دروس سازه اي كه در رشته مهندسي عمران در دانشگاه هاي ايران تدريس مي شود ، معمولا به طور كلي به صورت تئوريك تدريس مي گردد و دانشجويان كمتر اين دروس را به صورت عملي تجربه مي كنند ، بنابراين شايد فهم اين دروس به صورت عميق در حين دوران تحصيل ممكن نباشد .

ساخت سازه هايي توسط فولاد و يا بتن صرفا براي آموزش هم مقدور نمي باشد ، چرا كه هزينه تمام شده اين كار بسيار بالا است . بنابرلين در سرتاسر دانشگاههاي معتبر دنيا ، سعي شده است ، تا بااستفاده از مصالح ارزان قيمت ( به جاي بتن وفولاد ) و مدل كردن سازه هاي واقعي توسط اين مصالح ، آموزش دروس سازه اي به صورت عملي ممكن شود . ماكاروني يكي از اين مصالح جايگزين مي باشد . اين عنصر سازه اي جديد به دليل برخي از خصوصيات ويژه مثل ( سبكي ، دسترسي ساده و ارزان بودن ) بيشتر از ديگر مصالح مشابه مورد توجه قرار گرفته است .

سالانه در آمريكا مسابقات بزرگي در اين زمينه بين دانشجويان برگزار مي گردد و سازه هاي ساخته شده توسط ماكاروني به دليل طراحي بهينه

، به ركورد هاي غير قابل باوري دست پيدا مي كنند .

هدف از استفاده از ماكاروني به عنوان عنصر سازه اي

1.    در واقع ماكاروني بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه اي ناشناخته اي مي باشد . اين بدان معني است كه خصوصيات ماكاروني شامل حداكثر تنش كششي ، حداكثر تنش فشاري ، مدول الاستيسيته ، نحوه كمانش ماكاروني و ديگر خصوصيات ماكاروني كه مورد نياز براي طراحي و تحليل سازه مي باشند ، ناشناخته مي باشد و تنها راه بدست آوردن اين ويژگيها ايجاد وابداع آزمايش هاي ساده و دقيق مي باشد .

2.    ماكاروني بر خلاف بتن و فولاد داراي  ضعف هاي زيادي مي باشد  و اين ضعف ها كار را براي طراح مشكل تر مي كند و اينجاست كه ابداعات و خلاقيت هنر نمايي مي كنند و براي رسيدن به ركورد هاي بالا بهينه سازي سازه ها مطرح مي گردد .

3.      ارزان بودن ماكاروني نسبت به مصالحي چون فولاد وبتن .

اهداف كلي طرح

1.     اين طرح در وهله اول به عنوان يك طرح آموزشي مي تواند بسيار مفيد و سودمند براي دانشجويان رشته مهندسي عمران ايفاي نقش نمايد ، زيرا اين امكان را به دانشجويان مي دهد كه ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبك و قابل دسترس ( ماكاروني به جاي بتن و فولاد ) دست به طراحي و ساخت سازه هاي مختلف زده و با اين كار كليه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمايند .

2.   دانشجويان مي بايست با استفاده از مسائل تئوريك فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمايشگاه هاي مربوط به آن تلاش نمايند تا خصوصيات عنصر سازه اي جديد را كشف نمايند .

3.   دانشجويان مي بايست با استفاده از تحليل سازه ها و با بكارگيري نرم افزار هاي كامپيوتري به طراحي و آناليز سازه مورد نظر بپردازند.

4.      طراحي و ساخت يك سازه بهينه كه تحت عنوان بهينه سازي سازه ها مطرح است .

معرفي سازه ماكاروني

 سازه هاي ماكاروني به سازه هايي اطلاق مي شود ، كه مصالح استفاده شده در آنها تنها ماكاروني و چسب مي باشد . اين سازه ها در مقياس كوچكتر نسبت به سازه هاي واقعي طراحي و توسط ماكاروني و چسب ساخته مي شوند و پس از ساخت مورد بارگذاري قرار مي گيرند .

در واقع اين سازه ها به عنوان ماكت ساخته نمي شوند و سازه اي كه بار بيشتري را تحمل مي كند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاري يكنواخت ، متمركز و متحرك ) ،  Towercrain ، انواع قاب هاي ساختماني و ستون هاي فشاري از جمله رايج ترين سازه هاي ماكاروني مي باشند .

هر ساله در اين راستا مسابقات بزرگي در دانشگاه هاي معتبر دنيا بين دانشجويان رشته مهندسي عمران برگزار مي گردد . اين دانشگاه ها از سالها پيش در اين زمينه سرمايه گذاري كرده تا ذهن خلاق دانشجويان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش هاي آنها در عمل استفاده كنند . طراحي و ساخت پل و ستون هاي فشاري رايج ترين رشته هاي اين مسابقات  مي باشند . بطور مثال طراحي و ساخت پل خرپايي تنها با استفاده از 750 گرم ماكاروني ( معادل يك بسته ماكاروني )  كه مي تواند وزن زيادي را تحمل نمايد . طول دهانه پل يك متر و حداكثر ارتفاع پل نيم متر مي باشد . پل روي دو تكيه گاه  كه از يكديگر يك متر فاصله دارند قرار مي گيرد و تكيه گاهها فقط قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند و هيچ عكس العمل افقي در تكيه گاهها بر پل وارد نمي شود . ركورد كسب شده در اين رشته ( پل خرپايي ) معادل 176 كيلو گرم مي باشد ، كه اين ركورد تقريبا 230 برابر وزن خود سازه مي باشد . همچنين طراحي و ساخت سازه هاي فشاري كه قادر به تحمل بار هايي بيش از نيم تن مي باشند ، از ديگر نمونه هاي اين سازه ها هستند . اينجا يك سئوال ممكن است مطرح مي گردد ، آيا جنس ماكاروني در دست يافتن به ركورد هاي بالا موثر است ؟

در اين زمينه تحقيقاتي روي محصول هاي مختلف شركت هاي ماكاروني دنيا انجام گرفته و ماكاروني  شركت Rose   ايتاليا به عنوان بهترين ماكاروني براي اين هدف شناخته شده است .

البته لازم به ذكر است كه قدرت و مهارت طراح در ارائه يك طرح موفق ، بسيار مهم تر از جنس ماكاروني در رسيدن به ركورد هاي بالا مي باشد .

معرفي  انواع مختلف سازه هاي ماكاروني

سازه هاي فشاري :

نوعي پل با دهانه كوتاه ، كه اكثر اعضاي آن در فشار مي باشند . از مزيت هاي اين رشته از مسابقات طراحي اعضاي فشاري و بررسي پديده كمانش در آنها مي باشد .

Tower Crain :

دراين  نوع از سازه هاي ماكاروني ، هدف طراحي جرثقيلهايي است كه بر روي برجهاي بلند به كار گرفته مي شوند .اين سازه ها بايد قادر باشند با داشتن ارتفاع معين شعاع خاصي را تحت پوشش قرار دهند .

پل با بار متمركز :

اين سازه از به هم پيوستن دو خرپاي دوبعدي به وجود مي آيد و بارگذاري از وسط دهانه صورت مي گيرد .اين نوع پل هر سه نوع عضو فشاري ، كششي و خمشي را دارا مي باشد .

پل با بار گسترده :

پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري به صورت گسترده و يكنواخت در تمام طول دهانه صورت مي گيرد . در عمل مي توان چنين فرض كرد كه تمام وسايل نقليه به دليل ترافيك به صورت ثابت بر روي پل قرار گرفته اند .

پل با بار متحرك :

اين نوع از سازه ماكاروني در واقع پيشرفته ترين و كامل ترين حالت از سازه ها مي باشد ، كه در آن طراحان اقدام به طراحي يك پل واقعي مي كنند .بار قرار گرفته بر روي پل به صورت متحرك مي باشد ، كه اين امر با عبور دادن يك وسيله نقليه كوچك با سرعت معين ، كه بر روي آن وزنه قرار داده مي شود ، صورت مي گيرد

تاریخچه :

همان طور که می دانیم گسیختگی مواد که به وسیله سیمان تهیه شده ومی شکنند به علت ترد بودن ان می باشد همان طور که قبلا" توضیح داده شد تقویت بتن توسط الیاف کوتاه به صورت تصادفی ونا منظم می شد وباعث تثبیت ترکها واستحکام کششی بتن می شود.

در دهه ۱۹۵۰برای اولین بار در کشور شو روی وبعد درکشور امریکادر سال۱۹۶۰ تحقیقاتی انجام شده در صورت استفاده از الیاف فولادی در ماتریس شکننده، تمرکز تنش در محل ترکهای بوجود آمده کاهش می یابد.

بتن الیافی که به نام های زیر در جهان موجود است آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده انددر دنیا معروف است.

این مواد یکی از پر مصرف ترین مواد در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است که همراه با ان از سنگدانه های هوا ساز نیز استفاده میشودکاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و در چندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است.

به خصوص در ژاپن که به علت مقاومت در بتن الیافی در برابر خوردگی در پل و دیوار های نما از این بتن الیافی خیلی استفاده می کنند. همچنین امروزه علم نانو نیز به کمک بتن الیافی و
صنعت ساختمان امده وامروزه استفاده از انواع پلیمر و الیاف در بتن به وسیله علم نانو رونق گرفته است که تاریخ این علم بر میگردد به دوره ۷۰ معرفی شده اند که از فناوری sol-gel جهت انتشار (Disperse ) دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است. یکی از شرکت های که در این علم پیشتاز است شرکت تویوتا ژاپن می باشد تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیرا الیاف تجاری نانو آلومینا را تولید کرده است یکی دیگر از موفقیت کشور های پیشرفته می باشد که امروزه در این علم به دست امده امروزه بسیاری از دانشگاه دنیا سعی در اس تفاده از این دانش درصنعت ساختمان می باشد یکی دیگر از اختراعات در ژاپن جلوگیری از یخ زدگی بتن الیافی به وسیله علم نانو می باشد.

مقدمه

تاكنون مشخص شده است كه انواع اليافها مي توانند ظرفيت كرنش مقاومت دربرابر ضربه ميزان جذب انرژي مقاومت سايشي و مقاومت كششي بتن را افزايش دهند. بطور كلي براي كاربرد در سازه الياف فولادي ميتواند نقش مكملي براي ميلگرد داشته باشد. الياف فولادي با پخش تركها مقابله ميكنند و مقاومت بتن را در برابر خستگي، ضربه، جمع شدگي وتنشهاي حرارتي افزايش داده و بتن در همه مدهاي شكست روي خواص مكانيكي بتن تاثير مثبت ميگذارد.از اهم متغيرهايي كه بر خواص بتن با الياف فولادي اثر ميگذراند ميتوان به خواص ماتريس بتن بازدهي الياف و مقدار الياف اشاره كرد.تكنولوژي بتن پرمقاومت توسعه اي جديد در صنعت ساخت سازه هاي بتني محسوب ميشود. در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلي بوده وهر چه مقاومت فشاري بتن بیشتر مي شود بتن تردتر شده ودر نتيجه مقاومت كششي آن به نسبت افزايش مقاومت فشاري افزايش نمي يابد و نيز از تحمل كرنش پايينتر برخوردار است بدين دليل نياز به استفاده از الياف در بتن پرمقاومت كاملا مشهود است جهت افزايش مقاومت كششي و جلوگيري از گسترش ترك و بويژه افزايش نرمي از الياف در بتن استفاده ميشود. مقدار افزايش با تغيير اين مقاومت ها بستگي به مقاومت بتن بدون الياف شكل الياف ودرصد الياف دارد

بتن پرمقاومت شامل الياف فولادي، تركيبي است از سيمان، مصالح سنگي، آب، فوق روان كننده، دوده سيليس وهمچنين درصدي از الياف فولادي كه بطور درهم و كاملا اتفاقي ودر جهات مختلف در مخلوط پراكنده شده است. وجود الياف فولادي مشخصات مکانيکی بتن را نسبت به حالت بهبود مي‌بخشد. بتن پرمقاومت يك ماده ترد وشكننده است در حاليكه افزودن الياف فولادي به بتن پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن وتغييرمد شكست آن مي‌گردد. مزاياي بتن اليافي در مقايسه با بتن بدون الياف را مي توان بطور خلاصه بشرح ذيل بيان داشت

1. مقاومت د‍ر مقابل تورق وسايش
2. مقاومت در مقابل تنش هاي خستگي
3. مقاومت عالي در مقابل ضربه
4. قابليت كششي وظرفيت زياد تغيير شكل نسبي
5. قابليت باربري بعد از ترك خوردگي
6. افزايش در ميزان جذب انرژي

قابليت انعطافي كه بتن اليافي دارد همانند خواص مواد پلاستيكي باعث مي شود كه بتن اليافي گسيختگي ناگهاني نداشته باشد. از آنجا كه الياف فولادي در جسم بتن در همه جهات پراكنده مي شود در صورت تشكيل يك ترك در جهات مختلف الياف اتصالاتي را بوجود آورده و از گسترش ترك جلوگيري مي نمايد. بنابراين رشته هاي الياف بطور فعال در محدود كردن عرض ترك وارد عمل شده و با تشكيل ريز تركهاي زياد قابليت بهره برداري بتن را افزايش مي دهند

امزوزه کار برد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام می باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترک ها و افزایش طاقت بتن می باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.

بتن با الیاف مختلف در سال های اخیر در سازه های عمده ای چون رو سازی راهها و فرودگاه ها، پی های عظیم با تغییر شکل های زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونل ها به کار رفته است. در ساخت پوشش تونل ها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می پذیرد. اخیراً برای حذف ترک ها در پوشش تونل هایی که به صورت چند تکه پیش ساخته اجرا می شود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترک ها در حین عمل آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونل های مترو شده است.

در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف استفاده می شود . در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغابی پر می شود. میزان الیاف در این بتن حدود 10 در صد می باشد که حدود 10 برابر میزان الیاف در بتن های الیافی متداول است. با این مصالح لایه های محافظی بدون ترک و تقریبا غیر قابل نفوذ می توان ایجاد نمود. به علت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دال های فولادی می رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود 110-85 مگا پاسکال و مقاومت خمشی حدود N/m 45-35 می باشد. از این قطعات می توان نه تنها به عنوان لایه های محافظ کوچک استفاده نمود بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان می دهند. در کارهای تعمیراتی دال ها می توان از آنها به عنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمان کوتاهی استفاده نمود

انواع الياف و الياف فولادي

انواع اليافي كه در بتن استفاده مي شود و در اشكال و اندازه هاي مختلفي توليد مي شود عبارتند از الياف شيشه اي ، الياف پلاستيكي و الياف فولادي . پارامتر مناسب كه يك رشته از الياف را تعريف مي كند نسبت ظاهري مي باشد كه نسبت طول الياف به قطر معادل الياف است. مقدار نسبت هاي ظاهري (l/d) معمولاٌ بين 30 تا 100 است . در اين تحقيق الياف فولادي با نسبت(l/d) برابر 80 و 100 استفاده گرديد.

مكانيزم عملكرد الياف در بتن

بطور كلي براي كاربرد در سازه الياف فولادي مي توانند نقش مكملي براي ميلگرد داشته باشند.الياف فولادي با پخش تركها مقابله مي كنند و مقاومت بتن را در برابر خستگي ضربه جمع شدگي وتنشهاي حرارتي افزايش مي دهند.

الياف فولادي مي توانند در همه مدهاي شكست روي خواص مكانيكي بتن تاثير بگذارند‌‌(1،2،3)

مكانيزم تقويت را مي توان بصورت زير توجيه كرد:

تنشها بوسيله برش محيطي ودر صورتيكه رويه الياف آجدار باشد بوسيله مقاومت چسبندگي (درون سطحي) از ماتريس به الياف منتقل مي شود. بنابراين مادامي كه ماتريس بتن ترك نخورده است،تنش كششي بين الياف و ماتريس تقسيم مي شود. پس از ايجاد ترك، همه تنش به الياف انتقال مي يابد.

مهمترين متغيرهايي كه بر خواص بتن با الياف فولادي اثر مي گذارند عبارتند از:خواص ماتريس بتن ، بازدهي الياف ومقدار الياف .بازدهي الياف بوسيله مقاومت الياف در برابر بيرون كشيده شدن از مخلوط كنترل مي شود اين مقاومت به چسبندگي بين الياف و ماتريس بستگي دارد .براي الياف با مقطع ثابت اين مقاومت با افزايش طول ،افزايش مي يابد .بنابراين هر قدر طول بيشتر باشد اثر آنها در بهبود خواص ماتريس بيشتر خواهد بود چون مقاومت در برابر بيرون كشيده شدن متناسب با سطح مقطع دو جسم مي باشد .

معمولا الياف با سطح مقطع گرد و قطر كوچك بيشتر از الياف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگتر بازدهی دارند. اين امر به اين خاطر است كه الياف دسته اول سطح بيشتری در واحد حجم دارا مي باشند بنابراين هر چه سطح تماس الياف بيشتر باشد (و يا به عبارت ديگر قطر آنها كوچكتر باشد) بازده چسبندگي آنها بيشتر خواهد بود بنابراين روشن مي شود كه نسبت طول به قطر الياف بايد به اندازه اي بزرگ باشد كه در هنگام شكست ماتريس ، الياف به حداكثر مقاومت كشش خود نزديك باشند، با این وجود در عمل اين كار معمولا ممكن نيست .

بسياري از محققين نشان داده اند (7) در صورتيكه از روشهاي عادي اختلاط استفاده شود الياف با نسبت طول به قطر بيشتر از100 باعث كم شدن كارآيي بتن به مقدار قابل ملاحظه اي مي شوند و يا بطور نا همگون در بتن توزيع مي گردند .

دالها

بيشترين كاربردهاي بتن مسلح به الياف بويژه الياف فولادي تاكنون در دالها , عرشه پلها , كف سازي فرودگاهها , پاركينگها و محيطهاي در معرفي كاويتاسيون و فرسايش بوده است . در پل سازي مهمترين كاربرد ان در سطوحي بوده كه در معرض خوردگي و فرسايش قرار دارند .

دالهاي روي بستر

در مورد دالهاى روى بستر , نمونه هايي كه خوب بررسي شده باشند اندك هستند. اما در جاهايي كه دال بتني مسلح به الياف فولادي تحت تاشير عبور و مرور اتوبوسهاي سنگين قرار دارد , مشخص شده است كه اين نوع دال , با ضخامتي در محدود 60 تا 75 درصد دالهاى غيرمسلح , عملكردي مشابه آنها دارند با استفاده از اين نوع بتن , پوشش باند فرودگاهها را ميتوان به نحو قابل ملامحظه اى ( 20 تا 60 درصد) نازكتر از پوششهاي بتني غير مسلح مشابه اجرا كرد. خستگي خمشي عامل مهمي است كه بر عملكرد كفسازى اثر مي گذارد , اطلاعات موجود نشان ميدهد كه الياف , مقاومت بتن را در برابر خستگي به نحو قابل ملاحظه اي افزايش مي دهند .

دالهاي سازه اي سقفها

براى دالهاي كوچك , براساس نظريه خط سيلان , يك روش طراحي ارايه شده است كه بر نتايج حامل از ازمايش دالهاى دو طرفه بتنى متكى است . ولي برون يابي نتايج كار و اعمال انها بر دالهاي بزرگتر , به شدت نهى شده است .

عرشه پلها

استفاده از نمكهاي يخ زدا موجب انهدام عرشه پلها مي شود. بتن اليافي گرچه نمي تواند مانع از نفوذ اين نمكها شود ولي با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض تركها ميتوان از گسترش دامنه اين انهدام جلوگيري كرد.

تيرها :

خمش در تيرها

در اين زمينه , هم براى تيرهايي كه تنها به الياف مسلح شده اند و هم در مورد تيرهايي كه از تركيب الياف و آرماتور در آنها استفاده شده , فرمولها و معادلاتي ارائه گرديده است . در مورد تيرهاي كه فقط به الياف مسلح باشند , معادلات مذكور ارزش عملي چنداني ندارند و تنها در مورد تيرهاي كوچك (10×10×35 سانتيمتري) و اعضاي فرعي سازه ها كاربرد دارند . اما در زمينه تيرهاي مسلح به تركيب الياف و آرماتور معادلات , طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت كششي افزايش يافته بتن كه به كمك آرماتور كششي مي آيد , قادرند مدل مناسبي از تير به دست دهند. از جمله اين معادلات , روابط پشنهادي است كه مشابه معادلات روش طراحي بر اساس مقاومت نهايي ACI است .

اتصالات تير- ستون

مطالعات اخير روي اتصالات تير- ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الياف فولادي به جاي بخشي از ميلگردهاي حلقوي , حاكي از بهبود قابل ملاحظه مقاومت , نرمي و جذب انرژي اتصال است .

ملاحظات مربوط به خستگي خمشي

تحقيقات اخير نشان مي دهد كه افزودن الياف به تيرهاي بتني مسلح به ميلگرد عمر خستگي را و تغيير مكانها و عرض تركها را كاهش مي دهد. بر اساس اين تحقيقات نتيجه گرفته مي شود كه اثر مفيد الياف با افزايش ميزان ميلگردها كاهش مي يابد.

برش در تيرها

داده هاي آزمايشگاهي زيادي كه در دست هستند نشان ميدهند كه الياف اساساً ظرفيت برشي (مقاومت كششي قطري) تيرهاي بتني را افزايش مي دهند. به كار بردن الياف به جاي خاموتهاي قائم يا ميل گردهاي خم شده يا براي كمك به آنها مزاياي چندي را ايجاد مي كند كه عبارتند از :

الف - الياف در حجم بتن به طور يكنواخت توزيع شده و خيلي بيشتر از ميلگرد هاي تقويتي برشي به يكديگر نزديك هستند .

ب - مقاومت كششي در نخستين ترك و مقاومت كششي نهايي هر دو توسط الياف افزايش مي يابند .

ج - مقاومت برشي اصطكاكي افزايش مي يابد.

با استفاده از الياف داراي انتهاي آجدار مي توان از انهدام فاجعه آميز تيرهاي بتني در اثر كشش قطري جلوگيري كرد. برخي از پژوهشگران تحليل هايي ارائه داده اند كه نشان مي دهد الياف مي توانند از لحاظ اقتصادي جايگزين خاموتها شوند الياف داراي انتهاي چين خورده مي توانند به افزايشي چشمگير در مقاومت برشي منجر شود . در برخي آزمايشها اين افزايش حتي به 100 درصد بالغ گرديده است .

اخيرا بر اساس نتايج آزمايشگاهي روي 7 تير داراي الياف كه چهار تير آن خاموت هم داشته اند معادله زير جهت برآورد V_cf پيشنهاد شده است .

V_cf=2/3Ft(d/a)^0.25

Ft مقاومت كششي بتن است كه از نتايج كشش مستقيم استوانه هاى 6×12 اينچي (15×30 سانتيمتري) به دست مي ايد..

( d/a ) نسبت عمق مؤثر به دهانه برشي است . اثرات انواع مختلف الياف از طريق پارامتر Ft در معادله بررسي مي شود. روش طراحي پيشنهاد شده همان طريق ACI 318 را در مورد محاسبه سهم خاموت در ظرفيت برشي دنبال مي كند كه به آن نيروي مقاوم بتن نيز كه بر اساس تنش برش معادله بالا محاسبه مي شود اضافه ميگردد.

برش در دالها

مطالعات اخير نشان داده اند كه با افزودن الياف فولادي قلابدار به ارماتور در دالهاي بتني مسلح ,مقاومت برشي انها بسته به درصد الياف تا 42 درصد افزايش يابد.

شات كريت

شات كريت (بتن پاشى) داراي الياف فولادي در ساختن سازه هاي گنبدي شكل , پوشش دادن , پايداري سنگريزه ها , تعمير بتن فرسوده و غيره به كار مي رود. طرح سازه ها به همان طريق سازه هاي مرسوم مورت مي گيرد , فقط مشخصات بهبود يافته فشاري , برشي و كششي بتن اليافي در محاسبات وارد ميشوند.

فرسايش در اثر كاويتاسيون

بتن مسلح به الياف فولادي براى تعمير آبروهاي خروجي , حوضچه هاي ارامش سرريزها و قسمتهاي ديگر بعضي از سدها به كار رفته است . در هر مورد از زمان تعمير تاكنون , با وجود ارتفاع زياد اين سدها و شگرف بودن قدرت آب خروجي بتن اليافي به بهترين نحو پايداري كرده است .

كاربردهاي ديگر

بتن مسلح به الياف و بويژه فولادي در بسياري از جاهاي ديگر نيز به كار رفته كه روشهاي طراحي خاص و روشني نداشته اند. به طور مثال اين موارد شامل : پياده روها , حفاظت خاكريزها , پي ماشين الات , پوشش آدم روها , سدها , پوشش نهرها , تانكهاي ذخيره مواد و اعضاي پيش ساخته نازك مي شود. مسلما با گذشت زمان و انجام تحقيقات بيشتر و كاملتر , موارد استفاده از اين نوع بتن متنوع تر و كاربرد آن نيز رايج تر خواهد شد.

استفاده و كاربرد بتن اليافي در ايران

بر اساس مطالب ياد شده بتن اليافي با مزاياي ويژه خود مي تواند كاربردهاي وسيعي داشته باشد , ليكن جهت به كار گيري آن در ايران لازم است كه دو نكته اساسي در نظر باشد.

مورد اول :

لازم است كه حداقل مقاومتي براى بتن در كليه سازه هاي بتني اعمال شود , كه اين خود در كيفيت بتن , بدون واردكردن هيچ گونه اليافي نقش موثر دارد. بدين معني كه بايد اول كيفيت بتن بدون الياف را ارتقا دهيم .

مورد دوم :

بتن سبك ماده اي است با تركيبات جديد و فوق العاده سبك و مقاوم .

مواد تشكيل دهنده بتن سبك عبارت است از ورموكوليت، پرليت، سنگ بازالت و سيمان تيپ 2 و ...

در اين بتن همانند بتنهاي عادي ، از ماسه استفاده نمي شود.

عدم وجود ماسه باعث سبك و همگن شدن ساختار بتن گرديده و باعث مي شود كه مواد تشكيل دهنده كه تقريبا" از يك خانواده مي باشند و بهتر همديگر را جذب كنند .

ساختمان اين بتن متخلخل بوده و اين مسئله پارامتر بسيار موثري است. چون تخلخل موجود در بتن باعث مقاوم شدن در برابر زلزله و عايق شدن در برابر صدا ، گرما و سرما مي گردد .

تركيبات اين بتن به گونه اي عمل مي كند كه حالت ضد رطوبت به خود گرفته و به مانند بتن معمولي كه جذب آب دارد عمل نكرده و آب را از خود دفع مي كند .

اين بتن تحت فشار مستقيم (پرس) ساخته مي شود .

بدليل شكل گيري بتن در فشار، ساختار آن دارا ي يكپارچگي قابل قبولي است .

بتن سبك در قالبهاي طراحي شده توسط متخصصين ، بصورت يكپارچه ريخته مي شود .

بدليل يكپارچگي در نوع ساختمان بتن ، قطعه توليدي از استحكام بالايي برخوردار شده و مقاومت بالايي نيز در برابر زلزله از خود نشان خواهد داد .

براي تقويت اين بتن از يك يا چند لايه شبكه فلزي در داخل بتن استفاده شده كه اين حالت همانند مسلح كردن بتن معمولي بوسيله ميلگرد مي باشد .

هزينه توليد اين نوع بتن از ديگر مواد ساختماني به نسبت ويژگي آن پايينتر است.

زمان بسيار كمتري جهت توليد ديوار هاي بتني سبك يا قطعات ديگر لازم است .

پرت مواد اوليه جهت توليد بتن سبك بسيار كمتر از بتن معمولي است. چون تمام مراحل توليد در محل مشخصي صورت گرفته و جهت توليد پروسه اي طراحي گرديده است .

بدليل طراحي كليه مراحل توليد و وجود نظارت بر تمامي اين مراحل ماده توليدي داراي استاندارد خاصي تعريف شده است . (مهندسي ساز)

خريد مصالح بطور عمده صورت مي گيرد و هزينه كمتري براي سازنده در بر خواهد داشت و در نهايت خانه پيش ساخته با قيمت پائين تري عرضه مي گردد .

قطعات توليدي در كارخانه از آزمايشات كنترل كيفيت گذر كرده و در صورت تائيد به بازار مصرف
عرضه مي گردد .

سقف کرومیت :
سقفهای کرومیت از لحاظ قالب بندی مابین تیرچه ها به دسته های زیر تقسیم می شوند :
کرومیت با بلوکه سفال
کرومیت با بلوکه سیمانی
کرومیت با بلوکه های پلی استایرن
کرومیت کامپوزیت
اجزاء تشکیل دهنده سقف کرومیت :
تیرچه فلزی با جان باز
بلوک سیمانی ، سفالی یا قالب فلزی
میلگرد افت حرارت
کلافهای عرضی
بتن پوششی
اجزای تشکیل دهنده تیرچه فلزی با جان باز :
نبشی فوقانی
میلگرد زیگزاگ
تسمه فلزی تحتانی
تسمه فلزی که در تکیه گاهها جهت تقویت برشی تیرچه قرار دارد.
انواع قالب بندی مابین تیرچه ها :
بلوک سفالی
بلوک سیمانی
قالب فنری
میلگردهای افت حرارت :
میلگردهای افت حرارت به فواصل 30 سانتیمتر عمود بر تیرچه ها اجرا می شوند و می توانند از قطرهای 6 ، 8 و 10 انتخاب شوند.
مراحل اجرای سقف کرومیت :
حمل و انبار مصالح تشکیل دهنده سقف
اندازه گیری تیرچه ها
بالا بردن ، نصب و جوشکاری تیرچه ها
بلوک چینی
اجرای کلاف عرضی
قالب بندی و بستن حاشیه های سقف
بلوک چینی در نقاطی که از بلوک کامل نمی توان استفاده کرد.
اجرای آرماتورهای افت حرارت
کنترل و آماده سازی سقف در جهت بتن ریزی سقف
ساخت و یا سفارش مقدار لازم بتن جهت بتن ریزی
بتن ریزی و پرداخت سطح
نگهداری
مزایای سقف کرمیت
سقف های کرمیت درانواع مختلف آن مزایای زیادی از جمله:کاهش هزینه ها,امکان حذف کش ها,سرعت اجرا,عدم نیاز به شمع بندی و ... می باشد که در ذیل به ذکر آنها می پردازیم:
1.عدم نیاز به شمع بندی:
محاسبات و اجرای سقف های کرمیت با فرض اینکه تیرچه های فولادی قادر به تحمل وزنشان شامل بلوک,بتن وعوامل اجرایی را دارا می باشند انجام میگیرد وبه همین دلیل سقف های کرمیت نیازی به هیچ گونه شمع بندی ندارند و به اصطلاح تیرچه ها خود ایستا هستند.
2.سرعت و سهولت اجرا:
سرعت اجرای این سقف ها نسبت به سایر مواری که اجرا می شود به دلیل عدم شمع بندی بیشتر است و 48 ساعت پس از بتن ریزی می توان بر روی آن رفت وآمد نمود و بارگذاری های سبک را انجام داد و عملیات ساختمانی روال عادی خود را پیدا می کند.


3.اجرای هم زمان چند سقف:
به دلیل عدم وجود شمع و جک در زیر سقف های کرمیت عملا امکان اجرای همزمان چند سقف شامل مراحل چیدن تیرچه ها و بتن ریزی به طور هم زمان امکان پذیر می باشد و این کاراز مهمترین مزایای سقف کرمیت از نظر اقتصادی مخصوصا برای انبوه سازان واجرای ساختمان های با زیر بنای کم وطبقات زیاد است.
4.کاهش مصرف بتن ووزن کمتر سقف:
چون در سقف های کرمیت فاصله محور به محور تیرچه ها بین 75 تا 100 سانتیمتر می باشد معمولا تا حدود 20 درصد از مصرف بتن کاسته و در نتیجه سقف سبک تر می گردد حال اگر از مصالحی نظیر بلوک های پوکه ای وپلی استایرن استفاده شود تاثیر چشمگیری در کاهش وزن سقف خواهد داشت.
5.سهولت اجرای داکت:
به دلیل فاصله نسبتا زیاد تیرچه ها احداث داکت در سقف برای عبور تاسیسات از قبیل کانال های تهویه,لوله کشی ها و... به سهولت انجام می پذیرد ودیگر دلیل و نیازی به قطع تیرچه ها وجود ندارد.


6.مقاومت نهایی و شکل پذیری بالا:
با انجام آزمایشات و محاسبات بار گذاری که بر روی سقف های کرمیت صورت پذیرفته مشخص گردیده که پس از تغییر شکل های بسیار زیاد گسیختگی در این سیستم سقف ایجاد می گردد که گسیختگی نرم است و این حالت از نظر ایمنی در حد بسیار مطلوبی می باشد.

7.یکپارچگی سقف و اسکلت:
از مزایای سقف های کرمیت که بر روی اسکلت های فلزی صورت می گیرد این است که به دلیل جوش شدن تیرچه ها بر روی پل ها پس از عملیات بتن ریزی بین سقف و اسکلت یکپارچگی به وجود می آید وهمانند یک دیافراگم صلب عمل می کند.البته در اسکلت های بتنی با اجرای قلابهای مخصوص که برای مهار تیرچه ها در تیرهای اصلی به کار می رود می توان چنین یکپارچگی را ایجاد نمود البته اجرای آن به راحتی اسکلت های فلزی نیست.

8.پایین بودن تنش در بتن:
به دلیل اینکه تیرچه های فولادی ما از نوع خود ایستا هستند ومی توانند وزن های اعمالی را به تنهایی تحمل نمایند تنشی که در بتن ایجاد می گردد پایین می آید همچنین با انجام آزمایش بارگذاری بر روی سقف های کرمیتی که مقاومت نهایی بتنشان کمتر از حد معمول بوده است مشخص شده که لطمه ای به ظرفیت باربری سقف وارد نمی شود.

9.امکان طراحی برای دهانه های بزرگ:
در سیستم کرمیت این امکان وجود دارد که سقف های با دهانه های بزرگ و بارهای زیاد طراحی گردد که این مزیت در طراحی سازه های با کابری های خاص که به دهانه و بارهای زیاد نباز دارند مورد استفاده قرار می گیرد و تا کنون دهانه های 12.5 متری و شدت بارهای 7 تن بر متر مربع اجرا گردیده که انجام آزمایش های بارگذاری ایمنی آن را مورد تایید قرار داده است.

10.حذف رد فولاد زیر سقف:
در سقف های ضربی همان گونه که مشاهده می شود خطوط تیره ای روی گچ ایجاد می شود که اثر تیر آهن است وبه آن داغ آهن گویند ولی در سقف های کرمیت چون بلوک ها پایین تر از تیرچه ها قرار می گیرند پوشش گچ و خاک زیر تیرچه بیشتر شده واین امر موجب کاهش جذب ذرات معلق شده وبدین جهت سایه یا رد فولاد دیده نمی شود.

11.امکان حذف کشها:
امروزه از مفهوم دیافراگم صلب در آنالیز و طراحی بیشتر ساختمان ها استفاده می گردد در این سازه ها نیروی القایی زلزله از طریق دال صلب بتنی به سیستم های مقاوم در برابر نیروی جانبی مانند بادبندها و دیوارهای برشی منتقل می گردد در سقف های تیرچه بلوک معمولی فرض بر این است که تنش های فشاری و برشی ایجاد شده در دیافراگم صلب توسط بتن وتنش های کششی توسط کش ها تحمل می شود حال این که سقف های کرمیت دو تفاوت عمده نسبت به سقف های تیرچه بلوک دارند:
1.در اسکلت فلزی تیرچه های کرمیت به پل ها جوش می شوند.
2.تنش در این تیرچه ها پس از گرفتن بتن و ایجاد یک مقطع مرکب به طور چشمگیری از تنش مجاز کمتر است واز همین ظرفیت اضافی می توان برای حذف کش ها استفاده نمود.
بنا براین شبکه به هم پیوسته پل ها و تیرچه های کرمیت می تواند دال بتنی سقف را در مقابل نیرو های درون صفحه ای مسلح کند.این سقف می تواند به خوبی مانند یک دیافراگم صلب عمل کند ودیگر نیازی به استفاده از کش ها نیست وحذف کش ها می تواند موجب صرفه جویی دراستفاده از فولاد گردد وهمچنین موجب یکنواختی زیر سقف وحداقل شدن نازک کاری زیر سقف می گردد.

12.نظارت بر اجرا:
شرکت هایی که اقدام به ساخت تیرچه های کرمیت می نمایند موظف هستند تا در تمام مراحل نصب و اجرای سقف بر حسن انجام کار نظارت داشته باشند.
انواع سقف کرمیت
سقف های کرمیت را می توان به چند نوع دسته بندی کرد,از جمله سقف تیرچه
بلوک کرمیت سقف پلیمری کرمیت سقف کامپوزیت کرمیت و سقف ضربی کرمیت که
این تنوع می تواند از جمله مزایای این نوع سقف باشد که به راحتی پاسخگوی نیاز هر
قشری ازمردم است که در این جا به توضیح انواع آن می پردازیم:

سقف تیرچه بلوک کرمیت:
با رواج یافتن سقف های تیرچه بلوک در ایران تا حد زیادی این سقف ها توانستند
مشکلات بسیاری را که سقف طاق ضربی داشتند حل کنند ولی اجرای این سقف علاوه بر
مزایای آن سخت و دشوار بود و آن نیاز مبرم به شمع بندی و اجرای جک در زیر آن بود
چون این تیرچه ها نمی توانستند وزن خود را تحمل نمایند که علاوه بردست و پا گیر بودن
هزینه ای را ایجاد می نمود و همچنین زمانی حداقل دو هفته ای نیاز است تا بتوان سقف را بهطور کامل آزاد نمود که با متداول شدن تیرچه های خود ایستای کرمیت این مشکل به راحتی حل شد و اکنون اجرای این سقف بر روی هر نوع سازه ای امکان پذیراست

اجرای سقف تیرچه بلوک کرمیت ومعمولی مقایسه کنید؟؟؟؟؟

سقف پلیمری کرمیت:
برای این که ما به سقف های سبک تری دست یابیم چند سالی است که مصالح پلیمری جدیدی به نام پلی استایرن وارد بازار شده اند که در انواع مختلف و قیمت های متفاوت موجود است استفاده از این مصالح به دلیل این که فاصله تیرچه ها بیشتر ووزن بسیار کمتری نسبت به سایر بلوک ها دارند وسرعت اجرایی بالایی دارند موجب صرفه جویی در هزینه و وقت و کاهش حدود 7 درصدی فولاد و کاهش چشمگیر وزن سقف می گردد


سقف کامپوزیت کرمیت:
یکی از قابلیت های سیستم کرمیت اجرای سقف های کامپوزیت به این طریق می باشد در ایران این سقف ها به این صورت اجرا می شود که بر روی تیرچه های فولادی که همه به صورت ipeیاcpe(لانه زنبوری)می باشند پس ازقالب بندی دال بتنی ریخته می شود ولی در سیستم کرمیت به جای استفاده از ipeیا cpeاز تیرچه های فولادی با جان باز استفاده می شود که با مقایسه این دو می توان به کاهش چشمگیر وزن سقف و اقتصادی بودن آن پی برد همچنین به علت قرار گرفتن کامل جان تیرچه ها درون بتن لرزش کمتری در مقایسه با سیستم های دیگر کامپوزیت داردعلاوه بر آن وزن تمام شده آن نسبت به سقف تیرچه بلوک معمولی کمتر و مقاوم تر می باشد وبرای پوشش دهانه های بزرگ و با بار زیاد مناسب تر اس

هاوایی به معنای سریع است، ویکی- ویکی که نام اولین ویکی ساخته شده در سال 1995 است به معنی «بدو، بدو» است ... از پر طرفدارترین ویکی ها می توان از ویکی پدیا نام برد. ویکی‌پدیا(به انگلیسی: Wikipedia) یک دانشنامه اینترنتی چندزبانه با محتویات آزاد است که با همکاری افراد داوطلب نوشته می‌شود و مقالات آن می‌تواند توسط هر کسی که به اینترنت دسترسی دارد ویرایش گردد. نام ویکی‌پدیا واژه‌ای ترکیبی است که از واژه‌های ویکی (وب‌گاه مشارکتی) و انسیکلوپدیا (دانشنامه) گرفته شده‌است. میزبان‌های اینترنتی اصلی این وب‌گاه در شهر تامپای فلوریدا هستند. همچنین میزبان‌های اضافی دیگری هم در شهرهای آمستردام و سئول به این وب‌گاه یاری می‌رسانند.

ویکی پدیای انگلیسی در تاریخ ۲۵ دی ۱۳۷۹ به صورت مکملی برای دانشنامهٔ تخصصی نوپدیا نوشته شد. هم اکنون پروژه ویکی پدیا توسط بنیاد غیر انتفاعی ویکی‌مدیا پشتیبانی می‌شود. مدخل‌های ویکی‌پدیا طبق مدخل‌های سالنامه‌ها، فرهنگ‌های جغرافیایی و رخدادهای روز هستند. هدف آن آفرینش و انتشار جهانی یک دانشنامهٔ رایگان به تمامی زبان‌های زنده دنیاست.

وضعیت ویکی‌پدیا به عنوان یک منبع معتبر همیشه مورد اختلاف بوده‌است. برخی آن را به خاطر پخش رایگان، ویژگی قابل ویرایش بودن، سیاست بیطرفی و گستردگی عناوین ستوده‌اند^.از سوی دیگر به خاطر آزادی ویرایش ویکی پدیا منتقدین درستی و اعتبار آن را زیر سوال برده اند^]،همچنین ویکی پدیا به خاطر آسیب پذیری در برابر خرابکاری، کیفیت غیریکنواخت، سوگیری نظام مند، بی ثباتیو نیز به خاطر ترجیح اجماع بر اعتبار در سبک ویرایش مقالات نقد شده‌است. در مقابل سیاست‌های محتوایی و ویکی پروژه‌های ویکی پدیا توسط کاربرانی تهیه می‌شود که در پی رفع این نگرانی‌ها هستند.⁽⁸⁾ در مطالعه علمی به این نتیجه دست یافته‌اند که خرابکاری عموماً زودگذر استو ویکی پدیا نسبتاً به درستی سایر دانشنامه هاست.⁽⁹⁾

ویکی‌پدیا بر سیاست «دیدگاه بی طرفانه» تأکید می‌کنند. طبق این سیاست دیدگاه‌هایی که توسط شخصیت‌های برجسته ارائه شده‌اند بدون هیچ تلاشی برای تأیید آنها به طور خلاصه بیان می‌شوند. از آن رو که هر داوطلب می‌تواند مقاله‌ها را به سبک ویکی اضافه یا ویرایش کند، تخریب و عدم صحت مطالب از مشکلات همیشگی آن بوده‌است. از سوی دیگر مقاله‌های آن را در رسانه‌های جمعی و مراکز علمی نقل کرده‌اند. مقاله‌های آن تحت مجوز حق تالیف آزاد گنو قابل دسترسی هستند. نسخه زبان آلمانی و انگلیسی ویکی‌پدیا به‌وسیله دیسک‌های فشرده(cd) پخش شده و نسخه‌های دیگر آن روی وب‌گاه‌های دیگر به صورت Fork یا آینه قرار داده شده‌اند. با رشد روزافزون این دانشنامه گردانندگان آن در بنیاد ویکی مدیا چندین پروژهٔ مشابه دیگر همچون ویکی‌واژه، ویکی‌نسک، ویکی‌گفتاورد و ویکی‌گزارش را پدید آوردند.