Ten Longest Bridges In World

Ten Longest Bridges In World

Here is a list of the ten longest bridges in the world with pictures and descriptions. Those beautiful photos are showing to us that there are no borders and everything is reachable.
۱۰. Seven Mile Bridge

The Seven Mile Bridge, in the Florida Keys, runs over a channel between the Gulf of Mexico and the Florida Strait, connecting Key Vaca (the location of the city of Marathon, Florida) in the Middle Keys to Little Duck Key in the Lower Keys. Among the longest bridges in existence when it was built, it is one of the many bridges on US ۱ in the Keys, where the road is called the Overseas Highway.
۹. San Mateo-Hayward Bridge

The San Mateo-Hayward Bridge (commonly called San Mateo Bridge) is a bridge crossing California’s San Francisco Bay in the United States, linking the San Francisco Peninsula with the East Bay. More specifically, the bridge’s western end is in Foster City, the most recent urban addition to the eastern edge of San Mateo. The eastern end of the bridge is in Hayward. The bridge is owned by the state of California, and is maintained by Caltrans, the state highway agency.

۸. Confederation Bridge

The Confederation Bridge (French: Pont de la Confédération) is a bridge spanning the Abegweit Passage of Northumberland Strait, linking Prince Edward Island with mainland New Brunswick, Canada. It was commonly referred to as the “Fixed Link” by residents of Prince Edward Island prior to its official naming. Construction took place from the fall of ۱۹۹۳ to the spring of ۱۹۹۷, costing $۱.۳ billion. The ۱۲.۹-kilometre (۸ mi) long bridge opened on ۳۱ May ۱۹۹۷.
۷. Rio-Niteroi Bridge

The Rio-Niteroi Bridge is a reinforced concrete structure that connects the cities of Rio de Janeiro and Niteroi in Brazil.
Construction began symbolically on August ۲۳, ۱۹۶۸, in the presence of Queen Elizabeth II of the United Kingdom and Prince Philip, Duke of Edinburgh, in their first and thus far only visit to Brazil. Actual work begun in January, ۱۹۶۹, and it opened on March ۴, ۱۹۷۴.
Its official name is “President Costa e Silva Bridge”, in honor of the Brazilian president who ordered its construction. “Rio-Niteroi” started as a descriptive nickname that soon became better known than the official name. Today, hardly anyone refers to it by its official name.
۶. Penang Bridge

The Penang Bridge (Jambatan Pulau Pinang in Malay) E ۳۶ is a dual-carriageway toll bridge that connects Gelugor on the island of Penang and Seberang Prai on the mainland of Malaysia on the Malay Peninsula. The bridge is also linked to the North-South Expressway in Prai and Jelutong Expressway in Penang. It was officially opened to traffic on September ۱۴, ۱۹۸۵. The total length of the bridge is ۱۳.۵ km (۸.۴ miles), making it among the longest bridges in the world, the longest bridge in the country as well as a national landmark. PLUS Expressway Berhad is the concession holder which manages it.
۵. Vasco da Gama Bridge

The Vasco da Gama Bridge (Portuguese: Ponte Vasco da Gama, pron. IPA: [’põt(?) ‘va?ku d? ‘g?m?]) is a cable-stayed bridge flanked by viaducts and roads that spans the Tagus River near Lisbon, capital of Portugal. It is the longest bridge in Europe (including viaducts), with a total length of ۱۷.۲ km (۱۰.۷ mi), including ۰.۸۲۹ km (۰.۵ mi) for the main bridge, ۱۱.۵ km (۷.۱ mi) in viaducts, and ۴.۸ km (۳.۰ mi) in dedicated access roads. Its purpose is to alleviate the congestion on Lisbon’s other bridge (۲۵ de Abril Bridge), and to join previously unconnected motorways radiating from Lisbon.

۴. Chesapeake Bay Bridge

The Chesapeake Bay Bridge (commonly known as the Bay Bridge) is a major dual-span bridge in the U.S. state of Maryland; spanning the Chesapeake Bay, it connects the state’s Eastern and Western Shore regions. At ۴.۳ miles (۷ km) in length, the original span was the world’s longest continuous over-water steel structure when it opened in ۱۹۵۲. The bridge is officially named the William Preston Lane, Jr. Memorial Bridge after William Preston Lane, Jr. who, as governor of Maryland, implemented its construction.
۳. King Fahd Causeway
The King Fahd Causeway is multiple dike - bridge combination connecting Khobar, Saudi Arabia, and the island nation of Bahrain.

A construction agreement signed on July ۸, ۱۹۸۱ led to construction beginning the next year. The cornerstone was laid on November ۱۱, ۱۹۸۲ by King Fahd of Saudi Arabia and Sheikh Isa bin Salman al-Khalifa of Bahrain; construction continued until ۱۹۸۶, when the combination of several bridges and dams were completed. The causeway officially opened for use on November ۲۵, ۱۹۸۶.
۲. Donghai Bridge

Donghai Bridge (literally “East Sea Grand Bridge”) is the longest cross-sea bridge in the world and the longest bridge in Asia. It was completed on December ۱۰, ۲۰۰۵. It has a total length of ۳۲.۵ kilometres (۲۰.۲ miles) and connects Shanghai and the offshore Yangshan deep-water port in China. Most of the bridge is a low-level viaduct. There are also cable-stayed sections to allow for the passage of large ships, largest with span of ۴۲۰ m.
۱. Lake Pontchartrain Causeway

The Lake Pontchartrain Causeway, or the Causeway, consists of two parallel bridges that are the longest bridges in the world by total length.[۲] These parallel bridges cross Lake Pontchartrain in southern Louisiana. The longer of the two bridges is ۲۳.۸۷ miles (۳۸.۴۲ km) long. The bridges are supported by over ۹,۰۰۰ concrete pilings. The two bridges feature bascule spans over the navigation channel ۸ miles (۱۳ km) south of the north shore. The southern terminus of the Causeway is in Metairie, Louisiana, a suburb of New

آب
بعضی اوقات پیشنهاد اینست که آب مورد نیاز برای اختلاط را سرد نمائیم، در حالیکه به لحاظ نظری این موضوع مطلوب است ولی در عمل برای بتن ریزی های زیاد، مقادیر یخ مورد تقاضا به ندرت در مدت کوتاه و با نرخ مناسب در دسترس می باشد. در مواردیکه آب مصرفی از مخازن ذخیره آب استفاده می شود بایستی مخازن مذکور را پوشانید و یا از طریق قراردادن آنها در سایه و رنگ آمیزی با رنگهای منعکس کننده در مقابل تششع خورشیدی محافظت نمود.
چنانچه آب مصرفی از لوله آب رسانی و یا شیلنگ های طویل متصل به لوله اصلی شهر بدست می آید، بایستی جذب حرارتی آنها را از طریق گذاردن روپوش و یا کپه کردن خاک روی آنها ودرصورت امکان از طریق دفن لوله به حداقل رسانید.

انبار کردن سیمان
در مواقعی که هوا معمولی است و آب مورد اختلاط و دانه های سنگی سرد هستند، سهم گرمایی که بوسیله سیمان گرم در بتن تازه وارد می شود جزئی است معهذا در شرایط واقعاً گرم، استفاده سیمان گرم قدری بیشتر گرمای ناخواسته به بتن تازه داخل می کند. لذا در حد مقدور و امکان بایستی از مصرف سیمان گرم اجتناب نمود. از آنجاکه سرد کردن سیمان به طریق مصنوعی قبل از حمل، غیر ممکن می باشد لذا تدارکات سیمان باید قبلاً انجام شود به طوری که امکان سرد شدن آن در کارگاه و قبل از مصرف وجود داشته باشد. در هر صورت نحوه صحیح انبارداری و جلوگیری از تشعشع مستقیم خورشید به کیسه های سیمان و یا سیلوهای نگهداری سیمان و محافظت صحیح آنها ضروری می باشد که بایستی مد نظر قرار گیرد.

کیل کردن، اختلاط و حمل
حتی در شرایط مطلوب، نباید تأخیری بی مورد بین ساختن بتن و جادادن آن وجود داشته باشد. در هوای خشک، به حداقل رساندن تأخیرات مهمترین اقدام می باشد. از آنجائیکه در اثر درجه حرارت های زیاد ترکیب دو عامل تبخیر آب و سفت شدگی باعث تسریع در کاهش قابلیت کاربرد بتن می شود و چون هیچ کدام از این عوامل را نمی توان متوقف کرد، لذا بهترین و تنها راه مبارزه با آنها، جادادن بتن بلافاصله پس از اختلاط است.
اگر اجازه دهیم کاهش قابلیت کاربرد رخ دهد، به ندرت ممکن است کار خوبی بدون آثار نامطلوب داشته باشیم. برای مثال بتنی که مدت طولانی در یک مخلوط کن با دیگ دوار رها شده باشد، محتمل است به همان اندازه که از منبع خارجی نظیر تابش خورشید گرما می گیرد، از اصطحکاک داخلی نیز حرارت جذب کند. به همچنین آب خود را بر اثر تبخیر از دست بدهد. گر چه هر گونه کاهش قابلیت کاربرد را ممکن است با افزودن آب بیشتر قبل از خالی کردن آن از دستگاه تصحیح کرد، ولی افزایش نسبت آب به سیمان ممکن است آثار غیر قابل قبولی بر روی انقباض ناشی از خشک شدن، مقاومت فشاری، مقاومت در مقابل سایش و دوام ایجاد کند. هم چنین اگر به منظور بازیابی کاهش قابلیت کاربرد که بر اثر سفت شدگی حین حمل ایجاد شده، چنانچه سعی شود بتن با آب اضافی در محل جادادن دوباره خمیر گردد، خواص مذکور ممکن است به طریق مشابه فوق آسیب ببیند.

جادادن و پرداخت سطوح بتنی
وجود شرایط خشک کننده، احتیاج عادی به جادادن سریع و متراکم کردن مؤثر ( ویبره ) را تاکید می نماید. همواره خارج کردن هوای محبوس از یک توده بتنی جا داده شده مشکل می باشد مطلوب آنست که بتن چنان جا داده شود که در آخرین مرحله جا گرفتن در قالب سریعاً ویبره شود. در شرایط خشک کننده که بتن سریعتر از معمول تمایل به سفت شدگی دارد، توجه به این موضوع مهمتر است. به محض متراکم شدن بتن در محل خود، تبخیر آب فقط از سطح آزاد آن صورت می گیرد. لذا در صورت عدم تدابیر مناسب، وجود شرایط خشک کننده ممکن است میزان تبخیر را به حدی زیاد کند که آب موجود در عمق بیشتر در داخل بتن، نتواند به سرعت کافی به سطح بتن نقل مکان نموده و بنابر این کاهش آب به اندازه زیاد صورت گیرد. در این شرایط سطح بتن منقبض شده و چون بتن خمیری نمی تواند در مقابل تنش مقاومت نماید، لذا ترک ها، بلافاصله پس از جادادن بتن می توانند تشکیل شوند.
هر چند این ترک ها ندرتاً در بتن مسلح از اهمیت سازه ای برخوردار هستند اما این ترک ها گاهی به عمق نفوذ کرده و در اینصورت ممکن است در محل مجاورت با آرماتورها، باعث خوردگی آنها و نهایتاً ضعف پنهانی سازه شود.
لذا توصیه اکید می شود پس از جادادن بتن فوراً تدابیری اتخاذ شود که تبخیر به صورت مثبتی کاهش داده شود. روشهای پیشنهاد شده عبارتند از ایجاد بادشکن های موقت در سمت وزش باد – آب فشانی ریزمه مانندی جهت بالا بردن میزان رطوبت هوائی که در تماس با بتن است – پیش بینی روکشهایی که می توانند فوراً پس از جادادن بتن نصب شوند.

عمل آوردن (مراقبت)
هدفهای عمل آوردن اینست که آب در میان بتن محبوس شود که بتواند با سیمان ترکیب گردیده و بتن را در درجه حرارتی نگه دارد که عمل ترکیب به میزان قابل قبولی پیشرفت نماید. پوشش سطح بتن با ورقه های نفوذ ناپذیر نظیر پولی تن که ترجیحاً برای انعکاس تابش خورشید، رنگی آن توصیه شده است چنانچه به درستی مورد استفاده واقع شود می تواند مانع مؤثری در مقابل تبخیر باشد. بهتر است در همان حال که تکمیل بتن پیشرفت می کند، ورقه های مذکور نصب شود به طوری که هم سطح بتن تازه خراب نگردد و هم لبه های پوشش طوری محکم شود که از وزش باد زیر آن ها جلوگیری به عمل آید.
چنانچه باد زیر ورقه ها بوزد، تبخیر افزایش یافته و موضوع عمل آمدن به مخاطره خواهد افتاد. در اینصورت یک ورقه شل ممکن است از نبودنش باعث ایجاد ترک خوردگی خمیری شود.
بعضی روشهای عمل آوردن مانند آب گرفتن، پوشش با ماسه نم دار یا خاک اره نمدار با گونی خیس بهتر است تا موقعی که سطح بتن به اندازه کافی سخت نشده و استحکام کافی در مقابل آسیب پیدا نکرده است بکار نروند در صورت کاربرد آنها، مراقبت دائمی برای محافظت در مقابل خشک شدن لایه های محافظت فرضی و جلوگیری از بی فایده شدن آنها لازم است. چنانچه لایه های ماسه، خاک اره و گونی خشک شوند، نبودنشان بهتر از وجودشان می باشد زیرا در این حالت مانند فتیله ای رطوبت را از بتن کشیده و تبخیر آن را در هوا تسریع می کند .
در صورت کاربرد آب، درجه حرارت آن باید نظر درجه حرارت خود بتن باشد و باید از یک آب فشان با سوراخ ریز نظیر مه خارج شود.
مه مصنوعی که بدین شکل ایجاد می شود ممکن است به علت وزش باد از بتن دور شود. لذا لازم است بادشکن های موقت در جهت وزش باد به سمت سطح بتنی که باید عمل آید، تعبیه شود.
در اکثر موارد، منطقی ترین راه برای رسیدن به نتیجه مطلوب، به حداقل رساندن ضریب زاویه منحنی افزایش درجه حرارت است تا کوشش برای کنترل سطح درجه حرارت بدین معنی که افت حرارت از قسمت خارجی توده توده بتن باید محدود شود. به قسمتی که حرارتی که از سیمان آزاد می شود، قادر باشد درجه حرارت تمام توده بتنی که در حال عمل آمدن است بصورت یکنواختی بالا ببرد. بدیهی است بتنی که بدین طریق به عمل آمده است نیز باید حتی الامکان بصورت یکنواختی سرد شود. در غیر اینصورت، در حالی که قسمت خارجی بتن خیلی سریعتر از داخل آن سرد می شود، تنش کشش ممکن است توسعه یابد. در صورت امکان ساده ترین روش عملی اینست که قالب عایق شده یا چوبی به کار برده شود و نه تنها تا هنگامی که بتن در حین سخت شدن و گرم آن است بلید بار شد بلکه تا هنگامی که درجه حرارت آن به حد محیط اطرافش تنزل پیدا کند، لازم است قالب در محل خود بماند .

سقف های کمپوزیت سقفهایی هستند که ترکیبی از فولاد و بتن. برای اینکه یکپارچگی این سقف رعایت شود از برشگیر (نبشی)استفاده می شود که این نبشی با بتن درگیری ایجاد کرده و یکپارچگی درست می کند و چون تیرهای فرعی کمپوزیت به علت گیردار بودن تیرهای اصلی و با توجه به لنگر پوش (لنگر زلزله) بتن روی تیرهای اصلی نمی تواند به مقاومتش کمک کند .میلگردهایی که روی سقف کامپوزیت قرار دارند میلگردهایی حرارتی هستند که در جهت مخاالف با تیرهایی فرعی باعث یکپارچه شدن بتن و درگیری با سقف کامپوزیت می شود وبا جوش دادن به تیرهای فرعی مانع ترک خوردن بتن می شود . درقالب بندی این سقفها معمولا از تخته کوبی استفاده می شود و بعد از اتمام بتن ریزی نایلون باعث راحت جدا شدن تخته ها می شود و در برخی موارد از یونولیت استفاده می شود که به علت محکم نبودن باید شمع کوبی کنند و مشکلات اجرایی بیشتری دارد و دلیل دیگر اینکه یونولیت زیر سقف می ماند و ما نمی توانیم از فضای زیر سقف کامپوزیت که تیر های فرعی آنها معمولا زنبوری هستند برای عبور لوله تاسیساتی استفاده کنیم در ضمن عایق خوبی برای حرارت بالا نیست.در قالب بندی تخته کوبی مهمترین مزیت آنها این است که در زیر سقف کامپوزیت خلائی وجود دارد و از این خلا برای لوله های تاسیساتی استفاده می شود.یکی از مزیت های سقف کامپوزیت قدرتمندی آن نسبت به سقفهای تیرچه بلوک است چون یکی از راههای یکپارچه کردن رفتار ستون ها در هنگام زلزله از طریق سقف می باشد و سقف کامپوزیت به دلیل برش گیر های نصب شده روی تیرهای فرعی یکپارچگی بین فولاد و بتن ایجاد شده و در اطراف ستونها هم همین طور در نتیجه ستون ها در هنگام زلزله رفتار یکپارچه دارند ولی در سقف تیرچه بلوک این گونه نیست.کلا در باره سیستم های خمشی باید گفت در این سیستم تمام تیرهای اصلی گیردار عمل می کنند و معمولا از پروفیل های سالم استفاده می کنند (لانه زنبوری نباشد)چون اصلا دارای لنگر می باشند و در نتیجه باید آنجا ورق بزنیم و ثانیا لنگرماکزیمم برش در یک سوم تکیه گاهها وجود دارد. ما باید در صورت استفاده از زنبوری آنجا را پر کنیم و ما هم وسط را پر کرده و هم گوشه را پر می کنیم و این تنها وقتی است که ما پروفیل نداریم مگرنه بهتر است از پروفیل استفاده شود

سقف کامپوزیت کُرمیت

سیستمهای معمول کامپوزیت در امریکا عینا" با تیرچه های با جان باز انجام می شود و معمولا" همراه باگذاشتن یک ورق فولادی موجوداربه عنوان عرشه و آرماتوربندی روی آن بتن ریخته می شود . دراین سيستم قالب ماندگار است و قطعات جان نیز با بتن احاطه نمی شود. درطراحی سیستم قالب کامپوزیت کُرمیت، نظر بر آن بوده که علاوه بر سرعت و تطبیق با آیین نامه ها ، هر چه ممکن اقتصادی تر باشد. از این رو اولا" قالب باید قابل استفاده مداوم باشد، ثانیا" جان تیرچه با بتن پر شود که بتوان قطعات جان را اقتصادی تر طراحی نمود و از لرزش سقف نیز کاسته شود. سیستمهای کامپوزیت رایج در ایران که با تیرآهن ساده یا لانه زنبوری با تیر ورق استفاده می شوند، دارای جان باز نیستند.

  در وهله اول قالب هاي سقف كرميت سه قطعه بوده و براي باز كردن ، قطعات آن بايد از يكديگر جدا مي شد ، با تحقيق بخش R&D اين شركت این قالب با بهینه سازی و استفاده از خاصیت تغییر شکل ارتجاعی فولاد به قالبی یکچارچه تبدیل شد. این قالب در بین تیرچه ها قرار گرفته و بعد از گيرش اولیه بتن قالب از زیر سقف در آورده می شود . این قالب محاسن بسیار زیادی دارد و با سرعت چیده و جمع آوری می گردد و با دقت مختصری , بارها قابل استفاده است. این قالب هم اکنون در پروژه های مختلف این شرکت مورد استفاده است.آخرین بررسی ها و دستاوردها نشان داد که بهتر است جهت تطبیق سیستم با سیستم تیرچه بلوک و استفاده از آرماتور حرارتی یک جهته وحذف آرماتور خمشی دردال فوقانی ودرنتیجه صرفه جویی اقتصادی، فاصله لب با لب تیرچه ها حداکثر 75 سانتی متر باشد. مزیت این قالب درآن است که با رعایت دیگرشرایط آیین نامه می توان آرماتوردو جهته راحذف وفقط آرماتور عمودبرتیرچه را منظور نمود.هم اکنون این شرکت قالبهای جدید خود را به انتخاب مصرف کننده در فواصل و ارتفاع مختلف آماده عرضه نموده است. فاصله محور به محور تیرچه ها حدود 85 سانتی مترتا 95 سانتی متر و با ارتفاع 20 تا 25سانتی متر، بسته به انتخاب خریداروبامشاوره دفتر فنی شرکت ونوع تیرآهنهای مصرفی درسازه وطول دهانه است.در سقف کامپوزيت کرميت با توجه به سبکي وزن سقف و کاهش بار وارده به تيرچه ها ، اجراي دهانه هاي بلند با اطمينان خاطر بيشتري انجام گرفته و تنش بتن مانند تمام سيستمهاي سقفهاي کرميت بسيار پايين باقي خواهد ماند و بتن را دچار خزش ننموده و ضريب مقاومت سقف بالا مي باشد. كاهش هزينه هاي تمام شده كاهش وزن تير چه مصرفي ، كاهش هزينه هاي بلوك ، كاهش هزينه هاي حمل و نقل ، كاهش وزن اسكلت و فونداسيون ، نداشتن پرت ، سرعت اجراي بالا ، نصب سقف كاذب با كمتر از نصف هزينه سقفهاي كاذب موجود در بازار ، در مجموع باعث كاهش هزينه ساختمان ميگردد. به طور مثال چون هر قالب فلزي براي حداقل سي بار استفاده ، طراحي و ساخته ميشوند ميتوان با تعداد محدودي از اين قالبها مساحت زيادي سقف اجرا نمود. معمولا" اين موضوع در زمان اجرا با خريد يا كرايه تعداد مشخصي قالب انجام ميشود كه فقط شامل دو بار كرايه حمل ( رفت و برگشت قالب به كارگاه) انجام مي گردد و از هزينه بالاي حمل بلوك يا يونوليت و پرت زمان حمل جلوگيري ميشود. ضمنا" بهاي بلوك و حمل آن كه در ابتداي پروژه بايد هزينه گردد، صرفه جويي مي شود . در صورت نياز بخشي از اين هزينه نه تمامي آن به صورت سقف كاذب ، آن هم در انتهاي پروژه هزينه خواهد شد. سقف کُرمیت در سیستم سقف کُرمیت از تیرچه های فولادی با جان باز در ترکیب با بتن استفاده می شود. در ساخت تیرچه های مذکور از یک تسمه، در بال تحتانی و نیز یک میلگرد خم شده در جان استفاده می شود. برای پرکردن فضای خالی بین تیرچه ها از قالب های ثابت مانند بلوک های سیمانی، پلی استایرن، طاق ضربی ، قالب های موقت فولادی (کامپوزیت ) و یا هر پرکننده سبک استفاده می شود. فواصل تیرچه ها بسته به نوع قالب از 73 سانتی تا 100 سانتی متر متغیراست ، روی سقف نیز با 4 الی 10 سانتی متر بتن پوشانده می شود. تیرچه ها از نوع خود ایستا بوده و به همین علت هیچ نوع شمع بندی در زیر سقف مورد نیاز نمی باشدو تیرچه ها به نحوی طراحی می شوند که بتوانند وزن بتن خیس، قالب ها و عوامل اجرایی سقف را به تنهایی تحمل کنند. پس ازاین که بتن به 75% مقاومت مشخصه خود می رسد ، تیرچه های فولادی با بتن به صورت یک مقطع مختلط وارد عمل شده و بارهای مرده و زنده سقف را تحمل می کنند. سقف تیرچه و بلوک کُرمیت با متداول شدن سقف های تیرچه و بلوک سنتی برخی از مشکلات سیستم طاق ضربی مرتفع شد. اما این سقف ها مشکلات دیگری را به همراه خود پدید آوردند که عمده ترین آنها ضرورت استفاده از شمع بندی در زیر سقف است. شمع بندی علاوه بر دست و پاگیر بودن هزینه زیادی را نیز بر ساختمان تحمیل می کند. در سال 1363 با استفاده از بلوك کُرمیت به جاي طاق ضربي كه قبلا" در اين سيستم بعنوان قالب ثابت بكار مي رفت عملا" سقف تیرچه وبلوک کُرمیت وارد بازارشد. این سقف به علت خود ایستا بودن تیرچه ها نیازی به شمع بندی ندارند و به همین علت از سرعت اجرای بسیار بالایی برخوردار می باشد. اجرای این سقف بر روی اسكلت های فولادی بتنی و دیوارهای باربر امکان پذیر می باشد. سقف پلیمری کُرمیت در راستای سبک سازی ساختمان، این شرکت هم زمان با ستفاده از قالب کامپوزیت و بلوک های پوکه ای اقدام به استفاده از مصالح پلیمری در ساختمان کرده است. استفاده از بلوک های پلی استایرن نسوز در سقف باعث کاهش مصرف تیرچه تا حدود 20% و کاهش فولاد مصرفی سازه تا حدود 7% می شود. سهولات اجرای این نوع سقف، باعث افزایش سرعت اجرا و درنیتجه کاهش هزینه های اجرایی می گردد. در عین حال در هزینه های حمل و نقل نیز صرفه جویی قابل ملاحظه ای صورت می گیرد. شیارهای مناسب ایجاد شده در زیر این بلوک ها باعث پیوستگی گچ و خاک در زیر سقف می گردد. در جهت بهبود استفاده از مصالح پلیمری، بخش تحقیق و توسعه این شرکت مشغول مطالعات و بررسی های بیشتر می باشد. سقف کامپوزیت کُرمیت سیستمهای معمول کامپوزیت در امریکا عینا" با تیرچه های با جان باز انجام می شود و معمولا" همراه با گذاشتن یک ورق فولادی موجودار به عنوان عرشه و آرماتور بندی روی آن بتن ریخته می شود . در این سيستم قالب ماندگار است و قطعات جان نیز با بتن احاطه نمی شود. در طراحی سیستم قالب کامپوزیت کُرمیت، نظر بر آن بوده که علاوه بر سرعت و تطبیق با آیین نامه ها ، هر چه ممکن اقتصادی تر باشد. از این رو اولا" قالب باید قابل استفاده مداوم باشد، ثانیا" جان تیرچه با بتن پر شود که بتوان قطعات جان را اقتصادی تر طراحی نمود و از لرزش سقف نیز کاسته شود. سیستمهای کامپوزیت رایج در ایران که با تیرآهن ساده یا لانه زنبوری با تیر ورق استفاده می شوند، دارای جان باز نیستند. در وهله اول قالب هاي سقف كرميت سه قطعه بوده و براي باز كردن ، قطعات آن بايد از يكديگر جدا مي شد ، با تحقيق بخش R&D اين شركت این قالب با بهینه سازی و استفاده از خاصیت تغییر شکل ارتجاعی فولاد به قالبی یکچارچه تبدیل شد. این قالب در بین تیرچه ها قرار گرفته و بعد از گيرش اولیه بتن قالب از زیر سقف در آورده می شود . این قالب محاسن بسیار زیادی دارد و با سرعت چیده و جمع آوری می گردد و با دقت مختصری , بارها قابل استفاده است. این قالب هم اکنون در پروژه های مختلف این شرکت مورد استفاده است. آخرین بررسی ها و دستاوردها نشان داد که بهتر است جهت تطبیق سیستم با سیستم تیرچه بلوک و استفاده از آرماتور حرارتی یک جهته و حذف آرماتور خمشی در دال فوقانی و در نتیجه صرفه جویی اقتصادی، فاصله لب با لب تیرچه ها حداکثر 75 سانتی متر باشد

مزاياي سقف کامپوزيت کرميت

    *کاهش مصرف تيرچه

    *کاهش هزينه هاي تمام شده

    *عدم نياز   

    *کاهش وزن سقبه محل دپوي مصالح

    *سهولت اجراي داکت و عبور تاسيسات

    *سهولت اجراي سقف با دهانه هاي بلند

    *نداشتن لرزش نسبت به سيستم کامپوزيت معمولي

کاهش وزن سقف

از آن جا که در اين سيستم بلوک حذف مي شود، وزن بلوک از وزن سقف کاذب کاسته مي شود، اين کاهش وزن حدود  10% کاهش مصرف تيرچه ، 7% کاهش وزن در اسکلت و فونداسيون ساختمان نيز خواهد داشت.

کاهش مصرف تيرچه

از آن جا که آكس به آکس تيرچه ها در سقف کامپوزيت حداقل 85 سانتيمتر مي باشد، اين امر باعث کاهش مصرف تيرچه و در نتيجه کاهش هزينه ها مي شود.

 سهولت اجراي داکت و عبور تأسيسات

خالي بودن فضاي خالي بين تيرچه ها امکان عبور تمام کانالها، داکتها، لوله هاي برق و ديگر تأسيسات را به راحتي فراهم مي نمايد.

نداشتن لرزش نسبت به سيستم کامپوزيت معمولي

با توجه به آنکه تيرچه هاي فلزي کرميت داراي جان باز هستند و در هنگام اجرا جان تيرچه کاملا" از بتن انباشته مي شود، سقفهاي کرميت داراي لرزش نيستند.

سهولت اجراي سقف با دهانه هاي بلند

سنگين بودن وزن بلوک و در نتيجه وزن زياد سقف باعث خزش بتن و ايجاد خطر در هنگام زلزله مي گردد که همواره يکي از مسائل خطر آفرين انواع سيستمهاي تيرچه بلوک با دهانه بلند مي باشد. در سقف کامپوزيت کرميت با توجه به سبکي وزن سقف و کاهش بار وارده به تيرچه ها ، اجراي دهانه هاي بلند با اطمينان خاطر بيشتري انجام گرفته و تنش بتن مانند تمام سيستمهاي سقفهاي کرميت بسيار پايين باقي خواهد ماند و بتن را دچار خزش ننموده و ضريب مقاومت سقف بالا مي باشد.

كاهش هزينه هاي تمام شده

كاهش وزن تير چه مصرفي ، كاهش هزينه هاي بلوك ، كاهش هزينه هاي حمل و نقل ، كاهش وزن اسكلت و فونداسيون ، نداشتن پرت ، سرعت اجراي بالا ، نصب سقف كاذب با كمتر از نصف هزينه سقفهاي كاذب موجود در بازار ، در مجموع باعث كاهش هزينه ساختمان ميگردد.به طور مثال چون هر قالب فلزي براي حداقل سي بار استفاده ، طراحي و ساخته ميشوند ميتوان با تعداد محدودي از اين قالبها مساحت زيادي سقف اجرا نمود.معمولا" اين موضوع در زمان اجرا با خريد يا كرايه تعداد مشخصي قالب انجام ميشود كه فقط شامل دو بار كرايه حمل ( رفت و برگشت قالب به كارگاه) انجام مي گردد و از هزينه بالاي حمل بلوك يا يونوليت و پرت زمان حمل جلوگيري ميشود.ضمنا" بهاي بلوك و حمل آن كه در ابتداي پروژه بايد هزينه گردد، صرفه جويي مي شود . در صورت نياز بخشي از اين هزينه نه تمامي آن به صورت سقف كاذب ، آن هم در انتهاي پروژه هزينه خواهد شد.

عجیب ترین ساختمانهادردنیا

عجیب ترین فرودگاههای دنیا

زیباترین مساجد دردنیا

The Most Beautiful Mosque

 

 

Masjid Al Haram , Mecca , Saudi Arabia   

 

 

Imam Mosque, Isfahan , Iran

Grand Mosque, Rome, Italy

*’

Jamia mosque, Nairobi, Kenya

*

Hassan II Mosque, Casablanca , Morocco

*

Faisal Mosque, Islamabad, Pakistan

*

Golden Mosque, Manila, Philippine

*

Al Fateh Grand Mosque, Doha, Qatar

*

Port of Spain, Trinidad, Trinidad and Tobago

*

Sultan Ahmed Mosque / Blue Mosque, Istanbul, Turkey

*

Umayyad Mosque, Damascus , Syria

*

Great mosque , Paris , France

*

Khatam Al Ambiya Mosque, Beirut , Lebanon

*

Jami Ul Alfar Mosque, Colombo, Sri Lanka

*

Great Mosque , Xi’an, China

*

Canterbury Mosque, New Zealand

*

The Great Mosque of Cordoba , Spain

***

Masjid Ubudiah, Kuala Kangsar,

عجیب ترین خانه ها در جاهای عجیب

زشت ترین ساختماانتخاب شدند

بناهاییه
۱-

بقیه زشت ترین ساختمان های جهان در ادامه مطلب

۲- برج تلویزیونی زیزکوف (پراگ – جمهوری چک)



۳- ساختمان بی هایو (beehive) (ولینگتون – نیوزیلند)



۴- ساختمان جورج پامپیدو ( پاریس – فرانسه)



۵- میدان فدراسیون (ملبورن - استرالیا)



۶- ساختمان پترو براس ( ری یو دو ژانیرو – برزیل)



۷- ساختمان مارکل ( ریچموند – ویرجینیا – آمریکا)



۸- موزه سلطنتی انتاریو (تورنتو – کانادا)



۹- کتابخانه ملی ( پریستینا – کوزوو)



۱۰ – هتل ریوگ یانگ ( پیونگ یانگ – کره شمالی)

پی سازی در ساختمانهای فلزی :

در ساختمانهای فلزی بیشتر از پی منفرد استفاده می شود ودرزمین های سست و ساختمانهای بسیار سنگین از پی های سراسری(پي راديه ژنرال) هم استفاده می کنند .

پي هاي منفرد:

پی های منفرد برای ساختمان هایی که بار آن به طور متمرکز به زمین منتقل می شود ساخته میگردد . مانند ساختمانهای فلزی ویا ساختمانهای بتنی .

لایه های پی های تکی و منفرد به شرح زیر است :

1.     زمین مناسب

2.     بتن مگر

3.     میلگردهای کف پی

4.     بتن اصلی

5.     صفحه ی زیر بتن یا میلگردهای ریشه

پی های تکی معمولا با ابعادی که به وسیله ی مهندس محاسب با توجه به قدرت مجاز تحملی زمین وبار ستون تعیین می گردد ساخته می شود این گونه پی ها را اغلب با بتن مسلح می سازند .

بتنی را مسلح می گویند که داخل آن قطعات فولادی به کار رفته باشد . این قطعات معمولا میلگرد آجدار ویا ساده می باشد .

زمین مناسب:

زمینی برای پی سازی مناسب است که قدرت مجاز آن تاب تحمل وزن ساختمان را داشته باشد .در ساختمانهای بزرگ این قدرت مجاز به وسیله ی آزمایشات مکانیک خاک تعیین میگردد و در ساختمانهای کوچک باید با آزمایشات محلی قدرت مجاز خاک را تعیین نمود . در هر حال در هنگام پی سازی باید سطح زیر پی کاملا صاف و تقریبا تراز بوده و عاری از خاشاک و هر گونه عوامل خارجی باشد و باید پی سازی باید پی سازی مستقیما از روی خاک طبیعی شروع شود .

بتن مگر:

بتن مگر که به آن بتن لاغر یا کم سیمان هم می گویند اولین قشر پی سازی درپی های نقطه ای می باشد . مقدار سیمان در بتن مگر در حدود 100 الی 150 کیلوگرم در متر مکعب است . در پی های نقطه ای بتن مگر به دو دلیل مورد استفاده قرار می گیرد .

1.     برای جلوگیری از تماس بتن اصلی پی با خاک

2.     برای رگلاژ کف پی و ایجاد سطح صافی برای ادامه ی پی سازی

ضخامت بتن مگر در حدود 10 سانتی متر می باشد و معمولا قالب بندی از روی بتن مگر شروع می شود .

میلگرد های کف پی:

اصولا بتن مانند اکثر مصالح ساختمانی در مقابل نیرو های کششی ضعیف بوده و در محل تارهای کششی ترک هایی در آنجا ایجاد می شود ، لذا برای جلوگیری از ترکیدن بتن ، در محل تارهای کششی میلگردهای فولادی قرار می دهند .

فولاد آلیاژی است که از دو عنصر اصلی آهن و کربن و عناصر فرعی دیگری تشکیل گردیده است .مقدار کربن این آلیاژ بر حسب نوع فولاد آن از 0.2الی 0.3 درصد در آهن متغیر می باشد .در بتن فولاد به صورت میلگردهای ساده و یا میلگردهای آجدار مصرف می شود .میلگرد را با قطر ان می خوانند .با سیستم متریک میلگرد با قطرهای 2و3و4و5و6و8و10و12و14و16و... 50وجود دارد .

تارهای کششی در پی های نقطه ای در کف پی بوده و میلگردهارا در دو جهت به صورت مشبک (در حدود 5 سانتی متر بالاتر از کف)روی بتن مگر قرار می دهند. 

این آرماتور های شبکه ای را که از قبل به اندازه متناسب (درحدود  5سانتیمترکوچکتراز ابعاد پی ، 2.5 سانتیمتر از طرف ) بافته شده است در کف پی قرار داده و زیر آن را با تکه های کوچک ش و یا تکه های بتن قدری بالاتر از کف پی قرار می دهند به طوری که در موقع بتن ریزی این شبکه کاملا در بتن غرق بشود ویا می توان ابتدا در حدود 5 سانتیمتر در کف پی بتن ریخت و بعد این آرماتورها را روی آن قرار داده و بتن ریزی را تا ضخامت تعیین شده در نقشه ادامه داد ولی این کار همیشه ممکن نیست زیرا اغلب مواقع وجود شبکه های شناژ مانع از این کار می شود. باید توجه داشت که سر کلیه ی آرماتورها به صورت چنکگ خم شده ویا به صورت گونیا بر گردانیده شود .

باید دقت شود که کلیه ی محل های برخورد میلگردهای چپ و راست با مفتول بسته شود  طول d و شعاع R نسبت به نمره ی میلگردهای مختلف متفاوت است و طبق آیین نامه و محاسبه برای میلگردهای مختلف تعیین می گردد . باید توجه شود که هیچ وقت میلگردهایی که در داخل بتن قراتر می گیرد نباید رنگ آمیزی شده و یا به روغن آغشته شود زیرا در این صورت رنگ روی میلگرد مانع چسبیدن فولاد و بتن به یکدیگر می گردد . باید دقت نمود میلگردهای مصرفی صاف و بدون انحنای موضعی باشد .

فاصله ی میلگردها باید یکنواخت باشد به طوری که بزرگترین دانه بتن به راحتی از داخل آن عبور کند . در موقع بتن ریزی باید دقت شود که بتن پی یا ستون ویا دال بتنی کاملا یکپارچه و توپر و متراکم بوده و درآن حفره های خالی وجود نداشته باشد (کرمو نباشد) برای این کار اغلب از ویبراتوراستفاده می نمایند.

بتن اصلی:

بتن از مخلوط شن وماسه و سیمان و آب تشکیل می گردد

صفحه ی زیر ستون یا میلگرد ریشه:

در ساختمان فولادی زیر ستون روی پی صفحه ای فلزی که ابعاد آن محاسبه می گردد قرار می دهند . چون ممکن است به ستون بجز بارهای عمودی نیروهای جانبی نیز وارد گردد صفحه ی زیر ستون را بوسیله ی میلگردهایی در بتن محکم می کنند . برای این عمل به دو صورت عمل می گردد :

1.     4 میلگرد با نمره ی زیاد که یک سر آن خم شده است و سر دیگر آن را پیچ و مهره کرده اند در بتن قرار می دهندو درصفحه ی زیر ستون هم 4 عدد سوراخ درست در مقابل این 4 میلگرد ایجاد می نمایند و میلگردها را از داخل سوراخ رد کرده و با مهره محکم می کنند . این روش ، روشی مطمئن بوده ولی اجرای آن مشکل می باشد ، به این میلگردها بولت می گویند .

2.     روش دوم این است که میلگردهایی را به زیر صفحه جوش داده و آنرا در موقع بتن ریزی داخل بتن ریزی پی قرار می دهند در این طریقه چون بتن بعد از خشک شدن قدری تقلیل حجم می دهد اغلب زیر صفحه خالی می ماند . برای جلو گیری از این کار در وسط صفحه یک سوراخ ایجاد می نمایند تا بتن از این سوراخ بیرون بیاید ، البته باز هم زیر آن مقداری خالی می ماند .

پي هاي سراسري يا گسترده :

به اينگونه از پي ها كه راديه ژنرال هم مي گوينداز بتن مسلح ساخته مي شود وداراي محاسبات فني مفصل بوده و بايد با دقت اجرا شود براي ساختمانهايي كه داراي وزن فوق العاده زياد بوده و يا ساختمانهايي كه در زمينهاي سست سساخته مي شود اين گونه پي ها ايجاد مي گردد. براي ساختن پي هاي سراسري بايد صفحه اي از بتن به طول و عرض تمام زير بناي ساختمان به ضخامت محاسبه شده حداقل در حدود 80تا100 سانتيمتر ريخته شود ميلگردهاي اين صفحه بتني طبق محاسبه بدست مي آيد . طبعا در محلهايي كه بار بيشتري وجود دارد ميلگردهاي بيشتري گذاشته مي شود مانند زير واطراف ستونها . آرماتورهاي ريشه براي ايجاد ستونهاي بتني و يا صفحه هاي فلزي زير ستون براي ستون هاي فلزي روي اين صفحه بتني نصب مي گردد اين صفحه بتني مانند سيني بزرگ است كه ساختمان روي آن قرار مي گيرد .در اكثر قريب به اتفاق مواقع در اين گونه پي سازها از دو شبكه ارماتور استفاده مي شود يكي در قسمت فشاري و يكي در قسمت كششي .

بسته به محاسبات سازه، ممکن است که آرماتوربندی فونداسیون از یک شبکه حصیری یا از دو شبکه حصیری یعنی یک شبکه در پایین و یک شبکه در بالا، استفاده می نماییم که برای قرار دادن شبکه حصیری بالا در داخل فونداسیــون باید در زیر آن از خرک استفاده می نمایند.

ارتفاع « خرک » برابر است با:

)کاوربتن بالاوپایین + ضخامت میلگرد بالاو پایین) ــ ارتفاع بتن فونداسیون

  بعد از انجام شبکه حصیری بالا وپایین محل پروژه را باید دوباره گونیا کرده وجای ستون ها را مشخص کنیم.بسته به اینکه اسکلت بتنی یا فــلزی باشد ریـشه های انتـظار ستون هارا نصب می نماییم. این میلگردهای انتظار اصولأ بصورت L می باشد ،که اندازه میلگردهای انتظار اصولأ در نقشه مشخص شده است  و اگر غیر از این باشد،داریم :.

ارتفاع ریشه های انتظاربرابر است با:

    20-30برا بر پاشنه(خم) + 50 برابر قطر میلگرد + کاور بتن – ضخامت بتن

که ریشه های انتظار باید قبل از بتن ریزی، محکم شده و سپس مجددا" آکس بندی اجراگردد.

بعد از اتمام آرماتوربندی شبکه های حصـیری بسته به مشخصات نقــشه، اگر قرار باشد نقاطی را ( اصولأ زیر ستونها ) تقویت نماییم ، باید میلگردهای تقویتی را آماده نموده و در فواصل مشخص شده با مفتول آرماتوربندی محکم ببندیم.

از نکاتی که باید قبل از بتن ریزی مورد توجه قرار گیرد، قرار دادن کاور در زیر میلگردها جهت پوشش قالب بتنی می باشد.

فواصل بین میلگردها و اتصالات آنها باید به صورتی باشد که عمل بتن ریزی و همچنین ویبره کردن بتن بدون مشکل انجام پذیرد یعنی شلنگ ویبره از داخل میلگردها عبور نماید.

شمع كوبي :

در زمينهايي كه خيلي سست بوده و به هيچ وجه قدرت تحمل بار ساختمان را نداشته باشند مانند خاكهاي دستي و يا زمين هاي ماسه اي و يا در محلهايي كه زمين بكر ئر عمق هاي زياد قرار داشته و برداشتن كليه ي خاك هاي سطحي مقرون به صرفه نباشند از طريق شمع كوبي بار ساختمان را به زمين بكر منتقل مي نمايد .بدين طريق كه در امتداد پي هاي ساختمان يعني در طول ديوارهاي اصلي كه باربر مي باشند با فاصله هاي معين (در حدود 2متر يا 5/2 متر ) چاه حفر مي نمايند . و در ساختمان هاي فلزي و بتني كه بايد پي منفرد اجرا كنيم زير هر ستون چاه حفر مي كنند و اين حفاري را تا زمين بكر و محكم ادامه مي دهند و كف چاه ها را خزينه نموده تا سطح اتكاء آن با زمين بيشتر باشد .بعد اين چا ها رابا بتن و يا شفته پر مي كنند .در موقع پر كردن اين چاهها با بتن بايد سعي نمود از ايجاد حفرهاي خالي مخصوصا در كناره هاي خزينه جلو گيري شود.بعد از پر كردن اين چاهها روي آن را به وسيله ي طاقهاي اجري و يا سنگي و يا تيرهاي بتني به هم مربوط نمود

وبعدروي آن را ديوارچيني مينماييم ويا با نصب صفحه هاي فلزي روي آن اسكلت فلزي بنا مي كنيم خاصيت اين چاه ها بدين طريق مي باشدكه شفته يابتن پس ازخودگيري مانندستوني است كه درزيرزمين بناشده وطاق ياتيربتني روي آن مانندكلافي اين پايه هارابه يكديگرمتصل مي كندودرنتيجه بارساختمان مستقيمابه زمين بكرومحكم منتقل مي نمايدوقسمتي ازبارساختمان نيز به وسيله اصتحكاك ايجادشده بين ان ستون بتني وخاك اطراف حتي اگر خاك دستي هم باشدتحمل مي شود.بديهي است كه در موقع بتن ريزي شيرهي بتن بهداخل خاك اطراف نفوذ كرده و به ان چنگ مي اندازد كه اين خود موجب اصطحكاك بيشتر مي گرددبا وجود بر اين كه چنين فرض مي شود كه كليه ي بارهاي وارده بر اين شمع كوبي محوري مي باشد ولي براي تحمل ممانهاي احتمالي بهتر است در هر چاه از ميلگردهای اجدار  كه قطر ان به وسيله محاسبه به دست مي ايد و نبايد از ميلگرد نمره ي  10 كمترباشد قرار داد و ان را به وسيله ي ميلگرد هاي عرضي مارپيچي شده به يكديگر متصل نمود . اين نوع شمع كه در محل ريخته مي شود  ساده ترين نوع شمع كوبي مي باشد ممكن است به جاي حفر چاه و بتن ريزي تيرهاي بتني يا فولادي را كه در خارج كارگاه تهيه شده است به محل كارگاه حمل نموده و در زمين محل پي به وسيله چكش هاي مكانيكي كوبيده و بعد روي ان را مانند طريقه فوق بهم متصل نموده و ساختمان را ادامه داد . در بعضي مواقع به علت سستي فوق العاده زمين و ريزشي بودن آن حفر چاه خالي از اشكال نيست و داراي خطرات جاني براي مقني مي باشد . براي جلو گيري از ريزش اين گونه چاهها معمولا از حلقه هاي بتني و يا سلفي كه با آن كول يا كور مي گويند استفاده مي شود كولهاي بتني يك تكه و يا دو تكه و كول هاي سفالي دو تكه هستند . قطر اين استوانه هاي بتني در حدود 80الي 100سانتيمتر بوده و ارتفاع آن ها در حدود 10سانتيمتر است . اين استوانه ها كاملا گرد نيستند . طرز استفاده از كول بدين طريق است كه ابتدا در حدود 30الي 40 سانتيمتر از محل چاه را حفر نموده و اولين كول را روي زمين حفر شده قرار مي دهند و بعد زير آن را خالي كرده تا كول پايين تر برود آنگاه كول دوم را روي آن قرار مي دهند و همينطور كار را ادامه مي دهند . چنانچه كول هاي قبلي در اثر ريزش بدنه چاه تنگ افتاده باشد و در نتيجه پايين تر نرود در اين موقع از كول هاي دو تكه استفاده مي نمايند . بدين طريق كه ابتدا زير كول قبلي را خالي كرده و يكي ازتكه هاي كول جديد را نصب كرده و بعد تكه دوم را در محل خود قرار مي دهند . بايد توجه داشت كه در موقع نصب كول هاي دو تكه انها را طوري نصب كنند كه درز انها مقابل هم قرار نگيرد .

آشنايي با مراحل قبل از پاک سازی :

ابتدا مراحلي را کـه قبل از پاك سازي بـايد بگذرانيم ذيلاً  ذکـر مي نماييم :                             

ابـتدا کارفرما موظف است بـراي انجام مراحل قانوني و کسب مجوز پاك سازي بـه شهرداري و ديگر مراجع ذيربط مراجعه کند .

پس از انجام مراحل قانوني و کسب مجوز پاك سازي کارفرما موظف بـدادن تعهـدي مبني بـر عدم ايجاد مزاحمت و سلب آسايش بـراي همسايگان و عـدم ايجاد سد معبر در خيابان به هنگام ساخت و پاك سازي مي باشد . در ضمن کار فرما موظف به تعهد مبني بر جلو گيري از تخريب و صدمه به ساختمان هاي مجاور هنگام پاك سازي و سـاخت و سـاز مي باشد .

پس از انجام مراحل بالا و گـرفتن مجوز پاك سازي با اجازه مهندس ناظر و با احتياط کامل و ارئه تمهيداتي خاص در هنگـام پاك سازي جهت جلو گيري از آسيب بـه ساختمانهاي مجاور شروع بـه پاك سازي خرابه مي نماييم.

پس از اخذ مجوز پاك سازي از شهرداري و قبل از پاك سازي خرابه بايد سـازمانهاي مربوطه از قبيل سازمانآب برق گـاز ... را در امور كار قرار  داده و هماهنگي هـاي لازم را بعمل آوريم و نسبت به نصب آنها اقدام نماييم .

دستورالعملهاي حفاظتي و ايمني کارگاه هاي ساختماني :

يك نكته حائز اهميت در پروژه هاي عمراني و ساخت و ساز رعايت كامل نكات ايمني مي باشد. 

اجراي کـارهـاي ساختماني شـامـل مراحـل متعددي است که ضمن آن افراد با ماشين آلات ساختماني، ابزار و مصالح گوناگون سروکار دارند . اين روابط ويژگي ها امکان وقـوع حوادث را بـراي نيروي انسـاني را افـزايش مي دهـنـد . محـافظت از افراد انساني در قبال حوادث نـاشـي از کـار از اهميت ويژه اي برخوردار اسـت . از اين رو بـايد ابـزار و ماشين آلات بـه طور مستمر مورد بازرسي کامل قرار گـرفـتـه و از سالم بودن آنها اطمينان حاصل شود . در بکار گيري ماشين ها نيز بايد از افراد با تجربه استفاده شود . براي تامين ايمني کارگاه هـاي ساختماني بـايد همه ي کـارهـا بـا دقت و برنامه ريزي دقيق انجام گيرند. در ضمن بايد دقت داشته باشيم و کـه هنگام کار يا تخليه ي مصالح مزاحمتي براي همسايگان و سايرين ايجاد نشود. همچنين از انجام کارهاي پر سر و صدا در شب خودداري شود . در صورتي که لازم است کاري در شب انجام شود بايد قبلا اجازه ي شهرداري و مقامات مسئول کسب شـود .  كليه كارگران ميبايست مجهزبه كلاه ايمني باشند.  تمامي راههاي عبورومرور افراد غير مسؤل به كارگاه بايد مسدود شود.

  به هيچ عنوان نبايد مسير ريزش آوار به عنوان مسيراصلي انتخاب شود در معابر عمومي بايد دورمحوطه با نرده هاي حفاظتي به ارتفاع دو متر محصور شود.

پاك سازي خرابه:

کارفرما براي صرفه جويي در وقت و هزينه عمليات پاك سازي  و گودبرداري را به يك اكيپ پيمانکار سپـرده و پـس از بستن قـرار داد پيمانکـار طبق قرار داد منعقد شده موظف مي شود خرابه پر از زباله جات را تميز کرده و به بيرون از کارگاه منتقل کند.

  تجهيز كارگاه:

  براي تجهيز كارگاه بايد مصالح وابزار مورد نيازبه كارگاه آورده شود. مصالحي مانند سيمان كه به دو صورت فله وپاكتي موجود ميباشددر كارگاه ميبايست به نحوي درست انبار شود

انباركردن سيمان:

  درموقع انبار كردن سيمان بايد دقت شود كه رطوبت هوا وزمين باعث فاسد شدن سيمان نشود

اگرسيمان به طرزصحيح انبارشود حتي تا يك سال بعد نيزقابل استفاده خواهد بود البته فقط ممكن است زمان گيرش آن قدري به تاخير بيافتد ولي درمقاومت  28 روزه ان تاثيري نخواهد داشت.

اگربيش ازده كيسه را روي هم قرار دهيم كيسه هاي  زيرين دراثر فشار زياد سخت شده ودرصورت نگهداري دراز مدت غير قابل  مصرف خواهند شد واستفاده ازانها منوط به آزمايش سيمان خواهد بود.

  چنانچه سيمانهاي سخت شده به راحتي با دست پودرشوند قابل مصرف در   قطعات بتني ميباشند درغير اينصورت سيمان فاسد شده وبراي اطمينان بيشتراز  فاسد شدن ان از آزمايشهايي استفاده ميكنند.

  بتني كه باسيمان فاسد شده ساخته ميشود باربر نبوده و نميتوان از ان در قطعات  اصلي ساختمان مانند تيرهاو ستونها وسقف استفاده كرد.

  چنانچه اين سيمانها كاملا فاسد نشده باشند ميتوان ازانها به عنوان ملات براي  فرش موزاييك ويا اجراي بتن مگر استفاده نمود.

  اگر بخواهيم سيمان را براي مدت طولاني انبار كنيم بايد تا انجا كه امكان دارد  با ديوارهاي خارجي انبارفاصله داشته باشد.

گودبرداری:

گودبرداری با ماشین های مکانیکی و یا با دست انجام می شود .

البته بايد  متذكر شوم كه قبل از شروع به گودبرداري بايد درخت و بوتـه هاي احتمالي را كه در محل كارگاه موجود است از محل كار جمع آوري نمود كه به اين كار عمليات بوته كني مي گويند.

همچنين بايد محل چاه هاي قديمي يا تختـه سنگ و موانعي را که ممکن است موجب حادثه شوند شناسايي و نسبت به ايمن سازي آنها اقدام نمود. و نيز اگر با گود برداري پايداري ساختمان هـاي مجاور دچـار مخاطره مي شود بـايد از ايمني آنها بوسيله شمع بندي زير پايه هـا، سپر و مهار کردن ساختمان هـا بطور مطمئن اطمينان حاصل نمود.

اين عوامل حفاظتي بايد تـا رفع خطر مرتباً به وسيله ي اشخاص ذيصلاح بـازديد شـونـد تـا موجبات حفاظت مـوثـر ساختمان هـاي مجاور و امنيـت جاني كـارگـران و هـمـسـايـه هـا نـيـز تـاميـن بـاشـد. پيمانکارموظف است تجهيزات ايمني لازم بـراي حفاظت کارگران را در اختيار آنها قرار دهـد. در حفاري با بيل و کلنگ کارگران بايد فاصله کافي ازيكديگر داشته باشند. در گـودالـهـا و شيارهـاي عميق کـه عمق آنها از يك مـتـر بيشتر باشد نبايد کارگران را به تنهايي بکار گمارد .

خاکـبـرداري در زمين هـاي بـا رطـوبـت طبيعي را مي تـوان تـا عمق يك مـتـر، بـراي مـاسـه 25/1  مـتـر، براي ماسه رس دار 5/1  مـتـر، بـراي خـاک رس 2  مـتـر و براي خاک بسيار متراکم را بدون پايه هـاي ايمني، سپر و حائل انجام داد. در سـاير موارد بـا تـوجـه بـه جنس خاک ، عمق گـودبـرداري و شرايط ترافيكي اطراف تدابير ايمني لازم توسط مسئولان اتخاذ مي گـردد

پـيـاده كـردن نـقـشـه :

هدف از پياده کردن نقشه به معني انـتـقـال نقشه ساختمان از روي کاغذ بر روي زمين با ابعاد اصلي مي باشد. بطوريكه محل دقيق پي ها و ستون هـا و ابعاد آنها روي زمين مشخص گردد. در موقع پياده کردن نقشه از نقشه ي پي کني استفاده مي شـود. بـراي نقشه ي ساختمان هـاي مهم معمولا از دوربين نقشـه بـرداري استفاده مي شـود. براي نقشه ي ساختمان هاي کوچک و معمولي از مـتـر و ريسمان کـار استفاده مي شـود .

کــارگــران بـا حـضـور مهندس نـاظـر بـه پياده کـردن دقيق نقشه فونداسيون اقـدام می کننـد. بـه گـونـه اي که به وسيله ي متر، ريسمان کار و گچ  کاملا ابعاد فونداسيون را مشخص کرده و آن را در زمين پياده می کننـد.

درصورت قناس بودن زمين ممكن است دوخط كناري نقشه برهم عمود نباشند در اين صورت يكي از خطوط مياني نقشه را كه حتما بر خط اول عمود است انتخاب ورسم مينماييم.  ممكن است براي عمود كردن خطوط از گونياي بنايي استفاده شود دراين صورت دقت كار كار كمتر ميشود. در موقع پياده كردن نقشه براي جلوگيري از جمع شدن خطاها بهتر است اندازه ها را هميشه از يك نقطه

 اصلي كه آن را مبداء مي ناميم شروع وروي زمين منتقل مي نماييم . بعد ازاتمام كار پياده كردن نقشه بايد حتما مجددا اندازه گذاري هاي نقشه پياده شده را كنترل نماييم.

  علت اين كار اين است كه حتي المقدوراز وقوع اشتباهات احتمالي جلوگيري   شود. براي اينكه مطمئن شويم  زوا ياي بدست آمده اطاق ها قائمه مي باشد بايد دوقطر هراتاق را اندازه گيري كنيم چنانچه مساوي بودند آن اتاق گونيا است .           

   به اين كار اصطلاحا چپ وراست مي گويند.البته چنانچه در اين مرحله اطاقها  3  الي 4سانتيمترنا گونيا باشد اشكالي ندارد زيرا با توجه به اينكه پي ها هميشه قدري پهن ترازديوارهاي روي آن مي باشد لذا در موقع چيد ن ديوار مي توان ناگونيايي ها را برطرف نمود. بطور كلي بايد هميشه توجه داشت كه پياده كردن نقشه يكي از حساسترين ومهمترين قسمت اجراي يك طرح بوده وكوچكترين اشتباه درآن موجب خسارتهاي فراوان مي شود .

پي كني  :

اصولا پي كني به دو دليل انجام مي شود :

1.     دسترسی به زمین سخت و مقاوم ،زیرا بارهای ساختمان نهایتا به زمین منتقل می شود و در نتیجه زمین زیر پی باید مطمئن باشد و نشست نکند .

2.     برای محافظت پی ساختمان وجلوگیری ازاثرات جوی مانند یخ زدگی و نیروها ی جانبی پس از پیاده کردن نقشه روی زمین ، شروع به پی کنی می کنیم.

با توجه به اينكه كليه بار ساختمان به وسيله ديوارها ياستونها به زمين منتقل مي  شود در نتيجه ساختمان بايد روي زميني كه قابل اعتماد بوده و قابليت  تحمل بار ساختمان داشته باشد بنا گردد. براي دسترسي به چنين زميني ناچار به ايجاد پي براي ساختمان مي باشيم . براي محافظت پايه ساختمان وجلوگيري از تاثير عوامل جوي در پايه ساختمان بايد پي سازي كنيم در اين صورت حتما در  بهترين زمينها بايد حداقل پي هايي به عمق 40تا50 سانتيمترحفر كنيم.

پی کنی در زمینهای متفاوت از حیث جنس و مقاومت زمین ، وجود آبهای سطحی ، فرق می کند ابعاد پی کنی به ابعاد پی و عمق پی کنی به ارتفاع پی و شرایط اقلیمی بستگی دارد . به هر حال در هر نوع آب و هوایی عمق پی کنی نباید از 50 سانتی متر کمتر شود .

 طول وعرض وعمق پي ها كاملا بستگي به وزن ساختمان وقدرت تحمل خاك محل ساختمان دارد.

 در ساختمانهاي بزرگ قبل از شروع كاربوسيله ازمايشهاي مكانيك خاك  قدرت مجاز تحملي زمين را تعيين نموده وازروي ان مهندس محاسب ابعاد پي را تعيين ميكند. ولي در ساختمانهاي كوچك كه ازمايشات مكانيك خاك در دسترس نيست بايد از مقاومت زمين در مقابل بار ساختمان مطمئن شويم.

 اغلب مواقع قدرت مجازتحملي زمين براي ساختمانهاي كوچك با مشاهده خاك پي وديدن طبقات ان وطرز قرار گرفتن دانه ها به روي همديگرو با ضربه  زدن بوسيله كلنگ به محل پي قابل تشخيص است.

  البته قبل از ان بايد مهندس محاسب وزن ساختمان و ميزان باري كه ازطرف ساختمان به زمين وارد ميشود اگاه باشد.

  البته بايد در نظر داشت كه اگر در اين عمق به زمين بكرنرسيديم بايد عمق  پي را تا زمين بكر ادامه داده ويااز روشهايي ديگراز جمله شمع كوبي ويا   تسطيع اقدام به اصلاح مقاومت زمين كرد

پی سازی و هدف آن :

بارهای وارد از سقف ساختمان به ستونها و یا دیوارها ونهایتا به پی ساختمان وارد می شود . پی نیز بارهای وارده را به زمین منتقل می کند . پس پی عمل انتقال کلیه ی بارهای ساختمان به زمین است . پس باید به گونه ای اجرا شود که بتواند صدها تن وزن ساختمان و اشیایی که درآن قرار دارد را تحمل کند . غیر از طرح و اجرا باید به جنس مصالح پی توجه کرد که مصالح از مرغوبتری آن نوع باشد و نحوه ی ساخت آن کاملا اصولی وو فنی باشد . ابعاد پی بستگی به مقاومت زمین و نیروهای وارد بر پی و جنس و مقاومت مصالح آن دارد.

آماده سازی پی :

قبل از پی سازی باید کف پی را آماده کرد بدین صورت که کف پی باید کاملا مسطح و عاری از هر گونه مواد زاید باشد . همچنین نباید با خاک دستی یا با مصالح غیر مقاوم پر شده باشد . برای تسطیح و آماده سازی نهایی کف پی آن را با بتن سبک (مگر) یعنی با بتنی که در هر متر مکعب ساخته شده ی آن حدود 150 کیلوگرم سیمان باشد ، تسطیح می کنیم . وظیفه ی بتن مگر پر کردن حفره هایی است که هنگام پی کنی در زمین به وجود آمده است و همچنین یه وجود آوردن سطح کاملا تراز ،برای انجام عملیات پی سازی است .

دو اصل اساسی در طراحی شالوده ها باید رعایت شود:

1.     نشست کلی سازه به مقدار قابل قبول و جزئی معدود شود.

2.     قسمتهای مختلف سازه تا حد امکان نباید دارای نشستهای نا مساوی باشند .

در عمل برای معدود کردن نشست ،نیروهای ناشی از سازه را باید به لایه هایی منتقل کنیم که دارای مقاومت کافی باشد و برای کاهش تنش فشاری ، نیروهای وارده را در سطح وسیعی گسترده کرده به پی وارد می کنیم .

   بررسي عوامل مؤثر در نفوذ و كوبيدن شمعها در زمين

 مقدمه

به طور كلي عوامل مؤثر در شمعكوبي رامي توان به سه بخش اصلي اثرات سيستم شمعكوبي ، اثر شمع و اثر خاك تقسيم بندي كرد در بررسي عوامل فوق ، خاك منطقه از آن جهت كه كمتر از دو عامل ديگر در اختيار طراح مي باشد ، از اهميت بيشتري برخوردار است ، بدين معني كه سيستم شمعكوبي و شمع انتخابي توسط طراح مشخص مي گردد، ولي شرايط خاك بستر از جمله پارامترهايي است كه طراح امكان اعمال كمترين تغيير در آن را نسبت به عوامل ديگر دارد . بعبارتي طراح مي تواند با تغيير در شمعكوب و شمع انتخابي ، نفوذ به داخل خاك را تا حدي ميسر سازد ، ولي براي يك نوع  خاك ، اعمال انرژي بيشتر و يا تغيير درابعاد و نوع شمع انتخابي پس از ابعاد هندسي مشخص، ديگر نمي تواند ادامه نفوذ را ممكن سازد ، دراين حالت يا نيروي زياد شمعكوب به شمع آسيب مي رساندويا خودشمع براثر لاغري بيش ازحد دچارآسيب وخراب يسازه اي مي گردد.لذ اسعي مي شود با بررسي روشهاي مختلف استاتيكي وديناميكي تعيين ظرفيت باربري، روشي مناسب انتخاب گرددكه تاحدود يپاسخگوي اين مشكل باشد .

روشهاي رايج در طراحي شمع

الف  روش استاتيكي

از روشهاي متداول تعيين ظرفيت بار بري كف و جداره شمع ، تحليل استاتيكي و استفاده ازروابط ارايه شده توسط محققين در اين زمينه مي باشد .اساس تمام روابط براين اصل استوار است كه ظرفيت باربري شمع مجموعي از مقاومت انتهايي و مقاومت جداره آن مي باشد كه سهم هر يك براساس نوع خاك ، وضعيت لايه ها ، عمق بستر يا لايه مقاوم و موارد ديگر تأمين مي گردد . براي استفاده از اين روابط مطالعات ژئوتكنيكي وگرفتن نمونه در محل اجراي پروژه و آزمايش هاي صحرايي انجام مي گيرد و پارامترهاي مقاومت برشي خاك تعيين مي گردد و با استفاده از نمودارهاي موجود ضرايب ظرفيت باربري جهت تعيين مقاومت نوك و جداره شمع محاسبه مي گردد ب. آزمايش بارگذاري شمع

يكي از روشهاي قابل اعتماد در تعيين ظرفيت باربري ، آزمايش بارگذاري شمع است ، كه شامل كوبيدن شمع تا عمق طراحي و اعمال يك مجموعه بار معين م يباشد ، با انجام اين آزمايش و رسم دقيق و با مقياس منحني بار  تغييرمكان و پيدا كردن مجانبي براي آن ظرفيت باربري تعيين مي گردد . ج  روابط ديناميكي كوبش

اساس روابط كوبش آن است كه ظرفيت باربري خاك براي شمع مستقيمًا تابع مقاومتي است كه شمع در مقابل فرورفتن در زمين تحت اثر ضربه نشان مي دهد . در اثر سقوط چكش روي سر شمع و انتقال قسمتي از انرژي جنبشي به آن ، سر شمع حركت مي كند ، اين حركت به تمام طول شمع منتقل مي شود و انرژي ناشي از اين حركت صرف فرورفتن نوك شمع در خاك مي گردد . با توجه به اصل بقاي انرژي روابط مختلفي ارائه شده است ولي از آنجائي كه براي استفاده از روابط كلي كوبش فرضياتي جهت ساده كردن در نظر گرفته مي شود واين فرضيات معمو ً لا ناشي از تجربيات شخصي مؤلف مي باشد و با توجه به تنوع خاكها و شرايط شمعكوبي در هر منطقه ، مي توان از اين روابط جهت تخمين هاي اوليه ظرفيت باربري و در هنگام اجرا استفاده نمود.

د  روش ديناميكي

با استفاده از آناليز و آزمايش هاي ديناميكي ، ظرفيت باربري پي هاي عميق تعيين مي گردد، خصوصًا اينكه با پيشرفت هاي اخير چه به لحاظ سخت افزاري و چه به لحاظ نرم افزاري نتايج واقعيت نزديكتر مي باشند . با استفاده از نرم افزار آناليز معادله موج  WEAP كه براساس انتقال موج تنش ح اصل از ضربه شمعكوب و تحليل به حالت اجزاي محدودمي باشد، مي توان به مناسب بودن سيستم شمعكوبي ونيز ميزان نفوذ شمع به داخل خاك پي برد. از طرفي آزمايش هاي تخصصي ديناميكي ظير PDA مي توانند اطلاعات ورودي نرم افزار ها را تأمين كنند .بطور كلي روشهاي دينامي كي نتايج دقيقي را در اختيار مي گذارند ولي مشكل اصلي در استفاده از اين روش اين است كه انجام آزمايش ها وروشهاي ديناميكي جهت تعيين ظرفيت باربري پس از كوبيدن شمع بداخل خاك امكان پذير مي باشد و از طرفي هزينه تجهيزات مربوطه و نرم افزارهاي آن زياد و استفاده از دستگاه هاي آزمايش نياز به كاربر ماهر و متخصص دارد و تحليل نتايج خروجي برنامه بسيار مهم مي باشد . شايان ذكر است در صورتي كه اطلاعات اوليه ورودي برنامه خطاي كوچكي داشته باشد ، تغييرات روي خروجي برنامه بيشتر خواهد بود و به راحتي قابل تشخيص نمي باشد . اگر چه ب ا تلفيق تحليل معادله موج و نيز آزمايش هاي ديناميكي اين مشكلات تا حدودي بر طرف شده، اما استفاده از اين امكانات پيشرفته هنوز همگاني نشده است .

٣ بررسي امكان استفاده از نتايج آزمايش هاي صحرايي SPT , CPT

اگر چه برخي از روشهاي مذكور قابليت و دقت لازم را در پ يش بيني ظرفيت باربري شمع دارند ولي از آنجائي كه پس از كوبيدن شمع انجام مي شوند ،نمي توانند تخميني از وضعيت نفوذ پيش از كوبش ارائه دهند . مي دانيم كه مطالعات ژئوتكنيك و گرفتن نمونه از عمق جهت تعيين پارامتر هاي مقاومت برشي خاك پيش از كوبيدن شمع براي مشخص شدن لايه بندي ، وضعيت و نوع خاك منطقه انجام مي گيرند ، لذا امكان استفاده از دياگرام qC حاصل از آزمايش CPT و يا N حاصل از آزمايش   SPTدر مقابل عمق براي تخمين عمق نفوذ و توقف شمع كوبيدني در خاك با توجه به انجام اين دو آزمايش در اكثر پروژه ها ، مورد بررسي قرا ر مي گيرد . از طرفي كارهايي توسط محققين مختلف در زمينه عمق لازم جهت كوبيدن شمع با توجه به اينكه به ظرفيت باربري مورد نظر برسد، انجام شده است . بر اين اساس مخروط دستگاه CPT به عنوان مدلي از شمع در مقياس كوچك پذيرفته شد و بين مقاومت نوك مخروط ومقاومت انتهايي شمع رابطه مستقيم ديده شد . همچنين مطالعات تئوري و آزمايشگاهي بر روي ظرفيت باربري شمع ها با مقايسه نتايج CPT وآزمايش بارگذاري شمع انجام شد، نتايج نشان دهنده مطابقت بهترروش CPT  نسبت به روش استفاده ازتحليل استاتيكي وفرمولهاي ظرفيت باربري بود . ب راين اساس ظرفيت باربري شمع بااستفاده ازنتايج CPT  براي ١٠٢ شمع تعيين گرديد .

٤  موارد عملي

به جهت بررسي معيار CPT يا SPT در تعيين عمق نفوذ و امكان استفاده از نتايج آنها ، اطلاعات 7 سايت كه در مجموع در آنها بيش از ٢٠٠ شمع در طولي بين ١٠ الي ٣٠ متر كوبيده شده و بيش از 50  آزمايش CPT، SPT و ٣٠ آزمايش بارگذاري شمع انجام شده بود ، جمع آوري گرديد كه از اين  مجموع ، مواردي كه حداقل يكي از نتايج CPT يا SPT به همراه منحن يمقاومت كوبيدن يانتايج آزمايش بارگذاري شمع وجودداشت ، انتخاب شد . در اين قسمت به چند نمونه از مواردفوق اشاره م يشود .

سايت شماره ١

در اثر زمين لرزه اي كه در سال ١٩٨٩ در California رخ داد بخشي از بزرگراه جنوبي اين ايالت كه بر روي شمع قرار گرفته بود ، آسيب ديد پس از اين مطالعاتي در خصوص تعيين ظرفيت باربري انجام شد . آزمايش CPT  در ٨ نقطه انجام گرفت با ورودبه لايه ماسه متراكم تعدادضربات لازم به سرعت افزايش مي يابدودراواسط اين لايه به ٥٠ ضربه براي. يك فوت نفوذ مي رسد.نتايج براي دوشمع فولادي به قطر ١٦ وضخامت جداره 0.5 اينچ ارايه شده است .

سايت شماره ٢

در محل احداث سد جديد در ناحيه Alton  روي رودخانه Mississippi  در سال ١٩٨٥ در آمريكا تعدادي آزمايش بارگذاري انجام شد [] پروفيل عمومي خاك منطقه عمومًا از ماسه بد دانه  بندي شده تشكيل شده است .  آزمايش CPT براي سه نقطه  انجام شد  نتايج  آزمايش CPT در مجاورت لايه سنگي تعداد ضربات افزايش مي ياب د و با ورود به آن در عمق ٦٠ فوتي عم ً لا مقدار نفوذ ناچيز مي گردد.

سايت شماره ٣

يك سري آزمايش بارگذاري و نفوذ مخروط جهت ارزيابي ظرفيت و ميزان بار انتقال يافته توسط شمع ها در سال ١٩٨٩ در دانشگاه Northwestern در Evanston آمريكا انجام شد . طول شمع ها ٥٠ فوت بود كه ٢٣ فوت آن در لايه ماسه متراكم و مابقي در رس نرم تا متوسط قرار داشت . آزمايش ها روي شمع هاي لوله اي فولادي به قطر ١٨ اينچ با انتهاي بسته و شمع هاي H و شمع هاي بتني به ق طر ١٨ اينچ انجام شد .  مقاومت نفوذ مخروط از عمق حدود ٢٥ فوتي به طور محسوسي كاهش و به كمترين مقدار ممكن در لايه رسي مي رسد

تعداد ضربات لازم براي نفوذ تا عمق ٢٣ فوتي حدود ١٥ ضربه و پس از آن به سرعت كاهش و به حدود ٨ ضربه براي يك فوت نفوذ مي رسد .

سايت شماره ٤

در ساختمان رياضيات و كامپيوتر دانشگ اه Marquette در ايالت Millwaukee آمريكا از شمع هاي كوبيدني استفاده شد . اين ساختمان ٥ طبقه و از بتن مسلح ساخته شده و در پلان داراي ابعاد 46*58  متر بود . تعداد ١٢ آزمايش CPT  در محل انجام شد كه يكي از نتايج كه در نزديكي دو شمع آزمايش بارگذاري انجام گرف ت ، انتخاب گرديد . پس از عمق ٣٠ فوتي معادل حدود ٩ متر، رفته  رفته مقدار مقاومت نوك مخروط در حال افزايش مي باشد  به حداكثر مقدار ٠ تن برفوت مربع در عمق ٥٠ فوتي معادل ١٥ متري مي رسد حداكثر مقدار مقاومت نفوذ مخروط در عمق ١٣ متري معادل حدود ٠ فوتي ديده مي شود و عدد SPT پس از اين عمق با سرعت بيشتري افزايش مي يابد . در اين پروژه تعداد ١١٠ شمع در عمق ١٧ متري و حدود ١٠٠ شمع در عمق ١٦ متري متوقف گرديدند .

خلاصه و نتيجه گيري

استفاده از روابط و فرمولهاي استاتيكي با اعمال ضرايب اطمينان لازم در مورد هر كد ام از روشها، ظرفيت بار بري را محاسبه مي نمايد كه استفاده از روابط فوق با انجام مطالعات ژئوتكنيكي و نمونه گيري و يافتن پارامترهاي مقاومت برشي خاك امكان پذير مي باشد .روش ديناميكي ، آزمايش هاي ديناميكي و آزمايش بارگذاري روشهاي دقيق و مناسبي جهت تخمين ظرفيت ب اربري شمع مي باشند ولي تمامي آنها پس از كوبيدن شمع درخاك انجام مي گيرند ، از اينرو با توجه به اينكه مطالعات ژئوتكنيكي به جهت اطلاع از وضعيت لايه هاي خاك در پروژه هاي شمع انجام مي شود و نيز به دليل رابطه اي كه ميان مقاومت انتهايي شمع و مقاومت نوك دستگاه ها ي آزمايش صحرايي توسط محققين مختلف مشاهده شده و نيز با توجه به انجام اين آزمايش ها قبل از كوبيدن شمع و بررسي چند مورد عملي ، امكان استفاده از نتايج اين آزمايش هادر پيش بيني نفوذ شمع و توقف آن در عمق وجود دارد ، گام بعدي ادامه تحقيق پيدا كردن ارتباط كمي ميان نتايج CPT يا SPT و عمق نفوذ مي باشد ، نتايج حاصل از اين تحقيق را مي توان به صورت زير خلاصه نمود:

الف  مقادير مربوط به qc حاصل از CPT و مقدار N از آزمايش SPT با ورود به لايه هاي ماسه متراكم و يا رس سخت افزايش مي يابد ، به طوري كه با افزايش مقاومت نوك مخروط به بيش از ٢٠ مگاپاسكال و عدد نفوذ استاندارد بيش از ٥٠ عم ً لا كوبيدن شمع به سختي انجام ميگيرد .

ب  عمق مربوط به حالتي كه در آن qc از ٢٠ مگا پاسكال و N از ٥٠ تجاوز مي كند را مي توان عمق استقرار شمع دانست و در اين حالت شمع اتكايي مي باشد .

ج – به جه ت رفتار مشابه در آزمايشهاي SPT,CPT  و وضعيت منحني بار  تغيير مكان در آزمايش بارگذاري شمع ، در پروژه هاي شمعكوبي ( جز در موارد خاص و بسيار با اهميت ) مي توان با توجه به نتايج حاصل از CPT يا SPT به تعيين ظرفيت باربري و بررسي امكان توقف عمليات شمعكوبي پرداخت .

د  ضخامت لايه مقاوم جهت استقرار كف شمع بسيار مهم مي باشد و در صورت وجود يك لايه با عدد نفوذ استاندارد يا عدد نفوذ مخروط بالا و يا عدد مقاومت بالا در منحني كوبيدن ، كه داراي عمق كمي مي باشد ، نمي توان بر باربري لايه و استقرار نوك شمع در آن اطمينان داشت .

مرجع:

]بيگلري ، محمدعلي ،“ بررسي عوامل مؤثردرنفوذ شمع هاي كوبيدني در زمي ن،” پايان نامه كارشناسي ارشد، مكانيك . خاك و پي ، دانشگاه آزاد اسلامي واحد اراك ، ٢٠٨ صفحه ، تابستان ١٣٨١

پي هاي باسكولي

پس باسكولي (يا طره‌اي) براي اتصال يك پي ، كه تحت بار خارج از مركز قرار دارد ، به يك پي داخلي بكار مي رود . بدين ترتيب يك پي باسكولي متشكل است از دوپي منفرد و يك تير رابط . تير رابط براي انتقال لنگر‌ناشي از خروج از مركز ستون خارجي به پي ستون داخلي بكار مي رود به طوري كه در زير هر دو پي تنش يكنواخت ايجاد شود .  در واقع تير رابط همان نقشي را دارد كه قسمت مياني يك پي دو ستون داراست ، اما براي صرفه جويي در مصالح بسيار باريكتر ساخته مي شود .

 در طرح پي هاي باسكولي ابعاد پي زير ستونها به نحوي تعيين مي شود كه فشار خاك در زير هر دو پي يكنواخت و مساوي باشند . براي اين منظور بايد برآيند بار ستونها بر مركز سطح دو پي منطبق باشد . در اين صورت ، مطابق تصوير ، برآيند فشار خاك در زير هر پي بر مركز سطح آن منطبق خواهد بود . از اين نتيجه ساده مي توان براي تعيين ابعاد پي ها استفاده كرد . بدين ترتيب كه بامعلوم بودن بار ستونها ( و ) عكس‌العمل فشار خاك در زير پي هاي نظير ، با استفاده از تعادل نيروها در تصوير برابر خواهد بود با

از يك پي باسكولي مي توان به جاي يك پي دو ستون (مستطيل يا ذوزنقه شكل) استفاده كرد بشرطي كه فاصلة بين دو ستون نسبتاً زياد باشد و يا تنش مجاز خاك بزرگ باشد تا سطح اضافي بزرگي براي پي لازم نباشد . علاوه بر اين ، سه عامل بايد در طرح اين پي ها موردتوجه قرار گيرند.

1-تير رابط بايد نسبتاً صلب باشد (نسبت ممان اينرسي تير به ممان اينرسي هر پي در حدود 2 يا بيشتر) تا از دوران پي خارجي جلوگيري كند .

2-پس زيرستونها بايد براي تنشهاي مجاز يكسان طراحي شوند و از انتخاب مقادير بسيار متفاوت براي عرض پي ها اجتناب شود تا نشست نامساوي پي ها به حداقل برسد .

3-تير رابط بايد با زمين در تماس نباشد تا فشاري از خاك برآن وارد نيايد و توزيع نيروها را در پي ها تغيير ندهد . معمولاً در طرح پي هاي باسكولي از وزن تيرهاي رابط صرفنظر مي شود . ضمناً بايد توجه داشت كه تيرهاي رابط در صورت لزوم با ضوابط تيرهاي عميق طرح شوند .

پي هاي باسكولي معمولاً به عنوان آخرين راه حل در طرح پي هاي دو ستون مطرح مي شوند زيرا مشكلاتي در اجراي اين پي ها وجود دارد . لذا انتخاب اين پي ها بايد با يك مطالعه دقيق روي راه حلهاي ديگر صورت گيرد . در اجراي پي هاي باسكولي بايد توجه داشت كه تير رابط بايد بوسيلة آرماتورهاي ريشه‌به پي‌ها و ستونها اتصال يابد تا سيستم پي به صورت يكپارچه عمل كند .

مرحله بعدي در طرح پي باسكولي تعيين ضخامت پي ها و ابعاد تير رابط است . براي اين منظور بايد با تبديل بارهاي بهره برداري به بارهاي ضريبدار و تعيين تنشهاي نهايي زيرپي ها (تحت بارهاي ضريبدار) دياگرامهاي نيروي برشي و لنگرخمشي در سيستم پي ترسيم شود . تصوير ، اين دياگرامها را براي مثال فوق نشان مي دهد .

پس خارجي ، با توجه به وجود تير رابط ، مانند پي ديوار عمل مي كند . بنابراين ضخامت و آرماتورهاي اين پي را مي توان بر اساس ضوابط پي هاي ديوار بدست آورد . پي داخلي را ، از سوي ديگر ، مي توان به صورت يك پي منفرد طرح كرد تنها با اين تفاوت كه در مورد برش منگنه اي مقطع بحراني را بايد به فاصلة 2/d از لبه هاي تير رابط و بر ازاد ستون در نظر گرفت . سرانجام تير رابط را نيز مي توان بر اساس دياگرامهاي برش و خمش (تصوير) مانند يك تير معمولي طراحي و آرماتورگذاري كرد . تنها لازم است توجه شود كه اين تير بايد داراي سختي خمشي كافي باشد . جزئيات محاسبات فوق براي مثال به عهده خواننده واگذار مي شود . تصوير زير ، يك نمونه آرماتورگذاري را در پي هاي باسكولي نشان مي دهد .

 پي هاي نواري

پي هاي نواري را تحت شرايط خاصي مي توان به صورت صلب در نظر گرفت و آناليز كرد . اما اگر شرايط لازم براي آناليز بر اساس چنين رفتاري وجود نداشته باشد پي را بايد به صورت انعطاف پذير آناليز كرد (شرايط مربوطه در ادامه اين بخش تشريح شده است) .

آناليز پي هاي انعطاف پذير معمولاً بر اساس مفهوم مدول عكس العمل زمين و تئوري تيربر بستر ارتجاعي صورت مي گيرد . مدول عكس العمل زمين يك رابطة ساده و تقريبي بين فشار ايجاد شده در خاك و تغيير مكان ناشي از آن است . يعني

اين كميت معمولاً به كمك روشهاي تجربي از جمله روش بارگذاري صفحه بدست مي آيد . روابط تجربي مختلفي نيز براي تخمين اين كميت در زمينهاي مختلف پيشنهاد شده است . جدول حدود تغييرات  را در خاكهاي مختلف بدست مي دهد .

جدول حدود تغييرات مدول عكس العمل زمين در زمينهاي مختلف

بر اساس مفهوم فوق معادلة ديفرانسيل تغيير مكان يك تير بر بستر ارتجاعي با رابطة زير بيان مي شود .

كه در آن

B پهناي تير (پي نواري) ، E مدول الاستيسيته و I ممان اينرسي مقطع تير است .

جواب معادلة ديفرانسيل فوق عبارت است از

كه در آن پارامتر  با عبارت زير تعريف مي شود .

براي تيري به طول L كه تحت بار متمركزي به فاصلة a از سمت چپ تير قرار دارد (تصوير) با اعمال شرايط مرزي و همسازي و تعيين ثابتهاي معادله مي توان روابط زير را براي تغيير مكان ، لنگرخمشي و نيروي برشي تير در فاصلة  به ترتيب زير بدست آورد .

   تنها كافي است در روابط فوق جاي a و b عوض شود و x از سمت راست در نظر گرفته شود) .

در عمل يك پي تحت چند بار متمركز قرار دارد . در اين صورت مي توان مقادير تغيير مكان ، خمش و برش در نقاط مختلف پي را با استفاده از اصل اجتماع قوا (Superposition) براي بارهاي متمركز در طول پي بدست آورد . تصوير تغييرات نشست (تغيير مكان زير پي) ، توزيع فشار در خاك و تغييرات لنگرخمشي در طول يك پي نواري را كه بر اساس مفهوم مدول عكس العمل زمين بدست آمده است نشان مي دهد . همانطور كه مشاهده مي شود توزيع فشار خطي نيست بلكه زير ستونها بيشتر و در فاصله بين آنها كمتر است . لازم است توجه شود كه نتايج حاصل از اين مدل براي پس هاي نواري تنها در صورتي قابل قبول است كه در هيچ نقطه اي بين پي و زمين ايجاد كشش نشود (يعني مقدار y در هيچ نقطه اي نبايد منفي شود) زيرا پي و زمين به يكديگر اتصال ندارند .

 استفاده از روابط فوق براي آناليز پي هاي نواري ، بخصوص با استفاده از كامپيوتر ، بسيار ساده است . اما محدوديتهاي اين روابط سبب شده است بتدريج روشهاي عددي جاي روشهاي تحليلي از نوع فوق را بگيرند . از جمله اين محدوديتها عدم امكان استفاده از اين روابط براي بارگذاريهاي مختلف يا مشخصات هندسي متغير در طول پي است .

با گسترش امكانات كامپيوتري ، امروزه غالب مسائل تير بر بستر ارتجاعي به كمك يكي از روشهاي عددي از جمله روش تفاضلهاي محدود و بخصوص روش پيشرفته‌تر اجزاء محدود حل مي شود . به وسيله اين روشها معادلة ديفرانسيل به صورت عددي حل مي شود و مقادير تغيير مكان تير در نقاط مشخصي از تير (كه از سوي طراحي تعيين مي شود)‌ بدست مي آيد . به كمك اين روشها مي توان بر محدوديتهايي كه در مورد روشهاي تحليلي بيان شد بسادگي فائق آمد .

پي هاي نواري را مي توان در دو صورت با فرض جسم صلب (يعني بر اساس توزيع خطي فشار خاك) آناليز وطراحي كرد :

(1) در يك پي نواري كه در آن بار و فاصلة ستونهاي مجاور تفاوتي بيش از 20 درصد ندارند ، اگر ميانگين طول دو دهانة مجاور كمتر از  باشد پي را مي توان صلب فرض كرد و توزيع تنش را به كمك يكي از روابط قبل بدست آورد .

(2) پي هاي نواري نگهدارندة سازه هاي صلب ، كه بخاطر سختي زياد سازه ، اجازة نشستهاي نامساوي به ستونها نمي دهند را مي توان با فرض جسم صلب آناليز كرد . براي تعيين سختي سازه بايد به كمك يك آناليز ، سختي مجموعة پي ، سازه و ديوارهاي برشي را با سختي زمين مقايسه كرد . سختي نسبي ،  ، كه با رابطة زير تعريف مي شود وسيله اي براي تشخيص نوع رفتار پي است .

در اين رابطه  مدول الاستيسيتة خاك ، B پهناي پي و  صلبيت خمشي مجموعة پي و سازه است كه مي توان آن را برابر مجموع صلبيت خمشي پي ( ) ، صلبيت خمشي اعضايي كه در قاب عمود بر بعد B وجود دارند ( ) و صلبيت ديوارهاي برشي عمود بر بعد B ( ) ، a و h به ترتيب ضخامت و ارتفاع ديوار) فرض كرد . بنابراين

اگر مقدار سختي نسبي پي از 5/0 بزرگتر باشد پي را مي توان صلب فرض كرد و اگر سختي نسبي از 5/0 كمتر باشد بايد پي را انعطاف‌پذير در نظر گرفت .

تعيين ضخامت و آرماتورهاي پي مانند آنچه در پي هاي دو ستون نشان داده شد انجام مي گيرد و اين مسئله مستقل از روشي است كه براي تعيين توزيع فشار در خاك بكار گرفته مي شود .

پي هاي مشبك

پي هاي مشبك در واقع مجموعة‌يكپارچه‌اي از پي هاي نواري متقاطع در دو جهت اند (تصوير) براي آناليز و طرح اين پي ها معمولاً نوارها را به صورت مستقل از هم در نظر مي گيرند . در اين ارتباط لازم است توجه شود كه هر ستون بين دو نوار مشترك است و بنابراين در تفكيك نوارها از هم بايد سهم هر نوار را از بار ستون در محل تقاطع با نوارهاي ديگر مشخص كرد . اين تقسيم بار ستون به نوارهاي متقاطع معمولآً به نسبت سختي خمشي نوارها انجام مي گيرد . ساير مسائل مربوط به آناليز و طرح هر نوار ، از جمله روش تعيين فشار خاك ، مانند آنچه در بخش قبل تشريح شده است .

 پي هاي گسترده

از پي هاي گسترده معمولاً در زمينهاي ناهمگن و يا ضعيف ، كه سطح نسبتاً بزرگي را براي پي ها ايجاب مي كنند ، استفاده مي شود . غالباً وقتي سطح لازم براي پي هاي منفرد بيش از نصف سطح زير بنا را مي پوشاند پي هاي گسترده بكار برده مي شوند . پي هاي گسترده به صورتهاي مختلف ساخته مي شوند كه تصوير چند نمونه از آنها را نشان مي دهد . معمولترين نوع پي هاي گسترده ،‌مطابق تصوير الف ، از يك دال نسبتاً ضخيم يكنواخت تشكيل مي شود (پي گستردة تخت ) . براي كاهش ضخامت پي مي‌توان مطابق تصوير ب از پي هاي گسترده قارچي معكوس كه در آنها ضخامت پي در زيرستونها بيشتر از بقيه قسمتهاست يا از پي هاي به صورت دال و تير ، مطابق تصوير ج استفاده كرد . همچنين مي توان ضخامت پي را با بكار بردن پايه در زير ستونها كاهش داد . نوع ديگر پي هاي گسترده پي هاي سلولي است كه در آنها ديوارهاي زير زمين به صورت جزئي از پي در مي آيد . با اين روش مي توان صلبيت پي را به ميزان قابل توجهي افزايش داد .

 براي طرح پي هاي گسترده ، مانند پي هاي نواري ، دو روش وجود دارد : يكي مبتني بر فرض جسم صلب است و ديگري مبتني بر فرض رفتار پي به صورت انعطاف‌پذير ، در روش اول فرض مي شود كه پي گسترده كاملاً صلب است . در نتيجه توزيع خطي فشار را در زير آن مي توان از رابطة زير بدست آورد :

در اين رابطه R برآيند تمام نيروهاي قائم روي پي ، A سطح پلان پي ،  و  به ترتيب ممان اينرسي سطح پي نسبت به محورهاي X و Y ،  و  خروج از مركز R نسبت به محورهاي X و Y سرانجام x و y مختصات نقطة موردنظر زير پي براي محاسبه تنشهاست . خروج از مركز را مي توان با گرفتن لنگر نيروهاي وارد بر پي حول هر امتداد مشخص ، مثلاً لبه هاي پي ، بدست آورد .

ضخامت پي گسترده ، مانند پي هاي منفرد ، بر اساس برش يك و دو طرفه تعيين مي‌شود . معمولاً ستونهاي مجاور لبه هاي پي وضعيت بحراني تري دارند و عامل تعيين كننده در ضخامت محسوب مي شوند . در اين پي ها نيز معمولاً سعي مي شود ضخامت پي طوري تعيين مي شود كه نيازي به آرماتور برشي نباشد تا پي صلب تر باشد .

مرحله بعدي در طرح پي هاي گسترده تقسيم آن به نوارهايي در هر دو جهت است . تصوير نوارهايي را در دو جهت يك پي گسترده نشان مي دهد . از آنجا كه هر يك از اين نوارها خود مانند يك پي نواري است مي توان اصول طرح اين پي ها را براي نوارها بكار برد . در اين ارتباط بايد توجه داشت كه پهناي هر نوار به اندازه‌اي باشد كه بارهاي وارد بر آن نوار با تنش هاي زير آن در حال تعادل باشند .

در روش دوم پي به صورت يك صفحه بر بستر ارتجاعي و مبتني بر مفهوم مدول عكس العمل زمين آناليز و طرح مي شود .

در اين ارتباط مي توان از روابط بدست آمده براي تعيين لنگرهاي خمشي تحت اثر بارهاي متمركز استفاده كرد . اما امروزه معمولاً از روشهاي عددي نظير تفاضلهاي محدود و اجزاء محود براي حل معادلة ديفرانسيل صفحه بر بستر ارتجاعي استفاده مي‌شود . به كمك اين روشها مي توان حالات مختلف بارگذاري ، شرايط مرزي و مشخصات هندسي پي را بسادگي در نظر گرفت . پس از آناليز ،‌اين پي ها را مي توان مطابق ضوابط طراحي سيستم هاي دوطرفه بتن آرمه طرح كرد .

نحوة تشخيص نوع رفتار پي هاي گسترده (به صورت صلب يا انعطاف پذير) مشابه آنچه در مورد پي هاي نواري تشريح شد ، است .

مقايسه با ساير روشهاي بهسازي خاك:

با توجه به وضعيت لايه‌بندي خاك تحت‌الارضي و ميزان بار وارده در زير پي با توجه به تعداد طبقات ساختمان در پروژه حاضر، مناسب‌ترين روشها جهت حل مشكل ظرفيت باربري و نشست و كاهش پتانسيل روانگرايي، استفاده از پي عميق نظير شمع (Pile) يا ريزشمع (Micropile) و يا استفاده از روشهاي تراكمي نظير تراكم ديناميكي(Dynamic Compaction) يا تراكم ارتعاشي- جايـگزيني (Vibro-Replacement) مي‌باشد. بطور كلي با توجه به ابعاد كوچك پروژه، هزينه‌هاي تجهيز مربوط به روش‌هاي تراكم ديناميكي و تراكم ارتعاشي-جايگزيني بسيار بالا مي‌باشد. با توجه به لايه‌بندي خاك و ظرفيت باربري محاسبه‌ شده براي شمعهاي كوبشي، متراژ مورد نياز جهت اجراي شمع نسبتا زياد و هزينه تجهيز كارگاه و اجراي آن بسيار بالا خواهدبود. با توجه به جميع ملاحظات فوق، ميكروپايل در مقايسه با ساير روشهاي بهسازي خاك داراي ويژگيهاي بارزي مي‌باشد كه در ذيل به صورت فهرست‌وار به آنها اشاره مي‌گردد.

a) بعد اقتصادي :

باتوجه به اين امر كه اجراي ميكروپايل مبتني بر استفاده از حجم كم مصالح مشتمل بر فولاد و سيمان، هزينه‌هاي پائين تجهيز كارگاه و نيز حجم بالاي كار نيروي انساني در زمان كوتاه مي‌باشد، روش ميكروپايل در مقايسه با ساير روشهاي بهسازي نظير اجراي شمع بتني و فولادي، تثبيت با سيمان، اجراي ستونهاي شني، تراكم ديناميكي و غيره كه مبتني بر استفاده از حجم زياد مصالح و يا بكارگيري ماشين‌آلات سنگين و گران‌قيمت مي‌باشند، اقتصادي‌تر است.

b) بعد اجرايي :

ماشين‌آلات اجراي ميكروپايل در مقايسه با ماشين‌آلات اجرايي ساير روشها داراي ابعاد و حجم كمتري مي‌باشد، لذا علاوه برآنكه داراي قابليت حمل و جابجايي آسان در كارگاه مي‌باشد، امكان اجراي عمليات در چند جبهه كاري مختلف بدون تداخل كاري را فراهم مي‌نمايد.

با توجه به ابعاد كوچك بدنه ميكروپايل، قطر ناچيز حفاري و همچنين كوبش ميكروپايل با انرژي كم، ميزان لرزش و ساير اثرات جانبي بر روي سازه‌هاي مجاور در مقايسه با ساير روشها نظير اجراي شمع، به حداقل ممكن كاهش مي‌يابد.

يكي از برترين ويژگيهاي ميكروپايل قابليت اجراي بسيار ساده در شرايط وجود آب زيرزميني است. در مناطقي كه سطح آب زيرزميني بالا بوده و حفاري‌هاي قطر بزرگ جهت اجراي شمع‌هاي بتني نيازمند پايدارسازي ديواره چاهكها و تخليه آب زيرزميني و ... مي‌باشد، اجراي ميكروپايل از سطح زمين و تزريق دوغاب سيمان از داخل آن، با سرعت فراوان انجام پذيرفته و بعلت چگالي و ويسكوزيته بيشتر دوغاب سيمان، آب حفره‌اي در اثر فشار دوغاب سيمان تخليه و با دوغاب سيمان جايگزين مي‌گردد.

c) بعد فني :

ميكروپايل از يكسو با دارا بودن عناصر تسليح مشتمل بر جدار ضخيم فولادي و آرماتور تسليح، قابليت انتقال و پخش بار به لايه‌هاي مقاوم زيرين و نيز كنترل نشست به دليل سختي بالاي فولاد و تسليح عمقي خاك را دارد و از سوي ديگر بدليل تزريق دوغاب سيمان، مشخصات مكانيكي خاك، نظير سختي، تراكم پذيري، ظرفيت باربري، ضريب اصطكاك و چسبندگي و غيره را بهبود مي‌بخشد. لذا ميكروپايل در مقايسه با ساير روشها مانند حفاري و تزريق، تثبيت خاك با سيمان و يا آهك، تراكم ديناميكي، استفاده از زمين مصنوع‌ها (ژئوسنتتيك) كه صرفاً خصوصيات مكانيكي خاك را تغيير مي‌دهند و يا استفاده از شمع كه صرفاً به عنوان عنصر باربر عمل مي‌كند، بدليل عملكرد مركب (استفاده از عناصر باربر و اصلاح خاك) داراي برتري مي‌باشد. لازم به ذكر است، بعلت تزريق دوغاب سيمان و افزايش چشمگير چسبندگي جدار ميكروپايل به توده خاك و بهبود مشخصات رفتاري خاك، استفاده از ميكروپايل با قطر كم و با عمق نفوذ كمتر نسبت به شمع‌هاي بتني يا فولادي قطور و عميق، قابليت تامين باربري لازم و كنترل نشست پي را خواهد داشت. همچنين بايستي توجه نمود كه عمليات كوبش ميكروپايلها باعث انتقال انرژي جنبشي و ارتعاشي به توده خاك گرديده و منجر به تحكيم و تراكم توده خاكي اطراف ميكروپايل خواهد شد. اين امر به خصوص در خاكهاي دانه‌اي مشهودتر مي‌باشد. همچنين در شرايطي كه به علت وجود لايه‌هاي متراكم زيرسطحي (نظير آنچه در پروژه حاضر وجود دارد)، كوبش شمعهاي قطور مشكل يا غير ممكن مي‌باشد، كوبش ميكروپايل با قطر كوچك مي‌تواند بهترين راه حل باشد.

d) تضمين كيفيت عملكرد :

انجام تست بارگذاري ميكروپايل با روشهاي ساده و ارزان يكي از مزاياي بسيار بزرگ اين روش در مقايسه با روشهاي ديگر نظير اجراي شمعهاي قطور بتني يا فولادي يا ستونهاي شني مي‌باشد. با توجه به باربري كمتر ميكروپايلها نسبت به شمعهاي قطور و عميق، انجام تست بارگذاري با استفاده از جكهاي سبك، با تامين نيروي عكس العمل تكيه‌گاهي كافي، با دقت بالا و به سادگي امكان‌پذير خواهد بود. با استفاده از نتايج تست بارگذاري ريزشمع، امكان بررسي رفتار، ميزان باربري، نشستهاي الاستيك و تغيير شكلهاي پسماند در حين بارگذاري وجود خواهد داشت. بدين ترتيب امكان ارزيـابي صحت و سقم فرضيات طراحي فراهم گرديده و امكان تعديل و تغيير طرح، تعداد و چيدمان ميكروپايلها با توجه به مشاهده رفتار واقعي و ميزان باربري نهايي آنها در محل وجود خواهد داشت.

e) مدت زمان اجرا:

همانگونه كه قبلاً ذكر گرديد، اجراي ميكروپايل بدليل سهولت فراوان اجرايي، امكان اجرا در چند جبهه مختلف كاري و اجراي پي در پي و همزمان كليه مراحل ساخت، در مقايسه با روشهاي ديگر از سرعت بسيار بالايي برخوردار خواهد بود. همچنين عدم نياز به امكانات خاص براي تجهيز و در نتيجه عدم اتلاف وقت جهت آغاز عمليات اجرايي در مقايسه با ساير روشها، از مزيتهاي اين روش به حساب مي‌آيد.

معرفي اجمالي ميكروپايل:

 بطور كلي در مواجهه با خاكهاي مسئله دار نظير خاكهاي سست با قابليت باربري كم، نشست‌پذيري زياد، روانگرا، خاكهاي دستي و ... دو راه پيش روي مهندسين ژئوتكنيك قرار دارد:

الف: استفاده از المانهاي باربر در خاك

ب: بهسازي و اصلاح خواص فيزيكي- مكانيكی توده خاک

هر يك از راه حل‌هاي فوق داراي روشها و مشخصات مربوط به خود مي‌باشند كه طي ساليان متمادي توسعه فراواني يافته‌‌اند. برخي از تكنيكهاي ابداعي نيز ماهيتي تركيبي از دو دسته فوق داشته و مزاياي هر دو دسته را تا حدودي بهمراه دارند. از آن دسته مي‌توان به استفاده از ميكروپايلها بهمراه تزريق دوغاب سيمان اشاره نمود.

ميكروپايل به شمع‌هاي با قطر كوچك (كمتر از mm300) اطلاق مي‌گردد كه غالباً با تسليح فولادي سبك و تزريق دوغاب سيمان همراه مي‌باشند. ميكروپايل علاوه برآنكه به عنوان يك المان باربر و مقاوم در برابر نشست عمل مي‌كند، بدليل تزريق دوغاب سيمان، سبب بهبود مشخصات مكانيكي (مقاومتي و رفتاري) خاك اطراف نيز مي‌گردد.

تاريخچه:

تاريخچه ابداع ميكروپايل به اوايل دهه پنجاه ميلادي، زماني كه اروپا با خيل عظيمي از ساختمانهاي در معرض خرابي ناشي از صدمات وارده در جنگ جهاني دوم روبرو بوده است، برمي‌گردد. در اين دوره ابداع يك روش بهسازي بستر كه علاوه بر كارايي و قابليت اجرا در بين ساختمانهاي تخريب شده، سريع و اقتصادي نيز باشد، بسيار ضروري بود كه در چنين شرايطي ابداع ميكروپايل توسط Fondedile پيمانكار مشهور ايتاليايي صورت پذيرفت كه بدليل ويژگيهاي منحصر به فرد، اين روش گسترش فراواني يافت.

در آغاز استفاده از ميكروپايلها تنها در بهسازي بستر ضعيف ساختمانها مورد توجه قرار داشت. ليكن رفته رفته و با توسعه و اجراي اين روش در كشورهاي مختلف، دامنه كاربرد آنها به ديگر عرصه‌هاي مهندسي ژئوتكنيك نظير پايدارسازي شيبها، مقابله با روانگرايي و ... نيز كشيده شد.

دامنه كاربرد:

بطور كلي كاربرد ميكروپايلها در مهندسي ژئوتكنيك مشتمل بر دو بخش "استفاده در بستر پي سازه‌ها" و "اصلاح و بهسازي برجاي خاك" مي‌باشد. انجام تحقيقات گسترده در مجامع علمي - تخصصي جهان بر روي ميكروپايلها و رفتار استاتيكي، ديناميكي و لرزه‌اي آنها و همچنين تعريف بسياري از تحقيقات و پايان نامه‌هاي دانشگاهي و ارائه مقالات مختلف در كنفرانسهاي بين‌المللي درباره چگونگي رفتار و معيارهاي طراحي ميكروپايلها در خاكهاي مختلف، نيز بيانگر افزايش اقبال جامعه مهندسي ژئوتكنيك به بهره‌گيري از اين تكنيك مي‌باشد. از آن جمله مي‌توان به انجام پروژه ملي Forever در فرانسه در مورد بررسي رفتار ميكروپايلها و يا تدوين دستورالعمل طرح و اجراي ميكروپايلها در اداره بزرگراههاي ايالات متحده (U.S.FHWA) اشاره نمود.

در حال حاضر، دستورالعمل ارائه شده توسط (U.S.FHWA) بعنوان مرجع قابل قبول و مورد استفاده طراحان و پيمانكاران اجراي ميكروپايل مي‌باشد.

۱. پايدارسازي شيبها

۲. ساخت ديواره‌هاي نگهبان

۳. مقابله با روانگرايي

۴. افزايش مقاومت توده خاك با اهداف‌خاص نظير تونلسازي و ...

۵. حفاظت شيميايي بخشهاي مدفون سازه‌ها

a. سازه‌هاي جديد:

۱. كاهش نشست

۲. افزايش باربري فشاري

۳. تامين باربري كششي

۴. افزايش باربري جانبي

b. سازه‌‌هاي موجود:

۱. كنترل نشست پي‌

۲. كنترل باربري پي‌

۳. تعمير يا جايگزيني پي‌

۴. كنترل شستگي پي‌

۵. مقاوم سازي لرزه‌اي پي‌

روش اجراي ميكروپايل:

روش اجراي ميكروپايل مشتمل بر چهار مرحله حفاري (در صورت نياز)، لوله‌كوبي، تزريق و تسليح مي‌باشد كه مراحل اجرای آن در زیر تشریح شده است .

۱) حفاري:

در صورتيكه امكان كوبش لوله‌هاي ميكروپايل از ابتدا به دلايل مختلف نظير وجود كف‌سازي، بتن مگر، لايه متراكم خاك و غيره ميسر نباشد، مي‌بايست نسبت به انجام عمليات حفاري اقدام نمود. عمليات حفاري به روش‌هاي مختلف نظير حفاري دوراني (Rotary) و يا دوراني- ضربه‌اي (D.T.H) صورت مي‌پذيرد. حفـاري مي‌بايست تا عمـقي كه امكان كوبش ميسر گردد، ادامه يابد. بعضاً حفاري در كل ارتفاع ميكروپايل نيز صورت مي‌گيرد.

۲) لوله‌كوبي:

به منظور استقرار لوله‌هاي ميكروپايل در محل گمانه، غالباً از عمليات لوله‌كوبي استفاده مي‌گردد. براي اين منظور در مرحله اول عمليات از لوله نوك‌تيز ميكروپايل استفاده مي‌شود و  پس از فرو رفتن لوله اول، لوله دوم به لوله اول متصل گرديده و كوبيده مي‌شود و عمليات‌كوبش به همين منوال ادامه مي‌يابد. طول لوله‌هاي ميكروپايل غالباً دو متر مي‌باشد. جهت اتصال كامل لوله‌‌ها به يكديگر علاوه بر استفاده از بوشن‌هاي رزوه شده، لوله‌ها به لبه بوشن نيز، جوش داده مي‌شوند.

۳( تزريق:

 پس از اتمام لوله‌كوبي، مي‌بايست تزريق دوغاب سيمان انجام گيرد . مجموعه دستگاه تزريق از سه بخش ميكسر اوليه، ميكسر ثانويه و پمپ تزريق تشكيل مي‌گردد.اختلاط در میکسر اولیه از نوع سیستم چرخش سریع آب(circulation)می باشد و میکسر ثانویه از نوع پره ای می باشد و دوغاب به منظور تزریق توسط پمپ تزریق در آن نگهداری می شود . پس از اختلاط آب و سيمان به نسبت مشخص در ميكسرها، دوغاب سيمان توسط پكرهاي درون چاهي و سرچاهي از طريق جداره مشبك ميكروپايل به خاك تزريق مي‌گردد كه علاوه بر افزايش قابل توجه چسبندگي جداره ميكروپايل به زمين، سبب بهبود مشخصات مكانيكي خاك اطراف نيز مي‌گردد.
به دلیل اینکه دوغاب سیمان باید تحت فشار زیاد در لایه های خاک نفوذ کند ، جهت تزریق از یکسری شیلنگ دو جداره به نام پکر(packer) استفاده می شود. پکرها بعد از اینکه به درون لوله میکرو پایل فرستاده شدند جداره دوم آنها بوسیله پمپ هوا باد می شود که با این کار پکر کاملا به بدنه لوله می چسبد و مانع خروج دوغاب در حین تزریق از بالای لوله می شود. 

۴) تسليح و نصب فلنج:

 گام نهايي در اجراي ميكروپايل، عمليات نصب آرماتور تسليح در داخل لوله ميكروپايل و نصب فلنج (در صورت نياز) مي‌باشد. بديهي است كه آرماتور تسليح مي‌بايست قبل از گيرش سيمان، در داخل گمانه نصب شود. فلنج كه به منظور ايجاد اتصال كامل بين ميكروپايل و بتن فونداسيون و همچنين جلوگيري از برش پانچ سر ميكروپايل در داخل بتن پي بكار مي‌رود، مي‌بايست در آخرين مرحله به آرماتور تسليح ميكروپايل جوش شود .

عکس های تکمیلی:

مروري بر مباني محاسباتي ميكروپايل:

اصول محاسبات مهندسي ميكروپايل تابع نوع كاربري ميكروپايل و به تبع آن نحوه رفتار آن مي‌باشد. در شرايطي كه ميكروپايل‌ها با هدف تحكيم و بهسازي بستر پي سازه‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند، محاسبات فني ميكروپايل مشابه با محاسبه شمع‌هاي متداول است. اين محاسبات مبتني بر سه بخش طرح سازه‌اي (Structural  Design)، طرح ژئوتكنيك (Geotechnical Design) و كنترل برش پانج (Cone Shear) مي‌باشد.

در طرح سازه‌اي، ظرفيت باربري المانهاي ميكروپايل مشتمل بر جدار فولادي، آرماتور تسليح و دوغاب سيمان محاسبه مي‌شود كه اين ظرفيت مي‌بايست  با ضريب اطمينان مناسبي، بالاتر از بار وارده به ميكروپايل باشد.

در طرح ژئوتكنيكي، مقاومت اصطكاكي جداره ميكروپايل با خاك اطراف محاسبه مي‌گردد كه مي‌بايست اين مقاومت اصطكاكي با ضريب اطمينان مناسبي، بالاتر از بار وارده باشد تا امكان جدايي ميكروپايل از خاك قبل از وقوع تسليم عوامل مسلح كننده ميسر نگردد.

انواع شمع بتنی درجا:

معرفی:

شمع درجا از خانواده شمع های بتنی می باشد و نام های دیگر آن شمع درجا ، شمع ساخته شده در محل، شمع ریختنی، شمع جایگزینی و شمع بدون تغییر مکان می باشد. شمع درجا به دلیل نامحدود بودن در قطر و عمق حفاری دارای بیشترین کاربرد و تنوع در بین تکنولوژی های اجرای پی های عمیق می باشد.
در شمع های درجا ابتدا توسط ماشین آلات حفاری یک چاه با مقطع و عمق مورد نظر در زمین حفر شده و سپس در داخل آن اقدام به بتن ریزی با مصالح مرغوب می نمایند که البته این بتن می تواند مسلح یا غیر مسلح باشد .

a: شمع درجای معمولی

b: شمع انباره ای یا کف پهن(پدستالی)

بسته به شرایط  ممکن است ترکیبی از روش های بالا اجرا شود.

مراحل اجرای شمع درجای بتنی در یک نگاه:

ابعاد :

عمق معمول: ۱۰ الی 40 متر
حداکثر عمق: حدود 90 متر
قطر معمول: ۴۰ الی 150 سانتیمتر
حداکثر قطر: حدود ۳ متر

توجه: صورتیکه قطر چاه از ۷۶ سانتیمتر بیشتر شود به آن پایه عمیق می گویند. 

نوع زمین مناسب:

امروزه با پیشرفت تکنولوژی،شمع های درجا در اکثر زمینهای دارای خاک با پایداری و ایستایی نسبی قابل اجرا می باشند. 

مزایا:

عدم محدودیت قطر ، امکان افزایش مقطع شمع در  قسمت انتهایی و افزایش توان باربری ، تدارک آسان تر ماشین آلات حفاری نسبت به شمع کوبی ، مناسب بودن برای استفاده در محیطهای شهری به دلیل سر و صدای کمتر ، تکمیل مطالعات و شناسایی خاک حین حفاری

معایب:

عدم امکان کنترل کیفیت بتن مصرفی بخصوص وقتی که سطح آب زیرزمینی بالاست ، ضرورت استفاده از لوله غلاف و گل حفاری ، احتمال جابجایی محور مرکزی شمع در حین اجرا ، احتمال جا ماندن لوله غلاف بعد از بتن ریزی ، تاثیر شرایط جوی بر روند اجرا ، آلوده شدن محیط حفاری و بتن ریخته شده در چاه به دلیل استفاده از گل حفاری 

1)انجام مطالعات ژئوتکنیک:

بر اساس مطالعات ژئوتکنیک ما به نتایج زیر دست می یابیم :

a: تعیین تکلیف استفاده و یا عدم استفاده از پی های شمعی
b: شرایط زیر سطحی و محیطی
c: ملاحضات اقتصادی
d: انتخاب نوع پی عمیق(درجا یا کوبیدنی)
e: جنس شمع
f: تجهیزات و امکانات ساخت و اجرا
g: عمق شمع
h: ...

2)آماده سازی محل حفاری:

:aمحل حفاری باید کاملا مسطح بوده و با مصالح دارای قابلیت زهکش مناسب متراکم گردد و دارای صلیبت کافی جهت انجام عملیات باشد .

b:از فضای کافی جهت مانور دستگاه حفاری و بتن ریزی برخوردار باشد.

:cدر طول عملیات حفاری ، خاک حاصل از حفاری مرتبا از روی سطح پلاتفرم برداشته شود.

d:در بستر رودخانه ها و در جاهای که در معرض آبهای سطحی می باشند با استفاده از سپر کوبی در اطراف محل حفاری باید از ورود آبهای سطحی به محل حفاری جلوگیری شود.

3) نشانه گذاری محل اجرای شمع:

در این مرحله محل دقیق شمع توسط اکیپ نقشه برداری مشخص و نشانه گذاری می شود.

4) انتخاب مدل دستگاه حفاری

مشخصات انواع مدل های دستگاه ها و مته های حفاری شمع درجا در قسمت معرفی این تجهیزات آورده شده است.

5) استقرار دستگاه حفاری

پس از آماده سازی محل اجرای شمع دستگاه حفاری در محل مستقر می گردد. استقرار دستگاه حفاری بنحوی تعیین می گردد که شرایط زیر را تامین نماید :

 - تا پایان حفاری یک شمع نیاز به جابجایی نداشته باشد زیرا در صورت جابجایی دستگاه حفاری و استقرار مجدد باعث اختلال در تراز و شاقول بودن دستگاه حفاری می شود.

- کمترین ضربه دینامیکی را حتی الامکان به شمع های اجرا شده در مراحل قبلی وارد نماید. 

- حداقل موانع کاری را نسبت به تردد ماشین آلات مرتبط با عملیات حفاری (جرثقیل، تراک میکسر،  لودر و ...) ایجاد نماید.

6) تامین امکانات لازم برای جلوگیری از ریزش دیواره محل حفاری:

در صورتیکه امکان ریزش دیواره های محل حفاری شمع ، در اثر فشار خاک و یا آب وجود داشته باشد ، باید با به یکی از روش های زیر از ریزش جداره جلوگیری نمود:

a: استفاده از گل بنتونیت یا مواد مشابه:

با توجه به میزان آب منفذی و همچنین ساختار مکانیکی مصالح عمدتا دیواره شمع حین حفاری پایداری لازم را نداشته و استفاده مصالح تثبیتی مانند بنتونیت با ویسکوزیته حداقل 30 ثانیه و حداکثر 50 ثانیه در لیتر لازم الاجرا می باشد . دوغاب بنتونیت مخلوط یک نوع رس نرم در آب بصورت تعلیق می باشد که باید با استفاده از همزن از ته نشینی آن جلوگیری شود ، با انتقال دوغاب بنتونیت به درون چاه و بنابه خاصیت تیکسوتروپی گل رس ، پوسته ای روی جدار شمع نقش بسته که از ریزش دیواره یا نفوذ آب جلوگیری می کند. بنتونیت باید کاملا با آب مخلوط شود تا مخلوط حالت کلوخه ای نداشته باشد. گل بنتونیت باید قابلیت ایجاد پوشش یا کیک صافی را بر روی جداره چاه داشته باشد و ذرات حفاری شده کوچکتر (حدود ۶mm) رابه حالت معلق نگه دارد.

گل بنتونیت با غلظت مناسب در حوضچه ها و یا در دستگاههای ویژه ساخت گل بنتونیت ، ساخته می شود و توسط لوله و پمپ به چاه حفاری منتقل می گردد. برای جلوگیری از هدر رفتن گل بنتونیت هنگام سر ریز شدن چاه حفاری می توان با تعبیه کردن یک حوضچه در نزدیکی محل حفاری آن را به حوضچه هدایت و با جدا کردن ذرات معلق بزرگتر با سرند دوباره به چاه برگرداند. 

در مراحلی از انجام عملیات حفاری اگر ریزش به علت برخورد با لایه های آبرفتی با ساختار ریزدانه ماسه ای باشد که از چسبندگی لازم برخوردار نباشد دوغاب بنتونیت به تنهایی جوابگوی تثبیت نبوده و اضافه کردن دوغاب سیمان با عیار 400 کیلوگرم به دوغاب بنتونیت در محل چاه حفاری توصیه می گردد که پس از اضافه نمودن دوغاب سیمان ، عملیات اجرایی به مدت گیرش اولیه سیمان (حدودا 25 تا 35 دقیقه) متوقف گردیده و بعد از آن عملیات حفاری ادامه می یابد .

باید به این نکته نیز توجه داشت که در مواقعی که برای نگهداری دیواره چاه حفاری از بنتونیت و یا مواد مشابه استفاده می شود ، این مواد چنانچه غلظت زیاد داشته باشند ، می توانند در قسمت هایی از بتن ریزی با ایجاد یک لایه پوشاننده برروی بتن موجب قطع پیوستگی بتن شمع شوند .

b: استفاده از لوله غلاف (کیسینگ):

از کیسینگ در زمین های استفاده می شود که امکان فرو ریزی و یا تغییر شکل جانبی زیاد خاک به درون فضای خالی چاه وجود دارد. همچنین در مواردی که آب بندی کردن دیواره چاه از ورود آبهای زیر زمینی مورد نظر است نیز از کیسینگ استفاده می شود.الزامی ندارد که ما در تمام طول چاه از کیسینگ استفاده کنیم در صورتیکه فقط عمق خاصی از چاه دارای خاک ریزشی باشد می توانیم کیسینگ تا عمقی که از آن لایه عبور کنیم ادامه دهیم.

در بیشتر مواقع از یک لوله کیسینگ ۳ الی ۵ متری در عمق اولیه شمع برای جلوگیری از ریزش دهانه چاه حفاری استفاده می شود.

نحوه نصب کیسینگ:

1. ابتدا چاه را تا عمقی که از لایه ریزشی عبور کنیم ، حفر می کنیم و بعد از آن لوله کیسینگ را در آن جاگذاری می کنیم. ادامه حفاری از دون لوله کیسینگ انجام می شود.

2. قبل از شروع حفاری ، لوله کیسینگ را توسط ویبراتور تا عمق مورد نظر(عبوری از لایه ریزشی) در زمین می کوبیم و در مرحله بعد از داخل لوله  شروع به حفاری می کنیم.این روش بیشتر در خاک های سست و ضعیف مانند سواحل دریا کاربرد دارد .

امروزه دستگاه های روتاری خود قابلیت کوبش (بصورت دورانی) لوله کیسینگ در زمین را دارا می باشند ونیازی به ویبراتور نمی باشد.

بعد از جاگذرای کیسینگ حفاری از درون لوله ادامه پیدا می کند و در صورت لزوم تزریق گل بنتونیت نیز  در چاه ادامه می یابد.در قسمت فوقانی کیسینگ باید تکیه گاههای لازم جهت نگه داشتن آن در دهانه چاه حفاری و بیرون کشیدن آن تعبیه شود.

کیسینگ را می توان در جای خود باقی گذاشت یا آن را بیرون کشید(بیشتر مواق بیرون کشیده می شود بجز در حالتی که به دلیل مشکلات اجرایی غیر قابل بیون کشیدن باشد.)

لوله کیسینگ را باید بعد از اتمام بتن ریزی و قبل از گیرش اولیه بتن بیرون کشید. در مواقعی که ابعاد کیسینگ بزرگ می باشد معمولا کیسینگ همزمان با آخرین مراحل بتن ریزی بیرون کشیده می شود.شکل هر دو حالت در قسمت بتن ریزی آورده شده است.

7. حفاری :

ایجاد انباره در انتهای شمع (ویژه شمع های پدستالی):

در صورتیکه قطر مقطع انتهایی شمع از قطر چاه بیشتر باشد به آن شمع انباره ای یا کف پهن(پدستالی) گفته می شود. 

انباره را می توان در خاک های پایدار و غیر ریزشی و در صورت پایین بودن سطح آب زیر زمینی جهت افزایش ظرفیت باربری شمع ایجاد نمود.

 از شمع های پدستالی در  مواقعی استفاده می شود که در انتهای شمع یک لایه مقاوم خاک یا یک لایه ضیف سنگی  موجود باشد  وگرنه در شمع هایی که انتهای آنها بر روی لایه سنگی سخت قرار دارد اکثرا ظرفیت باربری آنها به اندازه مقاومت بتن شمع می باشد و نیازی به خزانه انتهایی ندارند.

در شمع های پدستالی ، برای افزایش مقطع قسمت انتهایی شمع از باکت های زنگوله ای(‌‌Belling bucket) استفاده می شود. به انتهای این باکت ها بازوهایی مفصلی مجهز به دندانه های برنده تعبیه شده که خاک را به صورت مخروطی در می آورند. در هنگام بالا آمدن باکت، بازوها جمع می شوند. به دلیل مشکلات اجرایی بتن قسمت کناری خزانه بصورت غیر مسلح در نظر گرفته می شود. 

8. فولادگذاری (قفسه آرماتور یا هسته فولادی):

 قفسه آماتور:

در این مرحله در صورت مسلح بودن بتن شمع ، قفسه های آرماتور طبق مشخصات فنی  بافته شده و با جرثقیل حمل و به داخل چاه حفاری شده منتقل می شود . معمولا طول هر قفسه 12 متر می باشد که با توجه به عمق شمع  در صورت نیاز به اضافه کردن قفسه های بیشتر ، قفس اول در دهانه چاه حفاری نگه داشته می شود و با توجه به مشخصات آرماتور همپوشانی لازم انجام و توسط آرماتور بند به هم متصل می شوند و بعد از اتصال ، قفسه ها  در چاه حفاری کارگذاری می شود.

توجه داشته باشید که قفسه آرماتور هرگز نباید تا کف چاه پایین رود زیرا رعایت حداقل پوشش بتنی بین قفسه و کف چاه الزامی می باشد. جهت رعایت پوشش بتنی بین قفسه و دیوار شمع نیز از غلطکهای بتنی نصب شده بر روی آرماتورهای عرضی استفاده می شود.

هسته فولادی:

گاهی بجای قفسه آرماتور از پروفیل های فولادی (در محور شمع) استفاده می شود.

9. بتن ریزی:

 آماده کردن بتن مصرفی:

برای کاهش قطر چاه ، مقاومت بتن مصرفی در شمع اغلب در حدود ۲۸ الی ۳۵ مگاپاسکال در نظر گرفته می شود.  بتن مصرفی در شمع های درجا باید حدود ۱۳ الی 21 سانتیمتر روانی (اسلامپ) داشته باشد (اسلامپ بهینه=حدود ۱۵ سانتیمتر ) . جهت بهبود کارایی بتن مصرفی از روان کننده استفاده می شود .

فواصل زمانی ما بین اتمام تخلیه هر تراک میکسر با شروع تخلیه تراک میکسر بعدی نباید بیشتر از 10 دقیقه باشد .

 عملیات بتن ریزی:

بتن‌ريزي در محل حفاري شده شمع بصورت پیوسته و مداوم ، به وسيله لوله مخصوص (ترمي) انجام مي‌گيرد ، بدین شکل که لوله های ترمی در متراژهای مختلف 2 الی 5 متری و قطر 10 الی 20 سانتی متری را به اندازه عمق شمع به هم متصل نموده و در داخل چاه حفاری کارگذاری می شود و در قسمت فوقانی آن  یک قیف برای ورود بتن نصب می گردد حال شروع به ریختن بتن در قیف می کنیم و با بالا و پایین کردن لوله ترمی بوسیله جرثقیل بتن از لوله ترمی تخلیه و به درون چاه حفاری ریخته می شود . برای جلوگیری از ورود گل حفاری (دوغاب بنتونیت و مواد مشابه) به درون بتن باید همیشه انتهای لوله ترمی در بتن باقی بماند با این کار گل حفاری به دلیل سبکتر بودن نسبت به بتن بر روی بتن باقی می ماند و از نفوذ آن در بتن جلوگیری می شود.

کم کم با بالا آمدن بتن در چاه حفاری برای کوتاه کردن لوله ترمی از قسمت فوقانی و بدون خارج شدن انتهای لوله ترمی از بتن ، قطعه ابتدایی آن را جدا می کنیم و با نصب دوباره قیف شروع به بتن ریزی می کنیم .

زمان خاتمه حفاري تا شروع بتن‌ريزي، نبايد بيش از 6 ساعت به طول انجامد. در صورتي كه اين مدت به دلايل غير قابل پيش‌بيني بيشتر شد، به دلیل رسوب مواد معلق و يا ريزش جداره چاه، ممكن است مواد آلوده کننده را در ته چاه جمع شود كه بايد قبل از شروع بتن‌ريزي با وسايل مناسب تخلیه گردند.

برای اطمینان از پیوستگی بتن شمع باید حجم چاه و بتن مصرفی را بعد از اتمام بتن ریزی کنترل کرد.
بتن‌ريزي بايد تا بالاتر از سطح نهايي بتن شمع ادامه يابد. ارتفاع بتن‌ريزي اضافي، در صورتي كه بتن‌ريزي در زير سطح آب انجام شود، معادل 5/1 الی 3 متر و در صورتي كه بتن‌ريزي در محل خشك انجام شود، معادل 5/7 الی 30 سانتيمتر خواهد بود(به دلیل مخلوط شدن  گل حفاری با بتن قسمت پایانی). ارتفاع بتن‌ريزي اضافي بايد در نقشه‌ها و مشخصات فني خصوصي تعيين گردد .

10) تخریب بتن اضافی:

پس از اتمام عمليات بتن‌ريزي شمع، روي شمعها بايد براي مدت 7 روز، خيس نگهداري شود و سپس سر كليه شمعها به اندازه مورد لزوم تخریب شود . تحت هيچ شرايطي نبايد بتن اضافي روي شمع قبل از 7 روز تخریب شود .

 تشریح روند نصب شمع :

 گام اول:
نصب بالشتک ضربه گیر  و کفشک تحتانیجهت جلوگیری از صدمه دیدن قسمت فوقانی شمع بر اثر ضربات چکش شمعکوب و نیز کاستن آلودگی صوتی معمولا از بالشتک هایی از جنس هوا ، لاستیک یا چوب استفاده می شود.
معمولا برای اینکه شمع براحتی در زمین فرو برود از کفشک هایی از جنس فولاد و یا بتن استفاده می شود که این کار از صدمه وارد شدن به شمع نیز جلوگیری می کند. این کفشک ها در بیشتر شمع های بتنی پیش ساخته در هنگام تولید تعبیه می شود.

گام دوم:
انتقال شمع پیش ساخته به محل نصب

گام سوم:
نصب شابلون فولادی در محل نصب شمع در صورتیکه شمعکوب دارای شبکه فضایی نگهدارنده شمع و چکش نباشد.این شابلون ها جهت نگهداری شمع در امتداد مورد نظر بطور دقیق نصب می شود. شابلون ها بهتر است در دو ردیف متوالی در نظر گرفته شوند تا شمع در راستای مورد نظر کاملا دقیق حفظ شود. باید دقت شود که شابلون ها در اطراف کاملا گیردار شوند تا بر اثر نیرو های وارده هیچ گونه حرکتی نداشته باشد.
شکل و ابعاد شابلون با توجه به شکل و ابعاد شمع در نظر گرفته می شود. نمونه هایی از شابلون ها را در شکل ها می بینید.

گام چهارم:
قرار دادن شمع در محل مورد نظر و کنترل راستای آن بوسیله دوربین

گام پنجم:
شروع عملیات کوبش

معرفی انواع شمعکوب:

شمعکوب بخاری:
شمعکوب های بخاری مشابه سیستم سیلند و پیستون بوده که در شمعکوب های بخاری یک ضربه ای ، چکش تحت فشار بخار ورودی بالا رفته و سپس تحت اثر ثقل خود سقوط می کند و با اعمال ضربه بر شمع سبب فرو رفتن آن در زمین می شود و در شمعکوب های بخاری دو ضربه ای بعد از صعود چکش تحت فشار بخار تحتانی ، فشار بخار از دریچه فوقانی نیز وارد شده و در نتیجه چکش تحت اثر وزن خود و فشار بخار با انرژی بیشتر و تعداد ضربات بالاتر سقوط می کند.

شمعکوب دیزلی:
در شمعکوب های دیزلی سقوط چکش باعث فشردگی هوا در قسمت تحتانی سیلندر شده و با پاشیدن سوخت ، انفجار رخ می دهد و چکش بعد از اعمال ضربه به شمع به سمت بالا رانده می شود و گازهای سوخته شده نیز از فضای بالای چکش خارج می شود.
شمعکوب های دیزلی در زمین های سست و نرم کاربرد نداشته و استفاده بدون مطالعه از آنها در شرایط تغییر لایه (یک لایه نرم و ضعیف مجاور لایه سخت) ممکن است باعش شکستن شمع های بتنی شود.

شمع کوب هیدرولیکی:
در شمع کوب های هیدرولیکی ، آثار صوتی و ارتعاش کمتر از چکش های دیزلی بوده و دود و بخار نیز تولید نمی کند. چکش شمعکوب با فشار هیدرولیکی مایع، صعود نموده و تحت اثر وزن خود سقوط نموده و با بار خود را به شمع وارد می کند.

شمعکوب ارتعاشی:
شمعکوب ارتعاشی دارای دو وزنه متحرک می باشد که در خلاف جهت هم می چرخند و دامنه ارتعاش بحدی می باشد که بر مقاومت اصطکاکی خاک اطاف شمع غلبه نموده و لذا شمع تحت بار استاتیک و لرزش حاصله در خاک فرو میرود. از این نوع شمعکوب ها در خاک های دانه ای یا ریزدانه غیر متراکم بکار می رود و بیشتر در کوبیدن شمع های لوله ای فولادی استفاده می شود.

وصله و برش شمع های بتنی پیش تنیده لوله ای:
جهت وصله دو شمه به یکدیگر ، صفحات فولادی پرمقاومت دو سر شمع را توسط جوش به متصل می کنیم . بعد از پایان وصله کاری باید محل آن کاملا ضد زنگ زده شود. جهت برش شمع ها می توان از اره الماسی استفاده کرد.

معرفی:

شمع درجا از خانواده شمع های بتنی می باشد و نام های دیگر آن شمع درجا ، شمع ساخته شده در محل، شمع ریختنی، شمع جایگزینی و شمع بدون تغییر مکان می باشد. شمع درجا به دلیل نامحدود بودن در قطر و عمق حفاری دارای بیشترین کاربرد و تنوع در بین تکنولوژی های اجرای پی های عمیق می باشد.
در شمع های درجا ابتدا توسط ماشین آلات حفاری یک چاه با مقطع و عمق مورد نظر در زمین حفر شده و سپس در داخل آن اقدام به بتن ریزی با مصالح مرغوب می نمایند که البته این بتن می تواند مسلح یا غیر مسلح باشد .

شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده :

یکی از مهمترین مسائل روز در سازه ها بحث پایداری آنها در طول مدت بهره برداری می باشد که اهمیت این موضوع در سازه های دریایی به دلیل عوامل مخرب دریا و هزینه ساخت و نگهداری بالا، بیشتر جلوه می کند. استفاده از شمع های بتنی پیش تنیده که بصورت پیش ساخته تهیه می شوند از جمله روشهای افزایش طول عمر سازه های دریایی است.

شمع های پیش تنیده بیش از ۵۰ سال است که در پروژه های مختلف در ژاپن مورد استفاده قرار می گیرد و از سال ۱۹۷۵ وارد کشور مالزی شده است.در کشور ما در گذشته از این نوع شمع ها استفاده می شده ولی تا مدت ها بکارگیری آنها در کشور به دلایلی چند متوقف بوده است، خوشبختانه هم اکنون مجددا مورد توجه قرار گرفته است.

حمل و نقل شمع ها از مرحله ساخت تا استقرار و همچنین تنش های ایجاد شده در هنگام کوبش از مهمترین عوامل ایجاد تنش های کششی در شمع ها هستند. به دلیل ضعف ذاتی بتن در کشش، وقوع ترک های عرضی در شمع های پیش ساخته معمولی(بدون پیش تنیدگی) بسیار محتمل است. پیدایش ترک در شمع بتنی خصوصا در شرایط خورنده جنوب ایران به معنای از بین رفتن بتن و آرماتور در اثر نفوذ یون کلر ، حمله سولفات، واکنش های قلیائی و ... می باشد. پیش تنیدگی علاوه ب جلوگیری از وقوع ترک های حین نصب ، از باز ماندن ترک های مقطعی ناشی از بیش بارگذاری (Overloading) نیز ممانعت بعمل می آورد.

برش ميلگردها:

در شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده سه نوع آرماتور مسلح کننده استفاده می شوند:

آرماتورهای طولی پیش تنیدگی

 آرماتورهای طولی معمولی

آرماتورهای عرضی اسپیرال  

آرماتورهای پيش تنيدگي و نیز آرماتورهای طولی معمولی كه به شكل حلقوي انبار شده اند توسط دستگاههاي مکانیکی به حالت مستقيم در آمده و به اندازه هاي موردنظر بريده مي شوند.  

تغییر شکل انتهاي آرماتورهای پیش تنیدگی:

یکی از مراحل مهم، کشش آرماتورهای پیش تنیدگی به اندازه مطلوب می باشد. برای ممکن نمودن این گام، تغییر شکل انتهای آرماتورهای پیش تنیدگی ضروری است. بدین منظور انتهاي آرماتورهای پيش تنيدگي با استفاده از دستگاههاي ويژه اي گرم شده و پس از نرم شدن، تحت فشار گرد مي شوند. اندازه برجستگی سر آرماتورها می بایست متناسب با اندازه سوراخهای تعبیه شده در صفحات فولادی انتهائی شمع باشد. این تناسب با استفاده از شابلون های ویژه ای کنترل می گردد.

ساخت قفسه آرماتور:

آرماتورهای طولي از داخل دستگاه خودكار ساخت قالب عبور داده مي شوند. در اين دستگاه که به منظور تسریع عملیات و جلوگیری از خطاهای انسانی طراحی شده، همزمان با حركت ميلگردها كابلهاي مسلح كننده عرضي، بطور مارپيچ و خودكار در نقاط مشخص به دور آنها جوش مي شوند. همواره حداقل یک نفر بر کیفیت عملکرد دستگاه نظارت می کند. نوع و بعد جوش به گونه ای طراحی می شود که اثری بر عملکرد آرماتورهای طولی نداشته باشد. این موضوع توسط سیستم کنترل کیفیت و از طریق انجام آزمایش های مشخص شده در استانداردها مستمراً کنترل می گردد.

اتصال صفحات انتهائی به قفسه آرماتور:

در اين مرحله حلقه های فولادی انتهائي و صفحات مورد استفاده در کشش آرماتور ها به قفسه های تکمیل شده متصل مي شوند. حلقه های انتهائی علاوه بر ممکن نمودن عملیات پیش تنیدگی، موجب سهولت و سرعت اتصال شمع ها در کارگاه از طریق جوش می شوند. حلقه های فولادی انتهائی بوسیله پوشش های مناسب در برابر خوردگی محافظت می شوند.  

تميز كردن قالبها:

از آنجا که شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده به شیوه گریز از مرکز تولید می شوند استفاده از قالب های فلزی یکنواخت و بادوام با قابلیت استفاده متعدد حائز اهمیت است. از طرفی این قالب ها می بایست به خوبی نگهداری شوند تا در اثر استفاده مجدد کیفیت آنها تحت تأثیر قرار نگیرد. بدین منظور پس از هر مرحله استفاده، قالبها كاملاً از هرگونه قطعات بتني باقيمانده از بتن ريزي قبلي تخليه شده و همانگونه که در شکل های زیر دیده می شود با کمک فشار آب كاملاً تميز مي شوند. درصورت بروز تغییر شکل یا هرگونه نقصی که چرخش یکنواخت قالب با سرعت بالا را تحت تأثیر قرار دهد، آن قالب توسط سیستم نظارت از چرخه تولید خارج شده و قالب دیگری جایگزین آن می گردد.

قراردادن قفسه آرماتور در نیمه قالب :

هر قالب شمع PSC از دو نیم استوانه تشکیل شده که با استفاده از پیچ و مهره  به یکدیگر متصل شده و یک استوانه کامل را تشکیل می دهند. در این مرحله قفسه آرماتور بهمراه صفحات انتهائی به کمک جرثقیل سقفی از چند نقطه بلند شده و در داخل نیمه قالب مستقر می گردد.   

بتن ريزي: 

مواد مصرفی در بتن:

۱.سنگدانه استاندارد BS 882:1992 "-" مصالح با سایز بین ۱۰الی۲۰ mm"-"ماسه تمیز رودخانه ای یا شسته

۲.سیمان استاندارد MS 522:1989 or ASTM C150-72 "-" سیمان معمولی پرتلند

۳.آرماتور پیش تنیدگیمنطبق با استاندارد JIS G3137:1994

۴.دیگر آرماتورهامنطبق با استاندارد BS 4449 or ASTM A82-97

مقاومت بتن در هنگام تولید باید حداقل ۳۰ نیوتن بر میلیمتر مربع و بعد از ۲۸ روز باید حداقل ۶۰ الی ۷۵ نیوتن بر میلیمتر مربع باشد.

بتن دقیقاً منطبق بر مشخصات فنی و طرح اختلاط از پیش تعیین شده در یک بچینگ مدرن با سیستم کنترل رایانه ای ساخته می شود. کیفیت مصالح اولیه، طرح اختلاط و مشخصات بتن ساخته شده بر اساس نمونه های اخذ شده توسط سیستم کنترل کیفیت، بطور مستمر تحت آزمایش قرار می گیرد. همزمان با انتقال نیمه قالب حاوی قفسه آرماتورها به محل بتن ریزی، بتن تازه نیز به يك محفظه تغذيه كننده متحرک  قابل برنامه ریزی که در بالای قالب قرار گرفته منتقل می گردد. محفظه تغذیه کننده حاوی بتن تازه با سرعت یکنواختی که متناسب با ابعاد قالب و نوع بتن تعیین شده در طول قالب حرکت کرده و بتن را با دبی مشخص و یکنواختی در قالب تخلیه می کنند. جاگیری مناسب بتن در داخل قالب و آرماتورها توسط گروه بتن ریزی کنترل می شود.

اتصال دو نیمه قالب به یکدیگر:

پس از اتمام بتن ریزی، نیمه قالب محتوی آرماتورها و بتن تازه از طریق سیستم ریلی از محل بتن ریزی خارج شده و نيمه بالائي قالب به کمک جرثقیل سقفی بر روی آن قرار داده می شود. کارگران بلافاصله و با استفاده از ابزار بادی نسبت به محکم کردن پیچ و مهره ها اقدام می کنند. از آنجا که قالب با سرعت بسیار زیاد چرخانده می شود، اتصال مناسب و یکنواخت دو قطعه قالب به یکدیگر بسیار اهمیت دارد.

کشش آرماتورهای پیش تنیدگی: 

پس از اتمام اتصال دو نیمه قالب به یکدیگر و در حالیکه گیرشی در بتن اتفاق نیفتاده، سیستم هیدرولیکی کشش آرماتورها شامل يك ميله محور مركزي و يك صفحه تنش فولادی در انتهای قالب استوانه ای مستقر شده و با نیروی یکسان آرماتور های پیش تنیدگی را به اندازه معین می کشد. میزان پیش تنیدگی متناسب با نوع شمع و کاربری آن توسط طراح تعیین می گردد.

چرخاندن قالب :

قالب حاوي بتن و قفسه آرماتورها با استفاده از جرثقیل سقفی برروي دستگاه چرخش قرار داده می شود. این دستگاه قالب را با سرعت های مختلفی که میزان و روند آنها متناسب با ابعاد قالب و نوع بتن طراحی شده، می چرخاند. سرعت چرخش قالب در برخی مراحل به بیش از 1500 دور در دقیقه نیز می رسد. در اثر چرخش با چنین سرعتی، بتن در اثر نیروی گریز از مرکز به بدنه داخلی قالب چسبیده و مقطع لوله ای یکنواختی تشکیل می گردد. علاوه بر این، چرخاندن با سرعت بالا منجر به فشرده شدن بتن و بيرون زدن آب اضافي از قالب مي شود. اين امر منجر به كاهش نسبت آب به سيمان، افزايش مقاومت بتن و كاهش نفوذپذيري آن مي گردد.

عمل آوري با بخار :

پس از اتمام مرحله چرخش، قالبها به محفظه هاي بخار منتقل مي شوند. اين نوع عمل آوري موجب آزاد شدن سريعتر قالبها مي گردد. تنظیم دما و فشار حوضچه بخار بر اساس استاندارد های معتبر تعیین و کنترل می شوند.  

باز كردن قالبها و بیرون آوردن شمع:

پس از جداسازی دو نیمه قالب و انتقال نیمه بالائی، بیرون آوردن شمع از درون قالب و انتقال آن با استفاده از بالابرهاي مكشي انجام مي پذيرد. 

شماره گذاري شمع ها :

عمل آوري اتوكلاو:

در موارد لزوم شمع ها به طور مضاعف با استفاده از فن آوري اتوكلاو عمل آوري مي شوند. اين شمع ها بلافاصله پس از اتمام عمل آوری، قابل حمل و كوبش مي باشند.

انباركردن و حمل: 

شمع ها باید هنگام جابجایی از چند نقطه مهار شوند. 

مزایای شمع های پیش تنیده لوله ای بتنی
و
مقایسه آن با شمع های بتنی پیش ساخته بتنی :

شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده از لحاظ مصالح اولیه، مشخصات طراحي  وشيوه ساخت، مزاياي قابل توجهي نسبت به انواع ديگر شمع ها دارند. اين مزايا عبارتند از:

مقاومت بالای بتن:

مقاومت فشاري بتن مورد استفاده در ساخت شمع هاي بتنی لوله ای پیش تنیده در مرحله انتقال تنش از ميلگردها به بتن برابر با 25 مگاپاسكال و مقاومت 28 روزه آن برابر با 78.5 مگاپاسكال مي باشد. در نتيجه، اين شمع ها تنشهاي قابل ملاحظه كششي و فشاري را در شرايط كوبش سخت و حمل ونقل، بدون ايجاد هيچ گونه تركي، تحمل مي كنند. عواملی که منجر به دستیابی به چنین بتن پر مقاومتی می شوند را می توان بشرح ذیل برشمرد:

۱. میزان سیمان بیش از 500 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن می باشد.

۲. نسبت آب به سیمان کمتر از 0.32 است.

۳. در ترکیب بتن از سنگدانه های گرانیتی استفاده می گردد که از با کیفیت ترین سنگدانه ها می باشد. سیلیس موجود در این سنگدانه ها در پروسه اتوکلاو با سیمان واکنش داده و ترکیب بسیار مقاوم و نفوذ ناپذیری را بوجود می آورد.

۴. در طراحی و اجرای طرح اختلاط از ابزار آزمایشی و کنترلی مطابق با استاندارد های دنیا استفاده می گردد.

پيش تنيدگي:

ناگفته پیداست که ضعف اصلی بتن مقاومت کششی آن است. شمع بتنی در هنگام حمل ونقل و کوبش در معرض تنش های کششی قابل ملاحظه ای قرار می گیرد و لذا برای افزایش مقاومت کششی آن روش های مختلفی مورد نظر قرار گرفته است. یکی از روش ها پیش تنیدگی است. منظور از پیش تنیدگی، اعمال نيروي كششي به آرماتور های فولادي قبل از گیرش بتن است که باعث مي شود پس از اتمام گیرش اولیه در بتن نيروي فشاري بوجود آيد. وجود تنش هاي فشاري در بتن، باعث خنثي شدن تنش هاي كششي ناشي از بارگذاري خمشي يا كششي مي شود. اين مفهوم، كاربرد اعضاي بتني كوچكتر و سبكتر را ممكن مي سازد. پيش تنيدگي سختي عضو را افزايش داده و اين امكان را به طراح مي دهد كه از مزيتهاي فولاد پر مقاومت استفاده نمايد. بدليل اينكه در اعضاي پيش تنيده بتن در فشار قرار دارد، بارهاي قابل اعمال به شمع هاي پيش تنيده، بزرگتر از بار قابل اعمال به شمع بتن مسلح هم اندازه است. این واقعیت بدان معنا است که احتمال بروز ترک در شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده در حین جابجائی یا کوبش، بسیار کمتر از شمع های بتنی معمولی می باشد.

توليد به روش گريز از مركز:

تولید به شیوه گریز از مرکز موجب خروج بیشتر آب بتن و افزایش تراکم مصالح می گردد. این موضوع علاوه بر تأثیر قابل ملاحظه بر مقاومت فشاری بتن، باعث کاهش نفوذ پذیری و افزایش دوام آن می گردد.

نفوذ ناپذيري:

شمع های بتنی معمولی از لحاظ نفوذپذیری شرایط مطلوبی نداشته و لذا در محیط های شیمیائی بسیار خطرناکی مانند نواحی اطراف خلیج فارس دوام چندانی نخواهند داشت . در حالیکه در شمع های بتنی پیش تنیده عیار بالای سیمان، نسبت پائین آب به سیمان، استفاده از سنگدانه های گرانیتی، خروج آب و تراکم در حین عملیات گریز از مرکز منجر به تولید بتنی با نفوذ پذیری بسیار اندک می گردد. هر چه نفوذ پذیری بتن کمتر باشد، مقاومت آن در برابر نفوذ عوامل مخربی مانند یون کلر و سولفاتها بیشتر بوده و لذا دوام آن بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

وزن كم:

از آنجا كه شمع هاي بتنی لوله ای بصورت پيش تنيده و با استفاده از بتن مقاومت بالا توليد مي شوند، وزن واحد طول آنها در مقايسه با شمع هاي بتني پيش ساخته معمولي با باربري يكسان بسيار كمتر است. بعنوان مثال شمع لوله ای با قطر 45 سانتیمتر که تقریباً معادل شمع بتنی مربعی 40*40 است وزنی در حدود 250 کیلوگرم (60 درصد سبک تر) دارند. هرچه وزن شمع کمتر باشد به تجیزات سبک تری برای حمل و نقل و کوبش آنها نیاز بوده و لذا هزینه ها و صعوبت اجرا کاهش می یابد.

كنترل دقيق ساخت و تضمين كيفيت:

در كارخانه توليد شمع هاي بتنی لوله ای پیش تنیده علاوه بر آزمايش هاي دقيقي كه به طور مداوم بر روي مصالح اولیه صورت مي گيرد، تمامي مراحل ساخت توسط ناظرين ذيصلاح تحت نظر گرفته شده و مصالحي كه حداقل كيفيت موردنظر را نداشته باشند برگشت داده مي شوند. از طرفي شركت ICP، در زمينه مصالح مصرفي و روشهاي ساخت و كنترل كيفيت، داراي گواهينامه هاي معتبر بين المللي MS ISO 9001 مي باشد.پس از ساخت نيز تعدادي از شمع ها بطور اتفاقي انتخاب شده و تحت آزمايشهائي نظير بارگذاري محوري و جانبي و آزمايش ضخامت بتن و... قرار مي گيرند.

امكان وصله آسان و سريع:

با توجه به نصب صفحات فلزي در دو انتهاي هر قطعه شمع، براحتي و با سرعت مي توان چندين قطعه را به يكديگر متصل نموده و به شمعي با طول دلخواه دست يافت.

قالب بندی و بتن ریزی :

برای تولید شمع های بتنی معمولی از قالب هائی با سه وجه بسته و یک سمت باز استفاده می گردد. بتن از بالا در این قالب ها ریخته شده و تراکم بتن با استفاده از ویبراتورهای معمولی انجام می گیرد. دستیابی به تراکم بتن بالا و تخلخل کم در این روش ممکن نیست. برای تولید شمع های بتنی لوله ای از قالب های استوانه ای استفاده می گردد. پس از بتن ریزی در نیم استوانه پائینی، قالب بسته شده و با سرعت بسیار بالا حول محور مرکزی خود چرخانده می شود. تولید به شیوه گریز از مرکز موجب خروج بیشتر آب بتن و افزایش تراکم مصالح می گردد. این موضوع علاوه بر تأثیر قابل ملاحظه بر مقاومت فشاری بتن، باعث کاهش نفوذ پذیری و افزایش دوام آن می گردد.

حمل ونقل:

حمل ونقل شمع های بتنی معمولی معمولاً منجر به ایجاد ریز ترک هائی در مناطق کششی می گردد و لذا نقاط ضعیفی را در شمع ایجاد می نماید که در حین اعمال تنش های کوبش کاملاً تخریب می گردند. در مقابل مقاومت بالای بتن و پیش تنیدگی، موجب حفظ سلامت شمع بتنی لوله ای پیش تنیده در حین جابجائی می گردد. لازم به یادآوری است که اصولاً شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده بدلیل مقطع توخالی، سبکتر از شمع بتنی معمولی معادل بوده و لذا تنش های فشاری-کششی ایجاد شده در اثر وزن شمع در حین جابجائی آنها، به مراتب کمتر می باشد.

سهولت، سرعت و هزینه اجرا :

وزن واحد طول شمع های لوله ای پیش تنیده کمتر از شمع بتنی معمولی معادل است. لذا برای کوبش شمع لوله ای به تجهیزات سبکتری نیاز است. این مزیت علاوه بر سهولت اجرا، هزینه های ماشین آلات را به شدت کاهش می دهد. از طرفی در برخی شرایط ژئوتکنیکی می توان شمع های لوله ای را بدون ایجاد تغییر در باربری، با انتهای باز کوبید. در چنین شرایطی با چکش سبکتر و در زمان بسیار کوتاهتری می توان شمع را کوبید که چنین امکانی برای شمع های بتنی معمولی، بدلیل بسته بودن مقطع، وجود ندارد.

دوام و پایائی:

امروزه مهمترین شاخص در تعیین دوام و پایائی بتن، نفوذ پذیری آن است. شمع های بتنی لوله ای بدلیل عیار بالای سیمان (بیش از 500 کیلوگرم در متر مکعب)، نسبت بسیار پائین آب به سیمان (کمتر از 0.32) و تراکم ایجاد شده در حین عملیات گریز از مرکز، نفوذ پذیری بسایر اندکی داشته و تقریباً می توان گفت که نفوذ ناپذیرند. درجه نفوذ پذیری این شمع ها به حدی پائین است که حتی در شرایط دریائی و در ناحیه جذر و مدی نیز نیازی به پوشش های مرسوم ندارند. در مقابل شمع های بتنی معمولی واجد چنین مشخصات فنی خاصی نیستند، نفوذ پذیری آنها به مراتب بیشتر از شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده بوده و لذا عمر مفید کمتری دارند. لذا در صورتی که استفاده از شمع های بتنی معمولی در منطقه جنوبی کشور با ترکهای ناشی از حمل و کوبش نیز همراه گردد، قطعاً در مدت کوتاهی از بین رفته و کارائی خود را از دست خواهند داد.

گام اول) شروع حفاری:

در این مرحله اوگر پیوسته با حرکت چرخشی و بدون وقفه تا عمق مورد نظر در زمین فرو برده می شود.حفاری در شمع های CFA بر خلاف شمع های درجای معمولی بدون وقفه صورت می پذیرد بدین معنی که هیچگاه اوگر تا قبل از رسیدن به نقطه پایانی شمع ، از چاه خارج نمی شود. این امر باعث می شود تا دیگر نیازی به گل حفاری جهت تثبیت دیواره چاه نباشد(چون هنگامی که در مرحله پایانی اوگر بیرون کشیده می شود بطور همزمان بتن نیز در چاه تزریق می شود(.

گام دوم) بتن ریزی:

مشخصات بتن مصرفی :

اندازه مصالح درشت دانه: حداکثر 15 میلیمتر

اندازه مصالح ریزدانه: 0.4 الی 0.5 میلیمتر

مقدار سیمان مصرفی: 350 الی 450 کیلوگرم بر متر مکعب

نسبت آب به سیمان: 0.45

حد روانی(اسلامپ): 19 الی 21 سانتیمتر

نحوه بتن ریزی:

بعد از رسیدن اوگر به انتهای چاه (نقطه انتهایی شمع) ، بطور آهسته و با حرکت دورانی معکوس شروع به بالا آمدن می کند و همزمان با آغاز بالا آمدن اوگر درپوش انتهایی اوگر باز می شود و بتن توسط پمپ به درون لوله خرطومی محور اوگر تزریق می شود و از درپوش انتهایی به درون چاه پمپاژ می شود . پمپاژ بتن همزمان با بالا آمدن اوگر ادامه می یابد تا اینکه به کد پایانی برسیم. 

قابل ذکر می باشد که خاک حفر شده بروی پره های اوگر قرار می گیرد و همزمان با بالا آمدن اوگر ، به بالا منتقل و در دهانه چاه بوسیله کلینر اوگر تخلیه می شود.

پمپاژ بتن باعث می شود تا بتن بخوبی تمام خلل و فرج چاه را پر کند.البته جهت اطمینان از پیوستگی بتن ریزی شمع می توان حجم بتن مصرفی و حجم چاه را با هم کنترل کرد.

تخلیه خاک روی پره های اوگر :

همزمان با بالا آمدن اوگر ، خاک حفر شده نیز در بین پره های اوگر قرار گرفته است به بالا منتقل و توسط کلینر اوگر تخلیه می شود.

کلینر اوگر یک حلقه یا صفحه فلزی می باشد که بوسیله زبانه های خود خاک قرار گرفته در لابه لای پره های اوگر را تخلیه می کند (شکل آن در قسمت معرفی دستگاه حفاری آورده شده است)

کلینر خاک بالا آمده بر روی پره های اوگر را در اطراف دهانه چاه می پاشد به همین دلیل خاک باید مرتبا توسط بیل مکانیکی برداشته شود و به نقطه دیگری منتقل شود. 

گام سوم) جاگذاری قفسه آرماتور در چاه(در صورت مسلح بودن شمع:

معمولا از روش CFA برای شمع های با بتن پلاستیک (غیر مسلح) استفاده می شود به دلیل اینکه قفسه آرماتور در این روش باید توسط وزن خود در چاه پر از بتن فرو رود. این امر باعث شده که آیین نامه های مختلف استفاده از قفسه آرماتور را فقط تا عمق 12 متری مجاز بدانند.

دلیل اصلی این محدودیت طول قفسه آراماتور این است که در صورت افزایش طول قفسه از این حد ، مجری مجبور می شود جهت فرو رفتن قفسه در بتن از بتن با اسلامپ بیشتر از 21 سانتی متر استفاده کند که این امر کاهش شدید مقاومت بتن را در پی دارد.

قابل ذکر می باشد که در یکی از فاز های پروژه متروی شیراز ، پیمانکار جهت تسریع در کار در یکی از شمع ها با بالا بردن اسلامپ بتن به 25 سانتی متر ، یک قفسه 23 متری را در چاه جاگذاری کرد ولی بعد از روشن شدن نتیجه آزمایش مقاومت بتن معلوم شد که مقاومت بتن حدود 35 درصد کاهش یافته که این امر باعث شد پیمانکار مجبور شود در کنار شمع مورد نظر یک شمع کمکی اجرا نماید.

تخریب بتن اضافی:

پس از اتمام عمليات بتن‌ريزي شمع، روي شمعها بايد براي مدت 7 روز، خيس نگهداري شود و سپس سر كليه شمعها به اندازه مورد لزوم تخریب شود . تحت هيچ شرايطي نبايد بتن اضافي روي شمع قبل از 7 روز تخریب شود .

انواع شمع ها:

1) شمع های CFA

2) شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده

3) شمع های بتنی درجا

4) شمع های ميكروپايل

شمع های :CFA
Continuous flight auger piles

شمع های CFA از خانواده شمع های بتنی درجا ولی دارای روش حفاری و بتن ریزی متفاوتی نسبت به شمع های درجای معمولی می باشند .این نوع شمع ها به دلیل روش خاص اجرایی ، از نظر عمق و قطر دارای محدودیت می باشند.  
در این نوع شمع ها حفاری به کمک یک مته حفاری حلزونی شکل پیوسته با محور خرطومی توخالی (Continuous flight auger) انجام می شود و بعد از رسیدن مته به عمق مورد نظر ، حین بیرون کشیدن مته حفاری بتن از طریق محور مته حفاری به عمق چاه پمپاژ می شود . در شمع های CFA معمولا بتن های غیر مسلح (بیشتر مواقع بتن پلاستیک) بکار گرفته می شود و استفاده از قفسه آرماتور فقط تا عمقی حدود ۱۲ متر مجاز می باشد.
در این روش به دلیل بسته بودن محیط حفاری بوسیله مته ، نیازی به گل حفاری جهت تثبیت دیواره چاه وجود ندارد که این امر باعث می شود که دیگر معضل آلودگی بتن بوسیله گل حفاری را نداشته باشیم و از طرف دیگر کاهش در تجهیزات مورد نیاز جهت حفاری را نیز در پی دارد.

ابعاد:

عمق: حداکثر حدود 35 متر

قطر:حدود 40 الی 140 سانتی متر

 نوع زمین مناسب:

خاکهای ریزدانه و با چسبندگی نسبی مانند ماسه های لای دار ، لای های آلی و غیر آلی ، انواع خاک های رس ، زغال سنگ نارس ، لجن ها ، مخلوطهای ماسه رسی ، ماسه خاک دار
این نوع شمع بهترین روش برای زمین های با لایه های خاکی متنوع می باشد و امروزه پیشرفت روش خاص اجرایی این نوع شمع باعث افزایش دامنه کاربرد آن در بیشتر خاکها شده است.

مزایا:

 تدارک آسان تر ماشین آلات حفاری نسبت به شمع کوبی ، مناسب بودن برای استفاده در محیطهای شهری به دلیل سر و صدای کمتر ، تکمیل مطالعات و شناسایی خاک حین حفاری ، عدم نیاز به گل حفاری و نداشتن معضلات اجرایی مربوطه ، کاهش تجهیزات حفاری به دلیل حذف استفاده از گل حفاری ، کمتر بودن زمان اجرا نسبت به شمع درجای معمولی

معایب:

تاثیر شرایط جوی بر روند اجرا ، محدودیت در قطر و عمق شمع

شکل قرارگیری شمع های گروهی در زیر سر شمع

 انجام مطالعات ژئوتکنیک:

بر اساس مطالعات ژئوتکنیک ما به نتایج زیر دست می یابیم :

a: تعیین تکلیف استفاده و یا عدم استفاده از پی های شمعی
b: شرایط زیر سطحی و محیطی
c: ملاحضات اقتصادی
d: انتخاب نوع پی عمیق(درجا یا کوبیدنی(
e: جنس شمع
f: تجهیزات و امکانات ساخت و اجرا
g: عمق شمع
h: ...

 آماده سازی محل حفاری:

 (aمحل حفاری باید کاملا مسطح بوده و با مصالح دارای قابلیت زهکش مناسب متراکم گردد و دارای صلیبت کافی جهت انجام عملیات باشد .

 (bاز فضای کافی جهت مانور دستگاه حفاری و بتن ریزی برخوردار باشد.

c) در طول عملیات حفاری ، خاک حاصل از حفاری مرتبا از روی سطح پلاتفرم برداشته شود.

d) در بستر رودخانه ها و در جاهای که در معرض آبهای سطحی می باشند با استفاده از سپر کوبی در اطراف محل حفاری باید از ورود آبهای سطحی به محل حفاری جلوگیری شود.

 نشانه گذاری محل اجرای شمع:

در این مرحله محل دقیق شمع توسط اکیپ نقشه برداری مشخص و نشانه گذاری می شود.

 انتخاب مدل دستگاه و تجهیزات حفاری:

معرفی دستگاه روتاری CFA:

معرفی مته حلزونی شکل پیوسته:
Continuous flight auger

انواع سرمته های اوگر پیوسته:

توجه: سر مته های حفاری به انتهای اوگر پیوسته متصل می شوند تا اوگر قابلیت فرو رفتن در زمین را پیدا کند.

استقرار دستگاه حفاری:

پس از آماده سازی محل اجرای شمع دستگاه حفاری در محل مستقر می گردد. استقرار دستگاه حفاری بنحوی تعیین می گردد که شرایط زیر را تامین نماید :

 - تا پایان حفاری یک شمع نیاز به جابجایی نداشته باشد زیرا در صورت جابجایی دستگاه حفاری و استقرار مجدد باعث اختلال در تراز و شاقول بودن دستگاه حفاری می شود.

- کمترین ضربه دینامیکی را حتی الامکان به شمع های اجرا شده در مراحل قبلی وارد نماید. 

- حداقل موانع کاری را نسبت به تردد ماشین آلات مرتبط با عملیات حفاری (جرثقیل، تراک میکسر،  لودر و ...) ایجاد نماید.

انواع شمع ها:

1) شمع های CFA

2) شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده

3) شمع های بتنی درجا

4) شمع های ميكروپايل

شمع های :CFA
Continuous flight auger piles

شمع های CFA از خانواده شمع های بتنی درجا ولی دارای روش حفاری و بتن ریزی متفاوتی نسبت به شمع های درجای معمولی می باشند .این نوع شمع ها به دلیل روش خاص اجرایی ، از نظر عمق و قطر دارای محدودیت می باشند.  
در این نوع شمع ها حفاری به کمک یک مته حفاری حلزونی شکل پیوسته با محور خرطومی توخالی (Continuous flight auger) انجام می شود و بعد از رسیدن مته به عمق مورد نظر ، حین بیرون کشیدن مته حفاری بتن از طریق محور مته حفاری به عمق چاه پمپاژ می شود . در شمع های CFA معمولا بتن های غیر مسلح (بیشتر مواقع بتن پلاستیک) بکار گرفته می شود و استفاده از قفسه آرماتور فقط تا عمقی حدود ۱۲ متر مجاز می باشد.
در این روش به دلیل بسته بودن محیط حفاری بوسیله مته ، نیازی به گل حفاری جهت تثبیت دیواره چاه وجود ندارد که این امر باعث می شود که دیگر معضل آلودگی بتن بوسیله گل حفاری را نداشته باشیم و از طرف دیگر کاهش در تجهیزات مورد نیاز جهت حفاری را نیز در پی دارد.

ابعاد:

عمق: حداکثر حدود 35 متر

قطر:حدود 40 الی 140 سانتی متر

 نوع زمین مناسب:

خاکهای ریزدانه و با چسبندگی نسبی مانند ماسه های لای دار ، لای های آلی و غیر آلی ، انواع خاک های رس ، زغال سنگ نارس ، لجن ها ، مخلوطهای ماسه رسی ، ماسه خاک دار
این نوع شمع بهترین روش برای زمین های با لایه های خاکی متنوع می باشد و امروزه پیشرفت روش خاص اجرایی این نوع شمع باعث افزایش دامنه کاربرد آن در بیشتر خاکها شده است.

مزایا:

 تدارک آسان تر ماشین آلات حفاری نسبت به شمع کوبی ، مناسب بودن برای استفاده در محیطهای شهری به دلیل سر و صدای کمتر ، تکمیل مطالعات و شناسایی خاک حین حفاری ، عدم نیاز به گل حفاری و نداشتن معضلات اجرایی مربوطه ، کاهش تجهیزات حفاری به دلیل حذف استفاده از گل حفاری ، کمتر بودن زمان اجرا نسبت به شمع درجای معمولی

معایب:

تاثیر شرایط جوی بر روند اجرا ، محدودیت در قطر و عمق شمع

شکل قرارگیری شمع های گروهی در زیر سر شمع

 انجام مطالعات ژئوتکنیک:

بر اساس مطالعات ژئوتکنیک ما به نتایج زیر دست می یابیم :

a: تعیین تکلیف استفاده و یا عدم استفاده از پی های شمعی
b: شرایط زیر سطحی و محیطی
c: ملاحضات اقتصادی
d: انتخاب نوع پی عمیق(درجا یا کوبیدنی(
e: جنس شمع
f: تجهیزات و امکانات ساخت و اجرا
g: عمق شمع
h: ...

 آماده سازی محل حفاری:

 (aمحل حفاری باید کاملا مسطح بوده و با مصالح دارای قابلیت زهکش مناسب متراکم گردد و دارای صلیبت کافی جهت انجام عملیات باشد .

 (bاز فضای کافی جهت مانور دستگاه حفاری و بتن ریزی برخوردار باشد.

c) در طول عملیات حفاری ، خاک حاصل از حفاری مرتبا از روی سطح پلاتفرم برداشته شود.

d) در بستر رودخانه ها و در جاهای که در معرض آبهای سطحی می باشند با استفاده از سپر کوبی در اطراف محل حفاری باید از ورود آبهای سطحی به محل حفاری جلوگیری شود.

 نشانه گذاری محل اجرای شمع:

در این مرحله محل دقیق شمع توسط اکیپ نقشه برداری مشخص و نشانه گذاری می شود.

 انتخاب مدل دستگاه و تجهیزات حفاری:

معرفی دستگاه روتاری CFA:

معرفی مته حلزونی شکل پیوسته:
Continuous flight auger

انواع سرمته های اوگر پیوسته:

توجه: سر مته های حفاری به انتهای اوگر پیوسته متصل می شوند تا اوگر قابلیت فرو رفتن در زمین را پیدا کند.

استقرار دستگاه حفاری:

پس از آماده سازی محل اجرای شمع دستگاه حفاری در محل مستقر می گردد. استقرار دستگاه حفاری بنحوی تعیین می گردد که شرایط زیر را تامین نماید :

 - تا پایان حفاری یک شمع نیاز به جابجایی نداشته باشد زیرا در صورت جابجایی دستگاه حفاری و استقرار مجدد باعث اختلال در تراز و شاقول بودن دستگاه حفاری می شود.

- کمترین ضربه دینامیکی را حتی الامکان به شمع های اجرا شده در مراحل قبلی وارد نماید. 

- حداقل موانع کاری را نسبت به تردد ماشین آلات مرتبط با عملیات حفاری (جرثقیل، تراک میکسر،  لودر و ...) ایجاد نماید.