*مقاله درباره مکانیک خاک*

مکانیک خاک :

علمی که به نام مکانیک خاک مشهور است هدف تعیین واقعی تر مقادیر ظرفیتهای ایمن تاب فشاری خاکها را در حالات خاص دنبال می کند و اگر از این علم به طور منطقی و عقلانی استفاده شود می توان مقاومتهای خاک را دقیقتر از آنچه که از جداول استخراج می گردد و یا با فرو کردن پاشنة کفش در ته گودال پی حاصل
می گردد برآورد نمود. اما نباید تصور کرد که مکانیک خاک یک علم دقیق است و در جوابهایش جای هیچگونه تردیدی نیست. مکانیک خاک هرگز نمی تواند ظرفیت دقیق تاب فشاری یک خاک واقعی را به دست دهد زیرا که خواص فیزیکی تمام خاکهای واقعی در محل ساختمان نقطه به نقطه چه در سطح و چه در عمق تغییر می کند مکانیک خاک فقط می تواند بگوید که مقاومت حجم کوچکی از خاک که به عنوان نمونه از عمق معینی و از گمانه معینی برداشت شده است چقدر است مقاومت خاکهای سایر قسمتهایی که فقط چند متر دورتر نه ممکن است از مقاومت نمونه هابیشتر و یا کمتر باشد به عبارت دیگر در مورد خاک نمی توان گفت که مشت نمونه خروار است.

در نتیجه شیفتگی و پر بها دادن به مکانیک خاک بی فایده است تعیین مقدار متوسط نتایج آزمایش نیز عملاً بی فایده است زیرا که این عمل عیناً مشابه اینست که نتایج ضعیف تر (نقطه ضعف خاک) صرفنظر گردد. در کاربرد نتایج آزمایشات باید هوشیارانه از قضاوت خودمان استفاده نمائیم زیرا که خاکها در وضعیت طبیعی خود چنان متغییرند و این تغییرات چنان دامنه وسیعی دارد که فی الواقع یک جواب واقعی برای ظرفیت مجاز تاب فشاری موجود نمی باشد و اگر در هر مطالعه خاکی وانمود شود که مسئله ساده است و عاری از هر گونه سردرگمی می باشد بی شک نتایج حاصله به علت بی توجهی به علم بی ارزش خواهد بود و در واقع مکانیک خاک چه می گوید و چگونه باید از زمین نمونه برداری نمود و چگونه این نمونه ها را در آزمایشگاه آزمایش کرد و نتایج حاصله از آزمایشات چه معنی و مفهومی دارند سپس تعداد مثال طراحی پی ها را بررسی و مختصری از آزمایش و نوع پی ها و ظرفیت مجاز تاب فشاری و غیره که تمام این در ارتباط با خاک بوده.

ظرفیتهای ایمن تاب فشاری برای خاکهای غیر چسبنده

بررسی مختصر محلی :

به فرض این که می خواهیم برای ساختمانی در محلی پی طراحی کنیم و می دانیم که خاک از نظر مشخصات یکنواخت می باشد و تا عمق قابل ملاحظه ای بدون تغییر امتداد یافته است اگر قبلاً تجربه ای با این نوع خاک داشته باشیم ممکن است قادر باشیم از خیس آن و ظاهرش قضاوت کنیم که چند کیلو نیوتن بر متر مربع بار را به طور ایمن تحمل خواهد کرد به عنوان مثال می توان انتهای مدادی را در یک خاک رس نرم که تاب فشاری آن 100Rn/m² و (1/02kg/cm²) می باشد به راحتی فرو برده و برای فرو بردن همان مداد در خاکی با ظرفیت 2 00kn/m² فشار قابل ملاحظه ای لازم است و برای فرو بردن مداد در خاکی با مقاومت 4 00kn/m² دچار اشکال زیاد می شود.

*تحقیق درباره خاکبرداری*

خاکبرداری به 2 روش انجام می شود : یکی خاکبرداری سطحی و دیگری خاکبرداری عمیق .

خاکبرداری سطحی بیشتر به منظور حفظ تعادل ساختمانهای ( بلند ) انجام می شود که در این روش ، حداقل 40 تا 50 سانتیمتر از خاکهای دستی روی سح زمین را بر می دارند .

اما خاکبرداری عمیق با توجه به خواست کارفرما در احداث زیرزمین برای بنا صورت می پذیرد .

وقتی عملیات خاکبرداری انجام می شود محل تماس بل لودر با خاک . دست خورده می شود که برای تراکم این خاک ، از غلطک محلی استفاده می‌شود که البته بهتر است قبل از آن ، از آب استفاده شود .

ـ جهت تعیین مقدار آب قبل از کوبش خاک ، بدین طریق عمل می کنیم : با داشتن سطح زمین و ضخامت 15 تا20 سانتیمتر خاک ، حجم خاک را بدست می آوریم . بعد با وزن مخصوص خاک ، وزن خاک را بدست آورده ، 20 درصد این وزن را‌ آب می زنیم .( غلطک 10 تا 15 سانتیمتر متراکم می کند .)

ـ خاکبرداری در عمق به دلایل زیر انجام می شود :

1) به عمق رفتن باعث رسیدن به مقاومت بهتر و بیشتر می شود .

2) سربار باعث افزایش ظرفیت باربری است .

3) طول گیرداری بیشتر ، باعث واژگونی کمتر می شود .

4) قرار گرفتن پی رد عمق باعث می شود که تحت تأثیر یخبندان تخریب نشود .

5) از فضای معماری زیر رمین هم استفاده می شود و..

ـ در خاکبرداری عمیق باید مواظب ریزش خاک بود .

چنانچه خاک بسیار ریزشی باشد و ساختمان همسایه هم وجود داشته باشد ، حدود یک تا 5/1 متری از دیوار همسایه خاکبرداری باید شود و خاک باقیمانده را بصورت شیارشیاری یعنی یک در میان خالی می کنیم . هر قسمت را که خالی می کنیم ، مهار می زنیم و بعد خاکهای بعدی را بر می داریم ومهار می زنیم .

البته یک در میان یا چند در میان بودن خاکبرداری : بستگی به نوع خاک و تشخیص مهندس مربوطه دارد .

در خاکبرداری عمیق ، برای مهار کردن ترانشه های خاکی ، یا از سپرهای مشبک و یا غیر مشبک استفاده می شود یا به تنهایی از المانهای افی و مایل

استفاده می توان کرد .

اگر از المانهای افقی و مایل استفاده شود این المانها می تواند چوبی یا فلزی ( پروفیل ) باشد .

در المانهای چوبی برای گیردار کردن المانهای افقی و مایل از گچ استفاده می شود و در المانهای فلزی ، از جوش می توان استفاده کرد .

ـ در خاکبرداری نقطة شروع مهم است . این نقطه بهتر است از جایی شروع شود که سرباری وجود نداشته باشد . ضمن اینکه در موقع خاکبرداری در شروع کار ، جهت بیل نباید به سمت منزل همسایه باشد .

« در تصویر فوق نمونه ای از خاکبرداری نشان داده شده است . ضمن اینکه عملیات پی ریزی و اجرای ستونها نیز دیده می شود . درتصویر فوق ، از مهار ترانشه ها و نیز مهار دیوار همسایه بدلیل ریزشی نبودن خاک . اثری دیده نمی شود که البته بهتر است در جهت اطمینان دیوار همسایه و خاک اطراف ، مهار شود .»

« در تصویر بالا ، مهار دیوار همسایه فقط با استفاده از المانهای عمودی چوبی و بوسیله گچ کاری انجام شده است . البته مهار کامل با استفاده از المانهای مایل که به المانهای افقی و عمودی تکیه می کند ، صورت می پذیرد .»

« پی ریزی »

پی انواع مختلفی دارد که از آن جمله است پی گسترده و پی نواری .

برای پی های گسترده فقط باید 30 تا40 سانتیمتر از کل خاک را باید برداشت ولی در پی های نواری 30 تا 40 سانتیمتر از محل پی نواری را فقط کمی می کنیم و سعی می کنیم که ازخاک اطراف به عنوان قالب پی استفاده کنیم . اما گاهی اوقات به قالب نواری احتیاج است .

قالب بندی در پی ریزی بخاطر شکل دادن بتن و عدم اختلاط بتن با مصالح مجاور و جلوگیری از فرار آب بتن پی ( ایزوله کردن پی ) انجام می شود .

قالب های مورد استفاده عبارتند از : قالبهای چوبی ، فلزی ، قالب با مصالح بنایی و استفاده از جدارة خاکی پیرامون پی کنی .

*تحقیق درباره خواص بتن*

تاریخچه:

استفاده از مواد شیمیایی از زمانهای بسیار دور متداول بوده است. مصریان قدیم گچ تکلیس شده ناخالص را بکار می‌بردند یونانیان و رومی‌ها سنگ آهک تکلنیس شده را مصرف می‌کردند و بعداَ آموختند که به مخلوط آهک و آب، ماسه،سنگ خردشده یا آجر و سفال‌های شکسته نیز اضافه کنند این اولین نوع بتن در تاریخ بود. ملات آهک درزیر آب سخت نمی‌شود و رومی‌ها برای ساختمان‌سازی در زیر آب، سنگ و آهک و خاکستر آتشفشانی با پودر بسیار نرم سفال‌های سوخته شده را با هم آسیاب می‌نمودند و بکار می‌بردند سیلیس و آلومین فعال موجود در خاکستر و سفال با آهک ترکیب شده و آنچه به اسم سیمان پوزولانی (پوزولان از اسم دهکده pozzuli که در نزدیکی آتشفشان وزو قرار دارد و برای اولین بار خاکستر آتشفشانی را در این محل پیدا نمودند گرفته شده است). شناخته شده است را تولید می‌نماید نام «سیمان پوزولانی» را تا به امروز برای توصیف سیمانهایی که بآسانی از آسیاب نمودن مواد طبیعی در دمای معمولی بدست می‌آیند بکار برده‌اند بعضی از ساختمانهای رومی که در آنها آجرها بوسیله ملات به یکدیگر چسبانده شده‌اند مانند

Coliseum در روم و pont du Gard در نزدیکی Nimes و سازه‌های بتنی مانند ساختمان pantheon در روم تا امروز باقی مانده‌اند و مواد سیمانی آنها هنوز سخت و محکم است در خرابه‌های نزدیک pompeii اغلب ملات بهم چسباننده سنگها کمتر از خود سنگها که نسبتاَ سست می‌باشد هوازده شده است.

در قرون وسطی انحطاطی در کیفیت و کاربرد سیمان بوجود آمد و فقط در قرن 18 بود که پیشرفتی در دانش سیمانها حاصل شد در سال 1756 که john Smeaton مأمور بازسازی برج چراغ دریایی Eddystone د رفرا ساحل جنوب غربی انگلستان شده بود به این نتیجه رسید که بهترین ملات وقتی بدست می‌آید که مواد پوزولانی با سنگ آهک حاوی نسبت قابل توجهی از مواد رسی مخلوط شود با تشخیص اینکه نقش خاک رس که قبلاً نامناسب در نظر گرفته می‌شد. Smeaton اولین شخصی بود که خواص شیمیایی آهک آبی یعنی ماده‌ای که از پخت مخلوطی از سنگ و خاک رس بدست می‌آید پی برد. متعاقباً سیمانهای آبی دیگر مانند سیمان رومی که james parker از کلسینه نمودن گلوله‌های سنگ آهک رسی آن را بدست آورده بوجود آمد. بالاخره در 1824 Joseph Aspdin که معماری در شهر لیدز بود سیمان پرتلند را به ثبت رساند این سیمان را از حرارت دادن مخلوطی از پودر نرم خاک رس و سنگ آهک سخت در کوره تاحدودی که CO₂ آن بخارج رانده وشد بدست آورند دمای کوره خیلی پائین‌تر از حد لازم برای تولید کلینکر نخستین نمونه از سیمانی که امروزه آن را به نام سیمان پرتلند می‌شناسیم در سال 1845 بوسیله Isaac Johnson از حرارت دادن مخلوط خاک رس و سنگ آهک کیفیت تا حد کلینکر شدن و صورت پذیرفتن واکنش‌های لازم برای تشکیل ترکیبات چسباننده‌ی پرقدرت تهیه گردید.

نام سیمان پرتلند که در ابتدا به علت تشابه رنگ و سیمان حاصل کرده با سنگ پرتلند – سنگ آهکی که در Dorset انگلستان استخراج می‌شود به آن داده شد تا امروز در سراسر دنیا برای توصیف سیمانی که از در هم آمیختن کامل و حرارت دادن مواد آهکی و رسی، یا سایر مواد حاوی سیلیس، آلومین، و اکسید آهن تا دمای کلینکر شدن و آسیاب نمودن کلینکر حاصل شده باقی مانده است و تعریف سیمان پرتلند در استانداردهای مختلف با توجه به اینکه از پخت سنگ گچ به آن افزوده می‌شود بر این راستا قرار دارد امروزه ممکن است مواد دیگری نیز افزوده یا آمیخته شوند.

بتن تازه:

گواینکه بتن تازه فقط بصورت گذرا مورد توجه واقع می‌شود باید توجه نمود که مقاومت بتن با نسبتهای مخلوط معین بصورت خیلی جدی تحت تأثیر درجه‌ی تراکم آن واقع می‌شود و بنابراین بسیار مهم است که روانی مخلوط بتن تازه در حدی باشد که بتوان آنرا با سهولت کافی حمل نمود درجاریخت، متراکم کرد و سطح آن را پرداخت نمود بدون آنکه در خلال این مراحل جداشدگی صورت گیرد.

عوامل مؤثر بر کارآیی:

عامل اصلی مقدار آب مخلوط است که بر حسب کیلوگرم( یا لیتر) آب، بر متر مکعب بتن، بیان می‌شود از نظر سهولت( گواینکه تقریبی است) فرض می‌شود که برای یک نوع سنگدانه بخصوص با دانه‌بندی معین و کارآیی مشخص بتن، مقدار آب مستقل از نسبت سنگدانه‌ها به سیمان و یا از مقدار سیمان مخلوط باشد براساس این فرض می‌توان نسبت‌های مخلوط بین بتن‌های بامقدار سیمان مختلف را تخمین زد. جدول A مقادیر نمونه آب را برای اسلامب‌های مختلف بتن و حداکثر اندازه‌های مختلف سنگدانه‌ها می‌دهد این مقادیر فقط در مورد بتن بدون حباب هوا صدق می‌کند.