سازه


سازه عبارت است از یک عنصر یا مجموعه ای از اعضا که به منظور تحمل و انتقال نیرو به کار می رود.

سازه ها معمولاً به سه گرده تقسیم می گردند. گروه اوّل : سازه های وزنی می باشند که پایداری و مقاومت آن ها در مقابل بارهای وارده بستگی به وزن آن ها دارد. دیوارهای حایل و سد های وزنی آجری، سنگی و یا بتنی مثال هایی از این نوع سازه می باشند.

گروه دوم : سازه های قاب بندی شده می باشد. این نوع سازه ها غالباً مجموعه ای از میله ها و یا اعضای سبک هستند که بوسیله اتصالات پرچی، پیچی و یا جوشی به یکدیگر متصل شده اند . پایداری این قبیل سازه ها بستگی به ترکیب هندسی اجزای آن ها داشته و معمولاً وزن مجموعه در مقایسه با بارهای اعمال شده کوچک می باشد.

قالب های چوبی، فلزی و بتنی عمارات، ساختمان، جرثقیل، قاب بندی بدنه ی کشتی ها، هواپیماها، پله ها، شبکه ها، قوس ها، خرپاهای مسطح و فضایی

گروه سوّم شامل سازه های پوسته ای می باشد که از صفحات فلزی با دالهای بتنی تشکیل یافته است. منابع ذخیره مایعات، مخازن تحت فشار، سیلوها، سدهای پوسته ای، دالهای بتنی تخت و تا شده و یا گنبدی شکل مثال هایی از این نوع سازه ها می باشند.


بتن، بتن مسلح – بتن پيش تنيده

بتن مصالحی شبیه به سنگ است که از گرفتن مخلوط متناسبی از سيمان، شن، ماسه و آب در درون قالبی با شکل و ابعاد مورد نظر به دست می آید. توده ی اصلی بتن، مصالح سنگی درشت و ریز (شن و ماسه) می باشد و فعل و انفعال شیمیایی بین سیمان و آب که به صورت شیره ای اطراف مصالح سنگی را پوشانده است، باعث یکپارچه شدن و چسبیدن مصالح سنگی به یکدیگر می شود.

برای ایجاد واکنش شیمیایی در سیمان مقدار آب محدودی لازم است.لیکن آب مصرفی در ترکیب بتن همیشه مقداری به مراتب بزرگتر از آن است.

این آب اضافی به منظور ایجاد کارپذیری لازم در بتن برای پرکردن کامل زوایای قالب و دور گرفتن کلیه میلگردهای مسلح کننده می باشد. با انتخاب تناسب های مختلف از مصالح تشکیل دهنده¬ی بتن، طیف وسیعی از مقاومت های مختلف بتن به دست می آید. امروزه با تولید انواع مختلف سیمان، مصالح سنگی و روش های مختلف نگهداری و به عمل آوردن بتن، خواص گوناگونی در بتن گرفته شده به دست می آید.

در کنار خواص مکانیکی مصالح مصرفی، مهارت اجرا و نظارت دقیق عامل بسیار مهم دیگری در مقاومت بتن به دست آمده خواهد بود.


عواملی که مقبولیت جهانی در استفاده از بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی بوجود آورده است، عبارتند از :

  • شکل خميری آن قبل از گرفتن که می تواند هر شکل دلخواه در درون قالب به خود بگيرد.
  • مقاومت خوب آن در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی .
  • دسترس بودن مصالح آن (به غير از سيمان که يک توليد کارخانه ای است) .
  • مقاومت فشاری خوب آن همانند سنگ .

  • در مقابل این مزایا عیب بتن مقاومت کششی ضعیف آن است که باعث می شود نتوان از بتن در اعضایی که تحت تأثیر کشش و یا خمش می باشند، استفاده نمود. برای غلبه بر این محدودیت در نیمه ی دوم قرن نوزدهم فهمیده شدکه بتن را در قسمت هایی که تحت کشش قرار می گیرند، می توان توسط میلگردهای فولادی که مقاومت کششی آنها بالاست، مسلح نمود.

    عامل مهمی که در این مکانیسم نقش اساسی بازی می کند چسبندگی عالی بتن به میلگردهای مسلح کننده می باشد که می تواند کاملاً این دو ماده مختلف را با یکدیگر یکپارچه نماید. این ترکیب بدست آمده، بتن مسلح خوانده می شود که اغلب مزایای خوب دو ماده مختلف را به تنهایی داراست. مخارج نسبتاً کم، مقاومت خوب در مقابل عوامل جوی و آتش سوزی، مقاومت فشاری خوب، شکل گیری عالی در درون قالب از جانب بتن و مقاومت کششی و شکل پذیری بالا از جانب فولاد در مشخصات بتن مسلح وارد می شود.

    همین مشخصات مطلوب است که باعث می شود بتوان از بتن مسلح در ساخت انواع مختلف سازه نظیر ساختمان ها، پله ها، سدها، مخازن، دودکش ها و غیره استفاده نمود. پس از گذشت مدتی از پیدایش بتن مسلح، بشر قادر به تولید فولادی با مقاومت جاری شدن حدود 4 برابر فولادهای معمولی با مخارج نسبتاً پایین شد. به طور مشابه امکان تولید بتن هایی با مقاومت فشاری 2 تا 3 برابر بتن های معمولی نیز به وجود آمد.

    مسلح کردن بتن با فولادی که مقاومت جاری شدن بالاست، از لحاظ مهندسی مشکلاتی دارد و نمی توان از فولاد به طور کاملاً موثر استفاده نمود. زیرا با بالا رفتن تنش در فولاد، تغییر طول نسبی (کرنش) نیز باالطبع بالا می رود. که با توجه به مساوی بودن تغییر شکل نسبی فولاد و بتن مجاور آن باید انتظار داشت که تغییر شکل های نسبی بالایی در بتن به وجود آید و چون بتن مقاومت کششی ضعیفی دارد افزایش تغییر شکل نسبی در آن مساوی با عریضتر شدن ترک های کششی خواهد بود.

    هر چند که این ترک ها با چشم قابل تشخیص نیستند، لیکن افزایش عرض آن ها باعث دخول رطوبت به داخل بتن و از بین رفتن تدریجی میلگردهای مسلح کننده خواهد شد، این مسئله باعث می شود که نتوان به طور موثری از میلگردهایی با تنش جاری شدن 12000 تا 16000 کیلوگرم بر سانتی متر در مقایسه با میلگردهای معمولی با تنش جاری شدن 4000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع در بتن مسلح استفاده نمود.


    بتن پيش تنيده :

    برای استفاده از بتن و فولاد با مقاومت بالا در ترکب با یکدیگر راه حل مخصوصی ابداع گردید که به بتن پیش تنیده موسوم شد. در این روش قبل از بتن ریزی فولاد که به صورت مفتول یا کابل می باشد، تا نزدیکی حد جاری شدن کشیده می شود. پس از بتن ریزی و گرفتن بتن و در نتیجه ایجاد چسبندگی لازم بین فولاد و بتن، عامل کشش در فولاد حذف شده و در نتیجه کلیه نیروی کششی فولاد به صورت فشاری وارد بتن می شود. بنابراین بتن قبل از بارگذاری دارای تنش های فشاری در کلیه نقاط خود می باشد.