانی که بشر زمین را به منظور تهیه محصول و بدست آوردنغذا و دیگر مایحتاج خود، مورد کشت و زرع قرار داد یا از آن به عنوان مرتع استفاده کرد، بر هم خورد و زمینها در معرض فرسایش شدید و سریع قرار گرفت. Erodere

بنابراین، فرسایش قبل از آن که زمین مورد بهره برداری انسان قرار گیرد نیز اتفاق می افتاده ( فرسایش طبیعی ) ولی از وقتی که انسان در آن به کشت و زرع، دامداری و غیره مشغول شده، باعث فرسایش بیش از حد ( فرسایش سریع و شدید ) خاک شده است. انسان، ابتدا به فرسایش خاک و مسایل ناشی از آن توجهی نداشته است ولی افزایش سریع جمعیت و همچنین عدم توجه به بهره برداری صحیح از زمین، سبب شد که انسان در روی دامنه های پرشیب و ارتفاعات زیاد نیز کشت و زرع کند و برای سیر کردن احشام خود، مراتع را هم بیش از حد و بی موقع مورد چرا قرار دهد. این عملیات او سبب شد که خاک مقاومت خود را از دست بدهد و بر اثر باران های شدید و آبیاری بی رویه و بادهای تند، بشدت فرسایش یابد، به طوری که زمین بر اثر فرسایش، در بسیاری از موارد حاصلخیزی خود را از دست داده یا بکلی ویران شد. این وضع سبب شد که انسان متوجه شود که چگونه با اعمال بی رویه خود موجب فرسایش و نابودی خاک شده است. فرسایش خاک، با اینکه در آغاز کمتر احساس می شود، ولی با گذشت زمان اهمیت تخریبی آن بحدی زیاد می شود که ممکن است پس از چندین سال مثلاً در دوره یک نسل که سی سال فرض شود، خاکی به عمق حدود 30 سانتیمتر از سطح زمین معدوم گردد. جبران خاک فرسایش یافته، برای طبیعت بویژه در مناطق خشک که شرایط برای تشکیل خاک بسیار نامساعد می باشد بسیار دشوار و طولانی است. از این رو بخصوص ساکنان مناطقخشک باید در حفظ و جلوگیری از فرسایش آن سعی و همت بیشتری مبذول دارند زیرا به طورطبیعی در این مناطق، هم فرسایش شدید تر است و هم همان طور که ذکر شد، امکانتشکیل خاک کمتر می باشد.

طبق محاسباتی که صورت گرفته است، به طور کلی برای تشکیل یک سانتیمتر خاک 500 تا800سال زمان لازم است، و اگر حساب کنیم که خاک زراعتی 25 سانتیمتر عمق داشته باشد پس این ضخامت خاک، طی 20 هزار سال کار مداوم طبیعت بوجود آمده است.

با از دست رفتن این خاک به وسیله یک عامل مخرب نظیر سیل یا بی مبالاتی زارع و غیره بهصورت فرسایش، در حقیقت زحمت چندین هزار ساله طبیعت برای بشر هدر می رود و تازههزاران سال دیگر هم وقت لازم است، تا شاید خاک از دست رفته، جبران گردد. علت عمده اختلافاتی که از نظر فرسایش بین نقاط خشک و مرطوب وجود دارد، پوشش گیاهی زیاد در نقاط مرطوب است که نقش عمده ای در حفظ خاک ایفا می نماید.

در مناطق جنگلی و نقاطی که نباتات مرتعی سطح خاک را پوشانیده اند عوامل فرسایش کمتر تأثیر می کند. در این مناطق، آبهای باران و برف توسط گیاهان در زمین نگهداری می شود. نباتات با حفظ آب و نفوذ دادن آن در خاک، مانع جاری شدن آب در سطح زمین، و در نتیجه مانع از فرسایش خاک می گردند. پوشش گیاهی، خاک را در مقابل فرسایش بادی نیز حفظ می کند.

تغییرات مکانی

مطالعاتی که در زمینه رابطه تلفات خاک و آب و هوا در مقیاس جهانی انجام شده است، نشان می دهد که فرسایش در جاهایی به حداکثر خود می رسد که میانگین بارندگی موثر سالانه آن 300 میلی متر باشد. منظور از بارندگی موثر مقدار بارانی است که در شرایط مشخص درجه حرارت بتواند مقدار معینی رواناب ایجاد نماید. در وضعیتی که مقدار بارندگی کمتر از 300 میلی متر باشد با افزوده شدن بارندگی، فرسایش نیز افزایش می یابد. البته افزایش بارندگی باعث بهتر شدن پوشش گیاهی نیز می شود و این خود سطح خاک را بهتر محافظت می کند. اما در وضعیتی که مقدار بارندگی سالانه بیشتر از 300 میلی متر باشد، نقش حفاظتی پوشش گیاهی بر عوامل فرسایش فزونی گرفته، در نتیجه با افزوده شدن بارندگی میزان تلفات خاک کاهش پیدا می کند. شاهد هایی نیز در دست است، که اگر نزولات جوی افزایش یابد، بارندگی و رواناب ناشی از آن ممکن است به حدی زیاد باشد که خود باعث افزایش تلفات خاک گردد. در 20 ساله اخیر اطلاعات زیادی در زمینه بار رسوب در رودخانه ها جمع آوری شده است. هر چند این داده ها به دلیل اشکالات فنی در اندازه گیری بار بستر و کمبود اندازه گیریهای املاح محلول آب بیشتر مربوط به مواد معلق می باشد ولی از نظر شناخت معقول الگوی فرسایش آبی در دنیا به خوبی می توان از آنها استفاده کرد. عمده ترین نتیجه ای که از این شناخت حاصل شده، آن است که مناطق نیمه خشک و نیمه مرطوب دنیا بخصوص در چین، هندوستان، غرب آمریکا، روسیه مرکزی و نواحی مدیترانه ای ، سخت در معرض فرسایش قرار دارند. مشکل فرسایش خاک در این مناطق همراه با نیاز شدید به حفاظت آب و موضوع حساس بودن شرایط اکولوژیکی محیط است. به طوری که حذف پوشش گیاهی، چه به صورت چرای دام و چه به صورت برداشت محصول، باعث کاهش سریع مواد آلی شده که خراب شدن خاک و خطر کویری شدن را در پی خواهد داشت.

از دیگر مناطقی که با فرسایش شدید روبرو می شوند نواحی کوهستانی مانند آند، هیمالایا قره قوم، بخشی از کوههای راکی، بریدگیهای دره ای آفریقا و مناطق پوشیده از خاکهایآتشفشانی، مانند جاوه، جزیره جنوبی نیوزلند، گینه جدید پایو و قسمتهایی از آمریکای مرکزی را می توان نام برد.

سومین مناطق دنیا که با خطر فرسایش روبرو بوده، مناطقی هستند که در آنها شکل زمین و خاک نتیجه اقلیمهای گذشته است. هر چند این زمینها در حال حاضر ظاهرا پایدار به نظر می رسند ولی کوچکترین کار تخریبی این پایداری را از بین می برد. باتلر از روی اصول چینه شناسی و کاربرد آن در لایه میانی خاک در دشتها و تپه ماهورهای جنوب شرقی استرالیا شاهدهایی را پیدا کرد که دلالت بر وجود دوره های ثبات، که در آن خاک روی زمین تشکیل شده است، و دوره های عدم ثبات، که در آن خاک فرسایش یافته و یا در آن محل رسوب گذاری شده است، دارد. از جایی که فرسایش با شدت زیاد صورت گرفته است و آثار آن امروزه به صورت خندقهایی در حوالی کانبرا یا فرسایش بادی در گندمزارهای سوان هیل در ویکتوریا مشاهده می شود ولی احتمالا این فرسایش، که نتیجه تغییر شدید در آب و هوا بوده است، قبل از اسکان گرفتن انسان در این نواحی به وقوع پیوسته است. در تحلیل داده های فرسایش باید دقت کافی به عمل آید. زیرا سرعت فرسایش بستگی به وسعت منطقه مورد مطالعه نیز دارد. قسمتی از رسوبات جداشده از تپه ها، خاکریزها، و یا خاکبرداریها، همراه با آب، راهی رودخانه ها می شوند. اما بخشی از آنها در طول مسیر در دامنه تپه ها و یا دشت ها بجا مانده و موقتا در آن جا ذخیره می شوند. چون حوضه های بزرگ، نسبتا، زمینهای بیشتری را که مناسب رسوب گذاری است دارند، لذا میزان فرسایش در واحد سطح در حوضه های کوچک زیاد تر بوده و با افزایش وسعت حوضه از مقدار آن کاسته می شود. نسبتی از مقدار خاک فرسایش شده که بصورت رسوب وارد رودخانهمی شود به نام نسبت انتقال رسوب نامیده میشود. متاسفانه در این مورد مطالعات زیادی انجام نشده است، زیرا غالبا فقط مقدار تولید رسوب مورد نظر بوده است حال آنکه نسبتحمل رسوب بسته به وسعت حوضه بین 3 تا 90 درصد متغیر است.

تغییرات زمانی

اکثر ژئومورفولیستها معتقدند که قسمت عمده فرسایش در اثر وقایعی صورت می گیرد کهشدت و فراوانی وقوع آنها متوسط است، زیرا وقایع بسیار شدید بقدری دیر اتفاق می افتند که نقش آنها در فرسایش خاک در یک دوره زمانی معین عملا ناچیز است. مفهوم فراوانی " وقوع _ مقدار " توسط ولمن و میلر در مطالعات حمل رسوب رودخانه به کار برده شده است. این پژوهشگران دریافتند که عامل اصلی رسوب، بارانهایی است که شدت آنها از شدت وقایعی که بالاترین فراوانی را دارند بیشتر است.

علاوه بر تغییرات فرسایش به دلیل مقدار و فراوانی وقوع بارشها، شدت فرسایش دارای نوسانات فصلی می باشد. این موضوع را از نحوه اثر رژیم بارندگی در فصلهای خشک و مرطوب می توان بخوبی درک کرد. پوشش گیاهی با کمی تاخیر چرخه ای مشابه بارندگی را دنبال می کند. حساس ترین زمان از نظر فرسایش اوایل فصل مرطوب است. که در آن بارندگی زیاد ولی پوشش گیاهی که بتواند خاک را محافظت کند فقیر است. بنابراین نقطه اوج فرسایش نسبت به نقطه اوج بارندگیها زودتر اتفاق می افتد. در مورد زمین های زراعتی و در شرایطی که رژیم بارندگی نامشخص باشد الگوی تغییرات فصلی فرسایش نیز کم و بیش پیچیده خواهد بود. معمولاً اگر فاصله بین شخم تا سبز کردن گیاه مواجه با بارندگی ها یا باد شدید باشد، خطر فرسایش افزایش می یابد. لذا در اروپا و از جمله انگلستان بهار را می توان فصل حداکثر فرسایش به شمار آورد. نوع بهره وری زمین و فرسایش با یکدیگر رابطه نزدیک دارند. در صورتی که از زمین استفاده نامعقول به عمل آید میزان فرسایش به شدت افزایش می یابد. در چنین شرایطی اثرات وقایع ژیومورفولوژیکی متوسط و شدید بسیار خطرناک خواهد بود. در هر حال از تحلیل های تاریخی و ژئومورفولوژیکی چنین نتیجه گیری می شود که فرسایش یک فرایند طبیعی است و اگر انسان از زمین استفاده نامعقول به عمل آورد میزان آن افزایش می یابد. لذا در فرسایش خاک هم جنبه های محیطی طبیعی دخالت دارد و هم جنبه های فرهنگی.

انواع فرسایش

الف - تقسیم بندی انواع فرسایش بر اساس انواع عوامل فرسایشی در طبیعت دونیرو، یا دو عامل وجود دارد که باعث جابجایی خاک یا به عبارت دیگر فرسایش خاک می شود ؛ آب و باد. بنابراین عامل فرسایش یا آب است یا باد. ولی امکان دارد که به علل مختلف از جمله فقر یا عدم پوشش گیاهی، شیب تند، ریزدانه یا یکنواخت بودن خاک دانه ها و غیره، خاک به وسیله باد یا آب بشدت فرسایش یابد و اشکال مختلف فرسایش مانند سطحی، شیاری، خندقی و غیره را بوجود بیاورد.

ب - تقسیم بندی انواع فرسایش بر اساس تأثیر طبیعت و دخالت انسان قبلا بطور اختصار توضیح دادیم که فرسایش از آغاز پیدایش کره زمین و قبل از پیدایش بشر اتفاق می افتاده است، ولی از وقتی که انسان زمینها را مورد کشت و زرع و بهره برداری قرار داده است، با اعمال بی رویه خود، موجب برهم زدن تعادل طبیعت ( از آن جمله، تشکیل خاک به مقدار کم ولی فرسایش خاک به مقدار زیاد ) و در نتیجه باعث فرسایش شدید خاک شده، به حدی که در بسیاری از نقاط، آن را به ویرانی کشانیده است.

بنابراین فرسایش را از این نظر که به طور طبیعی صورت گرفته یا انسان در آن دخالتی داشته است نیز می توان بر دو نوع تقسیم کرد ؛ فرسایش طبیعی یا بطنی و فرسایش سریع یا مخربفرسایش طبیعی یا بطنی که فرسایش عادی هم نامیده می شود پیوسته در طبیعت بهوسیله آب و باد صورت گرفته و می گیرد و نتیجه تأثیر قوه ثقل، سرازیری دامنه ها، جریان آب سطحی در روی زمین، وجود نهرها و رودها و یخچالها و غیره است. عمل این نوع فرسایش کند و هماهنگ با تولید خاک است.

فرسایش سریع یا مخرب همانطور که ذکر شد نتیجه تأثیر اعمال بشر است. فرسایش ناشی از اعمال انسان باعث کاهش حاصلخیزی خاک و حتی نابودی آن شده است. انسان آنچنان باعث فرسایش سریع و شدید و در نتیجه کاهش حاصلخیزی و نابودی خاک شده است که امروزه وقتی صحبت از فرسایش و راههای مبارزه با آن می شود بیشتر منظور همین فرسایش سریع یا فرسایش ناشی از دخالت انسان است.

مراحل مختلف فرسایش

فرسایش خاک چه توسط باد صورت بگیرد و چه توسط آب، خواه عادی باشد یا سریع، دارای سه مرحله است ؛

الف - مرحله کنده شدن خاک از جای خود : در این مرحله، ابتدا خاکدانه ها بر اثر از بین رفتن هوموس و کلوییدهای خاک چسبندگی خود را از دست می دهد و از هم می پاشد، در نتیجه خاک آماده فرسایش می گردد. در چنین وضعی، خاک سطح الارض که حاصلخیزترین قسمت خاک است، به طور ناگهانی با تدریج به وسیله آب یا باد از جای خود کنده می شود. پس از فرسایش خاک رویی، خاک غیر حاصلخیز زیری یا سنگ مادر آن ظاهر می گردد.

ب - مرحله حمل یا انتقال خاک به وسیله آب یا باد : چون ذرات چسبندگی خود را از دست داده است نمی تواند در مقابله جریان های شدید آب ها یا بادهای تند مقاومت کند، درنتیجه از جای خود کنده می شود و به نقطه دیگری منتقل می شود. در مورد فرسایش آبی معمولاً مواد از منطقه مرتفع تر به محل پست تر منتقل می شود.

ج - مرحله تجمع و انباشته شدن مواد : بادرفتها ( موادی که توسط باد حمل می شود ) هر جا به مانعی ( گیاه، دیوار، سنگ و غیره ) برخورد کند فورا بر روی زمین می افتد. و در همانجا بر روی هم انباشته می شود. این مواد در شرایط فوق العاده تشکیل تپه های بزرگ و حتی توده های عظیم شنی یا ماسه ای شبیه کوه را می دهد، مانند توده های عظیم ماسه ای جنوب شرقی ایران که با ارتفاع حدود 200 متر سطحی به طور متوسط 162 کیلومتر در 52 کیلومتر را اشغال کرده است. آبرفتها ( رسوباتی که توسط آب حمل می شود ) بتدریج که از شدت جریان آب و شیب زمین کاسته می شود از حرکت باز می ماند و در سطح زمین رسوب می کند. ( ابتدا ذرات درشت تر و بعد ذرات ریزتر ) در بعضی موارد تجمع مواد آبرفتی بقدری زیاد است که یک طبقه رسوبی قابل توجهی را تشکیل می دهد. همان طور که قبلا هم ذکر شد فرسایش موجب تخریب و نابودی خاک می شود ولی نباید فراموش کرد که بسیاری از خاکهای خوب کشاورزی هم رسوبات حاصل از فرسایش است. و بدیهی است که برای تشکیل یک چنین رسوبات حاصلخیز، باید خاک هکتارها زمین که چندین برابر سطح تشکیل شده می باشد نابود شود.

اشکال مختلف فرسایش

شکل ظاهری فرسایش آبی با شکل ظاهری فرسایش بادی فرق دارد. بعلاوه فرسایش آبی یا بادی خود بر اثر شدت و ضعف عوامل فرسایشی و مساعد بودن یا نامساعد بودن شرایطمحیطی برای فرسایش به اشکال مختلف در می آید. روی همین اصول است که در نقاط مختلفودر شرایط متفاوت، زمین به درجات مختلف و به اشکال مختلف فرسایش یافته است. الف - فرسایش سطحی یا سفره ای : عمل عامل فرسایشی در این فرسایش، در تمام سطح زمین است. این شکل فرسایش بیشتر منشأ بادی دارد ولی طبیعی است که فرسایش آبی نیز ابتدا به طور سطحی اتفاق می افتد که به علت فرسایش یکنواخت در تمام سطح، کمترمحسوس می گردد. این نوع تخریب با ظهور لکه های سفید و روشن در سطح نمودار می شودکه نشان دهنده تخریب و از بین رفتن سطحی ترین قسمت زمین آن هم به صورت لکه لکه است. اختلاف رنگ بین قسمت های فرسایش یافته و فرسایش نیافته علامت این تخریب استزیرا قسمت رویی به علت دارا بودن مواد آلی، غالبا تیره رنگ می باشد. البته ظهور این لکه های روشن اغلب در نقاطی که عاری از پوشش گیاهی است یا در نواحی که تازه شخم زده شده است بیشتر دیده می شود. در کشور ما این شکل فرسایش بادی در کلیه نواحی بیابانی بویژه دشت لوت و حواشی دشت کویر جلگه سیستان و بلوچستان مشاهده می شود. علامت دیگر این شکل فرسایش وجود ریگ و سنگریزه های آزاد در سطح زمین است مانند سطح دشتهای سنگی ریگی. در این نقاط باد ذرات ریز را برده و ذرات درشت تر باقی مانده است. جمع شدن خاک نرم در پای بعضی از بوته ها و تجمع آن در محل های گود، علامت دیگری از این نوع فرسایش است.

ب - فرسایش شیاری یا آبراهه ای : منشأ این شکل از فرسایش اغلب باران است و در پیدایش آن عامل شیب بسیار موثر است. و در دامنه کوهها و حتی در سطح زمینهای کم شیب نیز بسهولت دیده می شود. این شکل فرسایش، پیشرفته تر از فرسایش سفره ای بوده و ممکن است به صورت خطوط موازی نیز ظاهر شود که ابتدا کم عمق است ولی به سرعت عمیق تر می شود. این شکل فرسایش تا زمانی که سنگ مادر ظاهر نشده است به نام فرسایش شیاری خوانده می شود، فرسایش شیاری زمین های لخت، مراتع کم گیاه، اراضی و زمینهای مزروعی بویژه دیمزارها را بیشتر مورد حمله قرار می دهد. این شکل از فرسایش در اغلب نقاط ایران به عنوان مثال در کوههای هزاردره و در راه لشکرک و کوهپایه های بختیاری در راه بین شوشتر و اهواز زیاد دیده می شود. در نقاطی از نواحی بیابانی که تحت تأثیر بادهای شدید قرار می گیرد فرسایش شیاری دیده می شود. این شکل از فرسایش در اثر بهم پیوستن چاله های ریزی که خاک آنها را باد برده است، بوجود می آید که البته به وضوحی شیارهای آبی ، مشخص نیست.

ج - فرسایش چاله ای : این شکل تخریب بیشتر منشا بادی دارد. چاله ها در اثر توسعهفرسایش سطحی و بزرگتر شدن چاله های کوچک نخستین، بوجود می آید. در بسیاری از نقاط دشت لوت و حواشی دشت کویر سطح های وسیعی از زمین دیده می شود که بر اثر باد به صورت چاله - چاله در آمده است. این چاله ها نشان دهنده فرسایش بادی شدید در این نواحیاست. بادهای شدید، موادی را که از کندن این چاله ها بدست می آورد، کیلومتر ها با خود میبرد. این شکل فرسایش و انتقال ماسه از نقطه ای به نقطه دیگر نه تنها در ایران بلکه در سایر نواحی خشک و بیابانی جهان نیز دیده می شود.، به عنوان مثال ماسه های سرخ رنگ بیابانلیبی که به سوی شمال تا سواحل ایتالیا حمل شده است.

د - فرسایش خندقی یا نهری : منشأ این فرسایش، آب است. در این فرسایش عمق و عرض زمینهای فرسایش یافته بیشتر از فرسایش شیاری است. و بر اثر پیشرفت فرسایش شیاری بوجود می آید، به این نحو که شیارها به هم می پیوندد و در نتیجه زمین بیشتر شسته می شود و نهرها یا خندق هایی در سطح زمین تشکیل می گردد. در این تخریب سنگ مادر ظاهر می شود و آنقدر عمیق و عریض است که گاو آهن قادر به عبور از آنها نیست. عمق خندقها به یک متر یا بیشتر می رسد و بتدریج شکل آنها تغییر می کند. این عمل در صخره های سست، خاکهای رسی، رسی آهکی بیشتر دیده می شود. و بیشتر در محدوده آب و هوای خشک و نواحی که تغییرات درجه حرارت در فصول مختلف در آنجا شدید است ظاهر می گردد. این شکل از فرسایش در اکثر نواحی ایران به عنوان مثال در اصفهان، شیراز، کوهپایه های استان خراسان دیده می شود. بهترین نمونه های آن نواحی کویری و بیابانی ایران بخصوص در سطح کوههای لخت و گنبدهای نمکی مشاهده می گردد.

ه - فرسایش سیلابی : فرسایش سیلابی یک تخریب ساده نیست. در مناطق کوهستانی وحتی در زمینهای سست جلگه ای فرسایش شیاری و خندقی ممکن است به فرسایش سیلابی تبدیل گردد. در این فرسایش جریان آب بویژه آبهای گل آلود، حامل ریگ و شن و غیره،موجب شسته شدن اطراف آن و حمل مواد بیشتر با خود می گردد. با این عمل، زمین هایدیواره بستر، استحکام و قدرت خود را از دست می دهد و بتدریج در مواقع جاری شدنسیلابهای شدید حتی به طور ناگهانی ریزش می کند. و امکان دارد که موجب تخریب و ویرانیمزارع و دهاتی که در جوار این مسیل ها واقع شده اند بشود. با افزایش مواد خاکی در آب، وزنمخصوص آن بیشتر و قدرت و نیروی درهم کوبنده آن زیادتر می گردد. در ایران این شکلفرسایش یبشتر در مواقعی که آب بر اثر بارندگی ها افزایش می یابد، دیده می شود. هر ساله به اکثر رودخانه های ایران، براثر سیلابهای شدید خسارات زیادی وارد می آید. این شکلفرسایش نه تنها در مناطق کوهستانی و تپه ماهورها زیاد دیده می شود بلکه در جلگه ها ودشتها هم امکان بوجود آمدن آن هست. از آن جمله لاتها و کوچه ها را می توان نام برد. لاتها وکوچه ها بیشتر بر اثر جاری شدن سیلابهای شدید در سطح زمینهای رسی و یا آهکی به طورکلی زمینهای ریزدانه بوجود می آید. فرسایش سیلابی به عنوان مثال در جلگه ها و دشتهایورامین و گرمسار دیده می شود. مانند لات سوداغلان، لات کردوان، لات شاهبداغ و... درگرمسار. و - فرسایش توده ای : این نوع فرسایش در روی زمین اغلب به شکل عوارض زمین که معرف حرکات خاک در گذشته است ظاهر می گردد. این حرکات عبارتست از تورم و بالا آمدن خاک،سرخوردگی، خزیدن زمین و ریزش خاک. در فرسایش توده ای قسمتی از خاک دامنه کوهها بهحرکت در می آید که یا ممکن است بر اثر اشباع شدن خاک طبقه رویی از آب و نفوذناپذیری خاکطبقه زیری، خاک رویی به حرکت در می آید یا ممکن است بر اثر لغزش این عمل اتفاق بیفتد. بهاین معنی که توده ای از کوه از محل اولیه خود جدا می شود و در محل دیگری قرار می گیرد یاممکن است در نتیجه ریزش باشد که در این حالت قسمتی از کوه ریزش می کند و در سطحهای پایین تر روی هم انباشته می شود. فرسایش بهمن نیز از این شکل فرسایش محسوبمی شود که در مناطق کوهستانی بوقوع می پیوندد و علاوه بر این که خسارات جانی و مالیزیادی ممکن است ببار بیاورد، باعث از بین رفتن خاک هم می شود

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

. ۳-محافظت از پی، منشاء، پیشرفت و توسعه آن

در سال های اخیر، محافظت از پی به شکل فزاینده ای، تبدیل به یک تکنیک طراحی کاربردی در سازه ساختمان ها و پل زلزله قرار دارند، گشته است. انواع گوناگونی از سازه ها با استفاده از این شیوه ساخته شده اند و بسیاری دیگر نیز در فاز طراحی قرار داشته و یا در حال ساخت هستند. اغلب ساختمان های تکمیل شده و آنهایی که در حال ساخت هستند، به شکلی از اسباب حفاظتی لاستیکی در سیستم های خود بهره می برند.
تفکر نهفته در پی مفهوم محافظت از پی، بسیار ساده است. دو دسته سیستم حفاظتی وجود دارند. سیستمی که در سال های اخیر به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است دارای این مشخصه است که در آن از اسباب الاستومری استفاده شده است، الاستومری که از لاستیک طبیعی و یا نیوپرن ساخته شده است. در این شیوه، ساختمان و یا سازه از مولفه های افقی زمین لرزه با استفاده از یک لایه واسط، که دارای سختی افقی پایینی است و در بین سازه و پی قرار دارد، جدا می گردد. این لایه برای سازه یک بسامد بنیادی ایجاد می کند که از بسامد پی پایین تر است و همچنین به مراتب از بسامد حاکم بر حرکت زمین نیز کمتر است.

نخستین لرزه های ایستای اعمال شده به سازه جداسازی شده، تنها باعث دگردیسی سیستم جداسازی می گردند و سازه ای که بر روی پی بنا گردیده است، از هر حیث محکم و استوار خواهد ماند. لرزه های دارای قدرت بیشتر که باعث دگردیسی سازه می گردند، بر زاویه های موجود در وضعیت قبل و در نتیجه بر حرکت زمین، عمود هستند. این لرزه های قوی تر بر حرکت کلی ساختمان تأثیر گذار نیستند، چرا که اگر انرژی بالایی در این بسامد های بالا در حرکت زمین وجود دارد، این انرژی به سازه منتقل نمی گردد. سیستم محافظت از پی، انرژی موجود در زمین لرزه را جذب نمی کند ؛ بلکه آن را با استفاده از مکانیک حرکتی سیستم، منحرف می نماید. این نوع محافظت از پی، تنها زمانی که سیستم خطی است موثر واقع می گردد ؛ با این وجود، کاهش میزان لرزه به کاهش تشدیدهای احتمالی بوجود آمده در بسامد حفاظتی کمک خواهد کرد.

شکل دوم سیستم های حفاظتی، دارای این مشخصه هستند که در آن از سیستم لغزش بهره برده شده است. این امر با استفاده از محدود کردن انتقال لرزه هایی که در امتداد سیستم حفاظتی قرار دارند، محقق می گردد. تعداد بسیاری سیستم لغزشی تاکنون پیشنهاد گردیده اند و برخی از آنها نیز مورد استفاده قرار گرفته اند. در چین، حداقل سه بنا وجود دارند که در آنها از سیستم لغزشی ای استفاده می گردد که در آن، از یک شن ویژه در داخل سیستم استفاده می گردد. یک سیستم حفاظتی که مبتنی بر یک صفحه از جنس سرب-برنز است که بر روی فولاد ضد زنگ در مجاورت یک لایه الاستومتریک می لغزد، برای برای ساخت پروژه های متعددی در آمریکا، هم پروژه های جدید و هم پروژه های بازسازی، مورد استفاده قرار گرفته اند.

تحقیقات در EERC

تحقیقات بر روی توسعه اسباب مبتنی بر لاستیک طبیعی برای سیستم های حفاظتی مورد استفاده در ساختمان ها برای مقابله با زمین لرزه، در سال 1976 در مرکز تحقیقات مهندسی زلزله ( EERC )، که اکنون به PEER یعنی مرکز تحقیقات مهندسی پاسیفیک مشهور است، در دانشگاه کالیفورنیا در برکلی آغاز گردید. برنامه تحقیقاتی اولیه، ثمره تلاش مشترکی از EERC و اتحادیه تحقیقاتی تولید کنندگان لاستیک مالزی ( MRPRA ) بود. این برنامه توسط MRPRA و از طریق اعطا تعدادی کمک هزینه در خلال چندین سال تحقیق، پشتیبانی مالی گردید که بعدها توسط بنیاد ملی علوم و موسسه تحقیقات برق قدرت نیز، حمایت مالی شد. استاد James M. Kelly این تحقیقات را که با کمک های عملی و نظری فراوان دانشجویان کارشناسی ارشد و دکترا همراه بود، در EERC رهبری نمود.

اگر چه این ایده در دوران خودش ایده کاملا بدیعی نبود – چرا که پیش از آن، شیوه های مبتنی بر نورد و یا لغزنده ها پیشنهاد شده بودند – و لیکن مفهوم محافظت از پی، توسط بسیاری از صاحبنظران مهندسی سازه، غیر عملی ارزیابی شده بود. این پروژه تحقیقاتی، با استفاده از مقداری اسباب آلات دست ساز از جنس لاستیک که در یک مدل 20 تنی، تک منظوره و سه طبقه مورد استفاده قرار گرفته بود، آغاز گردید. آزمایش های لرزه نگاری حاکی از آن بودند که اسباب آلات حفاظتی، در مقایسه با طراحی های مرسوم، با ضریبی در حدود ده برابر منجر به کاهش لرزه می گشتند و همانگونه که انتظار می رفت، مدل دارای ثبات بالایی بود و تمام دگردیسی صورت پذیرفته در مدل، در سیستم حفاظتی آن متمرکز می گشت. آشکار بود که سیستم تا حدودی، نیاز به کاهش میزان لرزه داشت و مقیاس مدل هم برای این که امکان استفاده عملی از ترکیبات لاستیک فراهم شود، بسیار کوچک می نمود.

در سال 1978، نمود متقاعد کننده ای از مفهوم حفاظت با استفاده از یک مدل واقع گرایانه چند منظوره و پنج طبقه که دارای وزنی بالغ بر 40 تن بود و با استفاده از اسباب کاهنده ای که بر اساس تکنیک های تجاری ساخته شده بود، ارایه گردید. توجه اصلی در خلال این تحقیقات که در EERC انجام پذیرفت، بر روی تأثیر این تکنیک بر روی واکنش تجهیزات و سازه بود که اغلب زمانی که از شیوه های مرسوم در طراحی های مقاوم در برابر زمین لرزه استفاده می شود، متحمل بیشترین میزان تخریب می گردند و در اکثر غریب به اتفاق ساختمان ها، دارای ارزش بیشتری حتی در مقایسه با خود سازه هم هستند. یک سری آزمایش های جامع بر روی اسکلت 5 طبقه، نشانگر این بود که حفاظت با استفاده از اسباب لاستیکی می تواند منجر به کاهش قابل توجه لرزه هایی گردد که بر روی تجهیزات داخلی تأثیر گذار است و میزان این کاهش حاصله، از کاهشی که سازه موجب آن می گردد نیز، بیشتر است. با این وجود، همین آزمایش ها حاکی از این بودند که زمانی که عوامل اضافی ( از قبیل ابزار جاذب انرژی از جنس فولاد، سیستم های اصطکاکی و یا اتصالات سربی ) به منظور کاهش میزان لرزه به سیستم حفاظتی اضافه گردیدند، کاهشی در لرزه منتقل شده به تجهیزات مشاهده نگردید؛ چراکه عوامل اضافه شده در لرزه های شدید، واکنشی را به سازه القاء می کردند که بر روی تجهیزات تأثیرگذار بود. آشکار گردید که شیوه بهینه کاهش لرزه این است که تغییرات لازم، در ترکیب لاستیک ایجاد گردد. این شیوه، بعدها به ترکیبی که توسط MRPRA تولید گشت، اعمال گردید و پس از آن از این ترکیب در نخستین ساختمانی در آمریکا که در آن از سیستم محافظت از پی استفاده شده بود و در زیر بدان اشاره شده است، مورد استفاده واقع گشت.

تولید اسباب لاستیکی نسبتا آسان است ؛ این اسباب آلات قسمت های متحرک ندارند، گذر زمان بر روی آنها تأثیر گذار نیست و نسبت به تغییرات محیطی بسیار مقاومند.

آزمایش های صورت گرفته بر روی اسباب آلات مورد استفاده در ساختمان نمایشگاه مالزی.

این اسباب با استفاده از جوش برقی صفحات لاستیک به صفحات تقویت کننده نازکی از جنس فولاد، ایجاد می گردند. از آنجا که این اسباب در جهت عمودی دارای پایداری و استحکام بالا و در جهت افقی دارای انعطاف پذیری بالا هستند، در شرایط زمین لرزه این لایه ساختمان را از مولفه های افقی حرکت زمین جدا می سازد، در حالی که مولفه های عمودی تقریبا به شکل دست نخورده ای به سازه منتقل می شوند. اگرچه حرکات عمودی بر اغلب ساختمان ها تأثیری نمی گذارند، این اسباب حتی مانع از وارد شدن لرزه های عمودی ناخواسته ناشی از فرکانس های بالا، که توسط مترو و رفت و آمد خودروها ایجاد می گردد، به ساختمان می شود. این اسباب لاستیکی برای ساختمان های مستحکمی که دارای هفت طبقه و یا کمتر هستند، مناسب است. برای این نوع از ساختمان ها، جابجا شدن این اسباب لاستیکی رخ نخواهد داد و وزش باد نیز بی اثر خواهد بود.

کاربرد های این شیوه در ایالات متحده

نخستین ساختمانی در ایالات متحده که در آن از این شیوه استفاده گردید، مرکز حقوقی و قضایی انجمن های فوتهیل است که مرکزی است که در بخش سن برناردینو و در شهر رانچو کوکامونگا واقع شده است و یک مرکز ارائه خدمات حقوقی است که دارای ارزشی بالغ بر 30 میلیون دلار است و در 97 کیلومتری ( 60 مایلی ) شرق مرکز لس آنجلس قرار دارد. این ساختمان که در سال 1985 کامل گشت، دارای چهار طبقه، یک زیر زمین سراسری و یک شبه-زیرزمین برای سیستم حفاظتی است که مشتمل بر 98 جداساز چندین لایه از جنس لاستیک طبیعی است که با صفحات فولادی تقویت شده اند. ابر-سازه این ساختمان، دارای اسکلتی فولادی است که در آن، اغلب اتصالات با بست تحکیم شده اند.

مرکز حقوقی و قضایی انجمن های فوتهیل

این ساختمان در 20 کیلومتری ( 12 مایلی ) گسل سن آندریاس واقع گردیده است. بخش سن برناردینو، که نخستین بخشی از ایالات متحده است که دارای یک برنامه جامع آمادگی در برابر زمین لرزه است، تقاضا نموده است که این ساختمان طوری طراحی گردد که توانایی تحمل 3. 8 ریشتر زلزله را داشته باشد، که این میزان بیشترین میزان لرزه محتمل برای آن منطقه است. طرح برگزیده برای سیستم حفاظتی، که در آن بیشترین میزان پیچش نیز لحاظ شده بود، بیشترین تغییر مکان افقی را برای جداساز های نصب شده در چهار گوشه ساختمان 380 میلی متر ( 15 اینچ ) در نظر گرفته بود. آزمایش انجام گرفته بر روی ابزارآلات نمونه که دارای مقیاس های واقعی بودند موید این ظرفیت بودند.

لاستیک های طبیعی فشرده که از آنها در ساخت جداساز ها استفاده شده است و در برنامه تحقیقاتی EERC بر روی آنها بررسی های جامعی صورت گرفته است، دارای خصوصیات مکانیکی هستند که آنها را برای سیستم محافظت از پی، ایده آل ساخته است. بیشترین میزان سختی این لاستیک تحت فشار های پایین، بالا است ولی این متغیر با افزایش میزان فشار، با ضریبی در حدود چهار و یا پنج برابر کاهش می یابد تا در نهایت در فشاری در حدود 50 درصد، به حداقل مقدار می رسد. تحت فشارهای بیشتر از 100 درصد، میزان سختی مجددا رو به کاهش می گذارد تا در نهایت تحت فشار بسیار بالا، از لحاظ کارکرد با شکست مواجه می گردد. میزان کاهش لرزه نیز از همین الگو پیروی می کند؛ ولی میزان کاهش کارآیی آن دارای روند بطیع تری است، یعنی در ابتدا از مقدار اولیه 20 درصد شروع شده و روندی نزولی را طی می نماید تا به کمترین مقدار خود یعنی 10 درصد می رسد و پس از آن رو به افزایش می گذارد. در طراحی این سیستم چنین فرض می شود که کمینه مقداری برای سختی و کاهش لرزه وجود دارند و فرایند واکنش سیستم دارای رفتاری خطی است. بیشینه میزان اولیه سختی، تنها برای طراحی ای که در آن فشار باد در نظر گرفته شده است و واکنش بیشینه فشار، تنها برای زمانی که که کارکرد با شکست مواجه شده است لحاظ می شوند.

سیستم لاستیکی کاهنده لرزه، همچنین در ساختمان کنترل و فرماندهی اداره آتش نشانی بخش لس آنجلس که در سال 1990 تکمیل گردید، مورد استفاده قرار گرفته است. (شکل یکسانی از اسباب لاستیکی کاهش دهنده لرزه برای شرکت تلفن ایتالیا، S. I. P در آنکونا در کشور ایتالیا مورد استفاده قرار گرفته است، که نخستین بنایی در اروپا است که در آن از سیستم محافظت از پی استفاده شده است. ) ساختمان FCCF جایگاه سیستم های رایانه ای است که برای خدمات اضطراری بخش بکار می روند و از این رو، باید حتی پس از یک رخداد غیرمنتظره نیز قادر به برآورده کردن توقعاتی که از آنها می رود، باشند.

ساختمان کنترل و فرماندهی اداره آتش نشانی

تصمیم به استفاده از سیستم محافظت از پی از آنجا آغاز گردید که، مقایسه ای مابین طرح های مرسوم برای حفاظت از ساختمان و سیستم محافظت از پی انجام گرفت. در برخی پپروژه ها، طرح سیستم های حفاظتی پنج درصد هزینه برتر بود. نه تنها در این مورد طرح محافظت از پی شش درصد ارزان تر تخمین زده شد، بلکه برای تمام بناهای دیگری که نیازمند همین مقدار حفاظت در برابر لرزه هستند نیز، هزینه ها پایین تر هستند. علاوه بر این؛ این هزینه ها، هزینه های اولیه هستند. هزینه های نگهداری این سیستم، آنرا مطلوب تر نیز می نمایند. شایان توجه است که، طراحی های مرسوم تنها دربرگیرنده کمینه میزان حفاظت هستند، یعنی تا آن میزان که سازه ویران نگردد؛ در حالی که طرح سیستم محافظت از پی میزان حفاظت بیشتری را برای سازه در نظر می گیرد.

بیمارستان آموزشی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی در شرق لس آنجلس، دارای یک اسکلت فولادی هشت طبقه است که با بست نیز تقویت شده و توسط 68 جداساز لاستیک-سرب و 81 جداساز الاستومری تحکیم گشته است. این بنا به محض تکمیل شدن در سال 1991، توسط برنامه ابزار دقیق کالیفرنیا برای بررسی حرکات شدید، مورد کنکاش قرار گرفت. سیستم پی، متشکل از پایه های گسترده و تیرهایی است که در عمق سنگ ها جای گرفته اند. برای برآورده کردن انتظارات کارکردی، ارزیابی های بعمل آمده از بنا مقید به روال خاصی نبود و طرح ساختمان نیز، در ارتفاع دارای قدری عقب نشینی بود. دو جناح واقع در دو سمت بنا، با چیزی که از آن به گردن بنا تعبیر می شود، به یکدیگر متصل می گردند و در طراحی اولیه ساختمان که در آن از سیستم حفاظتی استفاده نشده بود، پیکره بندی نامنظم بنا منجر به بهم پیوستن لرزه های جانبی و پیچشی می گشت و نیروی بسیار شدیدی به ناحیه ظریف مابین این دو جناح وارد می شد. ( حتی در سیستم محافظت از پی، نیاز به چوب بست های فولادی داریم تا متحمل فشار وارده به منطقه گردن بنا باشند. ). مسایل مطروحه، دلایل عمده ای بودند که منتهی به انتخاب سیستم محافظت از پی برای مقاوم سازی بنا در برابر لرزه، برای این سازه گردیدند.

بیمارستان آموزشی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی

بیمارستان آموزشی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی ( USC) در 36 کیلومتری ( 23 مایلی ) مرکز زمین لرزه نورث ریج که در تاریخ 6 / 8 / 1994 به وقوع پیوست، قرار دارد. بیشترین میزان لرزه در خارج بنا 49. 0 g بود و این میزان در داخل بنا در حدود 10. 0 الی 13. 0 g بود. در این زمین لرزه، این سازه به شکل موثری از حرکات زمین که دارای قدرت کافی برای تخریب شدید سایر ساختمان ها در این مرکز پزشکی بود، در امان بود. مدارک بدست آمده از بیمارستان USC از آنرو که بیانگر نتایج شدیدترین آزمایشی هستند که تا به امروز بر روی بناهای دارای سیستم محافظت از پی انجام گرفته اند، بسیار امیدوار کننده هستند.

کاربردهای هسته ای

در سیستم حفاظتی مرسوم بکار رفته در نیروگاه های هسته ای، با مسایل طراحی های زمانبر و پرهزینه، ارزیابی تجهیزات و لوله کشی ها و تمهیدات در برگیرنده میزان لرزه ای که بنا با آن روبروست، برخورد ساده انگارانه ای می گردد. علاوه بر این، زمانی که برای مثال بعلت کشف یک گسل، حساسیت ها بر روی شاخص های دربرگیرنده تحمل بنا در برابر لرزه افزایش می یابند، نیازی به طراحی مجدد بنا وجود ندارد؛ بهبود بخشیدن سیستم حفاظتی کفایت خواهد کرد.

در برنامه تجربی صورت پذیرفته در EERC، اسباب بکار رفته در سیستم حفاظتی دو نوع از رآکتورهای فلز مایع طراحی، تولید و آزمایش شدند. در نخستین رآکتور که به PRISM مشهور است، از ابزارآلات حفاظتی دارای اشکال خاص استفاده می گردد که تنها برای ایجاد استحکام در راستای افقی، کاربرد دارند. در رآکتور دیگر که به SAFR معروف است، رآکتور با ابزارآلاتی حفاظت می گردد که در هر دو راستای افقی و عمودی، استحکام بنا را افزایش می دهند. نتایج این مجموعه از آزمایش ها، باعث توسعه محدوده انواع جداساز ها گردید و درک بهتری از خصوصیات آنها را نیز فراهم آورد.

سیستم محفاظت از پی در ژاپن

پس از یک آغاز آهسته، تحقیق و توسعه صورت گرفته در ژاپن بر روی این مساله، روند فزاینده ای داشت. نخستین بنایی که در آن از این سیستم استفاده شده بود، در سال 1986 تکمیل گردید. با وجود اینکه بنا به قانون مصوب 30 ژوین 1998، ساخت چنین بناهایی در ژاپن نیاز به مجوز از سوی وزارت ساخت دارد، تا کنون 550 ساختمان این مجوز را دریافت نموده اند.

این سیستم در ژاپن به دلایل متعددی رشد فزاینده ای داشته است. هزینه تحقیق و توسعه در بخش مهندسی بسیار بالا است و حجم زیادی از این هزینه ها به حفاظت پی اختصاص می یابد ؛ شرکت های ساختمانی بزرگ به شکل جدی این فناوری را مورد بررسی قرار داده اند و بازاریابی این سیستم را نیز انجام داده اند؛ فرایند دریافت مجوز برای ساخت یک بنای مبتنی بر این سیستم، یک فرایند استاندارد و سرراست است؛ طبیعت لرزه خیز این کشور، ژاپنی ها را بر آن داشته است که در تصمیم گیری های خود برای طراحی سیستم های حفاظتی در برابر لرزه، منافع بلندمدت طرح ها را در نظر بگیرند و در این راستا به امنیت بلندمدت این سیستم و هزینه های پایین نگهداری آن، توجه خاصی معطوف نمایند.

سیستمی که در گذشته از آن استفاده فراوانی می شد، شامل اسبابی از جنس لاستیک طبیعی بود که دارای کاهش دهنده های مکانیکی و یا ابزاری از جنس لاستیک-سرب بود. اخیراً، از جداساز هایی استفاده می گردد که از جنس لاستیک طبیعی هستند و قابلیت کاهش بالای لرزه را دارند. ساختمان های بسیار دیگری وجود دارند که در آنها از این اسباب کاهش دهنده لرزه استفاده شده است: یک نمونه برجسته، مرکز رایانه شرکت برق قدرت توهوکو است که در شهر سندای از استان میاکو واقع گردیده است.

شرکت برق قدرت توهوکو، ژاپن

بزرگترین ساختمانی در جهان که در آن از این سیستم استفاده شده است، مرکز رایانه اداره پست غرب ژاپن است که در شهر ساندا و در بخش کوبه پریفکچر واقع گشته است. این سازه شش طبقه، که دارای 47000 متر مربع ( 500000 فوت مربع ) است، با استفاده از 120 جداساز الاستومتری و تعدادی کاهنده اضافی از جنس سرب و فولاد، مستحکم سازی شده است. این بنا، که دارای نرخ حفاظتی 9. 3 ثانیه است، حدوداً در فاصله 30 کیلومتری ( 19 مایلی ) مرکز زمین لرزه به تاریخ 1995 در هیوگوکن نانبو ( کوبه ) قرار دارد و لرزه های بسیار شدیدی را شاهد بوده است. بیشینه میزان لرزه در زیر جداساز ها 400 cm / sec square ( 0. 41 g ) بود ؛ ولی سیستم حفاظتی این میزان را به 127 cm / sec square در طبقه ششم، کاهش داد. تخمین بعمل آمده در مورد جابجایی جداساز ها در حدود 12 سانتی متر ( 8. 4 اینچ ) بوده است. ساختمان مجاور همین بنا که در آن از این سیستم استفاده نشده بود، دچار تخریب گردید؛ ولی این ساختمان از گزند هرگونه تخریبی در امان ماند.

استفاده از این سیستم در ژاپن، خصوصاً پس از زمین لرزه کوبه، روند رو به افزایشی دارد. در پس کارآیی فوق العاده مرکز رایانه اداره پست غرب ژاپن، شمار مجوزهای صادره برای ساختمان هایی که در آنها از این سیستم استفاده می گردد، برای نمونه آپارتمان ها و مجتمع های مسکونی، افزایش چشمگیری داشته است.

خلاصه

آزمایش های مداوم، کارآیی جداساز ها را در کاهش مشکلات پایداری بنا، تخریب، خرابی جداساز ها و یا واکنش های غیر منتظره بنا در برابر لرزه و انحراف کاهنده های مکانیکی، بهبود بخشیده است. علاوه بر این، مشکلات موجود در برابر تولید جداساز های بزرگ نیز، مرتفع گشته است. امروزه این امکان وجود دارد که ابزاری با قطری به بزرگی 60 اینچ ( 5. 1 متر )، ساخته شود. 70 عدد از ابزارآلات تولید شده از جنس لاستیک طبیعی که برای مرکز آسیب شناسی M. L. King / C. R. در ویلوبروک از بخش های کالیفرنیا ساخته شدند، در زمان تولیدشان بزرگترین ابزارآلات حفاظتی ای بودند که در ایالات متحده ساخته شدند. این جداسازها دارای قطری برابر 0. 1 متر ( 40 اینچ ) هستند. ترکیب اندازه بزرگ این ابزار با خواص لاستیک، منتهی به ساخت سیستم های حفاظتی بسیار قابل اطمینانی می گردد.

سیستم های حفاظتی در برابر زمین لرزه، دارای کاربردهای داخلی متعددی هستند. شهرداری اکلند در پی زمین لرزه لوما پریتا در سال 1989 در کالیفورنیا، با 110 جداساز بزرگ بازسازی گردید. یک پناهگاه عمومی در برکلی در حال ساخت است و در آن از این جداساز ها استفاده خواهد گردید. ساختمان مرکز اجتماعی مارتین لوتر کینگ در برکلی، مانند بنای یادبود هرست در دانشگاه کالیفورنیا در برکلی، با استفاده از این سیستم حفاظتی بازسازی خواهد گردید. معماری و اسباب داخلی بنای Classic Beaux Arts در فرایند بازسازی بدون تغییر باقی خواهند ماند؛ در حالی که میزان مقاومت این بنا در برابر زمین لرزه به شکل قابل توجهی بهبود می یابد.

تا امروز، 45 بنا در ایالات متحده، برای ساخت و یا بازسازی، بر اساس این سیستم حفاظتی طراحی شده اند، در حال ساخت هستند و یا ساخت آنها پایان یافته است. استفاده از این سیستم در ایالات متحده، در حال حاظر در سازه هایی است که دربرگیرنده محتویات پرارزش و یا گران قیمتی هستند؛ ولیکن تمایل شدیدی به استفاده از این فناوری در ساخت و سازهای مسکونی، مدارس و بیمارستان ها، خصوصاً در کشور های در حال توسعه که در معرض تخریب های فراوانی بر اثر زمین لرزه قرار دارند و این تخریب ها می توانند دارای خساراتی در حدود کسری از تولید ناخالص ملی باشند، وجود دارد. تشریک مساعی صورت پذیرفته مابین EERC و MRPRA منتهی به تلاش مشترکی گردید که از طرف سازمان توسعه صنعتی سازمان ملل متحد ( UNIDO) پشتیبانی می شد و باعث ایجاد سیستم های حفاظتی ارزان قیمتی گردید. در این راستا، پروژه های متعددی در اندونزی، جمهوری خلق چین و ارمنستان در حال انجام هستند. برنامه تحقیقاتی EERC، که در بدو امر توسط MRPRA حمایت می گردید، وسیله ای گردید تا شیوه حفاظت پی در طراحی های مقاوم در برابر زمین لرزه، به واقعیت تبدیل شود.

منبع: وبلاگ اسماعیل محمدی -

-----------------------------------------------------------------------------------

مقاله روسازی

طراحی روسازی بر این اصل استوار است که خاک بکار رفته در هر لایه از روسازی بتواند حد‌اقل ویژگی های کیفیت سازه‌ای را فراهم کند، هر لایه باید بتواند مقاومت برشی مورد نظررا فراهم کند، واز ایجاد تغییر شکلهای زیاد که باعث بوجود آمدن ترکهای خستگی در یک لایه و یا لایه‌‌ی بالای آن می‌شوند و همچنین ازبوجود آمدن تغییر شکلهای دائمی بخاطر تغییرات بیش از حد خاک جلوگیری کند. تثبیت خاک روشی است که بمنظور بهبود کیفیت مصالح در راهسازی بکار می‌رود، و استفاده از این روش موجب بدست آمدن مصالحی با مشخصات مناسب برای بکار بردن در لایه‌های روسازی می‌شود. تثبیت خاک به اصلاح و بهبود خواص فیزیکی و مهندسی خاک برای تامین یک رشته اهداف از پیش تعیین شده اطلاق می شود. تصمیم در مورد استفاده از این روش پس از مقایسه‌ی راه حلهای مختلف قابل قبول انجام می‌شود.

امروزه با پیشرفت علم تثبیت خاکها به طرق گوناگون نظیر روش های مکانیکی، شیمیایی، فیزیکی، بیولوژیک ( رویاندن گیاه)، و روش الکتریکی امکان پذیر است. در روش تثبیت خاک، کارشناسان با استفاده از اصول علمی و بهره‌گیری از فناوری‌های جدید، مواد و مصالح مناسب را در تقویت خاک به کار می‌گیرند و مشخصات مهندسی، خواص مکانیکی از جمله مقاومت، سختی، شکل‌پذیری و ظرفیت باربری آن را بهبود می‌بخشند.تثبیت خاکها اهداف گوناگونی دارد که از این اهداف می‌توان به افزایش مقاومت باربری خاک، کاهش نفوذپذیری ،کاهش تورم و انقباض خاک ،کاهش رطوبت خاک ،کاهش دامنه خمیری خاک ،جلوگیری از فرسایش خاک و کاهش ضخامت لایه های روسازی اشاره کرد. متراکم کردن خاک در عملیات عمرانی یک روش مکانیکی ساده و متداول برای افزایش دانسیته خاک و در نتیجه افزایش ظرفیت باربری و پایداری خاک است. ولی موردی که در تحقیق مورد بررسی قرار می‌گیرد تثبیت خاک از طریق شیمیایی می‌باشد.

از موادی که در تثبیت خاک بکار می‌روند می‌توان به قیر، سیمان، آهک اشاره کرد. انتخاب هر یک از این مواد به مواردی مانند جنس خاک، شرایط جوی منطقه، میزان آمد و شد، هدف از انجام تثبیت خاک و هزینه‌های عملیات بستگی دارد. همچنین امروزه برای افزایش توان باربری خاک ماسه روان استفاده از پلیمر به عنوان یک تثبیت‌کننده فیزیکی، غیرسنتی، در دسترس و با کاربردی آسان رواج یافته است. از دیگر مواد تثبیت کننده خاک می‌توان کلرور کلسیم و سدیم اشاره کرد. مقدار ماده تثبیت کننده مورد نیاز با توجه به آزمایشهای مقاومت و دوام خاک و همچنین موارد اقتصادی تعیین می‌شود.

همانطور که در بالا اشاره شد امروزه استفاده از پلیمرها برای تثبیت خاک افزایش یافته است، خواص فیزیکی نسبتا مطلوب از جمله ویژگی هایی است که باعث پر مصرف شدن این مواد شده است. همچنین این گروه ازمواد دارای وزن مخصوص پایین و پایداری خوب در مقابل مواد شیمیایی هستند. بیشتر پلیمرهای متداول از پلیمریزاسیون مولکول‌های آلی ساده به نام منومر به دست می‌آیند. با ترکیب مناسبی از حرارت، فشار و کاتالیزور پیوند دوگانه بین اتم‌های کربن شکسته شده و یک پیوند ساده کووالانسی‌ جایگزین آن می‌شود. البته باید توجه داشت که تحقیقات انجام شده نشان می‌دهند که در صورتیکه درصد پلیمر مصرفی برای تثبیت خاک ماسه‌های روان بیش از 3 درصد باشد نه تنها این عمل از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نخواهد بود بلکه نظر فنی نیز چندان باعث افزایش مقاومت نسبت باربری خاک نخواهد شد.

آهک با درجات خلوص متفاوت به عنوان تثبیت کننده‌ای برای خاک سابقه‌ی طولانی دارد، اضافه کردن این ماده باعث کاهش خواص خمیری خاک می‌شود. بنابر‌این وقتی مصالح شنی از نظر دانه‌بندی برای لایه‌های اساس و زیر‌اساس مناسب باشند ولی بعلت حد روانی و یا دامنه خمیری زیاد نتوان از آنها استفاده کرد از این ماده برای کاستن خواص خمیری مصالح و در نتیجه برای ساختن لایه‌های اساس و زیر اساس استفاده می‌شود.معروفترین و متداولترین مواد آهکی مورد استفاده در تثبیت عبارتند از آهم شکفته، آهم شکفته دلومیتی، آهک زنده و آهک زنده دلومیتی. باید توجه داشت که بطور کلی آهک زنده ماده تثبیت کننده مؤثری نسبت به آهک شکفته است و اگر بصورت دوغاب به خاک اضافه شود مقاومت بیشتری را نسبت به موقعیکه به صورت پودر اضافه می شود ایجاد می کند. با توجه به اینکه میزان قابل توجهی از خاک مخصوصا در ایران ریزدانه و از نوع رسی می‌باشد. چون خاکهای رسی دارای خواص خمیری بالا هستند و واکنش شیمیایی خوبی خواهند داشت، باید راهی را برای مقاوم کردن و بهبود رفتاراینگونه ریزدانه‌ها پیدا کرد. یکی از مؤثرترین روشهای بهبود کیفی مشخصات فنی خاکهای رسی که استفاده از آنها متداول است بهره‌گیری از آهک می‌باشد، آهک اصولاً برای تثبیت خاکهای ریزدانه که دامنه خمیری آنها بزرگتر از 10 و خاکهای رسی خیلی خمیری PI > 35) ) مناسب است ولی این ماده برای تثبیت خاکهایی که حاوی مقدار بیش از دو درصد مواد آلی و همچنین حاوی مقدار بیش از نیم درصد سولفات قابل حل در آب می باشند مناسب نیست. وقتی آهک به خاک ریزدانه اضافه می‌شود واکنشهای مختلفی اتفاق می‌افتد که عبارتند از واکنش تبادل کاتیونها، واکنش پوزولانی، واکنش کربناسیون. با توجه به نکات گفته شده می‌توان برداشت کرد که. مراحل اجرایی عملیات تثبیت خاک با آهک شامل آماده کردن خاک، پخش آهک، اختلاط و آب پاشی، کوبیدن و تسطیح و عمل آوردن مخلوط می شود.

سیمان نیز بیشتر برای تثبیت خاکهای ریزدانه‌کاربرد دارد. اکثر خاکهای ریزدانه بغیر از خاکهای آلی قابل تثبیت با سیمان می‌باشند. بطور کلی هر خاکی که دارای کمتر از 2در صد مواد آلی بوده و مقدار سولفات قابل حل در آب آن از مقادیر مشخص شده تجاوز نکند را می‌توان با سیمان پرتلند تثبیت کرد. مکانیزم کلی تثبیت با سیمان مانند تثبیت با آهک می‌باشد. از این ماده نیز برای کم کردن خواص خمیری خاک استفاده می‌شود. از تغییراتی که سیمان در خاک بوجود می‌آورد می‌توان اشاره کرد به ایجاد در صد رطوبت بهینه بیشتر و وزن مخصوص خشک کمتر. مقدار سیمان مورد نیاز نیز با توجه به آزمایشهای دوام و آزمایشهای دیگر که بر روی خاک انجام می‌شود انتخاب می‌گردد. باید توجه داشت که زمان در افزایش مقاومت خاکهای تثبیت شده با سیمان اثر دارد و با گذشت زمان مقاوت این خاکها افزایش می‌یابد.مشخصات فنی خاکهای تثبیت شده با سیمان بستگی به عواملی همچون جنس خاک، مقدار سیمان،‌وزن مخصوص خاک تثبیت و کوبیده شده، کیفیت اختلاط خاک و سیمان، شرایط عمل آوری و همچنین بستگی به زمان دارد. تعیین در صد سیمان معمولا با استفاده از روشهای زیر که استاندارد شده و متداول می‌باشند انجام می‌پذیرد.

1- آزمایش وزن مخصوص –درصد رطوبت (ASTM D558)

2- آزمایش تر و خشک شدن (ASTM D559)

3- آزمایش یخبندان-ذوب یخ (ASTM D560)

در تثبیت خاک با سیمان باید به زودگیر بودن سیمان توجه خاصی داشت. زیرا باید تمام عملیات از جمله کوبیدن و متراکم کردن نهایی خاک را قبل از گرفتن سیمان به پایان رساند. بنابراین امروزه طول راه را به قطعات کوچکتر تقسیم میکنند وخاک هر قسمت را جدا با سیمان تثبیت می‌کنند، تا بتوانند به هدف خواسته شده به صورت مطلوب برسند. برای تثبیت خاک با سیمان مشخصا آب، مورد نیاز است که مقدار این آب بر اساس رطوبت بهینه که توسط آزمایش تراکم انجام می‌شود مشخص می‌گردد. بطور کلی مراحل تثبیت خاک با سیمان را می‌توان اینگونه نام برد: آماده کردن خاک، پخش سیمان، اختلاط خاک با سیمان، کوبیدن مخلوط سیمان، عمل آوری خاک تثبیت شده با سیمان.

قیر دیگر ماده‌ای می‌باشد که در تثبیت خاک مصارف گوناگونی دارد. تفاوت مصرف آن با آهک و سیمان در این است که این ماده در مورد تثبیت خاکهای درشت‌دانه و شنی کاربرد دارند. بعلت سخت بودن اندود کردن دانه‌های ریز با قیر، این ماده درخاکهای ریزدانه به عنوان تثبیت کننده کاربردی ندارد. قیر مایع برای تثبیت به کار می‌رود و از ویژگی‌های استفاده از آن کاهش خاصیت آب مکندگی خاک می‌شود. از آنجا که وجود سنگ حاوی خاک‌رس و یا مواد اینچنینی مانع از چسبیدن قیر به سنگدانه‌ها میشوند، مصالح سنگی باید از هر گونهآلودگی پاک باشند و همچنین خشک باشند تا قیر بخوبی به آنها بچسبد. مواردی که در تثبیت با قیر مد نظر هستند عبارتند از:

- آماده کردن خاک

- پخش قیر

- اختلاط خاک و قیر

- عمل آوردن

- کوبیدن مخلوط قیری

از قیر برای بهبود خواص خمیری خاکهای شنی می‌توان استفاده کرد همچنین ماسه بخوبی قابل تثبیت شدن با قیر است زیرا قیر دانه‌های ماسه را اندود کرده و بخوبی به هم می‌چسباند. استفاده از قیر به عنوان تثبیت کننده برای عملیات زیر سازی به مقدار زیادی مربوط به تجربه مهندسی می باشد و باید توجیه فنی و اقتصادی بودن تثبیت خاک با قیر مورد بررسی قرار گیرد.

همچنین می‌توان خاکها را با ترکیبی از مواد معرفی شده در بالا تثبیت کرد. مثلا تثبیت خاک با استفاده از آهک و سیمان و یا آهک - قیر آبه و یا سیمان - قیر آبه، که هر مورد از اینها برای خاکهای خاصی کاربرد دارند.

هدف این تحقیق مشخص کردن انواع کاربرد استفاده از مواد تثبیت کننده می‌باشد و به ویژگی های استفاده از هر کدام از تثبیت کننده‌ها به صورت کامل پرداخته می‌شود. فاکتورهایی که برای انتخاب نوع تثبیت کننده مهم هستند ذکر می‌گردد. نحوه‌ی تثبیت و آزمایشهایی که در این حین بر روی خاک و مصالح آن انجام می‌شود توضیح داده می‌شوند. همچنین مراحل تثبیت خاک برای هر کدام از مصالح به صورت کامل ذکر خواهد گردید. در پایان نیز در مورد کنترل کیفیت محصول نهایی در صورت استفاده از تثبیت کننده‌ها توضیح داده می‌شود

:مقاله قشر اساس

تعریف

قشر اساس دومین قشر از روسازی راه است که با مشخصات و ضخامت معین روی قشر زیراساس و در تمام عرض آن اجرا می شود.

2-عملکرد اساس

عملکرد اساس در روسازی عملکرد قشر اساس در روسازی بشرح زیر می باشد:

تحمل بارهای وارده

بارهای وارده از قشرهای بالاتر روسازی به وسیله این قشر تعدیل و به قشر زیراساس وارد می گردد به طوریکه تنش مجاز وارده، سبب نشست و یا تغییر شکل غیرمجاز آن نشود.

خاصیت تراوایی قشر اساس که مشخصات فنی معین تهیه و پخش می شود دارای خاصیت تراوایی بیشتری نسبت به قشر زیراساس می باشد.

3- انواع اساس

انواع اساس در روسازی بشرح زیر می باشد:

اساس شن و ماسه ای شکسته

شن و ماسه حاصل از رودخانه ها را مشروط بر آن که دارای مشخصات فنی لازم باشد، می توان از سنگ شکن عبور داد و با دانه بندی لازم در قشر اساس بکار برد.

اساس سنگ کوهی شکسته و یا قلوه سنگ شکسته

سنگهای استخراج شده از معادن سنگ و یا قلوه سنگ های درشت رودخانه ای در سنگ شکن ها، شکسته و سپس سرند می شود و براساس مشخصات تعیین شده در قشر اساس بکار می رود.

اساس ماکادامی

اساس ماکادامی از سنگ کوهی و یا سنگ های رودخانه ای شکسته تشکیل می شود. مصالح دانه درشت براساس مشخصات پخش و سپس مصالح ریزدانه برروی آن پخش شده و به روش خشک و یا مرطوب کوبیده می شود.

اساس قیری

مشخصات کامل اساس قیری در فصل نهم شرح داده شده است.

4-مشخصات فنی اساس

کلیات اساس با مصالح شن و ماسه شکسته شده و یا مصالح سنگ کوهی و یا قلوه سنگ شکسته شده باید دارای مشخصات فنی بشرح زیر باشد:

دانه بندی

دانه بندی مصالح اساس، با توجه به شرایط محلی، باید با یکی از دانه بندی های مندرج در جدول 1 مطابقت داشته باشد. و در صورت امکان، شیب منحنی دانه بندی مصالح، متناسب با شیب منحنی میانی دانه بندی انتخابی بوده و به صورت پیوسته باشد.

جدول 1 دانه بندی های مصالح اساس

نوع دانه بندی

شماره الک

درصد وزنی رد شده از هر الک

III

50 م م ( 2 اینچ )

5/37 م م ( اینچ )

25 م م ( 1 اینچ )

19 م م ( اینچ )

5/9 م م ( اینچ )

75/4 م م ( شماره 4 )

2 م م ( شماره 10 )

6/0 م م ( شماره 30 )

425/0 م م ( شماره 40 )

075/0 م م ( شماره 200 )

100

100-95

92-70

70-50

55-35

25-12

8-0

100

65-30

55-25

40-15

20- 8

8-2

100

95-75

75-40

60-30

45-20

30- 15

8-2

100

100-70

90-60

75-45

60-30

50-20

30- 10

8-2

100

85-50

65-35

50-25

30- 15

8-2

(1) برای کاهش حساسیت مصالح اساس در مقابل یخبندان، می توان به تشخیص دستگاه نظارت، درصد مواد ردشده از الک 200 را تقلیل داد و برای اطمینان بیشتر لازم است درصد مواد ریزتر از 20 میکرون نیز از 3% تجاوز نکند ضمناً مقدار وزنی مواد رد شده از الک 200 نباید از دو سوم مقدار وزنی ردشده از الک 40 بیشتر باشد.

سایر مشخصات

مصالح مورد استفاده برای قشر اساس باید مقاوم و بادوام بوده و مشخصات مندرج در جدول 4-2 را داشته باشد.

جدول 2 مشخصات مصالح اساس

ردیف

شرح

حد مشخصات

روش های آزمایش

آشتو / بی اس

ای اس تی ام

نشانه خمیری

حد روانی

ارزش ماسهای پس از کوبیدگی

درصد سایش با روش لوسآنجلس

درصد افت وزنی با سولفات سدیم

سی بی آر – درصد

درصد شکستگی در دو جبهه – مانده روی الک 5/9 میلیمتر

درصد ضریب تورق مصالح

حداکثر 4

حداکثر 25

حداقل 40

حداکثر 45

حداکثر 12

حداقل 80

حداقل 75

حداکثر 35

90 T

89 T

176 T

96 T

104 T

812. B.S

4318 D

2419 D

535 C 131 C

88 C

1883 D

2158 D

(1) با تراکم به روش 1557 ASTM D ، و رعایت بند 2-4 از فصل دوم برای تعیین سی بی آر در رطوبت بهینه یا اشباع

5-مصالح اساس ماکادامی

مصالح مصرفی برای اساس ماکادامی از سنگدانه های درشت و ریز بشرح زیر تشکیل می شود:

مصالح درشت دانه

از شکستن سنگ کوهی یا قلوه سنگ های درشت رودخانه ای تهیه می شود. سنگ ها باید کاملاً سخت، محکم، با دوام و عاری از لای، رس و یا مواد مضر و زاید بوده و با مشخصات زیر مطابقت داشته باشد.

الف) دانه بندی با روش آشتو 27- T تعیین می شود و باید با یکی از ردیف های جدول 4-3 مطابقت داشته باشد.

جدول 3 دانه بندی مصالح درشت دانه

اندازه الک

درصد وزنی ردشده از الک ( آشتو 92- M )

دانه بندی 1

دانه بندی 2

75 میلیمتر ( 3 اینچ )

63 میلیمتر ( اینچ )

50 میلیمتر ( 2 اینچ )

38 میلیمتر ( اینچ )

25 میلیمتر ( 1 اینچ )

19 میلیمتر ( اینچ )

5/12 میلیمتر ( اینچ )

100

100-90

70-35

15-0

5-0

100

100-90

70-35

15-0

5-0

ب) سایش مصالح درشتدانه با روش لوسآنجلس و درصد افت وزنی با سولفات سدیم تعیین میشود ( طبق مشخصات جدول 4-2 ).

پ) دانههای سست، سبک وزن، تجزیه شده، شکننده، پولکی و سوزنی موجود در مصالح درشتدانه نباید مجموعاً از 8 درصد تجاوز کند ( دانههای پولکی و سوزنی به روش 812. B.S تعیین میشود).

ت) چنانچه مصالح درشت دانه از شکستن سنگ های رودخانه ای تهیه می شود لازم است حداقل %75 وزنی مصالح مانده روی الک 75/4 میلیمتر ( الک شماره 4 ) در دو جبهه یا بیشتر شکسته شده باشد ( غیر از شکستگی طبیعی ).

ث) مصالح درشت دانه، در مرحله نهایی، با سنگ شکن های چکشی یا مخروطی شکسته می شود. کاربرد مصالح که فقط توسط سنگ شکن های فکی شکسته می شود مجاز نیست.

مصالح ریز دانه

دانه بندی مصالح ریزدانه، که برای پر کردن فضای خالی قشر اساس ماکادامی بعد از پخش و کوبیدن مصرف می شود، شامل ماسه شسته یا ماسه شکسته و یا مخلوطی از آنها، باید با دانه بندی جدول 4-4 و مشخصات زیر مطابقت داشته باشد.

الف- حد روانی، به روش آشتو 89- T : حداکثر %30

ب- دامنه خمیری، به روش آشتو 90- T : حداکثر %6

پ- ارزش ماسه ای، به روش آشتو 176- T : حداقل %30

جدول 4 دانه بندی مصالح ریزدانه

اندازه الک ها	درصد وزنی ردشده از الک
الک 5/9 میلیمتر ( اینچ )	100
الک 75/4 میلیمتر ( شماره 4 )	100-85
الک 15/0 میلیمتر ( شماره 100 )	30-10

6- اجرای انواع اساس

شن و ماسه شکسته و یا سنگ کوهی شکسته

پس از آنکه دانهبندی مصالح اساس از سنگ کوهی شکسته و یا شن و ماسه شکسته در محدوده یکی از دانه بندیهای مندرج در جدول 4-1 قرار گرفت و سایر مشخصات آن نیز با جدول 4-2 مطابقت داشت، میتوان آنها را به روی سطح آماده شده زیراساس یا بستر روسازی راه حمل و پخش کرد. ضخامت هر قشر اساس کوبیده شده میتواند بین 10 تا 15 سانتیمتر انتخاب شود و در هیچ حالتی از 20 سانتیمتر تجاوز نکند.

مصالح ریسه شده با تیغه گریدر بطور یکنواخت پخش میشود، به طوری که ضخامت قشر پخش شده بعد از کوبیدن تا حد مشخصات، برابر ضخامت تعیین شده در نقشهها گردد.

پس از آنکه مصالح به طور یکنواخت در سطح راه پخش شد، با تانکرهای آبپاش به اندازه ای آبپاشی می شود که رطوبت آن تا 5/1 ± درصد رطوبت بهینه برسد.

کوبیدن مصالح با غلتک های استاتیک و یا لرزنده چرخ فلزی و یا چرخ لاستیکی از طرفین محور راه شروع و مصالح به قدری کوبیده می شود که تراکم آن به میزان صددرصد روش آشتو اصلاح شده ( 180 T نوع D ) برسد. چنانچه پس از کوبیدن تراکم مورد نظر بدست نیاید، مصالح باید شخم زده شده و مجدداً آبپاشی و متراکم شود، به طوری که، نتایج منطبق با مشخصات به دست آید. در موردهایی که ضخامت کوبیده شده لایه اساس 20 سانتیمتر باشد، میزان کوبیدگی به طریقی کنترل و آزمایش می شود که تراکم نسبی در تمام ضخامت تامین شده باشد.

7- اساس ماکادامی

آماده کردن سطح راه

آنچه درباره اساس سنگ شکسته گفته شد، در این مورد نیز صادق است.

قشر جدا کننده

اجرای قشر اساس ماکادامی نیاز به یک لایه جداکننده متشکل از مصالح ماسه ای با دانه بندی جدول 4-4 دارد که قبل از پخش قشر ماکادام زیر آن پخش می شود. میزان مصالح ردشده از الک شماره 200 مصالح ماسه ای مورد نظر باید حداقل 5 و حداکثر 8 درصد باشد. ضخامت قشر جداکننده توسط دستگاه نظارت و با تایید کارفرما تعیین می شود.

پخش ماکادام

پخش ماکادام با پخش کننده مکانیکی انجام می گیرد. پخش کننده، سنگدانه ها را به طور یکنواخت و منظم و بدون جدا شدن دانه های درشت از ریز، در ضخامت و اندازه های مطابق نقشه های اجرایی پخش می کند.

سطح قشر ماکادام، بلافاصله بعد از پخش و عبور سه تا چهار گذر اولیه غلتک باید کاملاً یکنواخت و مسطح شده و نقاط فرود و فراز آن با افزودن و یا برداشت مصالح اصلاح شود، به نحوی که سطح نهایی قبل از تکمیل کوبیدگی چنانچه با یک شمشه چهار متری کنترل شود از نظر دستگاه نظارت قابل قبول باشد.

مصالح اساس بگونه ای پخش می شود که ضخامت کوبیده شده هر لایه کمتر از و یا بیشتر از دو برابر حداکثر درشتی مصالح نباشد. در صورت استفاده از غلتک لرزشی، ضخامت لایه متراکم شده را تا 5/2 برابر حداکثر درشتی دانه ها می توان افزایش داد.

پخش سنگدانه های ماکادام نباید با عملیات ماسه پاشی غلتک زنی بیش از 200 متر طول فاصله داشته باشد.

اساس سنگ شکسته ای است. عملیات تراکم آن قدر ادامه می یابد تا در تمام قشر ماکادام، شرایط زیر تامین گردد.

- دانه های سنگی کاملاً در یکدیگر قفل و بست شود.

- فضای خالی قشر ماکادام به حداقل برسد

- هیچ خزش یا حرکتی در حین غلتک زنی در قشر ماکادام مشاهده نشود.

- ناهمواری های احتمالی بوجود آمده در سطح اساس ماکادامی در صورت اندازه گیری با شمشه چهارمتری از 5/1 سانتیمتر تجاوز نکند.

پخش مصالح ریزدانه و کوبیدن نهایی

برای پرکردن فضای خالی بین سنگ دانه های ماکادام، بعد از تکمیل عملیات کوبیدن، از مصالح ریزدانه بشرح زیر بند 4-4-2-2 استفاده می شود. بعد از کوبیدن کامل قشر ماکادام تحکیم آن، مصالح ریزدانه را با پخش کننده مکانیکی و یا بیل به تدریج و بصورت یکنواخت در لایه های نازک روی سطح راه پخش کرده و غلتک زنی به قدری ادامه داده می شود تا تمام فضای خالی بین دانه های ماکادام، تحت تاثیر حرکت غلتک، توسط ماشه پر شود.

در صورت استفاده از غلتک ارزشی، %50 ماسه مورد نیاز برای پر کردن فضای خالی بین سنگ دانه ها در لایه های نازک توسط پخش کننده مکانیکی یا بیل بر روی سطح ماکادام بطور یکنواخت پخش می گردد. سپس، غلتک لرزشی معمولاً یک بار از روی سطحی که ماسه روی آن پخش شده است عبور داده می شود تا ماسه به درون فضای خالی بین دانه های سنگی نفوذ کند.

این عمل مجدداً %50 ماسه باقیمانده، در دوبار و هر نوبت %25 ماسه، تکرار می شود.

آب پاشی

مراحل کوبیدن و پخش ماسه بشرح بالا مربوط به شرایطی است که به طریق خشک اجرا و تکمیل شود. چنانچه انجام عملیات کوبیدن با آب پاشی در نظر باشد، بلافاصله بعد از پر شدن کامل فضای خالی بین سنگ دانه ها توسط ماسه، قشر ماکادام آب پاشی شده و به همراه آب پاشی غلتک زنی ادامه می یابد.

حین غلتک زنی چنانچه لازم باشد، مجدداً از ماسه برای پر کردن فضای خالی استفاده می شود. آب پاشی و غلتک زنی آن قدر ادامه می یابد تا یک قشر متراکم و تحکیم شده بوجود آید. مصرف آب بیش از اندازه به هیچ وجه مجاز نیست.

آزمایش کنترل کوبیدگی ( بارگذاری صفحه )

تراکم قشر ماکادام با تعیین ضریب ارتجاعی ( E ) به طریق آزمایش بارگذاری ( آشتو 222- T )، با صفحه 700 سانتیمتر مربع ( قطر صفحه 30 سانتیمتر ) کنترل می شود. هر آزمایش معرف سطحی معادل 2000 متر مربع در هر خط عبور بوده و حداقل قابل قبول مقدار E نیز 2500 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد