بتن سبک و اثر میکروسیلیس در افزایش مقاومت آن
مقدمه :
تولید سیمان که ماده اصلی چسبندگی در
بتن است در سال 1756 میلادی در کشور
انگلستان توسط «John smeaton » که مسئولیت ساخت پایه برج دریایی «Eddystone » را بر
عهده داشت آغاز شد و درنهایت سیمان پرتلند در سال 1824 میلادی در جزیره ای به همین
نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسید. مردم کشور ما نیز از سال 1312
با احداث کارخانه سیمان ری با مصرف سیمان آشنا شدند و با پیشرفت صنایع کشور، امروزه
در حدود 26 الی 30 میلیون تن سیمان در سال تولید می گردد. با آگاهی مهندسان از نحوه
استفاده سیمان در کارهای عمرانی ، این ماده جایگاه خودش را در کشورمان پیدا
کرد.
یکی از روشهای ساختمان سازی که امروزه در جهان به سرعت توسعه می یابد
ساختمانهای بتنی است. بعد از انقلاب اسلامی به
علت کمبود تیر آهن در نتیجه تحریمها و نیز گسترش ساخت و سازهای عمرانی در کشور ،
کاربرد بتن بسیار رشد نمود. علاوه بر
این موضوع ساختمانهای بتنی نسبت به ساختمانهای
فولادی دارای مزایایی از قبیل مقاومت
بیشتر در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی ( خورندگی ) آسان بودن امکان تهیه بتن به علت فراوانی مواد متشکله بتون و عایق
بودن در مقابل حرارت و صوت می باشند که توسعه روز افزون این نوع ساختمانها را فراهم
می سازد.
یکی از معایب مهم ساختمانهای بتنی وزن بسیار زیاد ساختمان می باشد که با میزان
تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبت
مستقیم دارد. اگر بتوانیم تیغه های جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازیم وزن ساختمان و در نتیجه آن تخریب
ساختمان توسط زلزله مقدار زیادی کاهش می یابد. ولی کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این
نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن
بوده است. استفاده از میکروسیلیس در ساخت بتن سبک سبب شده است که مقاومت بتن سبک بالا رود و این محدودیت کاهش یابد. در این
تحقیق ضمن توضیحاتی در مورد بتن و
تاثیر آب بر روی مقاومت بتن، بیشتر درباره بتن سبک و روشهای افزایش مقاومت آن با استفاده از میکروسیلس، خواص
مکانیکی و همچنین موارد کاربرد آن بحث می شود.
1- سیمان
- سیمان
تولید شده در کشور ما با سیمان تولید شده در کشورهای صنعتی متفاوت است که لازم است
تفاوت آن تا حد ممکن بررسی شود.
- طبقه بندی سیمانها شناسایی شود.
-
عدم تنوع در کیفیت سیمان نشانه ضعفهایی از سیستم ساخت و ساز می باشد.
- عدم
استفاده از سیمان با کیفیت بالا از عوامل اولیه عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می
باشد.
2- شن و ماسه
- معیارها و آئین نامه های تولید کلان شن
و ماسه بررسی شود.
- تولید کلان شن و ماسه در کشور ما از نظر معیار و رعایت
آئین نامه های تولید بررسی شود.
- معایب شن و ماسه تولیدی در کشور در حد
کلان بدلایل زیر آنرا در درجه دوم و یا سوم کیفیت قرار می دهد.
الف : وجود
گرد و غبار
ب : عدم شستشو
ج : دانه بندی ناصحیح
د : استفاده
از شن و ماسه رودخانه ای بجای شن و ماسه شکسته.
- استفاده از شن و ماسه درجه
2 و یا 3 از عوامل ثانوی عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد.
افزایش مقاومت بتن مد نظر تمام دست اندرکاران صنعت تولید
بتن می باشد.
ساختار
بتن :
- بتن دارای چهار رکن اصلی می باشد که به صورت
مناسبی مخلوط شده اند ، این چهار رکن عبارتند از :
الف : شن
ب : ماسه
ج :
سیمان
د : آب
- در برخی شرایط برای رسیدن به هدفی خاص مواد مضاف به آن
اضافه می شود که جزﺀ ارکان اصلی بتن به
شمار نمی آید.
- توده اصلی بتن
مصالح سنگی درشت و ریز ( شن و ماسه ) می باشد.
- فعل و انفعال شیمیایی بین
سیمان و آب موجب می شود شیرابه ای بوجود آید و اطراف مصالح سنگی را بپوشاند و مصالح
سنگی را بصورت یکپارچه بهم بچسباند.
- استفاده از آب برای ایجاد واکنش
شیمیایی است.
- برای ایجاد کار پذیری لازم بتن مقداری آب اضافی استفاده می شود تا بتن با پر کردن کامل زوایای قالب بتواند دور
کلیه میلگرد های مسلح کننده را بگیرد.
- جایگاه استفاده آب در بتن به لحاظ انجام عمل هیدراتاسیون دارای حساسیت
بسیار زیادی است.
ویژگیهای آب مصرفی بتن :
- آب های مناسب برای ساختن
بتن
1- آب باران
2- آب
چاه
3- آب برکه
5- آب رودخانه در صورتی که به پسابهای شیمیایی
کارخانجات آلوده نباشد و غیره …
بطور کلی آبی که برای نوشیدن مناسب باشد
برای بتن نیز مناسب است باستثناﺀ
مواردی که متعاقبا توضیح داده خواهد شد.
- آبهای نا مناسب برای ساختن
بتن
1- آبهای دارای کلر ( موجب
زنگ زدگی آرماتور می شود )
2- آبهایی که بیش از حد به روغن و چربی آلوده می
باشند.
3- وجود باقیمانده نباتات در آب.
4- آب گل آلود ( موجب پایین
آوردن مقاومت بتن می شود )
5- آب باتلاقها و
مردابها
6- آبهای دارای رنگ تیره و بدبو
7- آبهای گازدار مانند2 co
و…
8- آبهای دارای گچ و سولفات و یا کلرید موجب اثر گذاری نا مطلوب روی بتن می شوند.
نکته : 1- آبی که مثلا شکر
در آن حل شده است برای نوشیدن مناسب است ولی برای ساخت بتن مناسب نیست.
نکته : 2- مزه بو و یا
منبع تهیه آب نباید به تنهایی دلیل رد استفاده از آب باشد.
نکته : 3-
ناخالصیهای موجود در آب چنانچه از حد معین بیشتر گردد ممکن است بشدت روی زمان گرفتن
بتن ، مقاومت بتن ، پایداری حجمی آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگی فولاد
شود.
نکته : 4- استفاده از آب مغناطیسی بعنوان یکی از چهار رکن اصلی مخلوط
بتن می تواند بعنوان تاثیرگذار بر روی
یارامترهای مقاومت بتن انتخاب گردد.
تمایز بتن از نظر چگالی :
الف : بتن معمولی : چگالی بتن معمولی در دامنه باریک 2200 تا 2600 kg/m3
قرار دارد زیرا اکثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندکی دارند ( ادامه این مبحث از بحث
ما خارج است )
ب : بتن سنگین :
از این بتنها در ساختمان محافظهای بیولوژیکی
بیشتر استفاده می شود مانند ساختار ، آکتورهای هسته ای و پناهگاههای ضد هسته ای که
مورد بحث ما نمی باشد که چگالی آن معمولا بیشتر از 2200 تا 2600 کیلوگرم بر متر
مکعب می باشد.
ج : بتن سبک : مصرف بتن سبک اصولا تابعی از ملاحظات اقتصادی است ضمن
اینکه استفاده از این بتن بعنوان مصالح
ساختمانی دارای اهمیت بسیار زیادی است این بتن دارای چگالی کمتر از 2200 تا 2600 کیلوگرم
در متر مکعب می باشد. بدلیل اینکه دارای چگالی کمتر از بتن سنگین است دارای امتیاز قابل توجهی از نظر
ایجاد بار وارده بر سازه می باشد چگالی بتن سبک تقریبا بین 300 و 1850 کیلوگرم بر متر مکعب
می باشد یکی از امتیازات مهم امکان استفاده از مقاطع کوچکتر و کاهش مربوطه در
اندازه پی ها می باشد ضمن اینکه قالبها فشار کمتری را از حالت بتن معمولی تحمل می کنند و همچنین در کاهش
جابجایی کل وزن مصالح بدلیل افزایش
تولید جایگاه ویژه ای دارد.
روش های کلی تولید بتن سبک :
- روش اول : از مصالح متخلخل
سبک با وزن مخصوص ظاهری کم بجای
سنگدانه معمولی که تقریبا دارای چگالی 6/2 می باشد استفاده می کنند.
- روش
دوم : بتن سبک تولید شده در این روش بر اساس ایجاد منافذ
متعدد در داخل بتن یا ملات می باشد که
این منافذ باید به وضوح از منافذ بسیار ریز بتن با حباب هوا متمایز باشد که بنام بتن اسفنجی ، بتن منفذ دار و یا بتن گازی یا بتن هوادار می شناسند.
- روش سوم : در
این روش تولید ، سنگدانه ها ی ریز از مخلوط بتن حذف می شوند. بطوریکه منافذ متعددی بین ذرات
بوجود می آید و عموما از سنگدانه های درشت با وزن معمولی استفاده می شود. این نوع
بتن را بتن بدون سنگدانه ریز می نامند.
نکته :
کاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه و جود منافذ یا در مصالح یا در ملات و یا در
فضای بین ذرات درشت موجب کاهش مقاومت
بتن می شود.
طبقه بندی
بتن های سبک بر حسب نوع کاربرد آنها :
- بتن سبک باربر ساختمان
- بتن مصرفی در دیوارهای غیرباربر
-
بتن عایق حرارتی
نکته 1- طبقه
بندی بتن سبک بار بر طبق حداقل مقاومت فشاری انجام می گیرد.
مثال : طبق
استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن
سبک ---- مقاومت فشاری بر مبنای نمونه های استوانه ای
استاندارد از شده پس از 28 روز نباید کمتر از Mpa 17 باشد. و وزن مخصوص آن نباید از
1850 کیلوگرم بر متر مکعب تجاوز نماید که معمولا بین 1400 او 1800 کیلوگرم بر متر
مکعب است.
نکته : 2- بتن مخصوص
عایق کاری معمولا دارای وزن مخصوص کمتر از 800 کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت بین 7/0 و Mpa 7 می باشد.
انواع
سبک دانه هایی که به عنوان مصالح در
ساختار بتن سبک استفاده می شود :
الف - سبک دانه های طبیعی : مانند دیاتومه ها ، سنگ پا
، پوکه سنگ ، خاکستر ، توف که بجز دیاتومه ها بقیه آنها منشاﺀ آتشفشانی
دارند.
نکته :1- این نوع سبک
دانه ها معمولا بدلیل اینکه فقط در بعضی از جاها یافت می شوند به میزان زیاد مصرف
نمی شوند ، معمولا از ایتالیا و آلمان اینگونه مصالح صادر می شود.
نکته : 2-
از انواعی پوکه معدنی سنگی که ساختمان داخلی آن ضعیف نباشد بتن رضایت بخشی با وزن مخصوص 700 تا 1400 کیلو
گرم بر متر مکعب تولید می شود که خاصیت عایق بودن آن خوب می باشد اما جذب آب و جمع
شدگی آن زیاد است. سنگ پا نیز دارای خاصیت مشابه است.
ب - سبک دانه های مصنوعی : این سبک دانه ها به چهار گروه تقسیم می
شوند.
- گروه اول : که با حرارت دادن و منبسط شدن خاک رس ، سنگ رسی ، سنگ
لوح ، سنگ رسی دیاتومه ای ، پرلیت ، اسیدین، ورمیکولیت بدست می آیند.
- گروه
دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره کوره آهن گدازی به طریقی مخصوص بدست می
آید.
- گروه سوم : جوشهای صنعتی ( سبکدانه های کلینکری) می باشند.
- گروه چهارم
: مخلوطی از خاک رس با زباله خانگی و لجن فاضلاب پردازش شده را می توان به صورت
گندوله در آورد تا با پختن در کوره تبدیل به سبک دانه شود ولی این روش هنوز به صورت تولید
منظم در نیامده است.
الزامات سبکدانه ها بتن سازه ای :
الزامات سبکدانه ها در آیین نامه های ASTM C330-89 ( مشخصات
سبکدانه ها برای بتن سازه ای در آمریکا ) و BS 3797:1990 (
مشخصات سبکدانه ها برای قطعات بنایی و
بتن سازه ای در بریتانیا ) داده شده
اند. در استاندارد بریتانیایی مشخصات واحدهای بنایی نیز مورد بحث قرار گرفته است.
این آیین نامه ها محدودیتهایی برای افت حرارتی ( 5% درASTM و4% در BS)و همچنین در
BS برای مقدار سولفات 1% 3 so (به صورت جرمی ) را مشخص نموده اند.
ذکر این
نکات برای فهم بهتر مفید است :
1- آیین نامه BS 1047:7983 مشخصات دوباره در
هوای سرد شده ، که منبسط نشده است را در بر می گیرد.
2- سبکدانه های به کار رفته در بتن سازه ای ، صرفنظر از منشأ آنها تولیداتی
مصنوعی می باشند و در نتیجه معمولا یکنواخت تر از سبکدانه طبیعی می باشند. بنابراین سبکدانه را می توان برای تولید بتن سازه ای با کیفیت ثابت مورد استفاده قرار
داد.
نکته : سبکدانه ها دارای خصوصیت
ویژه ای هستند که سنگدانه های معمولی فاقد آن می باشند و در رابطه با انتخاب
نسبتهای مخلوط و خواص مربوط به بتن
حاصل دارای اهمیت ویژه ای می باشند.این ویژگی عبارتست از توانایی سبکدانه ها در جذب مقادیر زیاد آب و همچنین امکان
نفوذ مقداری از خمیر تازه سیمان به درون منافذ باز ( سطحی ) ذرات سبکدانه (مخصوصا ذرات درشت تر ) در نتیجه این جذب آب
توسط سبکدانه ، وزن مخصوص آنها زیادتر از وزن
مخصوص ذراتی می شود که در گرمچال خشک شده اند.
روش افزایش مقاومت بتن سبک :
کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این
نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن
بوده است برای بدست آوردن بتن سبک با مقاومت زیاد روشهای زیادی مورد توجه قرار گرفته
است.
نکته : عامل موثر و مشترک در کلیه این پژوهشها مصرف میکروسیلیس در
بتن می باشد.
تحقیقات مشترک
V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزایش مقاومت بتن سبک و بهبود دیگر خواص آن با استفاده از سبکدانه های سیلیسی منبسط شده ، به اعتقاد آنان
مقاومت بتن سبک تابعی از مقاومت سبکدانه ها و ملات است که این رابطه به صورت ذیل
ارائه گردید.
fc = fm (vm)+fa (1-vm)
fc = مقاومت بتن fa = مقاومت سبکدانه
fm = مقاومت ملات vm = حجم نسبی ملات
بدین ترتیب
مشاهده می شود که می توان با افزایش
مقاومت سبکدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبک را افزایش داد.
منابع :
----------------------
www.parsidoc.com
وبلاگ مهرزاد شیری
----------------------
کلمات کلیدی :
----------------------
بتن
سبک-میکروسیلیس-سیمان-شن و ماسه-ساختار بتن-ویژگیهای آب مصرفی بتن-طبقه بندی بتن
های سبک-الزامات سبکدانه ها بتن سازه ای-روش افزایش مقاومت بتن سبک-
----------------------
نام ثبت کننده مقاله : parvaz2006
اجرای عملیات آرماتوربندی شامل طولی , عرضی و آرماتورهای ریشه ستونها
اینک بحث بر سر این موضوع است که هنگام قالب بندی فونداسیون , برای قالب بندی نقاطی که در آن نقاط ستون قرار میگیرد باید چه کنیم . چنانچه پی ریخته شده جهت ستون بتنی باشد میله گردهایی عمودی که قسمتی از آن خارج از پی قرار گرفته باشد در بتن قرار میدهند و آرماتورهای ستون را به آن میبندند . البته باید به نحوی بستن آرماتور های طولی و عرضی نیز اشاره کرد . در قسمتهای از پی ممکن است بر اساس محاسبه به دو شبکه کف و بالا احتیاج باشد . که به آنها شبکه مش گفته میشود . شبکه مش پایین به وسیله اسپیسر یا همان لقمه از بتن مگر فاصله میگیرد. البته به میله گرد ها یک خم گونیایی در انتهای آن می دهند که میله گردو بتن بهتر به هم گیر کنند . این خم بستگی به محل اجرا دارد که به طور مثال میتوان به حد 20 تا 30 سانتیمتری آن در پی اشاره کرد . در بعضی از مکانها که نیاز به پی یا شناژهای بلند می باشد ( بیش از 12 متر به دلیل محدودیت طول میلهگردها ) باید در محل اتصال آرماتورها به هم اورلب گذاشت که طول آن بستگی به طول و قطر آرماتور دارد . یعنی 2 آرماتور طولی به طور مثال در پی در حدود 1 متر روی هم می آیند و با سیم آرماتور بندی به هم بسته میشود . نکته دیگری که در این مورد قابل ذکر است نگه داشتن آرماتورهای شبکه مش بالا به وسیله آرماتور های خرک میباشد . آرماتور های ریشه یا انتظار که برای اتصال شالوده به ستون به کار می رود باید تا سطح آرماتورهای زیرین پی ادامه داشته باشد ولی اگر ارتفاع پی از 1.25 متر تجاوز کند میتوانیم تنها 4 عدد آرماتورهای گوشه های ستون را تا آرماتور زیرین پی ادامه داده و بقیه آرماتورهای ستون را به اندازه 40 داخل بتن پی نمود . کلیه آرماتورهای ریشه باید در انتها دارای خم نود درجه باشد . این آرماتور ها باید به وسیله خاموت به یکدیگر متصل شده و داخل پی به خوبی مستقر شود و یا به عبارت دیگر باید خاموتهای ستون تا داخل پی ادامه یابد . طول آن قسمت ار آرماتور های ریشه که باید خارج از پی قرار گیرد تا میله گردهای ستون به آن بسته شود باید به وسیله مهندس محاسب تعیین گردد ولی در هیچ صورت نباید از 50 تا 60 سانتیمتر کمتر شود . اگر نتیجه محاسبات بیش از اعداد داده شده در این قسمت باشد باید از اعداد به دست آمده به وسیله محاسبات استفاده کرد .
عیبهای معمول جوشکاری در اجرای ساختمانهای فولادی، روشهای بازرسی و کنترل کیفیت جوش
1. طراحی و اجرای سازه فلزی
2. عیبها و ناپیوستگى های معمول در جوشکاری
3. ناپیوستگیهاى فلز جوش و فلز پایه
3-1 . ترکها
3-2. ذوب و نفوذ ناقص
3-3. سرباره های محبوس شده
3-4. تخلخل
3-5. بریدگی کنار جوش.
3-6 . پرشدن ناقص
3-7. سررفتن
3-8. تحدب بیش از حد
3-9. لکه قوس و پاشش
3-10. اعوجاج
3-11 . تورق و پارگى سراسری
12.3. جابجا شدن و ناپیوستگی هاى ابعادى
4. آزمایشهای جوش
4-1. ارزیابى جوشکار
روشهاى آزمایشى که کیفیت یک جوش را تعیین می کند، در سه طبقه بندى بسیار وسیع قرار می گیرد.
1-آزمایش هاى غیر مخرب
2- آزمایشهاى مخرب
3- بازرسى عینى .
4-2. آزمایشهاى غیر مخرب.
4-2-1. آزمون ذرات مغناطیسى
4-2-2. بازرسى با مواد نافذ
4-2-3. آزمون فراصوتى
4-2-4. آزمایش پرتونگاری
4-3. آزمایشهای مخرب
5. نتیجه گیرى
ساختمانهاى فولادى بخش قابل توجهى از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهند و یکی از مهمترین موضوعات در هر ساختمان فولادى بویژه از نقطه نظر مقاومت لرزه اى، کنترل جوشکارى آن میباشد. جوشها در همه بخشها بایستى منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و کنترل کیفیت لازم بررسى گردد. در این خصوص حتى ممکن است در یک ساختمان فولادى کوچک به انجام آزمایشات غیر مخرب (NDT) بر روى جوش نیاز باشد. در استاندارد ، 2800، آزمایشات اولتراسونیک و رادیوگرافى براى کنترل اتصالات جوشى قابهاى خمشى ویژه اجبارى شده است که البته بسته به تشخیص مهندس ناظر در سایر حالات نیز انجام میگیرد.
اتصالات در ساختمانهاى فولادى
1. طراحی و اجرای سازه فلزی
مشکل اصلی آسیب پذیرى لرزه ای ساختمانها ، عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا می باشد. دستورالعملهای اتصالات جوشکاری شده و ضوابط طراحی ساختمانهای فولادی، گاهی در طراحی و اجرا سهل انگاری میشود. لذا بایستی سطح معلومات فنی این افراد افزایش یافته و نیز مکانیزمی براى اعمال قاطعیت اجرایی و کنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوری که حقوق مهندس ناظر حفظ شده و مسئولیتها به درستی تقسیم گردد.
ساختمانهای فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل میدهند و یکی از مهمترین موضوعات در هر ساختمان فولادی، کنترل جوشکاری آن میباشد . اهمیت این امر در زلزله های اخیر نتمان داده شده است که خسارات اساسی پس از بریدن جوش اتصال عضو سازه ای مدید میآید
جوشها در همه بخشها بایستی منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و کنترل کیفیت لازم بررسی گردد. در استاندارد 2800 ، آزمایشات اولتراسونیک و رادیوگرافى براى کنترل اتصالات جوشی قابهای خمشی ویژه اجباری شده است که البته بسته به تشخیص مهندس ناظر در سایر حالات حتی در ساختمانهای معمولی نیز باید انجام گردد. در این مقاله ، ضمن مروری بر عیبهای معمول جوشکاری در اجرای ساختمانهای فولادی، روشهای بازرسی و کنترل کیفیت جوش ارائه میگردد.
2. عیبها و ناپیوستگى های معمول در جوشکاری
یکی از مهمترین وظایف بازرس یا تیم کنترل کیفی جوش ، ارزیابی حقیقی جوش ها به منظور بررسی مناسب بودن آن ها در شرایط بهره برداری و در واقع تعیین هر گونه کمبود و نیز نامنظمی در جوش یا قطعه جوشکاری شده که عموما ناپیوستگى نامیده میشود میباشد. در حالیکه یک ناپیوستگى، هر گونه اختلال در ساختار یکنواخت را بیان می کند، یک عیب ناپیوستگى وپژه است که مناسب بودن سازه یا قطعه را زیر سئوال می برد. شکل ناپیوستگى را میتوان به دو گروه کلی خطی و غیر خطی تقسیم نمود. ناپیوستگى هاى خطی طولی به مراتب بیش از پهنا دارند. زمانیکه در جهت عمود بر تنش اعمالى قرار گیرند، یک ناپیوستگى خطی نسبت به غیر خطی شرایط بحرانی تری را ایجاد می کند، چرا که احتمال اشاعه و در نهایت تخریب آن بیشتر خواهد بود.
3. ناپیوستگیهاى فلز جوش و فلز پایه
3-1 . ترک ها
بحرانی ترین ناپیوستگى ها، ترکها هستند. شرایط اضافه بار باعث ایجاد ترکها و تمرکز تنش می شود. یک روش گروه بندی ترکها با مشخص کردن آنها به صورت گرم یا سرد است . همچنین ترکها را میتوان توسط جهت آنها نسبت به محور طولی جوش توصیف نمود. ترکهای طولی بعلت تنشهای انقباضی عرضی جوشکاری یا تنشهای سرویس ایجاد می شوند. ترکهای عرضی عموما به علت اثر تنشهای انقباضی طولی جوشکاری روی جوش یا فلز پایه با انعطاف پذیرى کم ایجاد می شوند
انواع مختلف ترک با توصیف دقیق موقعیتهای اجزا مختلف شامل :
ترکهای گلویی، ریشه ، کناره ، چاله جوش ، زیر گرده منطقه متاثر از حرارت و فلز پایه هستند.
ترک های گلویی که از میان گلویی جوش یا کوتاهترین مسیر در سطح مقطع جوش گسترش می یابد، از نوع ترکهای طولی بوده و اغلب در طبقه بندی ترک گرم قراردارند. ترکهای طولی و عرضی در جوشهای شیاری و گوشه ترکهای ریشه در فلز پایه یا در خود جوش نیز در زمره ترکهای طولی هستند. ترکهای کناره جوش در فلز پایه ایجاد شده و در کناره جوش توسعه ما یابند. ترکهای چاله جوش درنقطه پایانی ردیف های منفرد جوش در صورت عدم مهارت جوشکار ایجاد می شوند. دسته پسین ترکها، ترک زیر جوش به علت حضور هیدرورن است .
این نوع ترک بجای فلز جوش در ناحیه تحت تاثیر حرارت به موازات خط ذوب واقع هستند.
3-2. ذوب و نفوذ ناقص
طبق تعریف ، ذوب ناقص یک ناپیوستگى در جوش است که ذوب شدن بین فلز جوش و سطوح ذوب و یا لایه های جوش رخ نداده باشد. بعلت خطی بودن و انتهای نسبتا تیز آن ، ذوب ناقص از ناپیوستگى های بارز در جوش است و در وضعیتهای مختلف در منطقه جوش تشکیل می شود. نفوذ ناقص معرف حالتی است که فلز جوش به طور کامل در سراسر ضخامت ورق گسترده نشده باشد. موقعیت این عیب در مجاورت ریشه جوش است . ذوب و نفوذ ناکافی به علت عدم مهارت جوشکار، شکل نامناسب اتصال یا آلودگی اضافی ایجاد می شود.
3-3. سرباره های محبوس شده
مناطقی در سطح مقطع یا در سطح جوش هستند که سرباره محافظ حوضچه جوش به طور مکانیکی درون فلز منجمد شده محبوس میشود. این سرباره منجمد شده بخشی از مقطع جوش را نمایش می دهد که فلز جوش بخوبی ذوب نمی شود. این پدیده خود سبب ایجاد بخشى ضعیف در نمونه خواهد شد. در حقیقت سرباره های محبوس شده اغلب در ارتباط با ذوب ناقص هستند.
3-4. تخلخل
این نوع ناپیوستگی در خلال انجماد جوش در اثر حبس گاز ایجاد می شود. بنابراین تخلخل را بسادگى میتوان ، حفره های گاز درون فلز جوش منجمد شده دانست . به علت طبیعت کروى شکل آنها، تخلخل کمترین خطر را در میان دیگر ناپیوستگی ها داراست ولی در زمانیکه جوش باید تحمل فشارهای بالا را داشته باشد حضور تخلخل خطرناک خواهد بود. منابع مختلفی براى حضور رطوبت یا آلودگى وجود دارد که میتوان الکترود فلز پایه ، گاز محافظ یا محیط اطراف را در این میان نام برد، تغییر در تکنیک جوشکاری نیز می تواند سبب ایجاد تخلخل شود.
3-5. بریدگی کنار جوش
بریدگی کنار جوش یک ناپیوستگی سطحی است که در فلز پایه مجاور فلز جوش رخ میدهد. در شرایطی عیب را داریم که فلز پایه شسته شده ولی با فلزی پر کننده جبران نمی شود. نتیجه ، ایجاد یک شیار خطی با شکلی نسبتا تیز است که در فلز پایه تشکیل می شود. این عیب بعلت سطحی بودن ماهیت آن براى بارگذاری خستگی خطرناک است . بریدگی کنار جوش عموما به علت تکنیک جوشکاری نامناسب ایجاد می گردد، به ویژه اگر سرعت حرکت جوش زیاد باشد. علاوه بر این اگر گرمای جوشکاری بسیار بالا باشد می تواند سبب ذوب شدن بیش از حد فلز پایه گردد.
3-6 . پرشدن ناقص
این مورد مشابه بریدگی کنار جوش ، یک ناپیوستگی سطحی است که به علت کمبود ماده در مقطع عرضی ایجاد میشود. تنها تفاوت در این میان این است که پرشدن ناقص در فلز جوش ولی بریدگی کنار جوش در فلز پایه یافت می شود. به بیان ساده ، پرشدن ناقص ، زمانی رخ می دهد که فلز پر کننده به اندازه کافی براى پرکردن اتصال جوش در دسترس نباشد . مشابه بریدگی کنار جوش ، پرشدن ناقص نیز هم در سطح رویى و هم در ریشه جوش ظاهر می شود. دلیل اولیه پرشدن ناقص ، تکنیک غلط جوشکاری است . مثلا سرعت زیاد جوشکاری اجازه پرشدن اتصال و هم سطح شدن آن با فلز را نمی دهد.
3-7. سررفتن
نوع دیگر ناپیوستگی سطحی جوش که از تکنیک نامناسب جوشکاری (سرعت جوشکاری خیلی آرام ) ناشی می شود، سررفتن است که در آن ، فلز جوش روى فلز پایه مجاورش سر میرود و درکناره جوش ، شیارى تیز را ایجاد می نماید. به علاوه اگر مقدار سررفتن به اندازه کافی زیاد باشد می تواند ترکی را که از این تمرکز تنش ایجاد می شود را مخفی نماید.
3-8. تحدب بیش از حد
این ناپیوستگی مختص جوشهای گوشه است و طبق تعریف تحدب عبارت از حداکثر فاصله از رویه محدب یک جوش گوشه تا خط واصل بین کناره های جوش است . از نقطه نظر استحکام مقدار تحدب در جوش گوشه ضروری است ولی اگر از حدی بیشتر باشد، به عنوان یک عیب تلقی می شود. این مطلب هم از نقطه نظر اقتصادی (مصرف فلز پرکننده بیشتر) و هم از نظر حضور مناطق تیز اطراف جوش به خصوص در بارگذارى خستگى مطرح می شود. دلیل ایجاد تحدب ، آرام بودن سرعت جوشکاری یا تکنیک ناصحیح جوشکاری است .
3-9. لکه قوس و پاشش
لکه های قوس در نتیجه شروع قوس عمداً یا تصادفی روی سطح فلز پایه دور از اتصال به وجود میآیند. در اثر این رخداد، منطقه ای متمرکز شده از سطح فلز پایه ذوب شده و سریعاً سرد و شکننده می شود. پاشش همان ذرات فلزی پراکنده ناشی از جریان بالای جوشکاری هستند که در تشکیل جوش نقشی ندارند. از نقطه نظر بحرانی بودن ، پاشش ممکن است زیاد مهم تلقی نشود، ولی در هر حال مقادیر زیاد پاشش میتوانند گرماى موضعی زیادی را به سطح فلز مشابه با اثر لکه قوس ایجاد کنند و حتی سبب تشکیل ناحیه تحت تاثیر حرارت شوند.
3-10. اعوجاج
خمیدگى یا اعوجاج از مشکلات مهم جوشکاری است که باید برطرف گردد. این مسئله در اثر انقباض که به هنگام گرم و سرد شدن پس از عملیات جوشکاری در فلز پایه و جوش بوجود میآید، شکل می گیرد. براى کنترل اعوجاج باید شرایط لازم براى جوشکاری شامل کنترل قبل ، حین و بعد از جوشکاری تامین گردد.
3-11 . تورق و پارگى سراسری
این ناپیوستگی ویژه مربوط به فلز پایه است . تورق در اثر حضور آلودگى و ناخالصى غیر فلزی موجود درزمان تولید فولاد ایجاد می شود. این ناخالصی ها به طور طبیعی اکسیدی هستند که در زمانیکه فولاد هنوز مذاب است تشکیل شده و در خلال عملیات بعدى نورد کشیده شده و موجب تورق می شوند. نوع دیگر ناپیوستگی مربوط به پارگی سراسری است و زمانی رخ می دهد که در جهت تمام ضخامت در اثر جوشکارى تنشهاى انقباضى بزرگى ایجاد شده باشد. پارگی عموما موازى سطح نورد شده زیر فلز پایه و معمولآ موازى مرز ذوب جوش رخ می دهد. پارگی سراسرى یک ناپیوستگی است که مستقیما به طرز قرار گیرى اتصال مرتبط می شود.
12.3. جابجا شدن و ناپیوستگی هاى ابعادى
در اثر سوارکردن و مونتاژ غلط اجزاى مورد جوش در کنار یکدیگر، جابجایى بصورت هم محور نبودن دو سطح قطعه کار در جوشهای لب به لب است که در مواردى با برشکارى رفع می شود، اما در بیشتر مواقع باید جوش را بریده و مجددا عملیات جوشکاری بادقت تکرار شود. ناپیوستگی هاى ابعادى، نقائص شکل یا ابعاد هستند و هم درجوش و هم در سازه جوش شده بروز مى کنند.
4. آزمایشهای جوش
4-1. ارزیابى جوشکار
آزمونى که صلاحیت جوشکار را براى اجراى ضوابط آیین نامه اى تایید می کند، آزمایش تشخیص صلاحیت یا ارزیابى جوشکار و یا آزمون کیفیت اجرا خوانده می شود. این ارزیابى مشخص می کند که ایا جوشکار دانش و مهارت لازم را در بکارگیرى و اعمال دستورالعمل جوشکارى مدود در رابطه با رده بندى کارى خود دارد یاخیر. ارزیابى جوشکار ممکن است با تجهیزات جوشکارى دستى و یا با تجهیزات جوشکارى تمام اتوماتیک انجام شود.
روشهاى آزمایشى که کیفیت یک جوش را تعیین می کند، در سه طبقه بندى بسیار وسیع قرار می گیرد.
1-آزمایش هاى غیر مخرب
2- آزمایشهاى مخرب
3- بازرسى عینى .
4-2. آزمایشهاى غیر مخرب
هدف از این آزمایشها، بازرسى و تشخیص عیوب مختلف جوش (سطحى وعمیق ) و تایید آن می باشد، بدون اینکه قطعه جوش داده شده غیر قابل استفاده شود. اگر آزمایش نشان دهد که محلی از جوش معیوب است می توان از طرفین محل مذکور به اندازه لازم برداشته و با جوش مجدد اتصال کاملی را به دست آورد .
4-2-1. آزمون ذرات مغناطیسى
آزمون ذرات مغناطیسى یکى از آسانترین آزمایشهاى غیر مخرب جوشکارى است . این روش جوش را براى معایبى از قبیل ترکهاى سطحى، ذوب ناقص ، تخلخل ، بریدگى کنار جوش ، نفوذ ناقص ریشه جوش و اختلاط سرباره کنترل می کند. این آزمایش محل ترکهاى داخلى و سطحى بسیار ریز را براى رویت با چشم غیر مسلح آشکار میکند. قطعه مورد آزمایش با استفاده از جریان الکتریکى، یا قراردادن آن در داخل یک سیم پیچ مغناطیسى می گردد. سطح مغناطیسى شده قطعه با لایه نازکى از یک گرد مغناطیسى نظیر اکسید آهن قرمز پوشده می شود و این لایه گرد در صورت وجود یک عیب سطحى یا داخلى در داخل حفره یا ترک مربوطه فرو می رود.
4-2-2. بازرسى با مواد نافذ
بازرسى با مواد نافذ یکى از شیوه هاى غیر مخرب براى محل یابى معایب سطحى می باشد. سطح مورد بازرسى باید ابتدا از لکه هاى روغن ، گریس و مواد ناخالص و خارجى تمیز شود. سپس ماده رنگى مورد نظر بر روى سطح پاشیده شده و در داخل ترکها و سایر ناهمواریهاى نفوذ می کند. رنگ اضافى از روى سطح پاک شده و سپس یک ماده فوق العاده فرار حاوى ذرات ریز سفید رنگ بر روى سطح پاشیده می شود. تبخیر مایع فرار باعث برجاى ماندن گرد خشک سفید رنگ بر روى ماده قرمز نفوذ کرده در ترک می گردد و بر اثر عمل مویینگى، ماده قرمز از ترک بیرون کشیده شده و پودر سفید کاملا قرمز می شود.
4-2-3. آزمون فراصوتى
آزمون فراصوتى قادر به تشخیص معایب داخلى بدون نیاز به تخریب قطعه جوش شده می باشد. موج هاى فراصوتى از داخل قطعه مورد آزمایش عبور داده می شوند و با هرگونه تغییر درتراکم داخلى قطعه منعکس می شوند. امواج منعکس شده (پژواک ها) به صورت برجستگى هایى نسبت به خط مبنا، بر روى صفحه نمایش دستگاه ظاهر می شوند. هنگامى که عیب یا ترک داخلى توسط واحد جست و جو پیدا شود تولید ضربان سومی می کند که بین ضربان اول و دوم بر روى صفحه نمایش ثبت می شود . بنابراین مشخص می شود که این عیب بین سطوح بالاو بایین مصالح (در داخل جسم مصالح ) می باشد.
4-2-4. آزمایش پرتونگاری
پرتونگاری یکى از روشهاى آزمایش غیر مخرب است که نوع و محل عیوب داخلى و بسیار ریز جوش را نشان میدهد. پرتو رادیویى در ضخامت فلز نفوذ کرده و پس از عبور این ضخامت لکه اى بر روى صفحه فیلم ایجاد می کند. میزان جذب پرتوهاى رادیویى توسط مواد مختلف متفاوت است . نفوذ گل ، حفره کازى، ترکها، بریدگى هاى کناره جوش و قسمتهاى نفوذ ناقص جوش تراکم کمترى نسبت به فولاد سالم دارند. بنابراین در حوالى این قسمتها پرتو بیشترى به سطح فیلم می رسد و عیوب فلز جوش ، به صورت لکه هاى تاریکى بر روى فیلم ثبت می شوند.
4-3. آزمایشهای مخرب
این آزمایشهاى مکانیکى نمونه جوش شده جهت تعیین مقاومت و سایر خواص مکانیکى، نسبتا ارزان قیمت بسیار کاربردى هستند. به همین جهت در سطح وسیعى براى ارزیابى و تایید دستوالعمل جوشکارى و صلاحیت جوشکار به کار می روند.
5. نتیجه گیرى
ساختمانهاى فولادى بخش قابل توجهى از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهند و یکی از مهمترین موضوعات در هر ساختمان فولادى بویژه از نقطه نظر مقاومت لرزه اى، کنترل جوشکارى آن میباشد. جوشها در همه بخشها بایستى منطبق بر اطلاعات نقشه بوده و از لحاظ بعد و طول جوش و کنترل کیفیت لازم بررسى گردد. در این خصوص حتى ممکن است در یک ساختمان فولادى کوچک به انجام آزمایشات غیر مخرب (NDT) بر روى جوش نیاز باشد. در استاندارد ، 2800، آزمایشات اولتراسونیک و رادیوگرافى براى کنترل اتصالات جوشى قابهاى خمشى ویژه اجبارى شده است که البته بسته به تشخیص مهندس ناظر در سایر حالات نیز انجام میگیرد.
ساختمانهای بتنی:
ساختمانی است که برای اسکلت اصلی آن از بتن آرمه (سیمان، شن، ماسه و فولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده شده باشد.
در این نوع ساختمان، سقفها به وسیله تاوه (دال)های بتنی پوشیده میشود، و یا از سقفهای تیرچه بلوک و یا سایر سقفهای پیش ساخته استفاده میشود.
برای ساخت دیوارهای جدا کننده (پارتیشنها) ممکن است از انواع آجر مانند سفال تیغهای، آجر ماشینی سوراخ دار، آجر معمولی فشاری و یا تیغه گچی و یا چوب استفاده شود.
همچنین ممکن است از دیوارهای بتن آرمه هم استفاده شود که در این صورت نوع این دیوارها دیوار برشی میباشد.
در این نوع ساختمان برای ساخت شاه تیرها و ستونها از بتن آرمه (بتن مسلح) استفاده میشود.
ساختمانهای فلزی:
در این نوع ساختمانها برای ساختن ستونها و پلها از پروفیلهای فولادی استفاده میشود.
در ایران معمولاً برای ساختن ستونها از تیر آهنهای I دوبل و یا بال پهنهای تکی استفاده مینمایند.
برای اتصالات از نبشی-تسمه و برا س ل سیب ی زیر ستونها از صفحه فولادی استفاده میشود و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم متصل مینمایند (استفاده از پرچ یا پیچ و مهره نیز متداول است).
ساختمانهای آجری:
برای ساختمانهای کوچک که از ? طبقه تجاوز نمینمایند میتوان از این نوع ساختمان استفاده نمود.
اسکلت اصلی این نوع ساختمانها آجری بوده و برای ساختن سقفها در ایران معمولاً از پروفیلهای فولادیI و آجر به صورت طاق ضربی استفاده میگردد؛ و یا از سقف تیرچه و بلوک استفاده میشود.
در این نوع ساختمان برای مقابله با نیروهای جانبی (نظیر زلزله) باید حتماً از شناژهای روی کرسی چینی و زیر سقفها استفاده شود؛ همچنین در ساختمانهای آجری معمولاً دیوارهای حمال در طبقات مختلف روی هم قرار میگیرند و اغلب پارتیشنها نیز همین دیوارهای حمال میباشند.
حداقل عرض دیوارهای حمال نباید از ۳۵ سانتی متر کمتر باشد.
ساختمانهای خشتی و گلی:
اسکلت اصلی این نوع ساختمانها از خشت خام و گل
میباشد و تعداد طبقات آن از یک طبقه تجاوز نمیکند و در مقابل نیروهای
جانبی همانند زلزله به هیچ وجه مقاومت نمینمایند. در اغلب روستاهای ایران
به دلیل فقر مالی الخصوص مناطق ترک نشین متداول است!
ساختمانهای چوبی:
این نوع ساختمانها در مناطقی که چوب با قیمت ارزان
در دسترس است ساخته میشوند٬ مانند شهرهای جنوبی کشور اتریش، بعضی شهرها
غرب ترکیه و ....
ساختمانهای چوبی در ایران به علت کمبود منابع کمتر ساخته میشود.
ساختمانهای ترکیبی:
ممکن است ساختمانی از دو یا چند نوع از انواع فوق ساخته شود مانند ساختمانهای فلزی-بتنی و یا فلزی-آجری و ...
انواع ساختمان از لحاظ نوع کاربرد:
ساختمانها از لحاظ کاربرد به انواع ساختمانهای
مسکونی، اداری، بیمارستانها، انبارها، مدارس و مکانهای عمومی مانند
باشگاهها و ورزشگاهها و ... تقسیم میشود.