مقاله کلی ساختمان

راه سازی
طراحی روسازی بر این اصل استوار است که خاک بکار رفته در هر لایه از روسازی بتواند حد‌اقل ویژگی های کیفیت سازه‌ای را فراهم کند، هر لایه باید بتواند مقاومت برشی مورد نظررا فراهم کند، واز ایجاد تغییر شکلهای زیاد که باعث بوجود آمدن ترکهای خستگی در یک لایه و یا لایه‌‌ی بالای آن می‌شوند و همچنین ازبوجود آمدن تغییر شکلهای دائمی بخاطر تغییرات بیش از حد خاک جلوگیری کند. تثبیت خاک روشی است که بمنظور بهبود کیفیت مصالح در راهسازی بکار می‌رود، و استفاده از این روش موجب بدست آمدن مصالحی با مشخصات مناسب برای بکار بردن در لایه‌های روسازی می‌شود. تثبیت خاک به اصلاح و بهبود خواص فیزیکی و مهندسی خاک برای تامین یک رشته اهداف از پیش تعیین شده اطلاق می شود. تصمیم در مورد استفاده از این روش پس از مقایسه‌ی راه حلهای مختلف قابل قبول انجام می‌شود.
امروزه با پیشرفت علم تثبیت خاکها به طرق گوناگون نظیر روش های مکانیکی، شیمیایی، فیزیکی، بیولوژیک ( رویاندن گیاه)، و روش الکتریکی امکان پذیر است. در روش تثبیت خاک، کارشناسان با استفاده از اصول علمی و بهره‌گیری از فناوری‌های جدید، مواد و مصالح مناسب را در تقویت خاک به کار می‌گیرند و مشخصات مهندسی، خواص مکانیکی از جمله مقاومت، سختی، شکل‌پذیری و ظرفیت باربری آن را بهبود می‌بخشند.تثبیت خاکها اهداف گوناگونی دارد که از این اهداف می‌توان به افزایش مقاومت باربری خاک، کاهش نفوذپذیری ،کاهش تورم و انقباض خاک ،کاهش رطوبت خاک ،کاهش دامنه خمیری خاک ،جلوگیری از فرسایش خاک و کاهش ضخامت لایه های روسازی اشاره کرد. متراکم کردن خاک در عملیات عمرانی یک روش مکانیکی ساده و متداول برای افزایش دانسیته خاک و در نتیجه افزایش ظرفیت باربری و پایداری خاک است. ولی موردی که در تحقیق مورد بررسی قرار می‌گیرد تثبیت خاک از طریق شیمیایی می‌باشد.
از موادی که در تثبیت خاک بکار می‌روند می‌توان به قیر، سیمان، آهک اشاره کرد. انتخاب هر یک از این مواد به مواردی مانند جنس خاک، شرایط جوی منطقه، میزان آمد و شد، هدف از انجام تثبیت خاک و هزینه‌های عملیات بستگی دارد. همچنین امروزه برای افزایش توان باربری خاک ماسه روان استفاده از پلیمر به عنوان یک تثبیت‌کننده فیزیکی، غیرسنتی، در دسترس و با کاربردی آسان رواج یافته است. از دیگر مواد تثبیت کننده خاک می‌توان کلرور کلسیم و سدیم اشاره کرد. مقدار ماده تثبیت کننده مورد نیاز با توجه به آزمایشهای مقاومت و دوام خاک و همچنین موارد اقتصادی تعیین می‌شود.
همانطور که در بالا اشاره شد امروزه استفاده از پلیمرها برای تثبیت خاک افزایش یافته است، خواص فیزیکی نسبتا مطلوب از جمله ویژگی هایی است که باعث پر مصرف شدن این مواد شده است. همچنین این گروه ازمواد دارای وزن مخصوص پایین و پایداری خوب در مقابل مواد شیمیایی هستند. بیشتر پلیمرهای متداول از پلیمریزاسیون مولکول‌های آلی ساده به نام منومر به دست می‌آیند. با ترکیب مناسبی از حرارت، فشار و کاتالیزور پیوند دوگانه بین اتم‌های کربن شکسته شده و یک پیوند ساده کووالانسی‌ جایگزین آن می‌شود. البته باید توجه داشت که تحقیقات انجام شده نشان می‌دهند که در صورتیکه درصد پلیمر مصرفی برای تثبیت خاک ماسه‌های روان بیش از 3 درصد باشد نه تنها این عمل از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نخواهد بود بلکه نظر فنی نیز چندان باعث افزایش مقاومت نسبت باربری خاک نخواهد شد.
آهک با درجات خلوص متفاوت به عنوان تثبیت کننده‌ای برای خاک سابقه‌ی طولانی دارد، اضافه کردن این ماده باعث کاهش خواص خمیری خاک می‌شود. بنابر‌این وقتی مصالح شنی از نظر دانه‌بندی برای لایه‌های اساس و زیر‌اساس مناسب باشند ولی بعلت حد روانی و یا دامنه خمیری زیاد نتوان از آنها استفاده کرد از این ماده برای کاستن خواص خمیری مصالح و در نتیجه برای ساختن لایه‌های اساس و زیر اساس استفاده می‌شود.معروفترین و متداولترین مواد آهکی مورد استفاده در تثبیت عبارتند از آهم شکفته، آهم شکفته دلومیتی، آهک زنده و آهک زنده دلومیتی. باید توجه داشت که بطور کلی آهک زنده ماده تثبیت کننده مؤثری نسبت به آهک شکفته است و اگر بصورت دوغاب به خاک اضافه شود مقاومت بیشتری را نسبت به موقعیکه به صورت پودر اضافه می شود ایجاد می کند. با توجه به اینکه میزان قابل توجهی از خاک مخصوصا در ایران ریزدانه و از نوع رسی می‌باشد. چون خاکهای رسی دارای خواص خمیری بالا هستند و واکنش شیمیایی خوبی خواهند داشت، باید راهی را برای مقاوم کردن و بهبود رفتاراینگونه ریزدانه‌ها پیدا کرد. یکی از مؤثرترین روشهای بهبود کیفی مشخصات فنی خاکهای رسی که استفاده از آنها متداول است بهره‌گیری از آهک می‌باشد، آهک اصولاً برای تثبیت خاکهای ریزدانه که دامنه خمیری آنها بزرگتر از 10 و خاکهای رسی خیلی خمیری PI > 35) ) مناسب است ولی این ماده برای تثبیت خاکهایی که حاوی مقدار بیش از دو درصد مواد آلی و همچنین حاوی مقدار بیش از نیم درصد سولفات قابل حل در آب می باشند مناسب نیست. وقتی آهک به خاک ریزدانه اضافه می‌شود واکنشهای مختلفی اتفاق می‌افتد که عبارتند از واکنش تبادل کاتیونها، واکنش پوزولانی، واکنش کربناسیون. با توجه به نکات گفته شده می‌توان برداشت کرد که. مراحل اجرایی عملیات تثبیت خاک با آهک شامل آماده کردن خاک، پخش آهک، اختلاط و آب پاشی، کوبیدن و تسطیح و عمل آوردن مخلوط می شود.
سیمان نیز بیشتر برای تثبیت خاکهای ریزدانه‌کاربرد دارد. اکثر خاکهای ریزدانه بغیر از خاکهای آلی قابل تثبیت با سیمان می‌باشند. بطور کلی هر خاکی که دارای کمتر از 2در صد مواد آلی بوده و مقدار سولفات قابل حل در آب آن از مقادیر مشخص شده تجاوز نکند را می‌توان با سیمان پرتلند تثبیت کرد. مکانیزم کلی تثبیت با سیمان مانند تثبیت با آهک می‌باشد. از این ماده نیز برای کم کردن خواص خمیری خاک استفاده می‌شود. از تغییراتی که سیمان در خاک بوجود می‌آورد می‌توان اشاره کرد به ایجاد در صد رطوبت بهینه بیشتر و وزن مخصوص خشک کمتر. مقدار سیمان مورد نیاز نیز با توجه به آزمایشهای دوام و آزمایشهای دیگر که بر روی خاک انجام می‌شود انتخاب می‌گردد. باید توجه داشت که زمان در افزایش مقاومت خاکهای تثبیت شده با سیمان اثر دارد و با گذشت زمان مقاوت این خاکها افزایش می‌یابد.مشخصات فنی خاکهای تثبیت شده با سیمان بستگی به عواملی همچون جنس خاک، مقدار سیمان،‌وزن مخصوص خاک تثبیت و کوبیده شده، کیفیت اختلاط خاک و سیمان، شرایط عمل آوری و همچنین بستگی به زمان دارد. تعیین در صد سیمان معمولا با استفاده از روشهای زیر که استاندارد شده و متداول می‌باشند انجام می‌پذیرد.
1- آزمایش وزن مخصوص –درصد رطوبت (ASTM D558)
2- آزمایش تر و خشک شدن (ASTM D559)
3- آزمایش یخبندان-ذوب یخ (ASTM D560)
در تثبیت خاک با سیمان باید به زودگیر بودن سیمان توجه خاصی داشت. زیرا باید تمام عملیات از جمله کوبیدن و متراکم کردن نهایی خاک را قبل از گرفتن سیمان به پایان رساند. بنابراین امروزه طول راه را به قطعات کوچکتر تقسیم میکنند وخاک هر قسمت را جدا با سیمان تثبیت می‌کنند، تا بتوانند به هدف خواسته شده به صورت مطلوب برسند. برای تثبیت خاک با سیمان مشخصا آب، مورد نیاز است که مقدار این آب بر اساس رطوبت بهینه که توسط آزمایش تراکم انجام می‌شود مشخص می‌گردد. بطور کلی مراحل تثبیت خاک با سیمان را می‌توان اینگونه نام برد: آماده کردن خاک، پخش سیمان، اختلاط خاک با سیمان، کوبیدن مخلوط سیمان، عمل آوری خاک تثبیت شده با سیمان.
قیر دیگر ماده‌ای می‌باشد که در تثبیت خاک مصارف گوناگونی دارد. تفاوت مصرف آن با آهک و سیمان در این است که این ماده در مورد تثبیت خاکهای درشت‌دانه و شنی کاربرد دارند. بعلت سخت بودن اندود کردن دانه‌های ریز با قیر، این ماده درخاکهای ریزدانه به عنوان تثبیت کننده کاربردی ندارد. قیر مایع برای تثبیت به کار می‌رود و از ویژگی‌های استفاده از آن کاهش خاصیت آب مکندگی خاک می‌شود. از آنجا که وجود سنگ حاوی خاک‌رس و یا مواد اینچنینی مانع از چسبیدن قیر به سنگدانه‌ها میشوند، مصالح سنگی باید از هر گونهآلودگی پاک باشند و همچنین خشک باشند تا قیر بخوبی به آنها بچسبد. مواردی که در تثبیت با قیر مد نظر هستند عبارتند از:
- آماده کردن خاک   
- پخش قیر
- اختلاط خاک و قیر
- عمل آوردن
- کوبیدن مخلوط قیری
از قیر برای بهبود خواص خمیری خاکهای شنی می‌توان استفاده کرد همچنین ماسه بخوبی قابل تثبیت شدن با قیر است زیرا قیر دانه‌های ماسه را اندود کرده و بخوبی به هم می‌چسباند. استفاده از قیر به عنوان تثبیت کننده برای عملیات زیر سازی به مقدار زیادی مربوط به تجربه مهندسی می باشد و باید توجیه فنی و اقتصادی بودن تثبیت خاک با قیر مورد بررسی قرار گیرد.
همچنین می‌توان خاکها را با ترکیبی از مواد معرفی شده در بالا تثبیت کرد. مثلا تثبیت خاک با استفاده از آهک و سیمان و یا آهک - قیر آبه و یا سیمان - قیر آبه، که هر مورد از اینها برای خاکهای خاصی کاربرد دارند.
هدف این تحقیق مشخص کردن انواع کاربرد استفاده از مواد تثبیت کننده می‌باشد و به ویژگی های استفاده از هر کدام از تثبیت کننده‌ها به صورت کامل پرداخته می‌شود. فاکتورهایی که برای انتخاب نوع تثبیت کننده مهم هستند ذکر می‌گردد. نحوه‌ی تثبیت و آزمایشهایی که در این حین بر روی خاک و مصالح آن انجام می‌شود توضیح داده می‌شوند. همچنین مراحل تثبیت خاک برای هر کدام از مصالح به صورت کامل ذکر خواهد گردید. در پایان نیز در مورد کنترل کیفیت محصول نهایی در صورت استفاده از تثبیت کننده‌ها توضیح داده می‌شود
قشر اساس، راه سازی
 تعریف
  قشر اساس دومین قشر از روسازی راه است که با مشخصات و ضخامت معین روی قشر زیراساس و در تمام عرض آن اجرا می شود.
 
  2-عملکرد اساس
 عملکرد اساس در روسازی عملکرد قشر اساس در روسازی بشرح زیر می باشد:
 
 تحمل بارهای وارده
  بارهای وارده از قشرهای بالاتر روسازی به وسیله این قشر تعدیل و به قشر زیراساس وارد می گردد به طوریکه تنش مجاز وارده، سبب نشست و یا تغییر شکل غیرمجاز آن نشود.
 
مسائل ایمنی مهم در طرح مرحله‌بندی گودبرداری
برای خاکبرداری لازم است طرح مرحله‌بندی مناسب با در نظر گرفتن کلیه‌ی مسائل ایمنی کار تهیه و به مورد اجرا گذاشته شود. یک طرح خوب باید به صورتی باشد که ایمنی کارگاه در هیچ مرحله‌ای تهدید نگردد. مراحل اجرای یک سازه‌ی نگهبان و  برخی مسائل ایمنی مهم آن به صورت ذیل پیشنهاد می‌گردد.
مرحله‌ی 1- پرکردن کلیه‌ی چاههای فاضلاب مجاور گودبرداری درداخل ساختگاه با بتن مگر
مرحله‌ی 2- حفرچاههای اطراف زمین به منظور اجرای شمع: ایمنی کارگران در برابر ازسقوط اشیاء و افراد به داخل چاه، در برابرتخریب دیواره‌ی چاه درحین حفاری و بعد از آن، خصوصاً درمواقع افزایش رطوبت دیواره‌ی چاه و حفاری درتراز زیرآب زیرزمینی
مرحله‌ی 3- نصب ستون های پیش ساخته یا درجا دردرون چاه‌ها:  ایمنی حمل، جابجایی و نصب.
مرحله‌ی 4- بتن ریزی پی ستون دردرون چاه: مسائل ایمنی مرحله‌ی 2.
مرحله‌ی 5- پرکردن داخل چاهها برای ستونهای پیش ساخته: مسائل ایمنی مرحله‌ی 2.
مرحله‌ی 6- مقاوم سازی دیوار مرزی یا اجرای دیوار مناسب پشت ساختمان مجاور، در تراز زمین طبیعی (این دیوار جهت جلوگیری از دوران دیوار مجاور ساخته می‌شود و برروی تیرها یا شناژهای متصل به ستونها اجرا و به عنوان بخشی ازسازه‌ی نگهبان تلقی می‌گردد). ایمنی افراد در سقوط اجسام در موقع دیوارچینی.
مرحله‌ی 7- خاکبرداری بوسیله‌ی ماشین‌آلات تا فاصله‌ی توقف گودبرداری. ایمنی افراد در برابر خطر حفاری با شیب نامناسب دیواره، دربرابر خطر خاکبرداری محل چاهها ی موجود در ساختگاه، خطر سقوط افراد، اشیاء به داخل گود، خطر عدم رعایت فاصله‌ی توقف مناسب، خطر وجود چاه فاضلاب درفاصله‌ی توقف.
مرحله‌ی 8- پی کنی و اجرای تکیه‌گاه پشت‌بند در تراز کف گود برای ایجاد رانش مقاوم خاک: ایمنی کارگران در برابر خطر تخریب دیواره‌ی گود.
مرحله‌ی 9- نصب عضو مورب پشت بند: مسائل ایمنی مرحله‌ی 3.
مرحله‌ی 10 – خاکبرداری فاصله‌ی توقف به روش دستی تا عمق مطلوب (حدود 5/1 متر): ایمنی افراد در برابر خطر سقوط به داخل گود، خطر زه آب به داخل گود، خطر ناپایداری دیواره‌ی گود در اثر وجود چاه در فاصله‌ی توقف.
مرحله‌ی 11- نصب تیرهای افقی در تراز بالایی فاصله‌ی توقف و اجرای دیوار بتنی: مسائل ایمنی مرحله‌ی 3.
مرحله‌ی 12- آرماتوربندی، قالب بندی و بتن ریزی دیوار سازه‌ی نگهبان: مسائل ایمنی مرحله‌ی 3.
مرحله‌ی 13- اجرای عناصر مورب و افقی درون صفحه‌ای پشت‌بند: مسائل ایمنی مرحله‌ی 3.
مرحله‌ی 14- اجرای مراحل 10 تا 13تا زمان اتمام کامل گودبرداری و نصب عناصر سازه‌ی پشت‌بند و دیوار توکار.
مرحله‌ی 15- نصب عناصر کاهنده طول کمانش جانبی خرپا
مرحله‌ی 16- آرماتور‌بندی، قالب‌بندی و بتن‌ریزی فونداسیون و ایجاد اتصال آن با پشت‌بند خرپایی.
مرحله‌ی 17- اجرای اسکلت سازه و سقف طبقه اول
مرحله 18- بریدن خرپای سازه نگهبان و ایجاد اتصال لازم بین آن و سقف سازه
مرحله‌ی 19- مراقبت از مسائل تهدید کننده‌ی پایداری دیواره‌ و ساختمان مجاور در تمام طول مدت گودبرداری وبعد از آن.
    
5-4- مسائل ایمنی ساختگاه پروژه قبل از گودبرداری
قبل ازانجام گودبرداری باید موارد مختلفی را درساختگاه بررسی کرد که ‌این بررسی‌ها به شرح ذیل است:
5-4-1- قبل از تخریب ساختمان ساختگاه پروژه چگونگی اتصال ساختمان‌های مجاور به ساختمان ساختگاه مورد بررسی قرارگرفته و دیوار‌های مشترک مرزی، مکان و نحوه‌ی ‌اتصال دیوار‌های مرزی به ‌هم، تیر‌ها یا سقف‌های مشترک دو ساختمان مجاور، وجود بازشو‌ها و نعل درگاه‌ها و لوله‌های دودکش یا داکت‌های تأسیساتی واقع دردیوار‌های مرزی، نوع مصالح آجر و ملات، فرسودگی، وجود ترک‌ها در دیوارساختمان مجاور، مورد شناسایی قرارگیرد.
5-4-2- با ساخت سقف‌های ایمن با استفاده از داربست‌های فلزی که بر روی آن به کمک توری‌های مناسب پوشیده شده، قبل از تخریب ساختمان ساختگاه، ایمنی کافی را دربرابر سقوط احتمالی اجسام و مصالح برسقف، دیوار، حیاط و معابر مجاور ساختگاه ‌ایجاد نمود.
5-4-3- قبل از انجام عملیات تخریب در ساختگاه پروژه، چاه‌های فاضلاب موجود درآن راشناسائی وآن‌ها رابا مواد مناسب پر نمود. چنانچه عمق این چاه‌ها بیش ازعمق گودبرداری ساختگاه باشد لازم است این چاه‌ها با مصالح بتن کم مایه یا بتن غوطه‌ای، حداقل تا 50 سانتی‌متر بالاتر از تراز کف گودبرداری پرگردد و سپس روی آن با مواد مناسب دیگر تا سطح زمین پر شود. محل این چاه‌ها باید درنقشه‌های نهایی سازه‌ی نگهبان ترسیم و به عنوان بخشی از شرایط مسأله در طراحی شرایط ایمنی گودبرداری لحاظ گردد.
5-4-4- انتخاب روش تخریب باید با دقت انجام پذیرفته و عملیات تخریب ساختمان ساختگاه پروژه تحت نظارت مهندس ناظرانجام پذیرد. باید درانتخاب ابزارها و تجهیزات تخریب دقت لازم به عمل آید تا درهنگام تخریب برساختمان مجاور نیروهای دینامیکی و استاتیکی قائم یا جانبی وارد نگردد. خصوصاً لازم بذکراست دیوارهای هم مرز با ساختمان مجاور با روش‌ها و ابزار‌های بدون ضربه تخریب و برداشته شود.
5-4-5- قبل ازانجام عملیات تخریب در ساختگاه ضرروی‌ است ‌انشعاب‌های تأسیسات مکانیکی و برقی موجود درآن با کسب مجوز از مراجع ذیربط و با نظارت کارشناس فنی مربوطه قطع گردد.
5-4-6- عوامل فنی مسئول در پروژه خصوصاً مهندس مجری و مهندس ناظر نسبت به مراحل مختلف گودبرداری و چگونگی ساخت عناصر پیش ساخته و درجا کاملاً توجیه گردیده و هماهنگی لازم بین مهندسین مجری، ناظر و مهندس طراح برای مقابله با مسائل پیش بینی شده و پیش بینی نشده به عمل آید.