بتن وتقويت فولادي
مقدمه : بتن ، بتن ارمه، بتن پيش تنيده
بتن ماده اي است سنگ مانند كه از تركيبي از سيمان ، شن و ماسه يا
ديگر مواد ، بصورت متراكم ، نيز اب جهت سخت كردن و شكل دادن در
ابعاد مورد نظر ساختمان حاصل مي شود . توده ( اجري )از مواد كه
حاوي موادي مطلوب وسخت و محكم مي باشد .
سيمان و اب با تاثيراتي شيميايي توده خرده ريزها را درون انبوه (
حجم ) جامدات مي بندند و مي چسبانند . اب اضافي در زير و روي ان
نيز جهت اين تعامل شيميايي مورد نياز است ، همچنين اب در زير و روي
اين حجم جهت كارامدي اين تركيبات مورد استفاده است ، كه اين
كارامدي در جهت فرم دادن به ميلگردها كه جهت تحكيم درون اين توده
تعبيه شده است و براي محكم سازي مورد استفاده بودند ، كمك مي كند .
بتن هاي درون سطح پهناوري از يك بناي مستحكم مي تواند بوسيله
تنظيمات و تعديلاتي متناسب از نسبتي از مواد بدست بيايد . بتن هاي
ويژه ( چون بتن هاي داراي استحكام بالا ) ، توده هاي مواد ويژه (
مانند مواد سبك وزن يا تركيبات سنگين وزن ) ، و بتن هاي عمل اوري
ويژه ( مانند بتن عمل امده از بخار ) ، با توسل به متغيرهاي
پيچيده و خصوصيات مواد حاصل مي شوند . اين ويژگي ها بسته است به
درجه هاي بي شماري از ميزان تركيبات در حد تمام ، كه سازنده مخلوطي
از مواد ، تحت شرايط رطوبت هوا و درجه گرما مي باشد ، تا حدي كه
مستحكم ترين حالت ممكن حاصل شود . فرايند كنترل اين شرايط ( حرارت
ورطوبت ) تحت عنوان
عمل اوري بتن
ناميده مي شود
جهت محافظت در برابر خرابي هاي غيراستاندارد بتن ، درجه بالايي از
مهارت كنترل و سرپرستي در طول اين فرايند مورد نياز است . در طول
فرايند تركيب و جايگذاري ، تا زمان تكميل باروري بتن . عواملي كه
سازنده ( تشكيل دهنده مواد بتن مي باشند ) و رسما مورد استفاده
قرار گرفته اند ، در غالب اقسام و راه هاي ارائه شده ، براي هزاران
سال ، محتملا از مصر باستان شروع شده است . سهولت هاي حاصل شده با
استفاده از جايگزيني پلاستيك كه مي تواند خوب فرم بگيرد و قالب
اغلب اشكال از ان ساخته شود ، از جمله اين عواملند . مقاومت بالاي
در برابر اتش نيز از پيشرفت هاي بديهي ان مي باشد . بيشتر مواد
توليد شده كه ممكن است در بتن بكار روند ، معمولا در مناطقي با
هزينه پايين يا مسافت كوتاهي از محل توليدي قابل دسترس هستند .
نيروي متراكم مانند سنگ طبيعي بسيار بالاست ، كه ان را جهت سوژه
هاي توليد بناهاي مستحكم مناسب استفاده مي كند . بناهايي چون ستون
ها و طاق ها ( قوس ها ) از سوي ديگر ، مجددا بعنوان سنگ هاي طبيعي
، موادي كه عمدتا شكننده و اسيب پذير بودند با ديگر مواد تركيب شده
و استحكام مي يابند . اين امر از لحاظ اقتصادي نيز به صرفه است ،
جهت استفاده در عضوي ساختاري با هدف انبساط داخلي يا روي قسمت هاي
مقطع عرضي ( بعنوان شعاع عضوهاي قابل انبساط ) جهت حذف اين محدوديت
يكسري امكاناتي مهيا شده است . در نيمه دوم قرن نوزدهم جهت
استفاده از فلز براي تقويت بتن ، مخصوصا در اماكني كه قابليت
انبساط پايين انها ، رفت وامد ، حمل ، انسان را محدود مي ساخت
كارهاي انجام شد . تقويت ، حول ميلگرد بود كه جهت قفل كردن داخلي
استحكامات در توليد بتن هاي پيشرفته مورد استفاده بود . وقتي كه
كاملا با استفاده از بتن سخت شده احاطه مي شد ، كاملا جزيي از ساير
اجزا مي شد . نتيجه گيري تركيب مقداري از تركيبات به هزينه پايين ،
كيفيت مطلوب و ضد اتش بودن و استحكام بالا و شكل پذيري خوب بتن و
قابليت بالاي كششي مرتبط بود . اين تركيبي بود كه تقريبا اجازه مي
داد رنج نامحدودي از بتن تقويت شده مورد نياز در ساختار يك بنا ،
ساختمان ، پل ، طاق ها و ساختار هر خانه اي ، بدست بيايد . اين
اواخر امكان فراهم سازي فلزات در مقياسي با هزينه پايين و با توان
استفاده براي 4 بار و با توان و استحكام بيش از نيروي فلزات معمولي
فراهم شد . بعلاوه ، اين ممكن شد كه بتن هايي توليد شوند كه 2 تا
3 مرتبه قويتر از بتن هاي معمولي بودند . مطمئن باشيد كه نيروي
اين بتن ها بعنوان جزئي ازيك ساختمان ، استحكام كل يك ساختمان را
بالا مي برد . هر چند نشان داده شده است كه فشار زياد كه به تغيير
شكل فلزات منتهي مي شود ، باعث ايجاد يك تغيير شكل وسيع در بتن ها
هم مي شود . اين ، محدود مي كند فوايد بازده استحكام فلزات تقويت
شده را به ميزان
80
ksi
در برابر
40-60 ksi
فلزات تقويت شده مرسوم . راه ويژه اي يافت شده است ، هر چند ، كه
در جهت استفاده از فلز ( ميلگرد ) و بتن بصورت تركيبي است . اين
نوع از توليد ( ساختمان ) تحت عنوان
بتن تقويت شده
يا
بتن پيش تنيده
شناخته شده است .
ارماتورها در بيشتر مواقع بصورت سيم يا حلقه تعبيه شده است درون
بتن ، در يك محدوده وسيع كه تعادل را بوسيله فشاري متراكم در اطراف
بتن پس از سفت شدگي بكار مي برند . بواسطه اين پيش تنش ، بتن در
يك جز انعطاف پذير ، ترك خواهد خورد ، ان هم در مقياسي وسيع و
مخصوصا در نقاطي كه پيش تنيده نبوده اند .
اين امر ( پيش تنيدگي بتن ) اساسا هر هر دو مورد خمش و كشش شكستگي
ها را در چنين سازه هايي كاهش مي دهد و در نتيجه اين مواد با
قابليت و قوت بالا مي تواند بصورت موثر تري واقع شود . بتن پيش
تنيده عملا بصورت پيش ساخته ، در اندازه انبوه توليد مي شود
، هر چند كه ابتدا بصورت پيش ساخته استفاده نمي شد . اين قدمه
تمديد شده است ( اين ماجرا ادامه پيدا كرده است ) تا درجه قابل
توجهي و دامنه اي از استفاده هاي ساختاري از تركيب اين دو ماده (
بتن وارماتورها و سيم ها ) .
شكل 1-1 نشان مي دهد يك پيش طرح ساده از اشكال سازه اي اصلي بتن
تقويت شده ، طرح مربوطه برخي از انان سابقا مورد بحث بوده است . يك
ورقه ، شعاع و سقف شاه تير ، همان طور كه در تعداي از ساختمان هاي
چند طبقه بكار رفته است در شكل
a
نشان داه شده است و يك كف دنده دار كه اجازه دارد بتن را حفظ كند و
مجددا توسط فلزات استاندارد شده طبق شكل
b
مورد استفاده قرار گيرد . يك ورقه يكنواخت از كف ( شكل
c
) بوسيله فقدان شاه تير و شعاع متمايز شده است و مكررا درسازه هاي
سنگين استفاده شده است مانند انبارها . ساختمان هاي اداري داراي
چارچوب هاي سخت( شكل
d
) مي تواند در دهانه سالن ها براي تالار كنفرانس ، سالن ژيمناستيك
يا ساختمان هاي صنعتي مورد استفاده قرار گيرد . شكل
1-1e
و
f
ظاهر يك سقف استوانه اي و يك سقف صفحه تا خوده را بترتيب نشان مي
دهد ، كه شكل گرفته اند ، مانند ظاهر ديگر سقف ها در شكل
h
،
i
و
m
كه استفاده از سطوح بسيار نازك را فراهم مي كند ، حتي برخي اوقات
به نازكي يك پوست تخم مرغ . دو نمونه از برخي اشكال پل ها در شكل
g
نشان داده شده است و نيز شكل
j
كه داراي چندين دهنه است . مخازن يا انبارهاي شكل
I
يك ظاهر استوانهاي ويك ظاهر كروي تشكيل مي دهند كه بصورت مكرر پيش
فشرده شده اند . نمايش استفاده گسترده اي از بتن تقويت شده در پي
ساختمان يك پايه نگهدارنده ديوار است كه در شكل
k
نمايش داده شده است . صورت شكل
1-1
مقياس كاملي را تشكيل نداده است ولي صرفا اشكال ويژه ي متناسبي
هستند كه داراي خصوصيات و امكانات ويژه ي ساختارهاي بتني هستند .
انها بيانگر قابليت تطبيق مواد با حجم عظيمي از متغيرهاي تك بعدي (
تير اهن ، تير اصلي ، ستون ) ، دو بعدي ( دال ، طاق و چارچوب هاي
سخت ) و سه بعدي ( لايه ها ) سازه ها و تركيبات سازه اي مي باشد .
اين ناهمگوني و نااستواري ها به شكل سازه اجازه مي دهد تا با شيوه
اي مقرون بصرفه و اقتصادي و با معماري مجهز و پيشرفته و در مقياس
گسترده اي از قابليت ها جهت راه حل هاي سازه اي مورد نظر ، با
وظايف خود منطبق شود .
