عمران

معماری

طراحی سازه

تحلیل سازه

انجام پروژه های دانشجویی
اموزش نرم افزار های عمران
پیام مدیریت : به دلیل بروز بودن وبسایت از صفحات دیگر نیز دیدن نمایید .


مشخصات فنی فیوز مینیاتوری

  • دسته بندی: مقالات برق و الکترونیک
  • بازدید :۰ views
  • لینک کوتاه مطلب : http://www.engineercivil.ir/?p=148
  • مشخصات فنی فیوز مینیاتوری

    فیوز مینیاتوری

    فیوز هایی هستند که در مقابل جریان اضافه حساس می باشند و به سرعت مدار را قطع می کنند و به عبارتی این فیوز ها نسبت به تحمل جریان اولیه و اضافه بار سریعاً عکس العمل نشان می دهدند و برق را قطع می کنند.

    مشخصات فنی فیوز مینیاتوری در فیوز ها دو نوع جریان مطرح است:

    ۱ جربان لحظه ای

    ۲ جریان نامی

    جریان لحظه ای : روی فیوز ها جریانی نسبتاً بزرگ نوشته شده مانند ۶۰۰۰ یا ۳۰۰۰ و معمولاً این عدد در یک کار مستطیل شکل قرار دارد، جریان لحظه ای به جریان گفته میشود در یک لحظه ( کمتر از یک ثانیه ) فیوز توانایی تحمل این جریان را دارد.

    جریان نامی: به حد اکثر جریان مجازی گفته می شود که یک فیوز توانایی تحمل آن را دارد و اگر جریانی بیش از جریان نامی که روی فیوز نوشته شده است باشد ، از فیوز عبور کند، فیوز مدار را قطع میکند

    مشخصات روی فیوز مینیاتوری و تیپ فیوز های مینیاتوری

    بر روی فیوز های مینیاتوری حروف واعدادی نوشته شده است مانند: (c6) که c تیپ فیوز و ۶ جریان نامی (حد اکثر جریان مجاز) فیوز می باشد.

    تیپ های معمول فیوز ها عبارتند از : تیپ B تیپ C تیپ D تیپ K تیپ Z

    تیپ B : این فیوز ها مخصوص روشنایی می باشد که به سرعت در مقابل جریان اضافه عکس العمل نشان می دهد، این فیوز ها به فیوز های تند کار نیز معروف هستند

    تیپ C : این فیوز ها برای راه اندازی متور هایی که توان کم داشته و جریان راه اندازی بالایی ندارند مورد استفاده قرار می گیرند مانند متور کولر های گازی یا پمپ ها آب خانگی

    تیپ D : از این فیوز ها برای موتور های با جریان هجومی بالا که جریان راه اندازی بالایی دارند استفاده می شود، این فیوز ها تحمل جریان لحظه ۱۰ تا ۱۴ برابر جریان نامی خود را دارد این فیوز ها کند کار هستند.

    تیپ K : این نوع فیوز ها معمولاً در مدارات قدرت مورد استفاده قرار می گیرد، حساسیت در اضافه بار در این نوع فیوز نسبت به سایر فیوز ها بیشتر است یعنی اگر موتور بار اضافه را تحمل کند این فیوز سریع ، موتور را خاموش کند این فیوز ها برای موتور هایی که زیر با هستند توصیه می شود.

    تیپ Z : فیوز های تند کار حساس ، در این فیوز ها هنگامی که جریان عبوری از جریان نامی بیشتر شود در یک مدت زمان خاص ( که از تمامی تیپ ها کمتر است ) خیلی سریع فرمان قطع را صادر میکند، حساسیت این نوع فیوز ها هم در موقع اضافه بار و هم هنگام بروز اتصال کوتاه از تمامی فیوز ها بیشتر است و در صورت بروز خطا مدار را سریع قطع میکند، بنابر این کاربرد این نوع فیوز مینیاتوری در مدارات با حساسیت بالا از جمله مدارات الکترونیکی می باشد.

    تحمل جریان لحظه ای در این نوع فیوز ها ۲ تا ۳ برابر جریان نامی است.

    زمان قطع تیپ فیوز ها به ترتیب از سریع ترین، عبارت است از : D – K – C – B – Z

    جریان نامی ( رنج) فیوز های مینیاتوری برای استفاده به شرح زیر می باشد:

    ۲/۴/۶/۱۰/۱۶/۲۰/۲۵/۳۲/۴۰/۵۰/۶۳

     

    جهت مشاوره رایگان از لینک زیر اقدام کنید.

    شرکت نوین پرداز گستر پارسیان


    ادامه مطلب ...

  • ۰ نظر
  • نویسنده مطلب : مهندس شکوهی نیا
  • تاریخ انتشار مطلب :
  • پنل خورشیدی

  • دسته بندی: مقالات برق و الکترونیک
  • بازدید :۰ views
  • لینک کوتاه مطلب : http://www.engineercivil.ir/?p=147
  • پنل خورشیدی

    پنل خورشیدی

    انرژی خورشیدی از نور خورشید به دست می آید. این پنل (یا اثر فوتوولتائیک) با تبدیل نور خورشید ، فوتون ها (ذرات انرژی دار) را به الکتریسیته تبدیل میکند. پنل ها کاربردهای فراوانی دارند، مانند کنترل قدرت سیستم اتاقک ها، تجهیزات ارتباطی، کنترل حسگر و تولید الکتریسیته توسط سیستم های الکتریکی خورشیدی خانگی و تجاری.

    تاریخچه پنل خورشیدی

    پیشرفت استفاده از انرژی خورشیدی به 100 سال قبل برمیگردد. در زمانی نه چندان دور، از انرژی خورشیدی برای تولید بخار آب استفاده میشده است و از بخار آب نیز برای عملکرد ماشین های مختلف استفاده میکردند؛ اما این امر تا پیش از کشف اثر فوتوولتائیک (تبدیل نور خورشید) توسط ادموند بکرل امکان پذیر نبود.

    در سال 1893 چارلز فریت با کمک گرفتن از کشف بکرل اولین سلول خورشیدی اصل را ساخت. این سلول خورشیدی با استفاده از ورقه های آغشته به سلنیم و یک ورقه نازک از جنس طلا ساخته شد.

    راسل اُهل مخترع آمریکایی اولین سلول خورشیدی سیلیکونی دنیا را در سال 1941 در آزمایشگاه بل اختراع کرد. با بهره گیری از اختراع اهل اولین پنل جهان در سال 1954 در همان آزمایشگاه ساخته شد.

    پنل ها در فضایی با قمرهای مصنوعی شروع به کار کردند. اکثر مردم در دهه 70 میلادی برای اولین بار پنل ها را در ماشین حساب ها مشاهده کردند.

    امروزه پنل ها برای شارژ کردن تجهیزات گسترده ای استفاده میشوند پنل ها هنوز هم به صورت سلول های خورشیدی در ماشین حساب ها وجود دارند، برای تامین انرژی خانه ها و مجتمع های تجاری مانند ساختمان شرکت گوگل در کالیفرنیا استفاده میشوند.

    پنل های خورشیدی چگونه کار میکند

    پنل های خورشیدی انرژی تجدید پذیر را میگیرند و به الکتریسیته تبدیل میکنند، که با استفاده از این الکتریسیته میتوان مدارهای الکتریکی را شارژ کرد. پنل ها شامل چندین سلول خورشیدی اند که هر کدام از لایه های سیلیکونی، لایه های فسفری (برای تولید بار منفی) و لایه های بور ( برای تولید بار مثبت) تشکیل شده اند.

    پنل ها فوتون ها را جذب میکنند و جریان الکتریکی ایجاد میکنند. انرژی تولید شده از فوتون ها به الکترون ها امکان خارج شدن از مدار اتمی خود و رها شدن در میدان الکتریکی تولید شده توسط سلول های خورشیدی را میدهد؛ این میدان الکتریکی الکترون های آزاد را در جریان الکتریکی هدایت میکند. این روند با نام اثر فوتوولتائیک شناخته میشود.

    سقف یک خانه متوسط فضای کافی برای نصب پنل ها لازم برای تولید انرژی الکتریکی را دارد. همچنین پنل ها در طول روز انرژی الکتریکی اضافی تولید میکنند، تا در شب مورد استفاده قرار گیرد.

    کنتورها این امکان را به صاحبان پنل ها میدهند و در صورتی که سیستم تولید انرژی، انرژی ای بیش از نیاز خانه تولید کند هزینه آن را دریافت کنند.

    در تجهیزات آف گرید بانک باتری، کنترل کننده شارژ و معکوس کننده از اعضای ضروری اند. سیستم خورشیدی جریان مستقیم برق را توسط کنترل کننده شارژ به بانک باتری میفرستد.

    پس از آن انرژی از بانک باتری به معکوس کننده میرود و جریان مستقیم به جریان متناوب تبدیل میشود و برای دستگاه هایی که با جریان مستقیم کار نمیکنند، مورد استفاده قرار میگیرد.

    با توجه به معکوس کننده، سیستم خورشیدی را سایز بندی میکنند تا نیازهای مختلف را برآورده کند. جریان متناوب برای تجهیزات برقی خانه یا مجتمع های تجاری، وسایل نقلیه و قایق ها، کنترل اتاقک ها، کلبه ها، تجهیزات ارتباطی، جریان دیدبانی نفت و گاز و… استفاده میشود.

    فواید پنل های خورشیدی

    هنگام استفاده از پنل های خورشیدی از تجهیزات آف گرید استفاده میشود؛ تجهیزات آف گرید تجهیزاتی اند که برای استفاده از آن به جریان اصلی برق احتیاجی نیست.

    با وجود پنل های خورشیدی، دیگر نیازی به پرداخت هزینه های سنگین نصب دکل و کابل کشی نیست. پنل خورشیدی قطعا ارزان تر است و اگر درست نگه داری شود ، تا سه دهه قابلیت تولید انرژی دارد.

    البته بهترین فایده آن این است که از انرژی های پاک و تجدیدپذیر تغذیه میشود. با توجه به تغییرات جهانی آب و هوا و گرم شدن کره زمین، حفظ اتمسفر امری مهم به شمار میرود. پنل های خورشیدی کمترین آلودگی و استهلاک را دارند و تا مدت زیادی سالم میمانند.

    فایده بعدی این است که وقتی برای نصب اولیه پنل هزینه ای را می پردازید، انرژی ای که پنل در ادامه طول عمر خود تولید می کند ( بسته به کیفیت و نوع پنل) به اندازه 15 تا 20 سال است و کاملا رایگان است.

    همچنین از فواید دیگر پنل های خورشیدی این است که اگر انرژی مصرفی از تولیدی پنل بیشتر باشد، انرژی اضافی قابل فروش است (معمولا کمپانی سازنده پنل آن را خریداری می کند.)

    انواع پنل های خورشیدی

    در کل دو نوع پنل خورشیدی وجود دارد و اجزای تشکیل دهنده پنل های خورشیدی اغلب سیلیکونی اند. و شامل:

    1-مونوکریستالین یا پلی کریستالین (یا مولتی کریستالین)

    2-سیلیکون بی شکل

    این سه نوع جزء سازنده با توجه به قیمت، طول عمر و بازده پنل های متفاوتی تولید میکنند. پنل های خورشیدی نوع اول که از مونوکریستالین ها یا پلی کریستالین ها ساخته میشوند بین 12 تا 19 درصد بازده دارند و پنل های نوع دوم از سیلیکون بی شکل ساخته میشوند، که از کنار هم قرار گرفتن سلول های بی شکل به وجود آمده است.

    پنل های خورشیدی CIS (شامل مس، ایندیم، سلنیم) و CIGS (شامل مس، ایندیم، گالیم، سلنیم) و CdTe (شامل کادمیم تلورید) از نوع دوم هستند.

    مزیت های پنل نوع دوم این است که در آن ورقه های نیمه رسانا وجود دارد و به همین دلیل ارزان تر است، جلوه بهتری دارد و بازده آن بین 5 تا 11 درصد است.

    نکته مهم در نصب پنل خورشیدی

    پنل های خورشیدی جریان مستقیم تولید میکنند، پس برای استفاده از جریان باید جریان مستقیم را توسط معکوس کننده به جریان متناوب 230 ولت تبدیل کرد. این امر به وسیله معکوس کننده ای که در پنل خورشیدی قرار دارد، اتفاق میافتد.

    سطح انرژی تولید شده پنل خورشیدی

    ظرفیت یک پنل خورشیدی با واحد وات اندازه گیری میشود، بیشترین ظرفیت یک پنل خورشیدی در شرایظ ایده آل (یعنی در یک روز آفتابی با آسمان کاملا صاف) مشخص میشود.

    جهت گیری ایده آل پنل های خورشیدی به جنوب است؛ بازده پنل های نصب شده بین جنوب غربی تا جنوب شرقی 5 درصد کاهش مییابد و در خارج از این محدوده اتلاف انرژی افزایش مییابد.

    یک دانسته درباره پنل خورشیدی در کشور بلژیک برای طلاعات بیشتر

    در بلژیک زاویه مناسب 35 درجه است. در این منطقه یک پنل 1000 وات سالانه حدود 850 کیلو وات ساعت انرژی تولید میکند.

    برای یک خانواده دو تا سه نفره ساکن بروکسل (پایتخت بلژیک) پنلی به مساحت 10 متر مربع و توان 1250 وات سالانه 1000 کیلو وات ساعت انرژی تولید میکند؛ در صورتی که میانگین نیاز این خانواده به انرژی 3500 کیلو وات ساعت در سال است؛ یعنی این پنل حدود یک سوم از نیاز این خانواده را برطرف میکند.

    در شهر استفاده از پنل برای تمامی اتاق ها امری دشوار است، اما با توجه به افزایش بازده پنل ها امکان برآورده کردن نیاز مردم وجود دارد.

    جهت مشاوره و خرید پنل به لینک زیر مراجعه نمائید.

    شرکت نوین پرداز گستر پارسیان


    ادامه مطلب ...

  • ۰ نظر
  • نویسنده مطلب : مهندس شکوهی نیا
  • تاریخ انتشار مطلب :
  • مزایا و معایب ساختمان‌های بتنی

  • دسته بندی: مقالات عمران و معماری
  • بازدید :۰ views
  • لینک کوتاه مطلب : http://www.engineercivil.ir/?p=143
  • مزایا و معایب ساختمان‌های بتنی

    سازه بتن آرمه

    سازه بتنی

    بتن به طور جدایی‌ناپذیری با معماری قرن بیستم پیوند خورده است. آنچه کمتر کسی می داند: «رومیان قدیم سازه‌های خود را از یک سنگ مصنوعی می‌ساختند که ترکیب آن بسیار شبیه به بتن مدرن شبیه بود. رومی‌ها نخست از آهک و سپس از سنگ‌های آتشفشانی در ملات خود استفاده می کردند و به این ترتیب اولین مواد اتصال دهنده هیدرولیکی را کشف کردند.» ما هنوز هم گنجینه‌های قابل تحسین معماری مانند پانتئون در رم را مدیون این امر هستیم. با داشتن سقف گنبدی شکل به قطر ۴۳ متر که ساخته شده از «بتن رومی» است، همچنان بعد از ۲۰۰۰ سال روی پا ایستاده است.

    اختراع دو بریتانیایی در نیمه اول قرن نوزدهم عصر مدرن بتن را معرفی کرد. تاجران جنوب انگلستان رس و آهک را در دمای بالا تا نقطه ذوب می‌سوزاندند و اجازه می‌دادند تا مخلوط خنک شود. آجرهای سنگی حاصله، سپس به ماده خشک کننده سریع و مانند پودری شکل اتصال داده می‌شدند که تا امروز به نام «سیمان پرتلند» مورد استفاده قرار می‌گیرد. بتن آرمه (بتن مسلح) باعث ایجاد انقلابی در ساختمان‌سازی در دهه ۱۸۵۰ شد. بتن فشار زیادی را تحمل می‌کند. با این حال، تحت بارهای کششی شکننده است، به همین دلیل نیاز به تقویت دارد. بتن آرمه ترکیبی از بتن و فولاد است که هم استحکام کششی بالا و هم از مقاومت فشاری مناسبی برخوردار است. به همین ترتیب در قرن بیستم سازه‌های بتنی رخ به جهانیان نمایاندند.

    مزایا و معایب ساختمان‌های بتنی
    فواید سازه‌های اسکلت بتنی
    • می‌تواند درجه حرارت بسیار بالایی (آتش سوزی) را برای مدت طولانی بدون از بین رفتن تمامیت ساختار تحمل کند.
    • بتن برای برطرف کردن مقابله با آتش نیازی به عایق کاری اضافی ندارد و در هنگام بروز بلایای طبیعی و دست ساز نیز به خوبی عملکرد خوب خود را حفظ می‌کند.
    • نحوه اجرا و پیاده سازی ساختمان بتنی بسیار سریع‌تر از سازه فولادی است.
    • ساختمان‌های ساخته شده با بتن مسلح می‌توانند در برابر بادهایی با سرعت بیش از ۲۰۰ مایل در ساعت مقاومت کنند و عملکرد خوب خود را حفظ کنند.
    • بتن ماده‌ای است که اغلب به صورت محلی تهیه می‌شود، بنابراین به طور معمول نیاز به صرف انرژی کمتر برای انتقال به کارگاه‌های ساختمانی دارد.
    • قیمت تمام شده سازه بتنی کمتر از ساختمان فلزی است.
    • در مقایسه با سازه‌های فلزی هیچ‌گونه تعمیر و نگهداری بیش از حد مورد نیاز نیست.
    • دوام و طول عمر بتن بسیار بالا است و حتی با گذشت زمان و افزایش گیرش سیمان، می‌تواند انتطار مقاومت بیشتر در آینده را داشت.
    • ساختمان‌های بتنی قابل شکل‌پذیری در اشکال و مدل‌های خاص است، می‌توان ستون را دایر‌ه‌ای و حتی چند ضلعی نیز طراحی کرد.
    • اگر طرح لرزه‌ای لحاظ شود و ساختمان به خوبی و با دقت طراحی شود، سازه بتنی می‌تواند در برابر سنگین‌ترین نیروهای جانبی (زلزله و باد) مقاومت کند.
    • سازه بتنی در شرایط محیطی سخت (رطوبت) از مقاومت بیشتری نسبت به سازه فلزی برخوردار است.
    • هزینه تعمیر و نگهداری سازه بتنی کمتر از ساختمان فلزی است.
    معایب سازه‌های بتنی
    • با توجه به وزن مرده زیاد بتن مسلح، در ساختمان‌ها با ارتفاع زیاد ممکن است وزن سازه افزایش یابد که برای زلزله خطرناک است.
    • در پایان عمر، بتن خُرد شده و بازیافت می‌شود اما مواد بازیافت شده برای بتن جدید قابل استفاده نیستند.
    • بتن سیمانی می‌تواند مقدار مناسبی از نیروهای فشاری را جذب کند، اما برای کشش به اندازه کافی مناسب نیست، در حالی که فولاد می‌تواند فشار و کشش را توأمان جذب کند.
    • در مناطق لرزه‌ای، به دلیل شکنندگی بتن سیمانی و انعطاف‌پذیری کم و همچینن عدم دقت در طراحی سازه ، امکان ریزش مستقیم ساختمان تحت بار جانبی بزرگ وجود دارد.
    • سیمانی که در بتن استفاده می‌شود، تولید‌کننده اصلی دی اکسید کربن برای گازهای گلخانه است.
    انواع ساز‌ه‌های بتنی
    • سازه اسکلت بتنی در وهله اول برای ساخت ساختمان‌های مسکونی، تجاری و اداری به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرد.
    • روند کنونی اتخاذ بتن مسلح برای پل‌های دهانه‌های کوچک، متوسط ​​و طولانی نیز در نظر گرفته شده است که در مقایسه با پل‌های فولادی دارای ساختارهای زیبا و اقتصادی است.
    • بتن آرمه برای سازه‌های نگهدارنده آب مانند مخازن زمینی و سربار و سازه‌های هیدرولیکی مانند مناسب است. از این ماده برای ساخت گنبدهای بزرگ مخازن آب و استادیوم‌های ورزشی و سالن‌های همایش نیز استفاده می‌شود.
    • استفاده معمولی از بتن مسلح در سازه‌های نگهدارنده زمین شامل فرورفتگی برای پل‌ها و دیوارهای نگهدارنده برای خاکریزی‌های نیز کاربردی است.
    • کف شبکه‌های بتن آرمه شامل تیرها و تخته‌ها به طور گسترده برای پوشش مناطق بزرگ مانند سالن‌های کنفرانس که در آن فضا بدون ستون یک نیاز اساسی است مورد استفاده قرار می‌گیرد.
    • صفحات تاشو بتن آرمه برای سازه‌های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته می‌گیرد که نیاز به وجود ستون‌ها به ابعاد بزرگ نیست.
    • در مناطق ساحلی که خوردگی برای ساخت سازه‌های دریایی مانند اسکله‌ها، دیوارهای اسکله‌ای، برج‌های نگهبانی و فانوس دریایی قریب الوقوع است. برای انبارهای مناطق ساحلی، خرپاهای بتن مسلح به خرپاهای فلزی ترجیح داده می‌شوند.
    • برج‌های بلند برای انتقال تلویزیون با استفاده از بتن مسلح همواره بهترین روش برای ساخت است.
    • در سازه‌های اتمی به دلیل استحکام و چگالی بالاتر از فولاد برای ساخت مخازن تحت فشار، بتن مسلح انتخاب بهینه‌تری است.
    • شمع‌های بتن آرمه اعم از پیش‌ساخته و یا بتن ‌ریزی در محل برای فونداسیون سازه‌های مختلف همانند پل‌ها و ساختمان‌های مسکونی و تجاری بلند مورد استفاده قرار گرفته است.
    سازه بتنی معروف در جهان

    مطمئناً می‌خواهید بدانید سازه‌های بتنی مشهور جهان کدامند، ما در زیر ۱۰ مورد را معرفی می‌کنیم:

    برج خلیفه (Burj Khalifa)

    برج خلیفه، بلندترین سازه ساخت دست بشر در سیاره زمین است. اسکلت این ساختمان از بتن مسلح است. ساخت این سازهِ بلند بین سال‌های ۲۰۰۴ و ۲۰۱۰ انجام گرفته است. این بنای منحصربه فرد از شیوه طراحیش گرفته تا ساخت اعجاب‌انگیزش، همگان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. برج خلیفه در دبی و در کشور امارات متحده عربی واقع شده است.

    پنتاگون (Pentagon)

    این سازه یکی از نمادهای معماری جهان و مقر فرماندهی وزارت دفاع آمریکا است. پنتاگون ساختمان بسیار عظیمی است و یکی از محبوب‌ترین سازه‌های بتنی در سراسر جهان است. گزارش شده است که در ساخت این سازه حداکثر ۴۱۰،۰۰۰ متر مکعب بتن استفاده شده است. این ساختمان دارای پنج ضلع است و در دهه ۱۹۴۰ بنا گشته است.

    ساختمان اینگالز (Ingalls Building)

    ساختمان اینگالز که در سال ۱۹۰۳ در سینسیناتی اوهایو ساخته شد، اولین آسمان خراش بتنی در جهان بود. این ساختمان ۱۶ طبقه توسط شرکت معماری سینسیناتی الزنر و اندرسون طراحی شده است و به عنوان سرمایه گذار اصلی مالی خود به نام ملوین اینگالس نام‌گذاری شده است. این ساختمان در آن زمان یک شاهکار مهندسی جسورانه به حساب می‌آمد، اما موفقیت آن بیشتر به دلیل پذیرش استفاده از بتن در اسکلت آن بوده است.

    برج کیو وان (Q1 Tower)

    برج Q1 مخفف «کوئینزلند شماره یک» است که از بتن مسلح ساخته شده است و نزدیک به ۳۲۲.۵ متر ارتفاع دارد. این بلندترین ساختمان در استرالیا و نیم‌کره جنوبی جهان است. Q1 رسما در نوامبر ۲۰۰۵ افتتاح شد. این ساختمان دیدنی در جشن‌های ۱۵۰ ساله ایالتی به عنوان یکی از نمادهای کوئینزلند شناخته می‌شود.

    کلیسای جوبیلی (Jubilee Church)

    کلیسای جوبیلی که به طور رسمی با نام Chiesa di Dio Padre Misericordioso  شناخته می‌شود، یک کلیسای کاتولیک در رُم است. به گفته ریچارد مای ، معمار آن، این بنا «جواهر درخشان پایتخت ایتالیا» است. این بنا از بتن ساخته شده است و مایر طراحی آن را در زمان فراخوان مسابقه معماری خلق کرده است.

    تالار شهر بوستون (Boston City Hall)

    تالار شهر بوستون، کُرسی دولت این شهر در ایالت ماساچوست آمریکا است که در سال ۱۹۶۸ ساخته شده است. این یک نمونه بحث برانگیز  و برجسته از معماری، بخشی از جنبش مدرنیسم است. این پروژه توسط کالمان مک کینل و کمپبل، آلدریچ و نالتی و مشاوران لمسوریایر طراحی شده است. اسکلت این بنا نیز از بتن مسلح است.

    برج‌های پتروناس (Petronas Towers)

    برج های پتروناس، همچنین با نام برج های دوقلوی پتروناس نیز شناخته می‌شوند که آسمان خراش‌های دوقلوی کوالالامپور در کشور مالزی هستند. این دو برج بلندترین ساختمان‌های جهان از سال ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۴ بودند، اما همچنان به عنوان بلندترین برج‌های دوقلوی جهان باقی مانده‌اند. این بنا نیز از اسکلت بتنی ساخته شده است.

    برج ویلیس (Willis Tower)

    برج ویلیس که قبلاً با عنوان برج سیرز شناخته می‌شد در سال ۱۹۷۳ به پایان رسید و نزدیک به ۲۵ سال رتبه بلندترین ساختمان جهان را در اختیار داشت. این آسمان خراش که در شهر شیکاگو آمریکا قرار دارد، ۴۴۲ متر ارتفاع داشته و اسکلت آن از بتن مسلح است. این بنای استثنایی توسط معمار مشهور بروس گریام و مهندس سازه آن فضل الرحمن خان طراحی شده است.

    پانتئون (Pantheon)

    پانتئون در رم تقریباً دو هزار سال ساخته شدن، همچنان به عنوان عالی‌ترین بنای ساخته شده از بتن شناخته می شود. این گنبد از ۴۵۳۵ تن بتن ساخته شده است، که باعث می‌شود این ساختمان باستانی اینرسش را ایجاد کند که :« در آن زمان نحوه بتن ‌ریزی این بنا، آن هم در ارتفاعی به این بلندی و گنبدی به این عظیمی، چگونه بوده است؟»

    ویلا سایتان (Villa Saitan)


    ادامه مطلب ...

  • ۰ نظر
  • نویسنده مطلب : مهندس شکوهی نیا
  • تاریخ انتشار مطلب :
  • تقویت و مقاوم سازی تیر و ستون بتنی

  • دسته بندی: مقالات عمران و معماری
  • بازدید :۴۰ views
  • لینک کوتاه مطلب : http://www.engineercivil.ir/?p=64
  • تقویت و مقاوم سازی تیر و ستون بتنی

     

    اف آر پی

     

    روش مقاوم‌ سازی ستون بتنی با FRP به منظور تقویت و افزایش مقاومت ستون بتنی در برابر زلزله، سایش، خوردگی، حرارت، آتش سوزی و یا باز گرداندن ستون به عملکرد دلخواه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ساختمان ها اغلب زنگ زدگی، خوردگی، افزایش بار زنده یا مرده و خطاهای ساخت، منجر به ضعیف شدن ستون ها می شود که نیاز به مقاوم سازی دارند. استفاده از مصالح FRP یک روش سریع و مقرون به صرفه برای مقاوم سازی ستون های بتنی می‌باشد. امروزه قیمت مقاوم سازی ستون بتنی با FRP در مقایسه با روش های سنتی کم بوده و نحوه اجرای آن آسان و ارزان می‌باشد.

    هنگامی که ستون تحت بارهای لرزه ای قرار می گیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل پذیری ستون اهمیت می یابد که استفاده از الیاف FRP ضمن افزایش ظرفیت برشی ستون، مد گسیختگی آن را از حالت برشی به خمشی تغییر داده و شکل پذیری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. با افزایش میزان بار وارده بر ستون، بتن تمایل دارد در جهت عمود بر جهت اعمال بار از هم باز شود. محصور کردن عرضی بتن با پوشش FRP (دور پیچ کردن) توسط افزودن لایه هایی از الیاف شیشه و کربن مقاومت نهایی ستون را تا 2 برابر افزایش می دهد و البته تاثیر مهم تر این الیاف در افزایش 5 برابری در ظرفیت تغییر شکل بتن است.

    در جریان مقاوم سازی ستون بتنی با FRP مقاومت فشاری ستون افزایش می یابد بدین ترتیب که می توان از سیستم هایFRP ، جهت ایجاد محصورشدگی از طریق دورپیچ کامل FRP و به طبع آن افزایش مقاومت فشاری ستون بتنی استفاده نمود. در حقیقت بتن محصور شده مقاومت فشاری بسیار بالاتری نسبت به بتن محصور نشده دارد زیرا محصور کردن ستون باعث ایجاد فشار جانبی بر بتن می شود و وجود فشار محیطی بر ستون بتنی سبب افزایش مقاومت فشاری آن می شود. این امر همچنین باعث افزایش شکل پذیری اعضا تحت ترکیب نیروهای محوری و خمشی می‌شود. در این وضعیت، الیاف حلقوی FRP مشابه تنگهای بسته یا خاموتهای مارپیچ فولادی عمل می‌کنند. در محاسبه مقاومت فشاری محوری عضو باید از سهم الیاف FRP موازی با راستای طولی آن صرف نظرگردد.

    در این روش قرارگیری الیاف در امتداد عمود بر محور طولی عضو به صورت دورپیچ کامل، سبب ایجاد محصورشدگی انفعالی (Passive) در عضو می گردد. از این رو FRP تا زمان بارگذاری و رخداد تغییرشکل های عرضی در ستون بتنی موجود منفعل بوده و تحت تنش قرار نگرفته و تاثیری در باربری عضو ندارد. بدین سبب اجرا و نصب استاندارد و اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی بسیار حائز اهمیت می باشد. از این رو مؤسسه فنی و مهندسی عمران با بکارگیری مهندسان و کارشناسان با تجربه و کار آزموده در زمینه طراحی و اجرای دقیق پروژه های مقاوم سازی ستون بتنی با FRP اطمینان کافی را  برای اجرای دقیق انواع پروژه های مقاوم سازی با FRP می دهد.

    هنگامی که ستون یا عضو فشاری تحت بارهای لرزه‌ای قرار می‌گیرد، مسئله ظرفیت جذب انرژی و شکل‌پذیری ستون اهمیت می‌یابد. در این ارتباط مقاوم سازی یا بهسازی آن عضو با افزایش شکل‌پذیری انجام می‌گیرد، از معایب این روش هزینه بالای آن، رفتار تردشکن و مقاومت کم آن در برابرآتش‌سوزی می‌باشد.

     

    انواع ستون‌های بتنی که می‌توان با مصالح FRP تقویت نمود ، عبارتند از:

    • ستون های گرد بتنی، ستونهای لوله بتنی
    • ستون های کتابی یا مستطیلی
    • ستون های مربعی بتنی
    • ستونهای پیش ساخته بتنی

     

    مزایا و خصوصیات مقاوم‌ سازی ستون بتنی با FRP

    • افزایش مقاومت خمشی ستون
    • افزایش مقاومت برشی ستون
    • افزایش مقاومت فشاری ستون
    • افزایش مقاومت در برابر خوردگی
    • افزایش دوام و عمر
    • کنترل گسترش ترک و عرض ترک
    • ضخامت کم ورقه های FRP و عدم تغیر قابل توجه در ابعاد تیر
    • سهولت در اجرا
    • هزینه پایین نسبت به روش های مرسوم دیگر
    • افزایش شکل پذیری

     

    طراحی و محاسبات مقاوم‌ سازی ستون بتنی با FRP

    همانگونه که اشاره شد بتن محصور شده مقاومت فشاری بسیار بالاتری نسبت به بتن محصور نشده دارد. محصور کردن ستون باعث ایجاد فشار جانبی بر بتن می شود و وجود فشار محیطی بر عضو بتنی سبب افزایش مقاومت فشاری آن می‌شود. محصور شدگی با جلوگیری از گسترش بارهای خارج از محور در ستون، ظرفیت تحمل بار محوری را افزایش می دهد.

     

    منحنی تنش کرنش مقاوم‌ سازی ستون بتنی با FRP

    منحنی تنش – کرنش یک ستون بتنی در حالت های محصور نشده و محصور شده با FRP در سطوح مختلف محصورشدگی در شکل زیر نشان داده شده است. این شکل بخوبی گویای تاثیر محصورشدگی در افزایش مقاومت فشاری عضو بتنی با FRP بوده و علاوه بر آن نشان دهنده تاثیر محسوس محصورشدگی بر افزایش کرنش نهایی بتن می باشد. این موضوع افزایش شکل پذیری المان بتنی محصور شده با FRP را به همراه خواهد داشت.

     

    از الیاف کامپوزیت به صورت دور پیچ خارجی برای تقویت ستون های بتنی استفاده میشود، که مکانیزم تقویت این روش ، افزایش محصوریت ستون است. در نمودار فوق تنش-کرنش ستون تقویت شده با الیاف اورده شده است

    این نمودار شامل دو بخش خطی(الاستیک) و غیر خطی (غیر الاستیک) می باشد. با توجه به این نمودار در میابیم که در قسمت خطی بتن محصور شده و غیر محصور شده تفاوتی نداشته اند که دلیل این موضوع عدم انبساط جانبی زیاد بتن در بارهای کم می باشد که این موضوع نشان میدهد نوع ژاکت استفاده شده برای مقاوم سازی در میزان مقاومت بتن در ناحیه خطی تاثیر زیادی ندارد. ناحیه خمیری در بتن محصور نشده بلافاصله بعد از رسیدن به بیشینه مقاومت خود، تشکیل می شود. در این حالت به علت زیاد شدن کرنش های جانبی بتن و افزایش انبساط، دورپیج مورد استفاده فعال می شود.

    در ناحیه پلاستیک با افزایش جزئی در تنش محوری، انبساط جانبی به مقدار قابل توجهی افزایش پیدا میکند. این افزایش حجم به دلیل گسترش ترک ها و تخریب ساختار داخل بتن باعث افزایش فشار محصور کنندگی دورپیچ می شود. و با علم بر اینکه الیاف تا لحظه گسیختگی رفتار خطی دارند، نقش بسزای در قسمت خمیری منحنی دارا می باشند.

    اگر بتن دارای محصوریت مکفی باشد ناحیه خمیری مثبت و کاملا خطی بوده است که این نشان دهنده این باشد که محصوریت، ظرفیت باربری بیشتری را ایجاد کرده است و اگر بتن خوب محصور نشده باشد، تنش محوری حداکثر، همانند حالت بتن غیر محصور می باشد.

     

    انواع روش های مقاوم‌ سازی ستون بتنی با FRP

    دورپیچ کامل با FRP

    از سیستم های FRP، می‌توان جهت ایجاد محصورشدگی از طریق دورپیچ کامل FRP و به طبع آن افزایش مقاومت فشاری المان بتنی استفاده نمود. در این روش، قرارگیری الیاف FRP در امتداد عمود بر محور طولی عضو به صورت دورپیچ کامل، سبب ایجاد محصورشدگی انفعالی (Passive) در عضو می‎گردد. از این رو FRP تا زمان بارگذاری و رخداد تغییرشکل های عرضی در المان بتنی موجود منفعل بوده و تحت تنش قرار نگرفته و تاثیری در باربری عضو ندارد. بدین سبب اجرا و نصب استاندارد و اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی بسیار حائز اهمیت می‌باشد.

    تقویت ترکیب فشاری – خمشی

    دورپیچ کامل یا ژاکت FRP ، می‌تواند جهت ایجاد محصورشدگی و در نتیجه افزایش مقاومت ستونها و المان های بتنی تحت ترکیب نیروهای فشاری و خمشی مورد استفاده قرار گیرد. لذا توجه به هشدار فنی در خصوص استفاده از FRP جهت تقویت فشاری – خمشی سازه های بتنی زیر بسیار حائز اهمیت است. افزایش قابل ملاحظه مقاومت تنها در صورتیکه نقطه متناظر با نیروی فشاری و خمشی نهایی در بالای خط متصل کننده مبدا به نقطه بالانس در منحنی P-M باشد محقق خواهد شد. همانطور که از دیاگرام  P-M در دو حالت محصور شده با FRP و محصور نشده مطابق شکل قابل دریافت است، محدودیت مذکور از این واقعیت که افزایش مقاومت در نتیجه محصورشدگی با FRP تنها برای المان های با مود شکست حاکم فشاری قابل ملاحظه می باشد، نشات می گیرد.

     

    مکانیزم های شکست ستون های بتنی تحت بار زلزله و نیاز به مقاوم‌ سازی ستون بتنی با FRP

    شکست برشی ستون های بتنی

    نامطلوب ترین حالت شکست، شکست برشی ستون است که ابتدا ترکهای مایل و مورب در بتن ظاهر می‌شوند و پس از گسیختگی و یا باز شدن فولاد عرضی مقطع یا خاموت (تنگ) روی می‌دهد. در نهایت با کمانش آرماتورهای طولی یک شکست ترد و یا انفجاری رخ می دهد این حالت شکست اساسا به دلیل کافی نبودن آرماتورهای عرضی مقطع رخ می دهد. ضعف خمشی، برشی و فشاری و حتی شکل پذیری ستون های بتنی را می‌توان از طریق مصالح کامپوزیتی FRP ارتقاء داد.

    خرابی ناشی از ایجاد مفصل پلاستیک خمشی در ستون های بتنی

    این حالت شکست پس از وقوع زلزله بسیار به چشم می خورد و عموما در مناطق انتهایی ستون روی می دهد و به ناحیه کوچکی منحصر می‌شود. در این حالت ابتدا قسمتی از پوشش بتن کنده می‌شود و سپس شکست آرماتورهای عرضی و در ادامه کمانش آرماتورهای طولی اتفاق می‌افتد. این ضعف ستون های بتنی را میتوان با دورپیچی الیاف FRP در محل اتصال تیر به ستون بر طرف نمود.

    خرابی در محل وصله پوششی آرماتورهای طولی در ستون های بتنی

    این حالت در ستونهایی روی می‌دهد که آرماتورهای طولی آنها در محلی که لنگر وارده زیاد است با یکدیگر همپوشانی دارند عموما در هنگام زلزله، انتهای ستون تحت خمش زیادی قرار می گیرد چنانچه طول وصله بسیار کوچک باشد در طول بارگذاری رفت و برگشتی آرماتورها جدا خواهند شد. با استفاده از سیستم تقویت با FRP به روش محصورسازی در محل هایی که آرماتورهای طولی همپوشانی کافی ندارند می‌توان از این نوع خرابی جلوگیری کرد.


    ادامه مطلب ...

  • ۰ نظر
  • نویسنده مطلب : مهندس شکوهی نیا
  • تاریخ انتشار مطلب :
  • دستگاه حفاری تونل

  • دسته بندی: مقالات عمران و معماری
  • بازدید :۸۶ views
  • لینک کوتاه مطلب : http://www.engineercivil.ir/?p=63
  • دستگاه حفاری تونل

     

    تی بی ام

    دستگاه حفاری تونل ( Tunnel Boring Machine )

    دستگاه حفاری تونل که با نام مول (Mole)‏ نیز شناخته می‌شود ، با مته‌هایش و حرکت چرخشی که دارد با حفر تونل پیش می‌رود . از این دستگاه غول پیکر برای حفر تونل‌هایی با مقطع دایره‌ای که قطری بیش از ۱ متر دارند استفاده می‌شود .

    در روش‌های قدیمی که با استفاده از انفجار و مته زنی تونل زده می‌شد باعث مشکلاتی در محیط‌های اطراف و همچنین باعث نامنظم بودن تونل کنده شده می‌شد اما با استفاده از این دستگاه علاوه بر اینکه هیچ یک از دو مشکل ذکر شده وجود ندارد، باعث کم شدن هزینه ساخت می‌شود.

    • انجمن بین‌المللی تونل (ITA)

    البته ساخت دستگاه‌های TBM بسیار گران است و همچنین امکان جابجایی زیادی ندارند به همین دلیل شاید برای پروژه‌های کوچک استفاده از این دستگاه‌ها گرانتر از روش سنتی باشد ، اما برای پروژه‌های بزرگ و تونل‌های طولانی‌تر به دلیل دقت در انجام پروژه و کاهش زمان پروژه این اختلاف قیمت جبران می‌شود .

    بیشترین قطر دستگاه تی بی ام 15.43 متر است که برای پروژه‌ای در شانگهای چین ساخته شده است . البته در این پروژه خاک و سنگهای محل نرم بوده اما برای سنگهای سخت بیشترین قطر 14.4 متر بوده است .

    به طور معمول سرعت چرخش این نوع دستگاه‌ها بین ۱ تا ۱۰ دور در دقیقه است که بستگی به نوع خاک دارد .

    یکی از ویژگی‌های خوب دستگاه های TBM این است که خرده سنگ و خاک حفر شده بصورت اتوماتیک روی ریل‌های موجود در آن خارج می‌شوند . در بیشتر مواقع این خاک و سنگ خارج شده در ساخت بتن برای خود پروژه استفاده می‌شود .

    دستگاه‌های تی بی ام یکی از مهمترین ماشین آلات حفر تونل می باشند که قادرند تونل را به صورت تمام مقطع حفر کنند .
    تکامل و گسترش این دستگاه ها سبب شده است که آهنگ پیشروی تونل ها در حد قابل توجهی افزایش یابد . امروزه در سنگ‌های نسبتا سخت نیز برای حفر تونل از این ماشین‌ها استفاده می‌کنند .

    بعد از سال‌ها تلاش و ساخت انواعی از این نوع ماشین ها کوشش های بعدی به منظور ساخت ماشین های تمام مقطعی بود که شرایط سخت زمین شناختی قادر به حفر تونل باشد که آهنگ پیشرفت و تکامل در این زمینه در مقایسه با پیشرفت های اولیه این ماشین ها محدود تر است .

    در واقع شروع این تحقیقات کوشش های رابینز در سال 1957 میلادی برای ساخت ماشین‌هایی بود که بتواند در سنگ های خیلی سخت نیز با راندمان معقول تونل حفر کند .

    در آن زمان به تدریج این دستگاه ها سنگین‌تر و محکم‌تر شدند و توان آنها نیز افزایش یافت اما پیشرفت آنها در زمینه حفر سنگ‌های محکم کند است .

    به عنوان مثال عملکرد نوعی از این دستگاه ها که مجهز به هر دو سیستم برش ناخنی و دیسکی بود برای حفر در سنگهای آهکی سیلیتی که در بین آنها لایه‌هایی با مقاومت140mpa وجود داشت راضی کننده نبود . سر انجام ناخن‌ها به طور کلی حذف شد و حفر تونل تنها با استفاده از دیسک های حفار ادامه یافت .

     

    تقسیم بندی ماشین‌های تی بی ام

    • open t.b.m
    • single t.b.m
    • d.s t.b.m

     

    قسمت های اصلی ماشین‌های تی بی ام

    • بد نه
    • صفحه حفار
    • ابزار برش
    • چنگ زنها
    • جک های رانش صفحه حفار

    نحوه تخلیه مواد حفر شده توسط ماشین‌های تی بی ام

    مواد حفر شده به وسیله سیستم ویژه ای که معمولا مرکب از سطل های تعبیه شده پیرامون صفحه حفار است از جلوی جبهه کار جمع آوری شده و به داخل نوار نقاله ای که از داخل دستگاه می گذرد به پشت ماشین هدایت می شود گرچه معمولا محدودیتی برای ابعاد مواد حفر شده و انتقال آنها وجود ندارد اما اگر ابعاد حفر شده خیلی زیاد باشد ممکن است گیر کنند وعمل اتقال را متوقف سازند .

    از طرفی مواد خیلی نرم نیز علاوه بر مشکل تهویه ممکن است مخلوتی را تولید کنند که به شدت ساینده باشند . در بعضی از این نوع ماشین ها در مجاورت صفحه حفار پرده هائی تعبیه می شود که گرد و غبار را می گیرند این ذرات در اثر اسپری آب جدا می شوند .

     

    قیمت این ماشین‌ها

    قیمت TBM گران است و بیشتر به نوع سفارش داده شده به کارخانه سازنده و نوع سنگ های حفر شونده بستگی دارد . ولی در کل قیمت آنها را می توان در حدود 7 یا 8 میلیارد تومان در نظر گرفت .

    البته بسته به شرایط قیمت آنها ممکن است کمتر یا بیشتر باشد . از مهم ترین سازندگان این نوع ماشین‌ها می‌توان از شرکت ویرث نام برد .

     

    نحوه عملکرد دستگاه حفاری تمام مقطع به روش مکانیزه TBM

    حفاری این دستگاه در اصول حفاری مکانیزه شامل مراحل خاص و با برنامه‌ریزی دقیق زمانی و تجهیزاتی فراوان است .
    انجام پروسه حفاری ، تأیید جهت و مسیر صحیح ، انجام پروسه تقویت دیواره ، پروسه تخلیه مصالح ، سیستم پایش هوا ، نگهداری و تعمیرات .

    پس از مونتاژ کامل دستگاه و تست نهایی دستگاه آماده شروع حفاری خواهد بود . اما در ابتدا باید بستر حفاری آماده شود .

    یک کوه را در نظر بگیرید ، برای اینکه دستگاه بتواند عملیات حفاری را شروع کند ابتدا می بایست دهانه ای با قطر متناسب با قطر دستگاه حفاری در کوه ایجاد شود تا سر برنده دستگاه (Cutter Head) بتواند روی متریال قرار گیرد و در انجام عملیات حفاری وقفه ایجاد نشود .

    به بستر حفاری اصطلاحاً “ترانشه” گفته می‌شود . ترانشه شامل خاک برداری از سطح رویی زمین تا رسیدن به بستر سخت و سنگی ، ایجاد یک تونل با قطر متناسب با قطر دستگاه حفاری ، انجام عملیات سخت سازی( انجام مش و شات کریت) در اطراف دهانه و عملیات تقویت دیواره(لاینینگ) داخلی دهانه می باشد .

    پس از انجام عملیات آماده سازی سایت و پورتال اختصاصی ، ریل گذاری در دهانه انجام می‌شود تا دستگاه روی ریل قرار گرفته و دستگاه آماده شروع عملیات حفاری شود .

     

    پروسه حفاری دستگاه حفاری تمام مقطع به روش مکانیزه

    آماده سازی دستگاه از نظر الکتریکی و مکانیکی و تأمین نیروی هیدرولیکی دستگاه در بخش پشتیبان (BU) انجام می‌گیرد . سپس مسیر با لیزر مشخص شده و اپراتور دستگاه تنظیمات لازم جهت انجام حفاری را انجام می‌دهد . سیستم‌های تهویه هوا و تخلیه مصالح روشن شده و سیستم های کنترلی فعال می شوند . حالا وقت شروع است .

    سر برش بوسیله الکتروموتورها و جعبه دنده‌های قوی به چرخش درمیآید و جک‌ها سر برش را به جلو هل می‌دهند تا دیسک‌ها با سطح سنگ برخورد کرده ، آنها را خرد کند و به سیستم تخلیه مصالح انتقال دهد . کاتر به اندازه مشخصی به جلو پیش می رود . پس از آن متوقف شده و انجام عملیات تکمیلی تخلیه انجام میگیرد . به این عملیات اصطلاحاً یک کورس حفاری گفته می شود .

    پس از انجام حفاری عملیات لاینینگ انجام شده و دستگاه توسط جک‌های قدرتمند، خود را به جلو هل می‌دهد. به این پروسه تریلینگ (Traling) گفته می‌شود. سپس دستگاه دوباره تنظیم شده و این سیکل تکرار می‌شود.

    در برخی از موارد که مصالح سخت تر بوده و امکان ریزش در حداقل است میتوان Telescop Shield را فعال کرد. این امر به شما این امکان را میدهد تا در هنگام انجام عملیات حفاری به صورت همزمان به انجام عملیات لاینیگ بپردازید و درمواقع لزوم به راحتی تلسکوپ شیلد را به عقب کشیده (Retract) و عملیات تعمیر یا بازدید دیسک‌ها را انجام دهید یا حتی سطح حفاری را بررسی نمایید.

    این تکنیک تنها در سیستم های Duble Shield امکان پذیر است و نحوه عملکرد آن مختصراً به این گونه است که شیلد عقبی یا Gripper Shield توسط جکهای گریپر در جایش فیکس می شود و شیلد جلویی یا Front Shield و کاتر هد به وسیله جکهای Advance به جلو هل داده می‌شوند، در همین زمان شما می‌توانید جکهای Auxilary Thrust را جمع کنید و عملیات لاینینگ را همزمان با انجام عملیات حفاری انجام دهید.

    در اصطلاح به عملیات بازشدن جک ها Extend و به عملیات جمع کردن آنها Retract می گویند .

    در تمام مراحل انجام عملیات حفاری سنسورها و دستگاه های مختلف فرایند انجام عملیات، فشار وارده بر کاتر، جک ها و بدنه ؛ جهت مسیر، احتمال وجود گاز و یا کم شدن اکسیژن، تعادل در جریان های الکتریکی و هیدرولیکی وارده به دستگاه و بسیاری از مسائل حیاتی و ضروری دیگر دائم در حال کنترل هستند .

     

    تاریخچه دستگاه‌های حفاری تونل

    نخستین سپر محافظ تونل، توسط سر مارک ایزامبارد برونل در سال ۱۸۲۵ و برای حفاری تونل تِیمز ساخته شد. اگرچه این ابتکار تنها به منظور ساخت یک سپر بوده و شامل ساختن یک دستگاه حفاری تونل کامل نبود؛ اما عملیات حفر تونل‌ها نیاز داشت که با استفاده از روش‌های استاندارد حفاری به سرانجام برسد.

    مشهور است که نخستین دستگاه حفاری ساخته شده، هنری جوزف ماوس یک دستگاه برش کوه بوده‌است. این دستگاه در سال ۱۸۴۵ به سفارش پادشاه ساردینیا و به منظور حفر تونل ریلی فرجوس از میان رشته‌کوه‌های آلپ، بین دو کشور فرانسه و ایتالیا ساخته شده بود.

    عملیات ساخت این دستگاه در یک کارخانه اسلحه‌سازی در نزدیکی تورین و در سال ۱۸۴۶ به پایان رسید. این دستگاه عبارت بوده‌است از بیش از ۱۰۰ مته کوبه‌ای که در قسمت جلویی دستگاهی به اندازه لوکوموتیو نصب شده بود که نیروی رانشی آن از ورودی تونل به صورت مکانیکی اعمال می‌شد.

    بودجه این پروژه تحت تاثیر انقلاب سال ۱۸۴۸ قرار گرفته و تونل هنوز کامل نشده بود؛ تا اینکه با استفاده از روش‌های مبتکرانه و کم‌هزینه‌ای همچون استفاده از مته پنوماتیک، پس از ۱۰ سال به بهره‌برداری رسید.

    نخستین ماشین حفر تونل ساخته شده در ایالات متحده برای ساختن تونل هوساک در سال ۱۸۵۳ مورد استفاده قرار گرفت. این دستگاه، با چدن ساخته شده و به نام ماشین برش سنگ انحصاری ویلسون و به نام مخترعی به اسم ویلسون نام گذاری شد.

    این ماشین، قبل از شکستن زمین سنگی، ۱۰ فوت را درون سنگ حفاری کرد. تونل مذکور سرانجام بعد از بیش از ۲۰ سال به پایان رسید. در ساخت آن همانند تونل ریلی فرجوس از روش‌های جاه‌طلبانه، کمتر استفاده شد.

    در اوایل دهه ۱۹۵۰، ف. ک. مایتری برنده مناقصه احداث سد انحرافی اوه واقع در پییر در ایالت داکوتای جنوبی شد که با مشاوره جیمز س. رابینز (بنیان‌گذار شرکت رابینز) حفاری زمین‌های سنگ رسی پییر شیل را که مشکل‌ترین عملیات حفاری زمین‌های سنگ رسی در آن زمان بود شروع کرد.

    شرکت رابینز دستگاهی درست کرد که قادر بود ۱۶۰ فوت از زمین‌های سنگ رسی را در بیست و چهار ساعت حفر کند که نسبت به روش‌های رایج در آن هنگام ۱۰ برابر سریع‌تر بود.

    چیزی که باعث شد ماشین‌های حفر تونل، کارآمد و مطمئن شوند، اختراع سر گردان آن‌ها بود که به صفحه برش نصب می‌شد.
    در ابتدا، در دستگاه تی‌بی‌ام رابینز از چکش‌های فولادی چرخشی استفاده کردند که با حرکت دایره‌ای خود زمین پیش‌روی‌اش را حفر می‌کرد؛ اما او سریعاً متوجه این شد که این چکش‌ها، علیرغم محکم بودنشان کارآیی زیادی ندارند؛ زیرا به محض شکستن و کند شدن، باید مکرراً با چکش‌های جدید تعویض می‌شدند.

    این مشکل با جایگزین کردن صفحات برش بادوام‌تر به جای چکش، به طور قابل ملاحظه‌ای برطرف شد. در سال ۱۹۵۶ این طرح، برای اولین بار در تونل فاضلاب و رودخانه هامبر با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت (فولی، ۲۰۰۹).

    از آن زمان تاکنون، در تمام حفاری‌هایی که در زمین‌های سخت، با توفیق همراه بوده‌است، از تی‌بی‌ام‌هایی با چرخ‌های برش گردان و صفحات برش مدور استفاده گردیده‌است.


    ادامه مطلب ...

  • ۰ نظر
  • نویسنده مطلب : مهندس شکوهی نیا
  • تاریخ انتشار مطلب :


  •