ارزیابی کاهش تبخیر از استخرهای ذخیره آب کشاورزی با استفاده از پوشش یونولیتی

با توجه به مشکل خشکسالی و کمبود آب در سال­های اخیر، استفاده کنترل شده از منابع محدود آبی موجود اهمیت ویژه­ای دارد. راهکارهای متعددی به منظور تحقق این امر به کار گرفته شده که یکی از آنها مهار آب­های سطحی و ذخیره­سازی آن در مواقع پرآبی مانند فصل زمستان که کشاورزان آب مازاد در اختیار دارند، می­باشد. یکی از روش­های متداول ذخیره آب در کشورمان، احداث استخرهای ذخیره آب زمستانه است که آب ذخیره شده برای جبران کمبود در تابستان وارد چرخه آبیاری می­شود. اما یک مسئله مهم در خصوص این استخرها بحث تبخیر از سطح آب است که هدف از این تحقیق ارزیابی روشهای فیزیکی کاهش تبخیر از این استخرها با استفاده از ورق یونولیت می­باشد. به همین جهت تأثیر این نوع پوشش با سطح پوشش 90 درصد در کاهش میزان تبخیر بررسی شده و به کمک­ داده­های تبخیر که مستقیما از تشت­های تبخیر (با پوشش و بدون پوشش) و به مدت 2 ماه در منطقه از شهرستان اردکان استان یزد به صورت روزانه مستقیما اندازه گیری شده و با استفاده از مقادیر میانگین و مجموع میزان تبخیر دو ماهه و مقایسه آنها با یکدیگر، کاهش تبخیر از تشت با پوشش یونولیتی برابر 6/51 درصد بدست آمد که نشان دهنده مناسب بودن این پوشش برای جلوگیری از هدر رفت آب کشاورزی می­باشد.

خشکسالی ده ساله اخیر ایران پدیده­ای است که تاکنون خسارات بسیاری را به منابع آبی ایران و بدنبال آن به کشاورزی و اقتصاد ایران وارد کرده است. با توجه به مشکل کم آبی در اغلب مناطق روستایی استان، برنامه­ریزی برای استفاده بهینه از منابع آب دارای اهمیت ویژه­ای می­باشد. علاوه بر تدابیری که جهت تقویت و تغذیه سفره­های آب زیرزمینی اندیشیده می­شود، منابع آبی محدود موجود از قبیل چشمه، قنات یا چاه که با دبی­های اندک جهت زیر کشت بردن اراضی مورد استفاده قرار می­گیرند، ضرورتت ذخیره­سازی و احداث منابع و استخرهای ذخیره آب و مهمتر از آن حفظ ذخایر ارزشمند آبی با کاهش میزان تبخیر از سطح آب این استخرها را نمایان می­سازد.

لذا، یکی از گزینه­های پیش رو در مناطقی با شرایط فوق الذکر که میزان آب در دسترس کم می­باشد­ و یا اراضی زیر کشت دارای فاصله زیادی از محل تامین آب هستند، ذخیره سازی آب جهت مصرف براساس برنامه همراه با چاره اندیشی در کاهش اثرات تبخیر از سطح آب استخرها می­باشد.

محدودیت منابع آب و خشکسالی های اخیر باعث شده تا کشاورزان نسبت به استفاده مناسب از منابع در اختیار آب کشاورزی دقت بیشتری نموده و سعی نمایند به سوی مصرف بهینه گام بردارند. در این راستا، ذخیره­سازی آب در استخرها یکی از مواردی است که مورد توجه واقع شده و این خود یکی از راهکارهای استفاده بهینه از منابع آبی است ضمن اینکه انتخاب نوع استخر بستگی به شرایط منطقه، دبی منبع آب، حجم آب مورد نیاز، مصالح قابل دسترس و نیز امکانات فرعی و اقتصادی دارد. از دیگر موارد تعیین کننده در انتخاب محل احداث استخر، حجم ابنیه احداثی است که این موضوع از یک طرف به میزان دبی منبع تامین آب و از سوی دیگر به سطح اراضی، مسائل اجتماعی و زیست محیطی در تعیین ابعاد، شکل و حتی نوع سازه موثر است. هرچه عمق استخر بیشتر باشد سطح تبخیر کاهش می­یابد. البته این مسئله به ارتفاع ورودی آب به استخر، وضعیت اراضی پایین دست جهت آبیاری و همچنین روش آبیاری مرتبط می­باشد. عمق استخرها معمولاً بین یک تا پنج متر انتخاب می­شود. با وجود داده­ها و اطلاعاتی که به صورت تئوری در زمینه تبخیر و چگونگی کنترل آن ارائه شده است، اما تلاش گسترده و قابل توجهی در راستای عملیاتی نمودن کنترل و کاهش اثرات تبخیر انجام نگرفته است. صرفه جویی اقتصادی حاصل از کاهش تبخیر به عنوان اساسی­ترین خصیصه در آینده آبیاری و حفظ منابع آب مورد توجه خواهد بود که می­توان به کاربرد دانش کنترل و کاهش تبخیر در استخرهای ذخیره آب کشاورزی اشاره نمود. (فهیمی راد، 1390).

در کشور ایران پتانسیل تبخیر بسیار بالا و قابل توجه می­باشد. طبق آمارهای سازمان هواشناسی در حالیکه متوسط بارش باران در ایران برابر 251 میلیمتر است، از این میزان بارش حدود 180 میلیمتر آن تبخیر می­شود که مشخص است این رقم، بسیار بالا و نگران کننده می­باشد. طبیعی است هر چه بتوانیم به کاهش این میزان تبخیر در مزارع، کانالهای انتقال، سدها، استخرها و …. کمک کنیم به بهبود وضعیت بهره­وری آب در کشور منجر خواهد شد. (کردوانی، 1390).

البته روش­های مختلفی توسط محققین بر روی کاهش تبخیر اعمال شده است که در تحقیقات انجام شده در دانشکده کشاورزی منابع طبیعی گرگان با استفاده از تشت­های تبخیر کلاس A و با مقایسه روشهای فیزیکی و شیمیایی کاهش تبخیر، کاهش میزان تبخیر به روشهای شیمیایی در حدود 55- 40 درصد و روشهای فیزیکی نیز بین 55- 30 درصد بدست آمد (پیری  و همکاران 1389). در خصوص مخازن آبی که در یک صحرای باز و عریان قرار دارند با توجه به این که هوای گرم روی مخازن توسط آب جذب انرژی شده و به افزایش تبخیر می­انجامد می­توان با کاشت گیاهان در اطراف مخازن تا حدی شدت تبخیر را مهار نمود. (قراری و آل محمد 1386).

استفاده از الکل­های استریل الکل، استثاریل الکل برای کاهش تبخیر از منابع بزرگ می­باشند و دوره دوام آنها یک تا دو روز است و استفاده از تک لایه­ها میتواند تبخیر را تا میزان 40 درصد کم کند اگر حد اکثر سرعت جریان باد 8 کیلومتر بر ساعت باشد و میتواند بین 10 تا 20 درصد تبخیر را کاهش دهد اگر حداکثر سرعت جریان باد 30 میزان 33 درصد از تبخیر آب می­کاهد (کاویانپور و همکاران 1388).

از ترکیب هگزادکانول و هیدروکسید کلسیم و اندکی سیلیس نیز ماده­ای تهیه می­شود که به میزان 40 درصد در کاهش تبخیر کارایی دارد (Obrien ، 2006). البته تحقیقات نشان داده است که الکلهای هگزادکانول و اکتادکانول برای کاهش تبخیر از مخازن بزرگ مناسب می­باشند ولی دوام آنها 2-1 روز بیشتر نخواهد بود. (Barens، 2007).

با پخش استیل الکل به عنوان یک پوشش شیمیایی بر روی سد و استخرها و با اندازه گیری مستقیم تبخیر از سطح آب، می­تواند حدود 20 درصد از میزان تبخیر را کاهش داد (Knights ، 2005).

باید در نظر داشت که تبخیر از تشت ممکن است تفاوتهای چشمگیری در برآورد تبخیر نسبت به اندازه گیری مستقیم تبخیر از سطح آبهای آزاد داشته باشد که به مساحت مخازن و میزان سختی آب نیز وابسته است (Ernani ، 2000).

در استفاده از پوششهای معلق و شناور و اندازه گیریهای میدانی بر روی سدهای مخزنی و مخازن آب آشامیدنی جهت کاهش تبخیر، باید به این نکته توجه کرد که برای حفظ کیفیت آب و سلامت آبزیان در مخازن بیش از یک کیلومتر مربع، مطالعات باید یکساله انجام پذیرد (Xi Yao et al ، 2010). با بررسی اثر میدان مغناطیسی روی کاهش تبخیر آب نشان داده شده است که این میدان باعث کاهش هدایت الکتریکی آب و متناسب با شدت جریان باعث افزایش میزان تبخیر آب (حتی پس از تقطیر) شده ضمن آنکه بر روی کیفیت آب نیز تأثیرگذار می­باشد. (Hulisz et al ، 2007).

در این مقاله با کمک داده­های مختلف اندازه گیری شده در محل مورد تحقیق (بخش عقدا از توابع شهرستان اردکان) میزان کاهش تبخیر آب با استفاده از پوشش یونولیت مورد سنجش قرار داده شده است.

مواد و روش­ها

موقعیت محل تحقیق:

منطقه مورد تحقیق و مطالعه در یکی از استان­های کویری کشور ایران یعنی استان یزد (شکل 1) و در بخشی از بخشهای شهرستان اردکان (شکل 2) به نام بخش عقدا و در دهستان مجاور آن نارستان (شکل 3) واقع شده است. بخش عقدا یکی از بخشهای شهرستان اردکان دارای وسعتی معادل 3535 کیلومتر مربع در شمال- غرب شهرستان با مرکزیت روستای عقداء واقع گردیده است. بخش عقدا از سمت شمال و غرب به شهرستان نائین، از سمت جنوب به شهرستانهای میبد و صدوق و از سمت شرق به بخش مرکزی شهرستان اردکان محدود می­شود.

روش انجام تحقیق

روش انجام مشاهدات در این تحقیق براساس تجربیات و اصولی است که در مراکز مهم  تحقیقاتی نیز اعمال می­شود. از جمله روشهای اندازه گیری تبخیر در ایستگاههای تحقیقاتی هواشناسی، کاربرد تشت تبخیر کلاس A می­باشد که از نوع گالوانیزه به ابعاد قطر 1210 میلیمتر و عمق 250 میلیمتر بوده و در روی سکویی که 15 سانتیمتر از زمین ارتفاع دارد مستقر می­شود و برای جلوگیری از مصرف آب داخل تشت توسط حیوانات روی آن را با توری فلزی می­پوشانند (قراری و آل محمد ، 1386).

ساده­ترین، متداول­ترین و عملی­ترین روش برای تعیین مقدار تبخیر، استفاده از تشتک تبخیر است. منظور از تشتک تبخیر یک ظرف استوانه­ای شکل است که معمولا از آهن گالوانیزه بدون رنگ ساخته شده که آن را از آب پر نموده و در معرض تابش اشعه خورشید قرار می­دهند و مقدار تبخیر را بر حسب ارتفاع اندازه می­گیرند. در کشورهای مختلف از ابعاد متفاوتی برای تشتک تبخیر استفاده می­نمایند. برای نمونه در شوروی سابق و بعضی از کشورهای بلوک شرق، از تشتک­هایی استفاده می­کنند که مساحت آنها 3000 سانتیمتر مربع است. در آمریکا از تشتک تبخیر استاندارد که توسط اداره هواشناسی آن کشور پیشنهاد شده است که از نوع کلاس A شکل 4 می­باشد. (محمدی، 1381).

برای اندازه گیری مقدار تبخیر از یک خط کش مدرج که در کنار تشتک نصب شده و یک قطعه فلز که در انتها به قلاب سوزنی شکل وصل است و روی خط کش بالا و پایین می­رود، استفاده می­شود. مقدار تبخیر روزانه از اختلاف ارتفاع آب در روز قبل و روز اندازه گیری، با توجه به تصحیحی که برای بارندگی لازم است (اگر در روز اندازه گیری، بارندگی اتفاق افتاده است ارتفاع بارش را به اختلاف ارتفاع اضافه می­نمایند) محاسبه می­گردد.

شکل 4: نمونه­ای از تشت تبخیر کلاس A

تشتک­های تبخیر رادر موقعیت­های مختلفی از نظر محل استقرار قرار می­دهند که به ترتیب تشتک زمینی (Sunken pan)، تشتک تبخیر سطحی (surface pan) و تشتک تبخیر شناور (Floating pan) می­نامد. اطراف تشتک تبخیر سطحی باید محیطی آزاد و باز وجود داشته باشد که از جریان طبیعی هوا، باد، جلوگیری ننماید و به علاوه در هیچ زمانی در معرض سایه درختان و یا ساختمان­ها و احیاناً سایه کوه قرار نگیرد. برای کار گذاشتن این تشتک­ها از قطعات چوبی تراورس مانند، استفاده می­شود تا تشتک، در تماس مستقیم با خاک قرار نگیرد. در این نحوه قرار دادن تشتک، تبادل حرارتی از دیواره­های تشتک به حجم آب صورت می­گیرد. این تشتک­ها از متداول­ترین نوعی است که همواره استفاده می­شود.

برای تبدیل آمار و ارقام مربوط به تشتک بخیر، به نتایج قابل استفاده در دریاچه شد. در دریاچه سد، از ضریبی استفاده می­شود که اصطلاحاً به ضریب تشتک معروف است. بر حسب تعریف، ضریب تشتک عبارت است از نسبت بین مقدار تبخیر در دریاچه و مقدار تبخیری که از تشتک تبخیر، به جو انتقال یافته است. با توجه به این مطلب که همواره مقدار تبخیر از تشتک بیشتر از تبخیر از سدها و دریاچه­ها است، ضریب تشتک همواره عددی کمتر از یک است و در بهترین شرایط به حد و حدود 95 درصد می­رسد. مقادیر ضریب تشتک برای تشتک کلاس A آمریکایی در محدوده­ای حول عدد 77 /0 پراکنده شده­اند، که بعضی از این مقادیر که توسط محققان اندازه گیری شده به شرح ذیل می­باشد.

(1971) Allen & Crow      ضریب 76 درصد

(1972) Ficke                    ضریب 76 درصد

(1984) Duru                     ضریب 79 درصد

میانگین ضریب تشت =  77 درصد

لازم به ذکر است که از این به بعد تا برای اختصار از کلمه «تشت» استفاده خواهد شد: تشت Ao ، تشت Au .

با توجه به اینکه هدف اصلی بررسی و ارزیابی کاهش تبخیر با استفاده از پوشش فیزیکی یونولیتی می­باشد، بنابراین داده­های تشت تبخیر، بدون هیچگونه پوششی با نامهای که از میانگین آنها به نام Ao به عنوان ورودیها در نرم افزار استفاده شده و داده­های با پوشش یونولیتی و با نام ورودی Au به نرم افزار معرفی گردید. سطح پوشش تشتهای یوتولیت 90 درصد در نظر گرفته شده و اندازه گیری­ها روزانه بوده و به مدت 62 روز از 11 فروردین 1392 تا 10 خرداد 1392 ادامه داشت.

داده­های مشاهداتی از تشتهای تبخیر و اطلاعات دریافتی از هواشناسی شامل موارد زیر می­باشند:

1- میزان تبخیر از تشت بدون پوشش (Ao) شامل سه نمونه و همراه با میانگین داده­ها

2- مقادیر تبخیر از سه تشت با پوشش یونولیتی (Au) با سطح پوشش 90 درصد همراه با میانگین داده­ها 10 درصد باقی مانده جهت حفظ محیط زیست آبزیانی که معمولا در استخرها پرورش داده می­شوند تا بخش از نور خورشید به سطح و داخل آب نفوذ یابد (مدیریت شیلات جهاد کشاورزی، 1390)

معمولا در فصل زمستان آب به استخرها وارد شده و در حال ورود و خروج می­باشد و از دهه اول فروردین دیگر آبی به استخرهای ذخیره وارد نمی­شود و تا شروع دهه دوم خرداد نیز این راکد بودن آب ادامه دارد و از این زمان به بعد به تدریج آبهای ذخیره شده وارد چرخه آبیاری شده که اوج خروجی آن در تیرماه و مرداد می­باشد، بنابراین در طول این مدت دو ماهه راکد بودن آب موضوع کاهش تبخیر دارای اهمیت ویژه­ای می­باشد (مدیریت آب و خاک جهاد کشاورزی، 1389). در جدول شماره­های 1 و 2 داده­ای اندازه گیری شده از تشتهای تبخیر بدون پوشش و با پوشش یونولیتی نمایش داده شده­اند (تبخیر از تشت بدون پوشش (AO) و تبخیر از تشت با پوشش یونولیت (Au).

جدول 1: مقادیر عددی تبخیر از تشت­ ها (اولین روز اندازه گیری از 11/1/92 می­باشد).

جدول 2: میانگین داده­های تشت­های Ao ، Au

نتایج و بحث

با محاسبه مجموع میزان تبخیرها در طول مدت مشاهدات برای هر یک از نمونه­های بدون پوشش و با پوشش و محاسبه نسبت و درصد هر یک از مقادیر نسبت به یکدیگر میتوان درصد کاهش تبخیر تشت­های پوشش دار را محاسبه نمود:

بنابراین:

یعنی میزان تبخیر تشت یونولیتی، 484/0 تبخیر بدون پوشش است.

در نتیجه میزان کاهش برابر است با: که با تبدیل به درصد میزان کاهش تبخیر تشت با پوشش یونولیتی Au نسبت به تشت بدون پوشش Ao برابر است با 6/51 درصد.

پس با این وجود میزان کاهش تبخیر یا پوشش یونولیتی برابر است با 6/51 درصد.

– با توجه به نتیجه بدست آمده از داده­های تشت­های تبخیر با توجه به مجموع سطوح استخرهای ذخیره آب در بخش عقدا که 10000 مترمربع خواهد شد، میزان تبخیر از سطح این استخرها برابر با  ،  یا حدود  مترمکعب در روز خواهد شد که در ماه حدود 3400 مترمکعب و در سال حدود 40800 مترمکعب تبخیر بدست می­آید. اما با نصب همین پوشش ساده یونولیتی و کاهش 62/51 درصدی تبخیر سالانه از هدر رفت 21000 مترمکعب آب جلوگیری شده است. قابل عنوان است که در این سالهای خشکسالی، جهاد کشاورزی برای خرید و حمل جهت رساندن آب به باغات در معرض خشک شدن و همچنین احشام دامداران طبق یکی از قراردادهای سال 1392 به ازای هر تانکر 10 متر مکعبی 000/800 ریال پرداخت نموده است.

با یک حساب سر انگشتی ارزش حفظ این میزان آب حاصل از کاهش تبخیر با یونولیت در این بخش و دهستان نیمه کویری برابر است با : 2100 = 10/21000 یعنی معادل 2100 تانکر آب که با احتساب هر تانکر 800 هزار ریال مبلغی حدود 2100 * 000/800 = 000 / 000/ 680 / 1 ریال و با احتساب قیمت هر متر مربع یونولیت10000 ریال در سطح 10000 مترمربع استخر با پوشش 90 درصد هزینه کسر شده معادل 000/000/90 ریال بدست می­آید که مبلغ خالص برابر است با 000/000/590/1 ریال.

پس به ازای هر هکتار استخر ذخیره آب کشاورزی با استفاده از پوشش یونولیتی می­توان 000/000/590/1 ریال صرفه جویی کرد.

پیشنهادات:

* ساخت استخرهای ذخیره آب کشاورزی با توجه به مازاد بودن آب زمستانه یک ضرورت می­باشد اما با توجه به شدت تبخیر زیاد در ایران و خصوصا مناطق کویری مثل یزد تلاش در خصوص کاهش تبخیر از سطح استخرها نیز اجتناب ناپذیر خواهد بود.

با توجه به در دسترس بودن و به صرفه بودن قطعات یونولیتی و عدم انجام واکنش های شیمیایی بر آب کشاورزی یکی از گزینه های مهم در پوشش دار نمودن سطح استخرها استفاده از این قطعات به صورت شناور می­باشد.

مقایسه تطبیقی انواع سقف های یونولیت بکار رفته در ساختمان شهر ارومیه

مقایسه تطبیقی انواع سقف های یونولیت بکار رفته در ساختمان شهر ارومیه

هدف از بررسی پیش رو مقایسه تطبیقی انواع سقف­های بکار رفته در ساختمان­های شهر ارومیه، که محقق با یک بررسی کتابخانه­ای، به تفسیر و تحلیل نتایج به دست آمده پرداخته است، با توجه به یافته­ ها، می­توان بیان داشت، در قدیم سقف ­های ارومیه از نوع تیرستونی بوده و در طرح­های جدید از بتن آرمه ­ها استفاده می­گردد که با وجود یونولیت کاچویی در میان تیرچه ­ها و بتن و آرماتور، باعث افزایش قدرت سقف، از بابت تحمل وزن، به علت قطور بودن و عایق صدا و حرارت بودن، به دلیل دو یا چندجداره بودن و وجود یونولیت و سبک بودن به دلیل پر کردن فضایی درونی با یونولیت، می­باشند.

این انسان از همان ابتدا به دنبال سرپناه و مامنی برای خود بوده و این امر در ابتدا به صورت زندگی در غارها صورت گرفته و بعدها با یک سری مکان­یابی­های خاص که نسبت به جاهای دیگر برتری داشته سکنی گزیده و به همین روال به گذراندن زندگی خود تا به امروز ادامه داده که منجر به پیدایش شهرنشینی شده است اما آن مسئله­ای که به چشم نمی­خورد ایجاد ساخت و سازهای گوناگون در سطح شهرها بدون در نظر گرفتن مسئله­ی اقلیم و آسایش انسان­ها می­باشد که نمونه­ی آن­ها عدم هماهنگی مصالح و عدم جهت گیری درست آن­ها طبق زاویه مناسب آفتاب و جهت باد و … می­باشد که به علت عدم آگاهی موجبات عدم آسایش ساکنین می­شود. ما در معماری به غلط از معماری فرهنگ غرب تقلید کرده­ایم و آن را با کیفیتی نازل­تر اجرا نموده­ایم در حالی که درباره­ی ایجاد آن آگاهی کافی نداریم. عدم استفاده صحیح از انرژی موجب اتلاف انرژی شده که این امر در این شرایط که با بحران انرژی و هزینه ­های گزاف روبه رو هستیم مسئلهای مشکل ساز به نظر می­رسد (رازجویان ۱۳۸۸).

به همین علت مواد و مصالح دارای بار معانی نمادین نیز هستند. آن­ها می­توانند ثروت را القاء کنند یا تنگدستی را، زودگذر بودن را یا طولانی بودن را و خصوصی یا عمومی و سرانجام صنعتی یا پیشه ورانه بودن را. بدین ترتیب مصالح ساختمانی بالقوه در بردارنده مفهوم­اند. بررسی مصالحی چون سنگ، سیمان، چوب، آهن یا پارچه، نشان از آن دارد که این دلالت­های مفهومی با فرهنگ و فن آوری تکامل یافته­اند. 40-50 سال پیش دامنه انتخاب مصالح معماران در کشورهای پیشرفته به بیش از یک صد نوع نمی­رسید، در حالی که در زمان حاضر معماران باید مصالح مورد نظر خود را از میان یک میلیون ماده مختلف انتخاب کنند. همین امر انتخاب و کاربرد مناسب مصالح را با دشواری­های زیادی روبه رو می­کند، زیرا هرچه تعداد مصالح بیشتر باشد، فرآیند انتخاب آنها پیچیده­تر و بالطبع هزینه اولیه گزاف­تر خواهد بود. در کاربرد مصالح، همیشه باید کشوری را که در آن معمار به تجربه می­پردازد، فن آوری ساختمانی آن کشور و معیارهایی را که مردم آنجا به کار می­بندند، در نظر داشت. این واقعیت که معماران در کشورهای جهان سوم یا در کشورهای کمتر توسعه یافته به مصالح بسیار معدودی دسترسی دارند، تفاوت زیادی میان این دو دسته را آشکار می­سازد. با چنین نگرشی تنها در صورتی می­توان از معماری در مقیاسی جهانی سخن به میان آورد که تمام گونه­ ها، اجزاء و تعداد و شیوه­ های کاربرد مصالح مدنظر قرار گیرند. بنابراین موضوعات کلی سازه بخصور در پوشش سقف­های ساختمانی، در فن آوری ساختمان و مصالح، عاملی اساسی به حساب می­آیند (فرح،۱۳۸3).

فناوری قاب­های سازه­ای هدیه مهندسان به معماران بود که با استفاده از آن، محدودیت­های طراحی معماران کاهش یافت ودیگر اجباری به داشتن و تکرار دهانه­ های کوچک، رعایت تقارن و نظم در پیکربندی، کاهش جرم در طبقات بالا و کاربرد دیوارهای ضخیم و حجیم نبود و عناصر سازه­ای ساختمان­ها را می­شد تا حدی باور نکردنی نازک و ظریف گرفت و تیرها و نماها را با ایمنی کنسول کرد، فناوری جدید، سبک بین المللی را در معماری به ارمغان آورد و در پی آن معماران مشتاقانه­ ایده ­های نوینی پدید آوردند (مقیمی اسکویی، ۱۳۸۵) بدین منظور، با توجه به جایگاه سقف­ها مطالعه پیش رو جهت پاسخ به هدف مقایسه تطبیقی انواع سقف­های بکار رفته در ساختمان­های شهر ارومیه مورد اجرا قرار گرفته است.

روش تحقیق:

بررسی پیش­رو به منظور صرفه جویی در انرژی و هزینه ­های متحمله از سقف ساختمان­های شهر ارومیه می­باشد که به شیوه کتابخانه­ای مورد بررسی و اجرا قرار گرفته است و در نهایت نیز به جمع بندی توصیفی نتایج پرداخته شده است.

اهمیت و ضرورت تحقیق

علائمی که از خانه­ های اولیه انسان به دست رسیده­اند و نیز طرح­هایی که برای ساختن فضای امن در زمینه­ های گوناگون (از کارخانه تا بیمارستان، از کتابخانه تا تماشاخانه و …) به دست ما می­رسند، نشان دهنده آن هستند که انسان برای تحقق بخشیدن به فضایی که بدن نیاز دارد، ناچار به تغییر شکل، تغییر مکان و ترکیب کردن ماده است. در ساده­ترین شکل خانه­سازی، انسان نیازمند به سرپناه، حجم بزرگ و بی شک زمین را به تناسب اندازه ­های خویش می­کاود و موادزائد کاویده شده را دور می­ریزد و برعکس هنگامی که می­خواهد روی زمین مسطح سرپناهی را بنا کند، ناچار است با استفاده از مصالح بر کنده از جاهای مختلف، سکونتگاه خود را شکل دهد.به بیان بهتر، ترکیب مواد و مصالح ساختمانی عملی است به منظور آفریدن حجمی پایدار که بتوان در درونش زیست (احمدی ملکی، ۱۳۸۳).

اهداف:

هدف از بررسی پیش رو مقایسه تطبیقی انواع سقف­های بکار رفته در ساختمان­های شهر ارومیه می­باشد. در پی این هدف اصلی، اهداف ویژه زیر دنبال می­گردد.

۱- بررسی خصوصیات سقف­های بکار رفته در ساختمان­های شهر ارومیه

۲- بررسی روش­های صرفه جویی در انرژی و هزینه مربوط به سقف­ها در بناهای شهر ارومیه

ادبیات بررسی

سقف­های ساختمانی و مصالح بکار رفته در آن، انواع مختلفی دارند که به اختصار در زیر به آن می­پردازیم:

۱) پوشش سقف به وسیله تیرهای چوبی

این نوع پوشش قبلاً در بیشتر شهرها رواج داشت. چون چوب در اغلب شهرها بوده و هزینه ساختمان را به خودی خود کم می­کرد. همچنین نوع پوشش در شهرهای مختلاف نیز تفاوت داشت. این نوع پوشش می­تواند به دو طریق انجام شود. در طریقه اول، بعد از اینکه دیوارهای ساختمان به زیر و پوشش می­رسید، پس از ترازبندی، فاصله دو دیوار را با چوبهای گرد به فاصله 30 سانتیمتر از همدیگر می­پوشاندیند و سپس بر روی آن­ها حصیر می­کشیدند و بر روی حصیر نیز مقداری نی، به ضخامت تقریبی ۶ سانمتیمتر پهن میکردند و بر روی آن­ها شفته کاهگلی ریخته و شیب بندی میکردند. در طریقه دوم بعد از نصب تیرهای گرد، آن­ها را از طرف بام تخته کوبی میکردند. این تخته کوبی بنام سقف پوش معروف بود. روی سقف پوش را با گل نیم کاه و خشت یا آجر مفروش می­کردند که به آن به اصطلاح «پالانه» می­گفتند، و سپس عمل شیب بندی انجام می­شد و زیر سقف­ها را نیز قاب سازی می­نمودند. این قاب ها که از تخته و چوب بود انواع مختلفی داشت و زیبایی خاصی به ساختمان می­بخشید. ضمناً این سقف­ها را می­توان به نوعی عایق حرارتی محسوب نمود. چرا که از دو نوع پوشش بهره می­برد، یعنی از بالا روی تیرها حصیر و تخته و نی می­باشد و از داخل نیز به صورت قاب سازی می­باشد که بین این دو پوشش فضای خالی می­ماند که این فضا می­تواند عایق حرارتی محسوب شود (شاطریان، ۱۳۸۷).

۲) پوشش سقف به وسیله تیرآهن (طاق ضربی)

طریقه پوشش این نوع سقف­ها بدینصورت است که پس از اتمام کار نعل درگاه ­ها و یکی شدن دیوارهای ساختمان، تمامی دیوارها را به یک اندازه تراز می­کنیم و شناژ افقی را انجام داده و تیرها را بر روی آنقرار می­دهیم. در هنگام تیرریزی باید دقت شود فاصله تیرها از یکدیگر نسبت به نمره تیرآهن درست انتخاب شوند. چرا که در صورت بزرگ بودن دهانه تیرها، احتمال لرزش و خمش در تیرآهن افزایش یافته و در نتیجه موجب ریزش می­شود. معمولاً این دهانه را بین ۸۰ تا ۱۲۰ سانتیمتر در نظر می­گیرند و برای جلوگیری از لرزش آن از میلگرد به صورت ضربدری استفاده نموده و به تیرآهن­ها جوش داده می­شوند. طریقه پوشش این نوع سقف­ها که از آجر و ملات گچ و خاک می­باشد، به طریق ضربی که فشار وارده را به تیرآهن­ها منتقل می­کند و این فشار نیز توسط میل­های مهار جوش داده شده به تیرآهن­ها، خنثی می­شود (همان، 1387) پس از اتمام پوشش سقف از طرف پشت بام، اقدام به دوغاب ریزی می­نمایند، که به اصطلاح دوغاب گچ عسلی رقیق نامیده می­شود و خاصیت دوغاب ریزی این است که اولاً درزهای عمودی بین آجرها را پر می­کند و آن­ها را خوب به هم می­چسباند و از ریزش احتمالی آن جلوگیری می­کند. دوما اینکه آجرها را یکپارچه کرده و به صورت قالبی در می­آورد که در دل دو تیرآهن جای گرفته است. و سوماً اینکه، چون مقداری بر حجم گچ افزوده می­شود و تعداد دهانه ­های پوشش،به هر چند عدد که می­رسد، دهانه ­ها را با فشار اضافه حجم، به یک سقف کاملاً یکپارچه تبدیل می­کند و سقف در مقابل لرزش­ها و صدمات احتمالی به صورت واحد عمل خواهد نمود (شاطریان، ۱۳۸۷).

۳) پوشش سقف به وسیله دال بتنی

طریقه همانطوری که از اسم این نوع پوشش مشخص است، عمدتاً مصالح بکار رفته در این نوع پوشش ها از بتن و میلگرد می­باشد که با توجه به اهمیت و مقاومت سقف و کاربردهای آن، انواع مختلفی دارد. و ضخامت آن­ها با توجه به دهنه تیرها، در کمترین حالت 8 سانتیمتر و بیشترین حالت ۳۰ سانتیمتر در پارکینگهای طبقاتی مورد استفاده قرار گرفته است.

انواع سقف­های بتن مسلح زیر می­باشد.

الف) سقف­های بتن مسلح صفحه­ای ساده

این نوع سقف­ها برای دهانه­ های کوچک (کمتر از ۳ متر)مورد استفاده قرار می­گیرد. ضخامت این نوع سقف­ها با توجه به دهانه و بارهای وارده از ۸ تا ۲۰ سانتیمتر خواهد بود که می­توان این نوع سقف­ها را حتی در ساختمان­های باربر و نیمه فلزی و در نهایت ساختمان­های بتن آرمه اجرا نمود. نحوه اجرای آن بدین ترتیب است که دوسری مش (میلگردهای شبکه­ای به هم تنیده شده) را در بالا و پائین قالب سقف قرار می­دهیم و مابین این مش­ها را بوسیله میلگردهای خم شده و یا چوب ویا آجر از هم فاصله می­اندازیم تا هنگام بتن ریزی به همدیگر نچسبند. ضمناً حتما باید دقت شود که از تخته ­های ضخیم برای قالب استفاده گردد تا در موقع بتن ریزی، مش ها جابجا نشده و موجب ریزش سقف قبل از استحکام نگردد.

ب) سقف­های بتن مسلح دندانه­ای

این نوع سقف برای دهانه ­های بزرگ­تر از سه متر مورد استفاده قرار میگیرد. وبرای جبران نیروهای اضافی وارده به سقف از تیرهای فرعی استفاده می­شود که مابین تیرهای اصلی با فاصله­های لازم و معین قرار داده می­شوند تا بار سقف را به تیرهای اصلی منتقل کند. اگر این سقف را از پائین نگاه کنیم، ضخامت تیرهای مشاهده شده شبیه دندانه خواهدبود (کسمائی، ۱۳۸۲).

ج) سقف­های بتن مسلح معکوس

این نوع سقف­ همان سقف دندانه­ای می­باشد که به صورت معکوس اجرا شده است. و موارد استفاده آن در جاهایی است که به علت خاصی مجبوریم از این نوع سقف بنا به ضرورت استفاده نمائیم. چرا که عمده اعضاء بتن در قسمت کشش قرار گرفته که مجبور خواهیم بود از بتن زیادی استفاده کنیم و سقف سنگین­تر خواهد بود.

د) سقف­های بتن مصلح مضاعف

اگر دو سقف دندانه­ای و معکوس را با هم اجرا کنیم، سقف دوبل یا مضاعف خواهیم داشت. قالب بندی این نوع سقف­ها به مراتب خیلی مشکل­تر از سایر قالب بندی ها است، و در موارد خاصی مثل عبور لوله­ های آب و فاضلاب و نظایر آن، از این نوع سقف استفاده می­شود. بتن ریزی این نوع سقف­ها باید در دو یا چند مرحله انجام شود و کلاً زیاد مقرون به صرفه نیست.

ر) سقف­های بتن مسلح قارچ

به علت یکپارچه کردن تبر و تیرچه با سقف، نمای آن به صورت پلکانی یا قارچ مانند دیده می­شودکه به همین علت آنرا سقف قارچی می­گویند و عملکرد این نوع سقف بدین صورت است که تیر وتیرچه به صورت پله­ای با سقف یکی می­شوند.

س) سقف­های بتن مسلح با قالب­ها تو خالی

این نوع پوشش از بهترین ومقرون به صرفه ترین پوشش­ها می­باشد و نحوه عملکرد آن بدین صورت است که از ورقهای فلزی که به صورت تاوه و توخالی می­باشد به صورت قالب استفاده کرده و بعد از ترازبندی و چوب بسته زدن، در کنار یکدیگر قرار داده و بتن ریزی می­کنند. فاصله دندانه ­­ها و تیرچه ­ها از هم در این نوع سقف­ها کمتر بوده و ارتفاع آن­ها نیز نسبت به سقف­های دندانه­ای کمتر و سبک­تر و مقرون به صرفه تر است.

۴) پوشش سقف به وسیله تیرچه و بلوک

برای آشنا با اجرای سقف­های تیرچه بلوک بایستی نکات زیر را مد نظر داشته باشید تا از سقفی که بالای سرتان قرار خواهد گرفت مطمئن باشید (شاطریان، ۱۳۸۷).

ابتدا باید تیرچه ­ها روی پلهای اصلی (تیرهای فلزی) در ترازهای مورد نظر کارگذاری شوند. فاصله بین تیرچه­ ها با بلوکهای مجوف پر شده و پس از نصب میلگردهای حرارتی و میلگردهای تکمیلی براساس نقشه­ های اجرایی، بتن دال سقف ریخته می­شود. آرماتورهای اصلی تیرچه باید به طول ۱۵- ۱۰ سانتیمتر با تیرهای اصلی درگیر شوند و به هیچ وجه نباید این آرمارتورها را به تیرهای فلزی جوش داد. نظر به اینکه تیرچه ­ها به استثنای تیرچه ­های با جان باز، قبل از یکپارچه شدن سقف قادر به تحمل بار سقف نیستند، باید توسط تعدادی چارتراش و پایه (جک­ها یا شمعها) به نحو مناسب و مطمئنی نگهداری شوند. در موقع اجرا باید خیز مناسبی به طرف بالا به تیرچه­ ها داد تا پس از اجرا و یکپارچه شدن سقف و وارد شدن بارهای وارده این خیز حذف شود. مقدار خیز در کارگاه با تجربه به دست می­آید، معمولاً به ازای هر متر طول دهانه ۲ میلیمتر خیز در نظر گرفته می­شود. ضمناً موارد زیر نیز بایستی به هنگام اجرا مد نظر قرار گیرند.

الف) جکهایی که در زیر سقف­های تیرچه بلوک برای تحمل وزن بتن تازه رسیدن به مقاومت اولیه آن استفاده می­شود حداقل ۱۰ روزباید بدون تغییر باقی بمانند.

ب) استفاده از جک­ها (شمعها) نگهدارنده تیرچه ­ها برای بتن ریزی.

فاصله این جکها را می­توان طوری اجرا نمودکه به ازای هر دو متر طول تیرچه حدود ۲ میلیمتر وسط تیرچه را بالاتر نگهدارد تا بعد از بتن ریزی این خیز حذف شود.

ج) در این مورد باید دقت شود که سر تیرچه­ ها از بال تیرآهن جدا نشده باشد. گاهی بر اثر بی دقتی در نصب جکهای زیر سقف تیرچه­ ها از روی بال تیرآهن جدا شده و بالاتر قرار می­گیرد. این جکها باید به نحوی اجرا شودکه میلگردهای دو سر تیرچه روی بال تیرآهن قرار گیرد.

د) در صورتی که تیرچه به یک تیرآهن منتهی میگردد می­بایست با استفاده از میلگرد ممان (لنگر) منفی، تیرچه به تیرآهن مهار شود تا در زمان زلزله دچار گسیختگی نگردد.

ر) ضخامت بتن بر روی سقف باید حداقل ۵ سانتی متر باشد. برای آنکه بتوانیم این ضخامت را به دست آوریم کافی است حدود ۴ قطعه نیمه آجررا بر روی ۴ نقطه مختلف از بلوک­های سقفی قرار دهیم، بتن می­بایست پس از اجرا لبالب آجرها گردد.

س) بتن مصرفی بر روی سقف حتما می­بایست به صورت یکپارچه اجرا شود و نباید بین بتن ریزی فاصله­ایی ایجاد گردد. چون بتن ریخته شده و رها شده که سفت شده است و هنگام ریختن بتن سقف باعث از بین رفتن مقاومت این قسمت می­شود. بتن ریزی نباید در چند مرحله با فاصله زمانی زیاد انجام شود. ریختن قسمتی از بتن و گذشت زمان طولانی (بیش از چند ساعت) باعث خرابی عملکرد سقف و کاهش مقاومت آن می­شود. قبل از بتن ریزی باید سقف ازهرگونه آلودگی همچون بتن خشک شده، شن و ماسه و یا خرده­ های سفال در مقاطع حساس همچون محل اتصال تیرچه به سقف پاک شود (مجتهد زاده، ۱۳۵۳).

در موردزمان برچیدن پایه­ ها و پایه­ های اطمینان، باید مندرجات آیین نامه بتن ایران مراعات گردد.

۵) پوشش سقف به وسیله سقف­های پیش ساخته

این نوع سقف­ها به صورت مستقل بوسیله بتن و میلگرد در کارخانه ساخته شده و در محل ساختمان نصب میگردند، و در هنگام اجرا نیز سریتر تمام می­شوند و بیشترین استفاده آن در سوله ­ها و کارخانه­ ها، با دهانه ­های بزرگ می­باشد. این نوع سقف با عرض 5/2 متر و طول  5/17متر با امکانات نصب پنجره برای تأمین نور از سقف تهیه می­شوندو وزن بار زنده و مرده این نوع سقف­ها 450 کیلوگرم بر هر مترمربع می­باشد. نحوه اجرای آن بدینصورت می­باشد که بعد از تراز کردن دیوارهای ساختمان و شناژبندی، بر روی دیوار، سقف­های پیش ساخته 5/2 متری را در کنار یکدیگر چیده و سپس از قسمت سقف نسبت به مراحل بعدی پوشش آن، اقدام می­نمایند.

۶) پوشش سقف به وسیله یونولیت

«نیسکوفوم» نوعی پلیمر پلی استایرن قابل انبساط می­باشد که تحت شرایط ویژه­ای تولید می­شود.این نوع پلی استایرن بدلیل داشتن شکلی خاص شبکه­ای و خواص فیزیکی منحصر به فرد، کاربردهای وسیعی در زمینه عایقهای صوتی و حرارتی، پانلهای ساختمانی و همچنین تهیه قطعات بسته بندی پیدا کرده است.

مصارف ساختمانی و صنعتی

ورقهای نیسکوفوم در فشردگیهای مختلف از ۱۰ الی ۳۰ کیلوگرم بر متر مکعب و ابعاد ۲۰۰*100 سانتیمتر و ضخامتهای مختلف تولید می­شود. ضریب انتقال حرارتی پائین نیسکوفوم باعث شده است که بعنوان عایق حرارتی و بطور گسترده در ساختمانها و سردخانه ­ها و کانتینرهای حمل مواد غذایی و دارویی مورد استفاده قرار گیرد. استحکام بالا، وزن بسیار کم، قابلیت شکل پذیری فوق العاده و قیمت تمام شده ناچیز، خواص بارزی است که موجب شده است در بسته بندی انواع قطعات و وسایل الکتریکی، خانگی، خودرو و همچنین در بلوکهای ساختمانی بجای بلوکهای سیمانی مورد استفاده قرار گیرد. نحوه اجرای آن بدین ص.ورت است که در این نوع پوشش فاصله تیرچه­ ها 60 سانتیمتر بوده و ارتفاع بلوکها ۲۰ الی ۲۵ سانتیمتر می­باشد، و به اندازه ۵ سانتیمتر بتن بر روی آن ریخته می­شود. قسمتهای پائین آن به صرت شیار مانند بوده که آغشته به ژل مخصوص جهت چسبیدن گچ می­باشد و همچنین ضد آتش می­باشد. این نوع پوشش در برج­ها و ساختمانهایی که لزوما، سبک بودن وزن ساختمان یک ضرورت می­باشد، کاربرد دارد.

۷) پوشش سقف بوسیله سقف­ های کاذب

یکی از نکات بسیار مهم که در ساختمان سازی باید به آن توجه شود، صرفه جویی درمصرف انرژی برای گرم کردن و سرد کردن ساختمان است. عوامل متعددی در این صرفه جویی موثراند که یکی از آنها دوجداره کردن سقف است، با ایجاد سقفی در زیر سقف اصلی که اصطلاحاً به آن سقف کاذب گفته می­شود. می­توان محاسن زیر را بوجود آورد (حاتمی، ۱۳۸۰)

۱- عایق حرارتی مناسب

۲- عایق صوتی مناسب

۳- محلی برای عبور کانالهای تأسیساتی بدون اینکه دیده شوند.

۴- کوتاه ترین ارتفاع سقف از سقف کاذب استفاده می­شود مخصوصاً در محلهایی از ساختمان که احتیاج به سقف بلند ندارد نظیر حمام و توالت

چون هدف از سقف کاذب خاصیت برابری آن نیست، بنابراین هر قدر سبکتر و ظریفتر اجرا شود، مناسب­تر خواهد بود. بعضی انواع آن بار خود را به دیوارهای کناری منتقل می­کنند و نوع دیگری معلق هستند، یعنی وزن آن­ها را سقف تحمل می­کند. این سقف­ها بسیار متنوع بوده و با مصالح و شکل­های گوناگون ساخته می­شوند. در زیر بعضی از انواع آن به اختصار شرح داده می­شود.

۱- سقف کاذب آجری

هرگاه تیرآهن پوشش سقف نمره ۲۰ به بالا باشد و طاق ضربی در آن انجام شود. مقدار زیادی از بالای طاق خالی می­ماند و باید آنرا با مصالح مختلف پر کرده که این عمل باعث سنگینی سقف خواهد شدوممکن است خیز تیرآهن از حد مجاز زیاد تر شود. برای رفع این نقص می­توان با اجرای سقف کاذب اولاً: سقف اصلی را سبک کرد، ثانیاً: عایق حرارتی و صوتی خوبی بوجود آورد و در صورت لزوم لوله­ های تأسیساتی را از آن عبور داد. نحوی اجرای آن به این ترتیب است که به جان تیرآهن نبشی جوش می­دهند. پس از اینکه زدن طاق اصلی تمام شد در زیر آن یک طاق ضربی دیگر به اندازه ضخامت آجر ۵ تا ۵/۵ سانتیمتر میزنند. روی طاق ضربی اصلی دوغاب گچ می­ریزند و پس از شیب بندی و عایق کاری پوشش نهایی را انجام می­دهند. زیر سقف کاذب را هم با اندود مناسب که معمولاً گچ و خاک و گچ پرداختی است می­پوشانند.

۲- سقف کاذب با استفاده از رابیتس

استفاده از رابیتس برای اجرای سقف­های کاذب بسیار متداول است. رابیتس عبارت است از شبکه­ای از ورقهای گالوانیزه به قطر 2/0 تا 5/0 میلی متر و بعرض 60 و طول 250 سانتیمتر و مساحت هر ورق آن 5/1 متر مربع است. وزن آن سبک و با قیچی ورق بر، براحتی بریده می­شود و می­توان آن را به شکل­های دلخواه درآورد. روش اجرای آن به این ترتیب است که ابتدا میلگردهایی را به سقف آویزان می­کنند. سپس به آویزها تعدادی سپری جوشمی­دهند که این سپری­ها شبکه اصلی سقف کاذب را تشکیل می­دهند. تمام سپری­­ها باید در یک ارتفاع و تراز باشند. جهت عمود بر سپری­ها شبکه­ای از میلگرد بوجود می­آورند.

برای این منظور تعدادی میلگرد به فاصله ۳۰ سانتی متر از هم به زیر سپری جوش می­دهند. پس از اجرای شبکه و اطمینان از استحکام آن، رابیتس را به وسیله مفتول به میلگردها وصل کرده و رابیتس را از زیر اندود میکنند (مقیمی اسکویی، ۱۳۸۵).

۳- سقف کاذب با استفاده از صفحات آگوستیک

صفحات آگوستیک یکی از بهترین پوششها برای بوجود آوردن سقف کاذب هستند.این سقف، عایق بسیار خوبی از نظر صورت است ودر عین سادگی، از زیبایی خاصی برخوردار است. نوع ساده وسوراخدار آن بیشتر مورد استفاده قرار می­­گیرد. با افزودن یک لایه پشم شیشه و یک ورق آلومینیوم بر کاربری آن اضافه می­شود و معمولاً در اماکن عمومی مانند سینما، تئاتر، استودیو و سالن های کنفرانس استفاده می­شود.

4- سقف کاذب با استفاده از قطعات پیش ساخته گچی

با قالب گیری ملات در کارخانه، قطعات سبکی تولید می­شود به شکل­های مسطح، برجسته و در اندازه­ های مختلف، یک نوع متداول آن62*62 سانتیمتر و وزن یک متر مربع آن ۱۵ کیلوگرم است. اتصال این صفحات به شبکه چوبی که در زیر سقف ایجاد می­کنند، براحتی و سرعت توسط میخ و یا پیچ انجام می­شود. امتیازات این صفحات عبارتنداز: ۱- سبک هستند ۲- سریع و آسان نصب می­شوند ۳- هر قطعه به آسانی قابل تعویض است ۴- در مقابل آتش مستقیم مقاوم هستند ۵- عایق گرما و سرما و صدا هستند ۶- پس از نصب برای رنگ آمیزی آماده است.

5- سقف کاذب با استفاده از فایبرگلاس

از ورقهای فایبرگلاس و پلاستیکی هم به عنوان پوششهای سبک عایق صوت استفاده می­شود. این ورقها با رنگها و شکلهای گوناگون که معمولاً به صورت مربع هستند مورد استفاده قرار می­گیرند. زیبا هستند اما در مقابل آتش سوزی مقاومت ندارند و سریع می­سوزند و از بین می­روند. نصب آن­ها به شبکه چوبی، بوسیله میخ با سرعت و سهولت انجام می­شود.

انواع دیگری از سقف­های کاذب نیز موجود هستند که می­توان از آن­ها چند تایی را نام برد.

6- سقف­های کاذب با استفاده از ورقهای آلومینیومی

7- سقف کاذب با نمای چوبی (لمبه کوبی)

8- سقف کاذب چوبی توفال با اندود گچ (احمدی ملی، ۱۳۸۳).

سقف­ها در شهر ارومیه

در گذشته سقف­های مورد استفاده از تیرهای چوبی که میانه آن­ها با چوب­های ریز و درشت و کاه گل و نمک ساخته می­شود تولید می_­­گردید و هر ساله در فصل سرما رویه سقف­ها شیره مالی از نوع گل می­گردید که نمک موجود در گل باعث آب شدن سریع برف و انسجام هرچه بهتر مواد می­گردید، این روش ادامه پیدا کرد تا زمانی که کم کم چوب­ها جای خود را به آجرهای دستی و کم کم به گچ سیاه داده و رویه سقف­ها از قیر و شن پوشیده می­شد و کم کم با پیدا شدن تیرآهن، روشی جدید در معماری شهر رخ داد که دیوارهای آجرخام یا پخته و سقف­های تیرآهن و گچ مورد استفاده قرار گرفت این روش در نهایت با طرح­های جدید و روز تبدیل به بتن آرمه­ ها و سازه­ های فلزی فعلی رواج یافته در کشور گردیده است، از دیدگاه گرمایی و نفوذ پذیری طبعا روشهای جدید، آزمایش شده و بهتر و دارای پاسخ­های استانداردتر می­باشند، لذا سقف­های جدید از نوع و روش، محافظ گرمایی و مقاومتی بهتری برای ساختمان­ها می­باشند.

 

تقسیم بندی انواع سقف­ها در یک مدل کلی

نوع سقف	مزایا	معایب	مصالح مازاد
تیرهای چوبی	هزینه- به نوعی عایق حرارتی به علت دو جدا بودن	خطربالای تخریب در زلزله- بسیار غیر مقاوم	خاک و حصیر و نی
تیرآهن (طاق ضربی)	جلوگیری از لرزش	غیر مقاوم	آجر و ملات گچ و خاک
دال بتنی	مقاومت سقف	در بعضی حالت­ها بسیار سنگین	بتن، میلگرد، کاچو

 

 

تقسیم بندی سقف­ های بتنی در یک مدل کلی

نوع سقف	مزایا	معایب	مصالح مازاد
بتن مسلح صفحه­ای ساده	ضخامت از ۸ تا ۲۰ سانتیمتر	دهانه ­های کوچک	بتن، میلگرد
بتن مسلح دندانه­ای	دهانه ­های بزرگ­تر از سه متر		بتن، میلگرد
بتن مسلح معکوس	مقرون به صرف	سقف سنگین­تر	بتن، میلگرد
بتن مسلح مضاعف	قالب بندی این نوع سقف­ها به مراتب خیلی مشکل تر زیاد مقرون به صرفه نیست	هزینه بالا	بتن، میلگرد
بتن مسلح قارچی		هزینه بالا	بتن، میلگرد
سقف­های بتن مسلح با قالب­های توخالی	مقرون به صرفه­ترین پوشش­ها	فاصله دندانه ­ها و تیرچه ­ها کمتر	بتن، میلگرد
سقف به وسیله تیرچه و بلوک	مقرون به صرفه		تیرهای فلزی آجر
به وسیله سقف­های پیش ساخته	مقرون به صرفه	سرما	بتن، میلگرد
پوشش سقف به وسیله یونولیت سقفی	نوعی پلیمر پلی استایرن عایقهای صوتی و حرارتی استحکام بالا وزن بسیار کم		بتن، میلگرد
پوشش سقف بوسیله سقف­ های کاذب	عایق حرارتی مناسب عایق صوتی مناسب محلی برای عبور کانالهای تأسیساتی بدون اینکه دیده شوند		سقف کاذب آجری سقف کاذب با استفاده از رابیتس استفاده از صفحات آگوستیک با استفاده از قطعات پیش ساخته گچی با استفاده از فایبرگلاس

پیشینه تحقیق:

عنوان	نویسنده	سال	چکیده
فرهنگ سازی استفاده از سازه­ های سبک	شریفی	1384	با بررسی اینکه یکی از عناصر اصلی آسیب پذیر در زلزله سقف ساختمانی است که خسارات بسیاری در مقایسه با سایر اجزاء ساختمان به جای می­گذارد، در اکثر موارد اولین عنصر ساختمان که در زلزله تخریب می­شود سقف می­باشد. سقف­های غیر یکپارچه، سقف­های سنگین و سقف­های کاذب با تخریب سریع در اثر نیروی ناگهانی زلزله باعث به هم ریختگی فضای معماری و بروز تلفات بسیار سریع می­گردند. در نتیجه عواملی از جمله یکپارچه کردن مصالح سقف، سبک کردن سقف­ها، استفاده از مصالح مناسب در سقف و کم کردن سقف­های کاذب در کم کردن صدمات زلزله بسیار موثر می­باشد. در این راستا در معماری بومی مناطق زلزله خیز ایران، مانند تبریز و شیراز، تمهیداتی در نظر گرفته می­شده است که به علت بوم آورد بودن و در نظر گرفتن عوامل اقلیمی، اقتصادی و اجتماعی حاکم بر هر منطقه قابل تأمل می­باشد. پارسیان پس از قرن­ها سابقه درخشان معماری و گذر از مصائب بسیار به راز هر چه ماندگارتر کردن ابنیه خود دست یافته بودند که در مقیاس­های مختلف شهری، معماری و جزئیات اجرایی از آن بهره می­بردند. بسیاری از مواردی که امروزه به صورت علمی ثابت شده و برای جلوگیری از خسارات زلزله توصیه می­شود در معماری سنتی ایران به چشم می­خورد. در این ارتباط در معماری سقف­ها چند نکته قابل ذکر است: استفاده از سیستم­های یکپارچه در سقف­ها، یکپارچه کردن هرچه بیشتر سازه و تزئینات سبک سازی مصالح سازه­ های سقف سبک کردن الحاقات و تزئینات استفاده از مصالح مناسب از لحاظ سازه­ای و اقلیمی این مقاله با تکیه بر سبکه سازی سقف­ها  و تزئینات آن­ها و یکپارچگی این دو به بررسی بناهای تاریخی شهر شیراز می­پردازد و بکارگیری سیستم های سازه­ای و مصالح را در آن­ها مورد تجزیه و تحلیل قرار می­دهد.
سقف متحرک، اندیشه­ای نوین برای ارتقای عملکرد معماری در فضاهای چند منظوره	روشنی و همکاران	1394	با بررسی افزایش جمعیت همراه با پیشرفت روز به روز تکنولوژی است و مطرح شدن محدودیت امکانات طبیعی، سیر ساختمان سازی را به این سمت پیش می­برد که با استفاده از شیوه ­های نوین طراحی، قابلیت استفاده بهینه از فضا به حد اکثر ممکن برسد. این تفکر، معماران و طراحان سازه را به این سمت سوق می­دهد که از ایده ­ها، فرم و اشکالی استفاده کنند که حداقل اتلاف فضایی و مصالح را داشته باشند و حداکثر کارایی و امکانات را ارائه دهند. یکی از مسائلی که ذهن بسیاری از معماران و طراحان را به خود مشغول نموده است، امکان ایجاد فضاهایی با سقف­های انعطاف پذیر و جمع شونده است که بهره مندی از هوا و نور خورشید را برای مواقعی که شرایط مساعد باشد امکان پذیر نماید و همچنین پیشنهاد کاربری­های گوناگون با شرط سازگاری فعالیت ها با هم را به استفاده کنندگان از آن فضای معماری بدهد. در این راستا از روش تحقیق ترکیبی توصیفی تحیلی با استفاده از مطالعات کتابخانه­ای اسنادی در چارچوب پژوهش­های کاربردی استفاده خواهد شد. در نهایت با ارائه چند نمونه موردی در این زمینه پرداخته و در گام­های بعدی، بررسی این ساختار ها برای رسیدن بهار تقاع عملکردی معماری در فضاهای چند منظوره مورد توجه قرار داده شده است.
سقف­ کلزیپ، ایده­ای خلاقانه، نوآوری در معماری و مقابل در برابر زلزله	محمدی دهنوی و افقری	1394	همگام با بهره گیری از فناوری­های نوین در سازه ­های مهندسی، روی آوردن به احداث این سازه­ ها مستلزم رعایت اصولی است. یکی از این اصول سبک سازی سازه­ هاست. یکی از مشکلاتی ساختمانها با آن روبرو هستند پدیده زلزله می­باشد. زلزله از پدیدهای طبیعی است که در طول تاریخ حیات بشر بارها انسان را به وحشت انداخته و باعث تخری شهرها و روستاهای زیاد همراه با تلفات انسانی شدید و داغ دار نمودن انسان­ها بوده است. علاوه بر این خصوصیات دیگر کلزیپ، نظیر عایق بودن صوتی حرارتی، سیستم بام سبز، سیستم بهره گیری از انرژی تجدید پذیر خورشیدی که هر کدام در نوع خود بی نظیر می­باشند، بر جایگاه ویژه سقف کلزیپ اذعان دارند. ضمن آنکه آزادی در طراحی معماری، توانسته است سلایق معماران را کاملاً ارضا نماید.
سیستم سقف کوبیاکس با رویکرد معماری پایدار	خرم آبادی	1394	مسکن دومین عامل اشتغال زایی و گردش سرمایه پس از صنعت نفت به حساب می­آید و استفاده از فناوری­های نوین لازمه پیشرفت و صرفه اقتصادی در این صنعت مهم می­باشد از سوی دیگر فناوری با کاهش زمان و محقق ساختن یک سری از خواسته ­ها، محدودیت­هایی نیز به همراه دارد که در تنوع پلان در معماری و طرح­های خاص اشکالاتی پیش می­آورند و سقف­های مجوف بتن مسلح کوبیکاس از دولایه مسلح گسترده در بالا و پائین و حد فاصل این دو لایه با گوی­های کروی شکل از جنس پلی پروپیلن ساخته می­شوندکه طول دهانه­ ها را افزایش داده و با استفاده از متریال بازیافتی در رعایت اصول پایداری نیز همراه بوده در این مقاله روش­ها و جزئیات اجرایی سقف کوبیاکس بررسی شده و به مقایساتی با سایر سقف­ها ارایه شده و اشاراتی به آیین نامه ­ها و اصول طراحی این سیستم آورده شده. روش به کار رفته در این تحقیق به صورت توصیفی و جمع آوری اطلاعات کتابخانه­ای می­باشد.
سقف­های پلیسه­ای، از معماری تا سازه	فتوحی بافقی و دشتی رحمت آبادی	1393	سازه ­های ورق تا شده به سازه­ای با سطح صاف گفته می­شود که بارها را به واسطه تاشدگی خود و از طریق تنش­های کششی، فشاری، برشی و خمشی که در میان بخش­های تا شده­ی سطوح اتفاق می­افتد، به تکیه گاه ­ها منتقل می­کند. صفحات ورق تا شده به سبب تا خوردگی که افزایش ارتفاع موثر را به همراه دارد، مقاومت زیادی در برابر نیروی خمشی دارند. ایده اصلی در این سازه­ ها سادگی و خلوص کامل و پوشش دهانه­ های بزرگ­تر با اندکی افزایش وزن با توسعه­ی بازوی اهرم سازه در اعضی فوقانی و تحتانی در هر دال مسطح مسلح قابل ترکیب است این در حالی است که تنش­های موجود در این سازه توسط سطوح شیب دار خنثی می­شوند. می­توان با ایجاد چین خوردگی در سطوح نازک و مسطح مقاومت خمشی آن­ها را افزایش داد. کارایی سازه ورقتا شده با پوسته­ های نازک یکسان است. ورق­های تا شده نسبت به سازه ­های مسطح کارایی سازه­ای بسیار بیشتری دارند. بهره گیری از فرم مصالح و مصرف مصالح کمتر از مزایی این سازه است.

 

 

نتیجه گیری:

هدف از بررسی پیش رو مقایسه تطبیقی انواع سقف­های بکاررفته در ساختمان­های شهر ارومیه می­باشد،که محقق درصدد بررسی خصوصیات سقف­های بکار رفته در ساختمان­های شهر ارومیه و روش­های صرفه جویی در انرژی و هزینه­ مربوط به سقف­ها در بناهای شهر ارومیه بوده است، این بررسی به شیوه کتابخانه­ای مورد تخصص واجرا قرار گرفته است، با توجه به یافته­ ها، می­توان بیان داشت، در قدیم سقف­های ارومیه از نوع تیرستونی بوده که در بالا و پایین آن عملیاتی به عمل می­آمد تا از پایین حصیر برای جلوگیری از ریزش خاک و جانوران موجود و زا بالا شیره مالی یا همان گل مالی که حاوی نوعی نمک بود که اولاً برف در آن نفوذ ننماید و دوما در صورت بارش نیازی به تمیز کردن سقف نباشد، چون سقف­های تیر چوبی در فاصله تیرها نی­ها تنظیم می­گردید و باعث حفظ سقف می­شد و تحمل فشار بالا را نداشت، با سیر تحول و تکامل تکنولوژی جای سقف­های تیرچوبی به بتنی و از گل وکاه،به آجر خام تبدیل گردید که با طی پروسه­ های مختلف آجر پخته و کم کم جایگزین­های قیری برای شیره سقف­ها تولید و مورد استفاده قرار گرفت، مدتی سقف­ها از لحاظ گرمایی حفاظ بودن خود را از دست داده بودند، ولی کم کم در طرح­های جدید از بتن آرمه­ ها استفاده می­گردد که با وجود یونولیت کاچویی درمیان تیرچه­ ها و بتن و آرماتور، باعث افزایش قدرت سقف، از بابت تحمل وزن، به علت قطور بودن و عایق صدار و حرارت بودن، به دلیل دو یا چند جداره بودن و وجود یونولیت و سبک بودن به دلیل پر کردن فضای درونی بایونولیت می­باشند، این طرح به صورت کامل در شهر ارومیه در حال اجرا بوده و اکثر ساختمان­های جدید ساخت نیز پیرو این امر می­باشند، ولی از بابت محافظه ­های بیرونی و یا گاراژ­ها و… به دلیل استفاده بیشتر از نور خورشید، به دلیل سرمایی بودن شهر، از سقف­های شیروانی سبک در جلو در و پنجره ­های آبگیر ورویه ­هایی برای جلوگیری از برخورد برف و آب با خودروها مورد استفاده می­باشد.

می 31, 2018/0 دیدگاه /توسط ADMIN

 

 

 

مقالات تخصصی

ارزیابی کاهش تبخیر از استخرهای ذخیره آب کشاورزی با استفاده از پوشش یونولیتی

با توجه به مشکل خشکسالی و کمبود آب در سال­های اخیر، استفاده کنترل شده از منابع محدود آبی موجود اهمیت ویژه­ای دارد. راهکارهای متعددی به منظور تحقق این امر به کار گرفته شده که یکی از آنها مهار آب­های سطحی و ذخیره­سازی آن در مواقع پرآبی مانند فصل زمستان که کشاورزان آب مازاد در اختیار دارند، می­باشد. یکی از روش­های متداول ذخیره آب در کشورمان، احداث استخرهای ذخیره آب زمستانه است که آب ذخیره شده برای جبران کمبود در تابستان وارد چرخه آبیاری می­شود. اما یک مسئله مهم در خصوص این استخرها بحث تبخیر از سطح آب است که هدف از این تحقیق ارزیابی روشهای فیزیکی کاهش تبخیر از این استخرها با استفاده از قطعات یونولیت می­باشد. به همین جهت تأثیر این نوع پوشش با سطح پوشش 90 درصد در کاهش میزان تبخیر بررسی شده و به کمک­ داده­های تبخیر که مستقیما از تشت­های تبخیر (با پوشش و بدون پوشش) و به مدت 2 ماه در منطقه از شهرستان اردکان استان یزد به صورت روزانه مستقیما اندازه گیری شده و با استفاده از مقادیر میانگین و مجموع میزان تبخیر دو ماهه و مقایسه آنها با یکدیگر، کاهش تبخیر از تشت با پوشش یونولیتی برابر 6/51 درصد بدست آمد که نشان دهنده مناسب بودن این پوشش برای جلوگیری از هدر رفت آب کشاورزی می­باشد.

خشکسالی ده ساله اخیر ایران پدیده­ای است که تاکنون خسارات بسیاری را به منابع آبی ایران و بدنبال آن به کشاورزی و اقتصاد ایران وارد کرده است. با توجه به مشکل کم آبی در اغلب مناطق روستایی استان، برنامه­ریزی برای استفاده بهینه از منابع آب دارای اهمیت ویژه­ای می­باشد. علاوه بر تدابیری که جهت تقویت و تغذیه سفره­های آب زیرزمینی اندیشیده می­شود، منابع آبی محدود موجود از قبیل چشمه، قنات یا چاه که با دبی­های اندک جهت زیر کشت بردن اراضی مورد استفاده قرار می­گیرند، ضرورتت ذخیره­سازی و احداث منابع و استخرهای ذخیره آب و مهمتر از آن حفظ ذخایر ارزشمند آبی با کاهش میزان تبخیر از سطح آب این استخرها را نمایان می­سازد.

لذا، یکی از گزینه­های پیش رو در مناطقی با شرایط فوق الذکر که میزان آب در دسترس کم می­باشد­ و یا اراضی زیر کشت دارای فاصله زیادی از محل تامین آب هستند، ذخیره سازی آب جهت مصرف براساس برنامه همراه با چاره اندیشی در کاهش اثرات تبخیر از سطح آب استخرها می­باشد.

محدودیت منابع آب و خشکسالی های اخیر باعث شده تا کشاورزان نسبت به استفاده مناسب از منابع در اختیار آب کشاورزی دقت بیشتری نموده و سعی نمایند به سوی مصرف بهینه گام بردارند. در این راستا، ذخیره­سازی آب در استخرها یکی از مواردی است که مورد توجه واقع شده و این خود یکی از راهکارهای استفاده بهینه از منابع آبی است ضمن اینکه انتخاب نوع استخر بستگی به شرایط منطقه، دبی منبع آب، حجم آب مورد نیاز، مصالح قابل دسترس و نیز امکانات فرعی و اقتصادی دارد. از دیگر موارد تعیین کننده در انتخاب محل احداث استخر، حجم ابنیه احداثی است که این موضوع از یک طرف به میزان دبی منبع تامین آب و از سوی دیگر به سطح اراضی، مسائل اجتماعی و زیست محیطی در تعیین ابعاد، شکل و حتی نوع سازه موثر است. هرچه عمق استخر بیشتر باشد سطح تبخیر کاهش می­یابد. البته این مسئله به ارتفاع ورودی آب به استخر، وضعیت اراضی پایین دست جهت آبیاری و همچنین روش آبیاری مرتبط می­باشد. عمق استخرها معمولاً بین یک تا پنج متر انتخاب می­شود. با وجود داده­ها و اطلاعاتی که به صورت تئوری در زمینه تبخیر و چگونگی کنترل آن ارائه شده است، اما تلاش گسترده و قابل توجهی در راستای عملیاتی نمودن کنترل و کاهش اثرات تبخیر انجام نگرفته است. صرفه جویی اقتصادی حاصل از کاهش تبخیر به عنوان اساسی­ترین خصیصه در آینده آبیاری و حفظ منابع آب مورد توجه خواهد بود که می­توان به کاربرد دانش کنترل و کاهش تبخیر در استخرهای ذخیره آب کشاورزی اشاره نمود. (فهیمی راد، 1390).

در کشور ایران پتانسیل تبخیر بسیار بالا و قابل توجه می­باشد. طبق آمارهای سازمان هواشناسی در حالیکه متوسط بارش باران در ایران برابر 251 میلیمتر است، از این میزان بارش حدود 180 میلیمتر آن تبخیر می­شود که مشخص است این رقم، بسیار بالا و نگران کننده می­باشد. طبیعی است هر چه بتوانیم به کاهش این میزان تبخیر در مزارع، کانالهای انتقال، سدها، استخرها و …. کمک کنیم به بهبود وضعیت بهره­وری آب در کشور منجر خواهد شد. (کردوانی، 1390).

البته روش­های مختلفی توسط محققین بر روی کاهش تبخیر اعمال شده است که در تحقیقات انجام شده در دانشکده کشاورزی منابع طبیعی گرگان با استفاده از تشت­های تبخیر کلاس A و با مقایسه روشهای فیزیکی و شیمیایی کاهش تبخیر، کاهش میزان تبخیر به روشهای شیمیایی در حدود 55- 40 درصد و روشهای فیزیکی نیز بین 55- 30 درصد بدست آمد (پیری  و همکاران 1389). در خصوص مخازن آبی که در یک صحرای باز و عریان قرار دارند با توجه به این که هوای گرم روی مخازن توسط آب جذب انرژی شده و به افزایش تبخیر می­انجامد می­توان با کاشت گیاهان در اطراف مخازن تا حدی شدت تبخیر را مهار نمود. (قراری و آل محمد 1386).

استفاده از الکل­های استریل الکل، استثاریل الکل برای کاهش تبخیر از منابع بزرگ می­باشند و دوره دوام آنها یک تا دو روز است و استفاده از تک لایه­ها میتواند تبخیر را تا میزان 40 درصد کم کند اگر حد اکثر سرعت جریان باد 8 کیلومتر بر ساعت باشد و میتواند بین 10 تا 20 درصد تبخیر را کاهش دهد اگر حداکثر سرعت جریان باد 30 میزان 33 درصد از تبخیر آب می­کاهد (کاویانپور و همکاران 1388).

از ترکیب هگزادکانول و هیدروکسید کلسیم و اندکی سیلیس نیز ماده­ای تهیه می­شود که به میزان 40 درصد در کاهش تبخیر کارایی دارد (Obrien ، 2006). البته تحقیقات نشان داده است که الکلهای هگزادکانول و اکتادکانول برای کاهش تبخیر از مخازن بزرگ مناسب می­باشند ولی دوام آنها 2-1 روز بیشتر نخواهد بود. (Barens، 2007).

با پخش استیل الکل به عنوان یک پوشش شیمیایی بر روی سد و استخرها و با اندازه گیری مستقیم تبخیر از سطح آب، می­تواند حدود 20 درصد از میزان تبخیر را کاهش داد (Knights ، 2005).

باید در نظر داشت که تبخیر از تشت ممکن است تفاوتهای چشمگیری در برآورد تبخیر نسبت به اندازه گیری مستقیم تبخیر از سطح آبهای آزاد داشته باشد که به مساحت مخازن و میزان سختی آب نیز وابسته است (Ernani ، 2000).

در استفاده از پوششهای معلق و شناور و اندازه گیریهای میدانی بر روی سدهای مخزنی و مخازن آب آشامیدنی جهت کاهش تبخیر، باید به این نکته توجه کرد که برای حفظ کیفیت آب و سلامت آبزیان در مخازن بیش از یک کیلومتر مربع، مطالعات باید یکساله انجام پذیرد (Xi Yao et al ، 2010). با بررسی اثر میدان مغناطیسی روی کاهش تبخیر آب نشان داده شده است که این میدان باعث کاهش هدایت الکتریکی آب و متناسب با شدت جریان باعث افزایش میزان تبخیر آب (حتی پس از تقطیر) شده ضمن آنکه بر روی کیفیت آب نیز تأثیرگذار می­باشد. (Hulisz et al ، 2007).

در این مقاله با کمک داده­های مختلف اندازه گیری شده در محل مورد تحقیق (بخش عقدا از توابع شهرستان اردکان) میزان کاهش تبخیر آب با استفاده از پوشش یونولیتی مورد سنجش قرار داده شده است.

مواد و روش­ها

موقعیت محل تحقیق:

منطقه مورد تحقیق و مطالعه در یکی از استان­های کویری کشور ایران یعنی استان یزد (شکل 1) و در بخشی از بخشهای شهرستان اردکان (شکل 2) به نام بخش عقدا و در دهستان مجاور آن نارستان (شکل 3) واقع شده است. بخش عقدا یکی از بخشهای شهرستان اردکان دارای وسعتی معادل 3535 کیلومتر مربع در شمال- غرب شهرستان با مرکزیت روستای عقداء واقع گردیده است. بخش عقدا از سمت شمال و غرب به شهرستان نائین، از سمت جنوب به شهرستانهای میبد و صدوق و از سمت شرق به بخش مرکزی شهرستان اردکان محدود می­شود.

روش انجام تحقیق

روش انجام مشاهدات در این تحقیق براساس تجربیات و اصولی است که در مراکز مهم  تحقیقاتی نیز اعمال می­شود. از جمله روشهای اندازه گیری تبخیر در ایستگاههای تحقیقاتی هواشناسی، کاربرد تشت تبخیر کلاس A می­باشد که از نوع گالوانیزه به ابعاد قطر 1210 میلیمتر و عمق 250 میلیمتر بوده و در روی سکویی که 15 سانتیمتر از زمین ارتفاع دارد مستقر می­شود و برای جلوگیری از مصرف آب داخل تشت توسط حیوانات روی آن را با توری فلزی می­پوشانند (قراری و آل محمد ، 1386).

ساده­ترین، متداول­ترین و عملی­ترین روش برای تعیین مقدار تبخیر، استفاده از تشتک تبخیر است. منظور از تشتک تبخیر یک ظرف استوانه­ای شکل است که معمولا از آهن گالوانیزه بدون رنگ ساخته شده که آن را از آب پر نموده و در معرض تابش اشعه خورشید قرار می­دهند و مقدار تبخیر را بر حسب ارتفاع اندازه می­گیرند. در کشورهای مختلف از ابعاد متفاوتی برای تشتک تبخیر استفاده می­نمایند. برای نمونه در شوروی سابق و بعضی از کشورهای بلوک شرق، از تشتک­هایی استفاده می­کنند که مساحت آنها 3000 سانتیمتر مربع است. در آمریکا از تشتک تبخیر استاندارد که توسط اداره هواشناسی آن کشور پیشنهاد شده است که از نوع کلاس A شکل 4 می­باشد. (محمدی، 1381).

برای اندازه گیری مقدار تبخیر از یک خط کش مدرج که در کنار تشتک نصب شده و یک قطعه فلز که در انتها به قلاب سوزنی شکل وصل است و روی خط کش بالا و پایین می­رود، استفاده می­شود. مقدار تبخیر روزانه از اختلاف ارتفاع آب در روز قبل و روز اندازه گیری، با توجه به تصحیحی که برای بارندگی لازم است (اگر در روز اندازه گیری، بارندگی اتفاق افتاده است ارتفاع بارش را به اختلاف ارتفاع اضافه می­نمایند) محاسبه می­گردد.

شکل 4: نمونه­ای از تشت تبخیر کلاس A

تشتک­های تبخیر رادر موقعیت­های مختلفی از نظر محل استقرار قرار می­دهند که به ترتیب تشتک زمینی (Sunken pan)، تشتک تبخیر سطحی (surface pan) و تشتک تبخیر شناور (Floating pan) می­نامد. اطراف تشتک تبخیر سطحی باید محیطی آزاد و باز وجود داشته باشد که از جریان طبیعی هوا، باد، جلوگیری ننماید و به علاوه در هیچ زمانی در معرض سایه درختان و یا ساختمان­ها و احیاناً سایه کوه قرار نگیرد. برای کار گذاشتن این تشتک­ها از قطعات چوبی تراورس مانند، استفاده می­شود تا تشتک، در تماس مستقیم با خاک قرار نگیرد. در این نحوه قرار دادن تشتک، تبادل حرارتی از دیواره­های تشتک به حجم آب صورت می­گیرد. این تشتک­ها از متداول­ترین نوعی است که همواره استفاده می­شود.

برای تبدیل آمار و ارقام مربوط به تشتک بخیر، به نتایج قابل استفاده در دریاچه شد. در دریاچه سد، از ضریبی استفاده می­شود که اصطلاحاً به ضریب تشتک معروف است. بر حسب تعریف، ضریب تشتک عبارت است از نسبت بین مقدار تبخیر در دریاچه و مقدار تبخیری که از تشتک تبخیر، به جو انتقال یافته است. با توجه به این مطلب که همواره مقدار تبخیر از تشتک بیشتر از تبخیر از سدها و دریاچه­ها است، ضریب تشتک همواره عددی کمتر از یک است و در بهترین شرایط به حد و حدود 95 درصد می­رسد. مقادیر ضریب تشتک برای تشتک کلاس A آمریکایی در محدوده­ای حول عدد 77 /0 پراکنده شده­اند، که بعضی از این مقادیر که توسط محققان اندازه گیری شده به شرح ذیل می­باشد.

(1971) Allen & Crow      ضریب 76 درصد

(1972) Ficke                    ضریب 76 درصد

(1984) Duru                     ضریب 79 درصد

میانگین ضریب تشت =  77 درصد

لازم به ذکر است که از این به بعد تا برای اختصار از کلمه «تشت» استفاده خواهد شد: تشت Ao ، تشت Au .

با توجه به اینکه هدف اصلی بررسی و ارزیابی کاهش تبخیر با استفاده از پوشش فیزیکی یونولیتی می­باشد، بنابراین داده­های تشت تبخیر، بدون هیچگونه پوششی با نامهای که از میانگین آنها به نام Ao به عنوان ورودیها در نرم افزار استفاده شده و داده­های با پوشش یونولیتی و با نام ورودی Au به نرم افزار معرفی گردید. سطح پوشش تشتهای یوتولیت 90 درصد در نظر گرفته شده و اندازه گیری­ها روزانه بوده و به مدت 62 روز از 11 فروردین 1392 تا 10 خرداد 1392 ادامه داشت.

داده­های مشاهداتی از تشتهای تبخیر و اطلاعات دریافتی از هواشناسی شامل موارد زیر می­باشند:

1- میزان تبخیر از تشت بدون پوشش (Ao) شامل سه نمونه و همراه با میانگین داده­ها

2- مقادیر تبخیر از سه تشت با پوشش یونولیتی (Au) با سطح پوشش 90 درصد همراه با میانگین داده­ها 10 درصد باقی مانده جهت حفظ محیط زیست آبزیانی که معمولا در استخرها پرورش داده می­شوند تا بخش از نور خورشید به سطح و داخل آب نفوذ یابد (مدیریت شیلات جهاد کشاورزی، 1390)

معمولا در فصل زمستان آب به استخرها وارد شده و در حال ورود و خروج می­باشد و از دهه اول فروردین دیگر آبی به استخرهای ذخیره وارد نمی­شود و تا شروع دهه دوم خرداد نیز این راکد بودن آب ادامه دارد و از این زمان به بعد به تدریج آبهای ذخیره شده وارد چرخه آبیاری شده که اوج خروجی آن در تیرماه و مرداد می­باشد، بنابراین در طول این مدت دو ماهه راکد بودن آب موضوع کاهش تبخیر دارای اهمیت ویژه­ای می­باشد (مدیریت آب و خاک جهاد کشاورزی، 1389). در جدول شماره­های 1 و 2 داده­ای اندازه گیری شده از تشتهای تبخیر بدون پوشش و با پوشش یونولیتی نمایش داده شده­اند (تبخیر از تشت بدون پوشش (AO) و تبخیر از تشت با پوشش یونولیت (Au).

جدول 1: مقادیر عددی تبخیر از تشت­ ها (اولین روز اندازه گیری از 11/1/92 می­باشد).

جدول 2: میانگین داده­های تشت­های Ao ، Au

نتایج و بحث

با محاسبه مجموع میزان تبخیرها در طول مدت مشاهدات برای هر یک از نمونه­های بدون پوشش و با پوشش و محاسبه نسبت و درصد هر یک از مقادیر نسبت به یکدیگر میتوان درصد کاهش تبخیر تشت­های پوشش دار را محاسبه نمود:

بنابراین:

یعنی میزان تبخیر تشت یونولیتی، 484/0 تبخیر بدون پوشش است.

در نتیجه میزان کاهش برابر است با: که با تبدیل به درصد میزان کاهش تبخیر تشت با پوشش یونولیتی Au نسبت به تشت بدون پوشش Ao برابر است با 6/51 درصد.

پس با این وجود میزان کاهش تبخیر یا پوشش یونولیتی برابر است با 6/51 درصد.

– با توجه به نتیجه بدست آمده از داده­های تشت­های تبخیر با توجه به مجموع سطوح استخرهای ذخیره آب در بخش عقدا که 10000 مترمربع خواهد شد، میزان تبخیر از سطح این استخرها برابر با  ،  یا حدود  مترمکعب در روز خواهد شد که در ماه حدود 3400 مترمکعب و در سال حدود 40800 مترمکعب تبخیر بدست می­آید. اما با نصب همین پوشش ساده یونولیتی و کاهش 62/51 درصدی تبخیر سالانه از هدر رفت 21000 مترمکعب آب جلوگیری شده است. قابل عنوان است که در این سالهای خشکسالی، جهاد کشاورزی برای خرید و حمل جهت رساندن آب به باغات در معرض خشک شدن و همچنین احشام دامداران طبق یکی از قراردادهای سال 1392 به ازای هر تانکر 10 متر مکعبی 000/800 ریال پرداخت نموده است.

با یک حساب سر انگشتی ارزش حفظ این میزان آب حاصل از کاهش تبخیر با یونولیت در این بخش و دهستان نیمه کویری برابر است با : 2100 = 10/21000 یعنی معادل 2100 تانکر آب که با احتساب هر تانکر 800 هزار ریال مبلغی حدود 2100 * 000/800 = 000 / 000/ 680 / 1 ریال و با احتساب قیمت هر متر مربع یونولیت10000 ریال در سطح 10000 مترمربع استخر با پوشش 90 درصد هزینه کسر شده معادل 000/000/90 ریال بدست می­آید که مبلغ خالص برابر است با 000/000/590/1 ریال.

پس به ازای هر هکتار استخر ذخیره آب کشاورزی با استفاده از پوشش یونولیتی می­توان 000/000/590/1 ریال صرفه جویی کرد.

پیشنهادات:

* ساخت استخرهای ذخیره آب کشاورزی با توجه به مازاد بودن آب زمستانه یک ضرورت می­باشد اما با توجه به شدت تبخیر زیاد در ایران و خصوصا مناطق کویری مثل یزد تلاش در خصوص کاهش تبخیر از سطح استخرها نیز اجتناب ناپذیر خواهد بود.

با توجه به در دسترس بودن و به صرفه بودن قطعات یونولیتی و عدم انجام واکنش های شیمیایی بر آب کشاورزی یکی از گزینه های مهم در پوشش دار نمودن سطح استخرها استفاده از این قطعات به صورت شناور می­باشد.

استفاده از یونولیت برای کاهش میزان تبخیر در کشت یونجه تحت محیط گلخانه ای

 

آب یکی از مهمترین فاکتورهای حیاتی جهت رشد گیاهان است . نیاز آبی اکثر گیاهان زراعی تحت شرایط گلخانه ای به دفعات و با مقادیر حساب شده در تمام طول دوره رشد گیاه باید تامین شود. با تبخیر سطحی و جذب آب به وسیله گیاهان به تدریج آب خاک کاهش می یابد و به محدوده ای کمتر از ظرفیت زراعی می رسد. گیاه تنها قادر است رطوبت موجود در محدوده بین ظرفیت زراعی و نقطه  پژمردگی را جذب کند. در آزمایشات گلخانه ای که خاک گلدان ها یکنواخت است توسعه ریشه ها در لایه های بالایی بیشتر از لایه های زیرین است و با خشک شدن خاک سطحی، گیاه آب موجود در خاک زیرین را جذب می کند  تا به نقطه پژمردگی برسد. تنش زیاد رطوبت موجب می شود که ریشه ها کم و بیش به خواب رفته و رشد دوباره آنها پس از آبیاری مجدد کند شود. یکی از مشکلات کشت گلخانه ای پروژه ها کاهش آب سطحی گلدان ها به ویژه در دمای زیاد تابستان است. این تحقیق با هدف بررسی تاثیر کاربرد پوشش قطعات کوچک یونولیت بر روی سطح خاک گلدان ها جهت کاهش تبخیر صورت گرفت. نتایج نشان داد که مقدار تبخیر در گلدان های پوشیده شده توسط قطعات کوچک یونولیت کمتر از گلدان های بدون پوشش بوده است. حفظ رطوبت دائمی در خاک گلدان های پوشش دار، سبب افزایش رشد و کیفیت بهتر گیاه کاشته شده در این گلدانها گردیده است.

 

آب مصرفی گیاه مقدار آبی است که در اثر تبخیر از سطح خاک و تعریق بوسیله گیاه در طول فصل رشد از دست می رود . تغییرات مقدار آب مصرفی در گیاهان مختلف زیاد است. در اثر جذب آب، خاک اطراف ریشه خشک می شود . هنگامی که اب از نواحی مرطوب به سمت ریشه حرکت می کند مواد غذایی محلول در آن هم منتقل می شود[1] . رطوبت خاک اثر بسیار مهمی روی جذب عناصر غذایی به وسیله گیاه دارد. با افزایش میزان رطوبت خاک از نقطه پژمردگی تا ظرفیت  زراعی مقدار جذب عناصر غذایی در خاک نیز افزایش می یابد. پتانسیل رطوبتی خاک در نقطه ظرفیت زراعی بالاست این باعث می شود که گیاه براحتی آب را دریافت کند. تا خشک تر شدن خاک هدایت آبی کم شده و در نتیجه حرکت آب به طرف ریشه و جذب کندتر می شود . سرانجام اگر آبی به خاک اضافه نگردد و سرعت از دست دادن رطوبت توسط گیاه بیشتر از سرعت جذب رطوبت بوسلیه گیاه باشد کمبود رطوبت ایجاد می شود.

این ابتدا بصورت عارضه و در نهایت به صورت پراکندگی در گیاه ظاهر می شود. [2] . جذب مواد غذایی از خاک خشک امکان پذیر نیست. اغلب کم ابی علائم کمبود مواد غذایی را در گیاهان بوجود می آورد. که با ابیاری بکلی برطرف می شود . کمبود فسفر، ازت و بر در اراضی دیم بیشتر مربوط به کم ابی است. تثبیت فسفر و پتاسیم خاک در رطوبت کم بیشتر و سریعتر انجام می شود ولی آبیاری مرتب به تدریج این عناصر را به صورت قابل جذب در می آورد . تاثیر کودهای مختلف با ابیاری شدت می گیرد. [3] . گیاهان مواد غذایی را به صورت محلول جذب می کنند . به ازای هر کیلوگرم ماده خشک  تولید شده توسط گیاه 1000-200

و نوع خاک بستگی دارد. درصد حجمی آب در خاک های شنی 50-40 درصد و در خاک های متوسط حدود 50 درصد و در خاک های رسی 60 درصد است. البته کل این میزان رطوبت قابل جذب توسط گیاه به حساب نمی آید . کاهش و افزایش رطوبت هر دو از عوامل محدود کننده رشد گیاه محسوب می شود .

هنگامی که ریشه ها در معرض دوره های متعدد خشکی قرار می گیرند، رشد آنها در دوره های دوم و سوم کمتر از دوره اول می شود . ظاهراً تنش زیاد رطوبت موجب می گردد ریشه کم و بیش بخواب رفته و رشد دوباره آنها پس از آبیاری مجدد کند است. کمبود آب نه تنها مانع بزرگ شدن ریشه شده بلکه باعث چوب پنبه ای شدن و کاهش توانایی آن در جذب مواد غذایی می شود [3].

نکته مهمی که در محاسبه میزان آب مورد نیاز گیاه بایستی مد نظر قرار گیرد این است که عملاً از زمانی که خاک به حد اشباع می رسد تا زمانی که به حد ظرفیت زراعی می رسد تنها بخشی از آب مورد استفاده قرار می گیرد. در نتیجه حد بالای رطوبت قابل وصول دقیقاًٌ ظرفیت  مزرعه نمی باشد. تحت شرایط گلخانه ای که خاک در گلدانها یکنواخت است توسعه ریشه ها در لایه های بالایی خاک به خاطر وجود اکسیژن بیشتر است. با مصرف آب و خشک شدن خاک سطحی، گیاه آب مورد نیاز خود را از لایه های زیرین دریافت می کند . زمانی که میزان رطوبت موجود در خاک کم باشد رشد ریشه و اندام های هوایی کاهش خواهد یافت. فراهم کردن مقدار آب ، مواد غذایی و اکسیژن کافی در محیط ریشه برای به دست آوردن حداکثر محصول کافی نیست. بلکه خاک هم باید دارای عواملی که مانع رشد گیاه است نباشد. یکی از مشکلات  پروژه های تحقیقاتی گلخانه ای، کاهش سریع آب سطحی گلدان ها به ویژه در دمای زیاد تابستان است. در این تحقیق به منظور کاهش تبخیر آب سطح گلدان ها از پوشش یونولیت خرد شده روی سطوح خاک گلدانها استفاده شد . کار در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد که میزان تبخیر در گلدان های با پوشش یونولیت کمتر از بدون پوشش یونولیت بوده است . همچنین گیاهان کاشته شده در گلدانها با پوشش یونولیت به علت حفظ رطوبت دائمی رشد بیشتری داشته اند.

مواد و روش ها

تعداد 8 گلدان برداشتیم. در هر یک 500 گرم خاک زراعی ریختیم. سپس به هر یک از گلدان ها تا رسیدن خاک به حدود 70-80  درصد ظرفیت زراعی آب افزوده شد . بعد گلدانها وزن شدند . در مرحله اول بر روی سطح خاک 4 گلدان را با تکه های خرد شده ی یونولیت پوشاندیم و 4 گلدان بدون پوشش نگه داشتیم. مدت هفت روز هر روز گلدانها را وزن کردیم تا میزان تبخیر  در تیمارها اندازه گیری شود . در مرحله دوم از همین خاک زراعی مجدداً برداشتیم و در 8 گلدان 500 گرم خاک ریختیم. به خاک گلدانها تا حدود 80 درصد ظرفیت زراعی آب ریختیم. سپس در هر یک از گلدان ها تعداد 5 بذر یونجه کاشته شد . روی سطح 4 گلدان با یک لایه یونولیت خرد شده پوشیده شد و 4 گلدان دیگر را بدون پوشش گذاشتیم . هر روز قبل از آبیاری گلدان ها توزین شدند و سپس به هر گلدان 60 سی سی آب ریخته شد . پس از سبز شدن جوانه ها آبیاری به 3  روز یک بار کاهش یافت. هر دفعه قبل از آبیاری گلدانها وزن شدند تا کاهش آب هر گلدان مشخص شود. مقدار  آب اضافه شده به تمام گلدانها در زمان آبیاری یکسان در نظر گرفته شد . پس از چهار هفته رشد گیاهان با هم مقایسه شد . گیاهان کاشته شده را زا گلدان در آورده، خشک نموده و سپس وزن کردیم.

بحث و نتیجه گیری

خاک مورد استفاده در این پژوهش بافت لومی داشت . اسیدیته آن 6/7 و هدایت الکتریکی آن 1275 میکرو زیمنس بود. وزن رطوبت باقیمانده در گلدانهای دارای پوشش یونولیت در مقایسه با گلدان های فاقد پوشش وجود دارد ( شکل 1) . در مرحله اول که گلدانها بدون بذر بودند  مشاهده شد که میزان کاهش رطوبت در روز اول در گلدانهای دارای پوشش یونولیت می باشد . در مرحله دوم که بذر یونجه در گلدانها کاشته بودیم نتایج نشان داد وزن گیاه کاشته شده در گلدانهای با پوشش یونولیت به دلیل حفظ رطوبت دائمی بیشتر بوده است.

روش اجرای سقف کوبیاکس و مقایسه اقتصادی آن با سقف تیرچه یونولیت

 

سقف کوبیاکس (Cobiax) یک نوع سقف جدید است که از نظر سازه ای بر مبنای سقف های دال بتنی دو طرفه اما متفاوت با آنهاست. اساس طراحی تکنولوژی Cobiax مبنی است بر سقف سازه ای با ویژگی « سقف دال 2 طرفه» مشابه سقف های بتنی دال 2 طرفه مرسوم با این تفاوت که هسته بتن مرکزی در محل هایی که کاربرد سازه ای ندارد با گوی های توخالی جایگزین می گردد . اجزای این سیستم عبارتند از : مدول قفسه ای و دال بتن آرمه. با توجه به نو بودن این تکنولوژی تاکنون تحقیق جامعی در خصوص روش اجرای کوبیاکس و مزیت های آن و مقایسه  با روش های معمول دیگر صورت نگرفته است که در این مقاله سعی شده است تا به طور کامل روش اجرای این نوع سقف و مزایای بکار گیری آن از لحاظ فنی، معماری ، اقتصادی و … بررسی گردد . با توجه به اینکه شاخص ترین مزیت این روش صرفه اقتصادی می باشد این نوع سقف از نقطه نظر اقتصادی با یونولیت سقفی مقایسه گردیده است. در پایان با تحقیقات کتابخانه ای بعمل آمده و بررسی میدانی  پروژه های اجرا شده و مقایسه برآوردهای مالی پروژه های انجام شده در این دو زمینه نتیجه  حاصل شد که اجرای سقف کوبیاکس  از نظر اقتصادی در حدود 5 تا 15 درصد در هزینه اسکلت سازه و بطور کلی در کل ساختمان به صرفه تر می باشد.

امروزه به توجه به اهمیت مقاوم سازی و ساخت ساختمان بهینه با رعایت اصول و مبانی فنی و اقتصادی، لزوم استفاده از سیستم های نوین ساختمانی  در کشور  بیش از پیش احساس می شود . در این راستا تکنولوژی دال کوبیاکس که جایگزین مناسب و ارزان تری برای سیستم های سنتی می باشد، مورد توجه قرار گرفته است . اساس این تکنولوژی به نحوی است که با قرار دادن توپی های خالی پلاستیکی در هسته مرکزی جهت ایجاد قفسه های مدولار مابین دو لایه میلگرد زیرین و روئین دال صورت می گیرد که هدف اصلی در این طرح حذف بتن غیر باربر از درون حجم دال جهت سبک سازی آن می باشد ( شرکت خانه سازی پارسمان سازه، 1393)

مطالعات در زمینه سبک سازی و حذف بتن ناکارآمد از سال 1985 در دانشگاه های آلمان و مجموعه شرکت های گروه فناوری های کوبیاکس در سال 1997 با همراهی مهندسین و متخصصینی از سوئیس و دیگر کشورهای اتحادیه اروپا پایه ریزی و تاسیس شده است و اکنون تبدیل به یک مجموعه متخصص در مورد اسلب های تخت سبک با بتن مسلح شده است. این دانش از سال 1387 به صورت انحصاری در ایران و تعدادی از کشورهای منطقه در اختیار کوبیاکس ایران است( ( رضایی مشیر، 1391) . این نوع دال علاوه بر مطابقت با پلان های معماری گوناگون، به دلیل سبک بودن و کاهش هزینه های ساخت و ساز امروزه مورد توجه بسیاری از مهندسین قرار گرفته است. استفاده از این نوع سقف ها در نهایت منجر به کاهش وزن کلی سازه  همچنین بهبود رفتار سازه در مقابل زلزله می گردد ( خیرالدین، 1389)

تحقیق حاضر با هدف شناسایی کامل روش اجرای سقف کوبیاکس و آشنایی با مزایا و معایب آن از لحاظ فنی، معماری، اقتصادی  و همچنین مقایسه این روش با روشهای معمول دیگر صورت گرفته است . با توجه به اینکه صرفه اقتصادی این روش بعنوان شاخص ترین مزیت از نظر مهندسین و سازندگان  می باشد، بدین جهت این نوع سقف از نقطه نظر اقتصادی مورد توجه و تحلیل قرار می گیرد . با در نظر گرفتن اینکه تقریباً همه در بخش ساخت و ساز با سقف تیرچه یونولیت آشنایی دارند و بسیاری از سقفها در سالهای گذشته با این روش اجرا شده اند و حتی در حال حاضر  نیز با وجود پیشرفتهای زیادی که در بخش ساختمان بوجود آمده است این نوع سقف هنوز از متداولترین سقف هاست و به راحتی در سازه های فلزی و بتونی قابل اجراست، این نوع سقف جهت مقایسه اقتصادی با سقف کوبیاکس انتخاب گردیده است.

2- مفهوم کوبیاکس :

اساس طراحی تکنولوژی Cobiax مبنی است بر سقف سازه ای با ویژگی « سقف دال 2 طرفه» مشابه سقف های بتنی دال 2 طرفه مرسوم با این تفاوت که هسته بتن مرکزی در محل هایی که کاربرد سازه ای ندارد با گوی های توخالی جایگزین می گردد . ( جنس این گوی ها پلی اتیلن یا پلی پروپیلن می باشد).

بدین صورت که این گوی ها در حد فاصل مش های میلگردی بالا و پایین قرار می گیرند ( شکل 1) با توجه به اینکه در دال های بتنی 2 طرفه مشکل تحمل نیروی برشی وجود ندارد، مشکل طراحی این نوع سقف بر مبنای حذف قسمتی از بتن مبانی و ایفای عملکرد دال 2 طرفه می باشد ( فرخنده کیش)

شکل 1: جزئیات سقف کوبیاکس

 

3- اصول طراحی :

در فناوری Cobiax با حذف بار مرده غیر سازه ای خاصیت باربری 2 محوره همچنان حفظ می گردد . همچنین با شکل گیری غشای بتنی مستحکم در قسمت فوقانی و تحتانی دال به همراه شکل گیری شبکه تیرچه های داخلی در 2 امتداد در اثر قراردهی گوی ها در سرتاسر فضای میانی دال بتنی می توان بابری مناسبی را برای این دال متصور شد . نتیجه این امر دالی است که حدوداً 35% وزن کمتری نسبت به یک دال مشابه توپر دارد . این امر سبب می گردد که صرفه جویی قابل ملاحظه ای در وزن تمام شده سقف و نیز مواد اولیه و مصالح کل ساختمان حاصل گردد ( شرکت مشاورین مشاور ابنیه  مقاوم پارسه)

شکل 2: برشی از یک سقف کوبیاکس

3-1- عملکرد :

بهره گیری از کوبیاکس در 5 مزیت می باشد :

• باربری دو محوره
• دهانه های بلند بدون تیر
• سبک سازی سازه، ستون های کمتر مقاومت بالا در برابر زمین لرزه
• امکان تغییر کاربری
• کاهش زمان ساخت ( شرکت مشاورین مشاور ابنیه مقاوم پارسه)

3-2- اجزای این سیستم عبارتند از :

الف) مدول قفسه ای ( گوی های پلاستیکی به همراه خرپای فولادی)

مدول های قفسه ای در دو  نوع Slim – Line , Eco – Line بوده که به دو صورت اجرا در محل با قالب بندی سنتی و صنعتی ( پیش ساخته ) اجرا می گردند. ( شکل 3)

مدول های نیمه پیش ساخته  جهت اتصال به محل سایت مناسب می باشند که در این صورت مزایایی از قبیل سرعت ساخت و ساز و همچنین صرفه جویی اقتصادی را دارا خواهند بود.

ب) دال بتن ارمه

این سیستم عملاً مثل وافل دو طرفه عمل می کند و با کم کردن بار مرده سقف و اینکه معمولاً قطر سقف در این سیستم بیشتر است، با افزایش ارتفاع، ممان اینرسی با توان 3 افزایش پیدا می کند و می توان دهانه های بزرگترین را ایجاد کرد، عملاً سقف مثل خرپاهای دو طرفه عمل می کند .

این حباب ها همان یونولیت هایی هستند که در سقف تیرچه استفاده می شود با این فرق که علاوه بر این که خیلی سبک تر هست ( که باعث دهانه زیاد میشه) به جای آرماتور حرارتی، مش آرماتور روی سطح بالایی می کشند. ( شرکت مشاورین مشاور ابنیه مقاوم پارسه)

شکل 3: انواع کیج ماژول

3-3- انواع دال های مجوف بادکنکی ( شکل 4)

• ساده
• کاملاً پیش ساخته
• نیمه پیش ساخته ( خیرالدین 1384)
• 

شکل 4: انواع دال های مجوف بادکنکی ( خیرالدین ، 1384)

4-دلایل انتخاب و ورود تکنولوژی کوبیاکس به کشور عبارتند از :

• صنعتی سازی
• عدم نیاز به سرمایه گذاری زیاد برای احداث کارخانجات مواد اولیه
• عدم نیاز به نیروی کار خیلی متخصص و امکان استفاده از نیروهای موجود
• امکان احداث کارخانجات تولیدی در اقصی نقاط کشور
• عدم وابستگی به خارج از کشور سازگاری با مباحث و مقررات ملی ساختمانی کشور
• اقتصادی بودن تکنولوژی و امکان رقابت با سیستم های رایج
• انعطاف پذیری بودن تکنولوژی و امکان رقابت با سیستم های رایج
• تکنولوژی دوستدار محیط زیست ( رضایی مشیر، 1391)

5-مزایای سقف کوبیاکس :

1-5- مزایای فنی سیستم کوبیاکس عبارتند از : ( شکل5)

• باربری 2 طرفه
• بهینه سازی المان های عمودی مانند ستون ها و دیوارهای برشی ( ستون های لاغرتر، کاهش 40 درصدی حجمی و عددی ستون ها) …
• بهینه سازی دال و فونداسیون ( کاهش بارهای وارد بر پی دال های تا 30 درصد سبک تر)
• بهینه سازی المان های سخت کننده (کاهش بارهای افقی)
• کاهش ارتفاع کلی سازه ( بهینه سازی ارتفاع سقف)
• کنترل خیز بهتر
• مقاومت بهتر در برابر نیروهای زلزله ( کاهش اثر آسیب های لرزه ای، کاهش ارتفاع و سبک شدن سازه)
• حذف تمام نیروهای اصلی ( کوبیاکس، 1392)

شکل 5: مقایسه سازه سنتی با سازه بهینه شده با استفاده از کوبیاکس

 

2-5-مزایای معماری سیستم کوبیاکس عبارتند از :

• انعطاف پذیری در پلان معماری ( کاهش عددی ستون ها)
• قابلیت پذیرش کاربری های گوناگون
• سهولت تغییر کاربری افقی و عمودی
• امکان اجرای کنسول تا 7 متر
• امکان ایجاد بازشو در هر شکل و اندازه در سقف
• افزایش فضای مفید ( قابلیت اجرای دهانه تا 18 متر بدون اجرای ستون) ( کوبیاکس 1392)

3-5- مزایای اقتصادی سیستم کوبیاکس عبارتند از :

• کاهش مصرف بتن
• کاهش المان های سازه ای
• کاهش مصرف آرماتور
• کاهش زمان ساخت
• کاهش هزینه های اجرای تاسیسات ( حذف تیرها و مشکلات ناشی از آویز تیرها)
• کاهش ارتفاع کل سازه به دلیل بهینه سازی ارتفاع سقف ( خیرالدین ، 1389)

4-5- مزایای کوبیاکس از نظر طراحی عبارتند از :

مزایایی که در بحث طراحی سازه ها توسط دال مجوف بادکنکی می توان برشمرد عبارتند از :

• کاهش وزن کلی سازه
• افزایش مقاومت سازه
• افزایش طول دهانه ها و کنسول ها
• کاهش تعداد ستونها
• عدم وجود تیر در زیر سقف ها و کتیبه در ستون ها ( خیرالدین ، 1389)

5-5- مزایای کوبیاکس از نظر ایمنی عبارتند از :

• ایمنی در برابر آتش
• ایمنی در برابر زلزله به علت کاهش وزن سازه
• ایمنی در برابر انفجار ( اگر اساس طراحی بر مبنای سیستم دال ـ ستون و حذف دیوار باربر باشد)
• ایمنی در برابر رطوبت به دلیل نفوذ پذیری پایین آن ( خیرالدین ، 1389)

6-5- مزایای کوبیاکس ار نظر زیست محیطی عبارتند از :

صرفه جویی 50 درصدی مصالح خود موجب فواید بسیار زیادی برای محیط زیست می باشد از جمله :

• هر 100 کیلوگرم بتن می شود 1 کیلو گرم ( پلاستیک جایگزین کاهش مصرف مصالح از قبیل سیمان، شن و ماسه، آب و میلگرد) کاهش مصرف انرژی ( در تولید، حمل و نقل و اجرا)
• کاهش انتشار گازهای آلوده حاصل از تولید و حمل و نقل، به خصوص گاز CO2 در حدود 50%.
• عدم وجود ضایعات ( به علت قابل بازیافت بودن تمامی اجزا و تفکیک کامل اجزا هنگام تخریب)
• میزان کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای آلوده برابر با میزان کاهش مصالح مصرفی و در حدود 50% می باشد .
• و همچنین سبب ایجاد محیط اجتماعی بهتر به دلایل زیر می گردد :

بهبود شرایط کار

کاهش خطر در هنگم نصب

کاهش زمان استفاده از بالابرها و جلوگیری از اختلال در محیط

کاهش انتشار سر و صدا حین تولید، انتقال و نصب اجزا ( خیرالدین ، 1389)

7-5- مزایای کوبیاکس از نظر اجرایی عبارتند از :

• بالا بودن کیفیت در تهیه اتوماتیک واحدهای پیش ساخته
• کمتر بودن کار در محل و به کار گیری نیروهای غیر متخصص
• نصب ساده و بسیار آسان
• نیاز به فضای کمتر برای انبار نمودن این نوع دال ها
• استفاده از وسایل بالابر ارزان تر و سبک

-قابلیت های دیگر کوبیاکس:

اجرای تاسیسات الکترونیکی و مکانیکی مشابه روش های سنتی و با قابلیت اجرا در ضخامت دال، علاوه بر روش اجرای درجا، قابلیت اجرا به روش نیمه پیش ساخته نیز وجود دارد. ( خیرالدین ، 1389)

6- روش های اجرای سیستم دال دو طرفه با فناوری کوبیاکس:

1-6-اجرا به صورت درجا:

1-1-6- قالب بندی سقف (شکل6)

2-1-6- اجرای شبکه آرماتور پایینی (شکل7 )

3-1-6- جایگذاری گوی های کوبیاکس(شکل 8)

4-1-6- اجرای شبکه آرماتور بالایی( شکل 9)

5-1-6- بتن ریزی و ویبره( شکل 10)

6-1-6- باز کردن قالب ( شکل 11)

شکل 6: قالب بندی سقف

شکل 7: اجرای شبکه آرماتور پایینی

شکل 8: جایگذاری گوی های کوبیاکس

شکل 9: اجرای شبکه آرماتور بالایی

شکل 10: بتن ریزی و ویبره

شکل 11: باز کردن قالب

 

2-6- اجرا بصورت نیمه پیش ساخته ( شکل 12)

1-2-6- آماده سازی در کارگاه جهت حمل به پروژه ها

2-2-6- تسطیح نهایی ( معرفی و نحوه اجرای سقف کوبیاکس)

 

2-6- اجرا بصورت نیمه پیش ساخته ( شکل 12)

1-2-6- آماده سازی در کارگاه جهت حمل به پروژه ها

2-2-6- تسطیح نهایی ( معرفی و نحوه اجرای سقف کوبیاکس)

شکل 12: مراحل اجرا بصورت نیمه پیش ساخته

7-مقایسه دال کوبیاکس با دال بتن توپر:

• در هانه های یکسان 30-35% کاهش وزن و 5-10% کاهش ضخامت دال
• در ضخامت دال یکسان کاهش وزن 25-30% و افزایش دهانه 5% .
• وزن یکسان دال ها 35-40% افزایش دهانه و 40-45% افزایش ضخامت ( خیر الدین 1384)

8-ضوابط اجرایی:

• استفاده از این نوع سقف -به شرط رعایت ضوابط و محدودیت های ذکر شده در ذیل و مباحث ششم و نهم مقررات ملی ساختمان ایران، در ساختمانهای دارای دیوار برشی بتن مسلح مجاز است.
• این ضوابط تنها برای سقفهای کوبیاکس با گویهای کروی شکل کاربرد داشته و سقف با گوی با اشکال غیر کروی را شامل نمی شود.
• مجموع بار مرده روی این سقفها شامل پارتیشن، کفسازی و نازک کاری محدود به 260 کیلوگرم بر متر مربع بوده ضمن آنکه کاربرد این سقف تنها جهت پارکینگهایی که محل عبور اتومبیل سواری با حداکثر وزن 5/2 تن به ایار متمرکز 1 تن می باشد مجاز است.
• لازم است حداقل ضخامت بتن در اطراف گوی ها شامل بالا، پایین و مابین دو گوی متوالی حداقل 5 سانتیمتر در نظر گرفته شود.
• در طراحی از ظرفیت برشی فولاد مورد استفاده در قفسه گویها صرف نظر شود. با این حال میزان فولاد با امتداد قائم در این قفسه بایستی مطابق بند 9-126-3-1- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران با فرض bw برابر با حداقل فاصله بین دو گوی متوالی در هر جهت دال تامین شود.
• در طراحی برای برش در هر جهت دال، مقاومت برشی نهایی بتن (Vc) باید حداکثر 50 درصد مقدار محاسبه شده طبقه رابطه 9-12-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران و با فرض مقطع تمام پر بتنی محاسبه شود. در تمام نقاط دال که نیروی برشی نهایی (Vc) بیش از مقاومت برشی نهایی تامین شده توسط بتن (Vc) باشد، دال باید به صورت توپر و بدون گوی اجرا شود.
• در طراحی و کنترل برش در حالت حدی نهایی برای عملکرد دو طرفه در حوالی بارهای متمرکز و تکیه گاه ها، مقاومت برشی نهایی بتن نباید حداکثر از 50 درصد مقداری که از بند 9-12-17-2-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران حاصل می شود بیشتر منظور شود.
• طراحی دال برای خمش در هر جهت بنا بر جزئیات اجرایی و با منظور نمودن حفره ها با مقطع دایره، در ضعیف ترین مقطع دال انجام گیرد.
• محاسبات تغییر شکل دال بر پایه بند 9-14-2-6-1 و با محاسبه دقیق ممان اینرسی موثر دال سوراخدار انجام گیرد. اضافه افتادگی دراز مدت بر پایه بند 9-14-2-4-3 محاسبه شود.

10-ایجاد هر گونه بازشو در این نوع دال تابع ضوابط بند 9-15-3-5 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران می باشد.

11-در محل تقاطع دیوارهای برشی و دال کوبیاکس، انتقال برش ناشی از زلزله از دال به دیوار باید در ضعیف ترین سطح مقطع دیوار کنترل شده و در صورت نیاز از فولاد گذاری برای تسهیل انتقال برش درون صفحه دیافراگم به دیوار بهره برده شود.

12-پیش بینی المانهای مرزی در اطراف بازشوها و لبه دال حسب مورد مطابق ضوابط طراحی آئین نامه ها و مقررات موجود انجام گیرد.

13-حداکثر دهانه ( مرکز ستون به مرکز ستون) برای این نوع سقف در حالت کاربرد به صورت دال تخت به 5/6 متر محدود می شود . در صورت کاربرد این سقف در ترکیب با قاب  خمشی بتن آرمه شامل تیر و ستون مجزا که به تفکیک از دال طرح شده باشد، محدودیت فوق الذکر برای دهانه دال به 8 متر افزایش می یابد.

14- استفاده از روش پیش دال تنها در حالتی که سقف و گوی ها در پیش دال درگیر بوده و فولادهای کششی در پیش دال پیش بینی شده باشد مجاز است.

15- الزامات مربوط به انرژی باید مطابق مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان « صرفه جویی در مصرف انرژی» رعایت شود.

16- رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان « حفاظت ساختمانها در مقابل حریق» و همچنین الزامات نشریه شماره 444 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت اجزای ساختمان در مقابل حریق با در نظر گرفتن ابعاد ساختمان، کاربری و وظیفه عملکردی اجزای ساختمانی الزامی است. تطابق شرایط و مشخصات مصالح و نحوه اجرا با  مدرک فنی “ P-SAC 02/III-187 General Test Certificate of Buliding Inspectorate – MFPA Leipzing Gmbh” نیز ضروری است.

17- در خصوص عایق بندی بام، عایق پلی استایرن منبسط شده ( گلاستوفوم) مورد استفاده لازم است تا از نوع کندسوز مطابق با استانداردهای معتبر باشد . این عایق پلی استایرن باید به وسیله حداقل 5/1 سانتیمتر اندود یا تخته گچی محافظت شود . اتصال مکانیکی اندود یا تخته به سازه بام ضروری می باشد.

18- صدا سقف بین طبقات باید مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان ایران با عنوان « عایق بندی و تنظیم صدا» تامین شود .

19- کلیه مصالح و اجزا در این سیستم اعم از معماری و سازه ای از حیث دوام و مسائل زیست محیطی باید بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران و یا آئین نامه های معتبر بین المللی بکار گرفته شوند.

20- در شرایط مختلف اقلیمی و محیطهای خورنده ایران، رعایت تمهیدات لازم از نظر دوام و پایایی اعضای بتنی ضروری است.

21- اخذ گواهینامه فنی برای محصول تولیدی، پس از راه اندازی خط تولید کارخانه، از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن الزامی است ( مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی)

9-برآورد کوبیاکس و مقایسه سقف کوبیاکس و سقف تیرچه یونولیت:

1-9- جدول برآورد مالی کوبیاکس:

تعداد طبقات				مصرف مصالح	وزن	ضخامت (cm)	کاربری	دهانه(m)
11	9	7	5
0.45	0.42	0.38	0.35	بتن	390	20	مسکونی	5
45	42	38	35	میلگرد
0.45	0.42	0.38	0.35	بتن	390	20	تجاری
45	42	38	35	میلگرد
0.45	0.42	0.38	0.35	بتن	450	24	مسکونی	7
45	42	38	35	میلگرد
0.5	0.48	0.44	0.4	بتن	500	26	تجاری
52	48	45	42	میلگرد
0.52	0.45	0.45	0.42	بتن	515	28	مسکونی	9
52	48	45	42	میلگرد
0.55	0.5	0.48	0.45	بتن	515	28	تجاری
55	50	48	45	میلگرد
0.55	0.5	0.48	0.45	بتن	630	33	مسکونی	11
55	50	48	45	میلگرد
0.55	0.5	0.52	0.48	بتن	720	38	تجاری
58	53	52	48	میلگرد

 

• برآورد فوق بر اساس شرایط خاک نرمال تهیه گردیده و لذا بسته به شرایط خاک پروژه ممکن است مشخصات فونداسیون و به تبع آن مقادیر کلی مصرفی مصالح تغییر یابد.
• این مبلغ بصورت عام اشاره شده و بدیهی است بنا به متراژ و موقعیت کار متغیر خواهد بود.
• با عنایت به آنکه بر اساس استانداردهای مقررات ملی ساختمان ایران می بایست دیوار برشی جهت کنترل نیروی زلزله در ساختمان های گروه دال تخت تعبیه گردد، لذا مقادیر  مصالح فوق  با فرض کفایت دیوار برشی و جانمایی مناسب آن در هر دو جهت طولی و عرضی ساختمان برآورد گردیده است.
• جدول فوق با فرض ساختمان های روی سطح زمین تهیه گردیده و چنانچه در ساختمانی به دلیل حضور طبقات منفی نیاز به دیوار حایل بتنی باشد، هزینه آن می بایست جداگانه محاسبه گردد.
• میزان میلگرد مصرفی بر مبنای کیلوگرم بر متر مربع زیربنا و بتن مصرفی متر مکعب بر متر مربع زیر بنا می باشد سیستم کوبیاکس از گروه سیستمهای دال ستونی می باشد به نحوی که دال تخت بتنی بدون نیاز به تیر مستقیماً بر روی ستونها و دیوارهای برشی استقرار می یابد.

نحوه محاسبه هزینه تمام شده: هزینه تمام شده ساختمان در بخش اجرای سازه( شامل فونداسیون ، ستون، دیوار برشی و سقف) عبارت است از مجموع هزینه های زیر در متر مربع زیر بنا:

میلگرد مصرفی: میزان مقادیر میلگرد مصرفی بسته به نوع کاربری، تعداد طبقات، فواصل ستونها از جدول پیوست قابل استخراج می باشد .

بتن مصرفی: میزان بتن مصرفی بسته به نوع کاربری، تعداد طبقات و فواصل ستونها از جدول پیوست قابل استخراج می باشد .

خدمات و پشتیبانی کوبیاکس:

هزینه خدمات و پشتیبانی کوبیاکس شامل دو بخش به شرح زیر می باشد:

• خدمات مهندسی شامل طراحی، محاسبات و تولید نقشه های سازه بر اساس سیستم کوبیاکس، آموزش گروه مجری سقف، حق امتیاز استفاده از تکنولوژی در پروژه و نظارت بر مراحل اجرای سقف.
• تولید و تحویل کیج ماژولهای مورد نیاز پروژه

دستمزد و اجرا:

کارفرما لازم است که برای اجرا سازه پیمانکار مورد تایید خود را انتخاب نماید بدیهی است حق الزحمه پیمانکار بر اساس شرایط منطقه و قیمت های متداول روز تعیین می شود.

2-9- مقایسه سقف کوبیاکس و سقف تیرچه یونولیت در بلوک 5 طبقه:

شکل 12: نماهای مختلف بلوک 5 طبقه

1-2-9- اسکلت فولادی با سقف تیرچه یونولیت:

بازگذاری جانبی

بارهای ناشی از زلزله

جهت محاسبه ضریب زلزله (C ) به شرح زیر عمل می کنیم:

C=ABI/R

ضریب اهمیت                                    I=1

نسبت شتاب مبنای طرح                  A=0. 35

ضریب رفتار ساختمان                       R=7

توضیح : با توجه به اینکه سیستم مقاوم در برابر بار زلزله، قاب ساده فولادی با مهار بند برون محور است با توجه به جدول 6 فصل دوم استاندارد 2800 ویرایش 3، ضریب رفتار ساختمان برابر با 7 می باشد.

• محاسبه ضریب بازتاب ساختمان (B) :

از آنجا که سیستم سازه دو گانه ( قاب ساده + بادبند) EBF است برای محاسبه پریود سازه از فرمول زیر مندرج در بند ب قسمت 2 6-3 استاندارد 2800 ویرایش 3، استفاده می کنیم:

T= 0.05H¾

H = 16.2 m

T= 0.05H¾ =0.4 s

R=7

 

می باشد، با استفاده از جدول III از آنجا که نوع زمین، نوع 3 فصل دوم استاندارد 2800 ویرایش 3، داریم :

S=1.75,T0=0.15,Ts =0.7

T0 < T < Ts

B=(S+1) =2.75

C = (0.35×2.72×1) / 7=0.1375

 

• بررسی اقتصادی:

جدول 2: برآورد اولیه قیمت مصالح و دستمزد اجرای اسکلت فلزی با سقف تیرچه یونولیت

ردیف	شرح خدمات	واحد	مقدار	بازه قیمت واحد	بازه قیمت کل
1	تیرچه 6 متری	عدد در متر مربع	2	000/116	232000
2	یونولیت	عدد در متر مربع	2/ (2× 1)	000/152	152000
3	بتن ریزی	متر مکعب در متر مربع	0.1	000/050/1	105000
4	آرماتوربندی	کیلومتر در متر مربع	2.77	000/19	630/52
5	قالب بند و اجرا	دستمزد بر متر مربع	1	250.000	000/250
6	ساخت اسکلت فولادی و نصب	کیلوگرم در متر مربع	34	32.000	000/088/1
جمع کل ( ریال)					630/879/1

 

2-2-9- اسکلت فولادی با سقف کوبیاکس :

• بارگذاری جانبی:

برای محاسبه پریود سازه از فرمول زیر مندرج در بند ب قسمت 6-3-2 استاندارد 2800 ویرایش 3، استفاده می کنیم:

T= 0.05H¾

H = 16.2 m

T= 0.05H¾ =0.4 s

R=7

 

می باشد، با استفاده از جدول III از آنجا که نوع زمین، نوع 3 فصل دوم استاندارد 2800 ویرایش 3، داریم :

S=1.75T0=0.15,Ts =0.7

T0 < T < Ts

B=(S+1) =2.75

C = (0.35×2.72×1) / 7=0.1375

-وزن آهن آلات مصرفی در ستون های فلزی

جدول 3: جدول خروجی وزن سازه

UnitWeight	FloorArea	TotalWeight	Material	ElementType	Story
5.68	897.60	5095.75	STEEL	Column	STORY5
58.84	897.60	52812.00	CONC	Wall	STORY5
5.68	897.60	5095.75	STEEL	Column	STORY4
58.84	897.60	52812.00	CONC	Wall	STORY4
7.24	897.60	6494.83	STEEL	Column	STORY3
58.84	897.60	52812.00	CONC	Wall	STORY3
7.24	897.60	6494.83	STEEL	Column	STORY2
58.84	897.60	63463.50	CONC	Wall	STORY2
7.24	897.60	6946.94	STEEL	Column	STORY1
70.70	897.60	63463.50	CONC	Wall	STORY1
6.71	4488.00	30128.10	STEEL	Column	SUM
63.58	4488.00	285363.00	CONC	Wall	SUM
70.30	4488.00	315491.10	All	All	TOTAL

 

به علت حذف تیرها و بادبندها و اعمال دیوار برشی و در نتیجه  تغییر نقش ستون تنها به عنوان المان باربر نیروهای ثقلی، کاهش قابل توجهی در ابعاد ستون ها ایجاد شده و وزن آهن مصرفی به مقدار 6. 7 کیلوگرم بر متر مربع رسید. که با اعمال ضریب 8 درصد جهت اتصالات، این مقدار به 7 . 5 کیلوگرم بر متر مربع تغییر می یابد.

وزن بتن مصرفی در دیوار برشی: بتن مصرفی دیوار برشی برابر 0265. 0 متر مکعب بر متر مربع می باشد .

بررسی اقتصادی :

جدول 4: برآورد اولیه قیمت مصالح و دستمزد اجرای اسکلت فلزی با سقف کوبیاکس

ردیف	شرح خدمات	واحد	مقدار	بازه قیمت واحد	بازه قیمت کل
1	بتن ریزی	متر مکعب در متر مربع	0.20	000/050/1	000/210
2	آرماتوربندی	کیلوگرم در متر مربع	17	000/19	000/323
3	قالب بندی	دستمزد بر متر مربع	1.24	000/450	000/558
4	Cage module هزینه	1 واحد بر متر مربع	0.8	000/365	000/292
5	هزینه ساخت  و نصب اسکلت فولادی	کیلوگرم در متر مربع	7.5	000/32	000/240
جمع کل ( ریال)					000/623/1

 

9-نتیجه گیری:

با توجه به موارد  ذکر شده در این تحقیق می توان گفت کوبیاکس توانسته است مجموعه ای از انتظاراتی را که تا بحال در سازه های سنتی همچون تیرچه یونولیت قابل دستیابی نبوده است، برآورده سازد. مزایایی چون انعطاف پذیری معماری و طراحی و در عین حال مقاومت بالا، ایمنی در برابر زلزله، اتش سوزی، انفجار و .. زیست محیطی بودن و صرفه جویی در زمان قابل ذکر می باشد، که همگی بدون نیاز به سرمایه گذاری زیاد و تخصص بالا و مشکلات دسترسی قابل وصول خواهد بود . از دیگر مزایای این تکنولوژی قابلیت اجرا به دو صورت در جا و پیش ساخته و تولید این محصول در داخل کشور، می باشد.

اما عامل مهم دیگری که در انتخاب سازه جهت اجرای پروژه های ساختمانی بسیار مورد نظر می باشد صرفه اقتصادی سازه بکار رفته شده می باشد که با توجه به برآوردهای انجام شده در متن بالا و مقایسه  موردی که در خصوص بلوک 5 طبقه بین 2 سازه تیرچه یونولیت و کوبیاکس صورت گرفت( جدول 4) با وجود اینکه هزینه اجرای سقف در 2 دال کوبیاکس بیشتر از هزینه سقف تیرچه یونولیت می باشد ولی به دلیل کاهش هزینه سازه در کوبیاکس نهایتاً  قیمت کل در کوبیاکس کمتر خواهد بود ( شکل 14) با توجه به بررسی و مقایسه موارد دیگر در نهایت این نتیجه حاصل شد که از نظر اقتصادی در حدود 5 تا 15 درصد در هزینه اسکلت سازه و بطور کلی در کل ساختمان صرفه جویی می شود .

جدول 4: نتیجه گیری اقتصادی بلوک 5 طبقه

نوع سیستم	هزینه سقف	هزینه سازه	هزینه کل
سقف تیرچه یونولیت با قاب خمشی با بادبند واگرا	791630	1088000	1879630
دال کوبیاکس با دیوار برشی بتنی متوسط	1130895	492105	1623000

 

در این مقایسه وزن و هزینه تیرها در سیستم سازه ای با سقف تیرچه یونولیت در هزینه های سازه در نظر گرفته شده است.

از بین بردن ضایعات یونولیتی در محیط زیست با استفاده از پوست مرکبات

در پوست بعضی از میوه ­ها مواد شیمیایی خاصی وجود دارد که می­توان از آنها برای از بین بردن ضایعات آلوده کننده­ ی محیط زیست استفاده کرد. در این تحقیق از پوست پرتقال و گریپ فوروت برای از بین بردن ضایعات یونولیتی استفاده شده است. و از بین آن دو، پوست پرتقال بیشترین تأثیر را داشته و مقدار بهینه اثر پوست پرتقال و گریپ فوروت بر ضایعات یونولیتی بررسی شد که یونولیت و پوست مرکبات یاد شده در خرد کن برقی با هم خرد شده و تأثیر آن­ها بر هم بررسی شد. همچنین ماده موثر برای از بین بردن یونولیت لیمونن می­باشد که استفاده از نمونه خالص این ماده بر یونولیت این مطلب  را تأیید کرد.

همانطور که می­دانیم امروزه از یونولیت یا پلاستوفوم که پلیمری از استرین می­باشد به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله بسته ­بندی و در تهیه ظروف یکبار مصرف مواد غذایی استفاده گسترده­ای می­شود و طبیعتاً مقداری از آن­ها به صورت ضایعات در می­آیند که به دلیل حجیم بودن آن­ها و داشتن ساختار مقاوم به آسانی از بین نرفته و چندین سال در محیط زیست باقی می­مانند که باعث آلودگی آب و خاک می­شوند. یونولیت در برخی از حلال­های آلی مانند بنزین، سیکلوهگزان و غیره حل می­شود و به صورت توده­ای چسب مانند در می­آید. هدف از این تحقیق آن بودکه زباله­ های طبیعی که به وفور تولید می­شوند برای از بین بردن ضایعات یونولیتی استفاده شود که از پوست انواع میوه­ ها استفاده شد. پوست مرکبات به عنوان ماده ­ای موثر در از بین بردن آن­ها مشخص گردید که با توجه به میزان تولید بالای مرکبات در ایران وجهان که براساس آمار سازمان خار و بار و کشاورزی ملل متحد (فائو) ایران با تولید ۴ ملیون و ۳۵۰ هزار تن ۴ درصد از تولید ۱۰۳ میلیون و ۸۳۱ هزار تن از مرکبات جهان را به خود اختصاص داده است که در جهان مقام هفتم را دارا می­باشد. میزان سرانه تولید مرکبات در دنیا ۱۷ کیلو گرم است، این رقم سرانه در ایران حدود ۶۱ کیلوگرم است که مشخص می­شود تولید سرانه مرکبات در کشور ما ۴ برابر سرانه تولید جهان است. مرکبات تقریبا در ۵۰ کشور دنیا به عمل می­آید و به خاطر طعم و کیفیت خوب میوه شان شناخته شده­اند. میوه­ های آن ها برخلاف سایر درختان میوه با داشتن کیسه های کوچک محتومی آب میوه که هر یک بخشهای درون میوه را پر می­کنند با سایر درختان میوه فرق دارند. این ویژگی و دیگر خصوصیات مرکبات آن­ها را یک محصول مهم تجارتی و با ارزش نموده است.

انواع مرکبات شامل حدود۶۰ گونه است که آن­ها را بومی اندونزی و چین دانسته­ اند. گونه ­هایی مانند پرتقال، لیمو ترش، گریپ فروت، نارنج و غیره از دیدگاه اقتصادی از اهمیت خاصی برخوردار می­باشند ولی پرتقال در میان این گروه میوه ­ای است که بیشترین بهره­ وری بالقوه را دارا است و از لحاظ طعم مرکبات در صنایع غذایی در ردیف اول قرار داد، به ویژه روغن های اسانسی پوست این مرکبات که در نتیجه فرایند استخراج و افشره آب میوه به دست می ­آید در صنایع مختلف استفاده از میوه نیز طی فرآیند خاصی موجود می­باشد که پس از جداسازی می­توان اسانس آن را جداگانه استخراج نمود. برای جداسازی پوست و زدودن لایه­ های اسفنجی در صنعت روش معمول عبارت است از اسپری بخار آب داغ به مدت ۵ دقیقه که در نتیجه این گرما پوست شل شده و به آسانی از میوه جدا می­شود. چون مقادیر کمی از لایه­ ها (albedo) در هر صورت به میوه می­­چسبد، برای از بین بردن این مقدار کم از تصفیه قلیایی استفاده می­شود در این روش محلول قلیایی داغ (80 تا90 درجه سانتیگراد) که دارای سود سوزآور و سدیم کربنات می­باشد به مدت ۱۲ دقیقه به صورت اسپری بر روی پوست پاشیده می­شود. با انجام این عمل لایه­ های اسفنجی حل شده و از پوست جدا می­شوند. بعد از این زمان آنرا بلافاصله برای مدت ۳۰ تا ۴۵ ثانیه با آب شست و شو می­دهند و اگر هدف تولید اسانس باشد این عمل از طریق پرس کردن و با استفاده از دو دستگاه اسانس گیر FMS یا Brown و یا دستگاه­های جدیدتر انجام می­گیرد (۱-۴).

با توجه به زمان انجام آزمایش­ها که در تابستان بود و فصل و فور انواع مرکبات نمی­باشد، از پرتقال والنیساه و گریپ فروت موجود در بازار برای انجام آزمایش استفاده شد.

روش کار بدین صورت بود که پوست مرکبات یاد شده را از مغز میوه جدا نموده و با ترازو با دقت یک صدم گرم توزین گردیدند و نمونه ترازو به مقدار ۱ گرم وزن شد که علت استفاده از مقدار کم یونولیت حجم زیاد آن می­باشد. سپس پوست مرکبات یاد شده را با مقادیر متفاوت با ۱ گرمیونولیت در مخلوط کن برقی معمولی ریخته و به طور همزمان با یکدیگر خرد و مخلوط نموده و مدت زمان خرد کردن ۳ دقیقه و در دمای اتاق می­باشد که با توجه به افزایش دمای داخل آسیاب دما تا ۴۰ درجه افزایش پیدا کرده و بعد از زمان یاد شده نمونه را از آسیاب بیرون آورده و در یک بشر ریخته و تأثیر آن دو بر هم مورد بررسی قرار گرفت.

در انجام این آزمایش مقدار یونولیت به مقدار ثابت ۱ گرم در هر آزمایش استفاده شد ولی مقدار پوست پرتقال و گریپ فروت با مقادیر متفاوت در آسیاب یا یونولیت مخلوط و خرد شد و نمونه خرد شده مورد بررسی قرار گرفت تا میزان از بین رفتن ذرات یونولیت مورد بررسی قرار گیرد.در مورد پوست پرتقال مقدار بهینه برای از بین بردن ۱ گرم یونولیت ۲۰ گرم پوست پرتقال، و در مورد کریپ فروت ۶۰ گرم پوست به ازای ۱ گرم یونولیت بدست آمد.

این آزمایش در مورد پوست­های میوه ­های دیگر مانند موز، انجیر و کیوی نیز انجام گرفت که هیچگونه تأثیری بر روی یونولیت نداشتند. نتایج آزمایش بر روی پوست پرتقال و گریپ فروت در جداول (۱-۱) و (۲- ۱) آورده شده است.

چون قسمت عمده ­ی اسانس پوست پرتقال را لیمونن تشکیل می­­دهد در مرحله بعدی برای اینکه بدانیم واقعا چه ماده ­ای از پوست پرتقال نقش اصلی را در از بین بردن یونولیت داشت نمونه خالص لیمونن را تهیه کرده و بر یونولیت اثر دادیم که باعث حل شدن و از بین رفتن آن شد که این نتیجه نشان می­دهد این ماده نقش اصلی را در از بین بردن یونولیت دارد.

جدول (۱-۱) نتایج برای پوست پرتقال

جدول (۲- ۱) نتایج برای پوست گریپ فروت

بررسی انجام شده توسط ما نشان می­دهد تا به حال تحقیقی در مورد اثر پوست مرکبات برای از بین بردن ضایعات یونولیتی انجام نشده است و همانطور که اشاره شد پرتقال  و مرکبات به میزان زیادی در ایران و جهان تولید می­شود و به غیر از مصارف صنعتی به میزان زیادی در خانواده ­ها مصرف می­شود که می­توان به عنوان یک زباله برگشت پذیرجداگانه جمع آوری و از آن در از بین بردن ضایعات یونولیتی که امروزه به میزان زیادی تولید می­شود استفاده کرد.

در ایران از اسانس پوست مرکبات که به صورت یک محصول جنبی (by product) به دست می­اید نیز می­توان برای این کار استفاده کرد و در ایران هنگام گرفتن آب میوه از مرکبات به دلیل آنکه پوست آن قبلاً از میوه جدا نمی­شود در اثر فشار زیاد اسانس پوست به شکل لایه روغنی روی آب میوه شناور می­شود که براحتی از آن قابل جداسازی است. ولی به دلیل عدم شناخت، این اسانس به مصرف نمی­رسد و دور ریخته می­شود، البته در برخی از کشورها با بهینه سازی و ترپن زدایی از این اسانس روغن پوست مرکبات را به دست می­آورند که به عنوان مواد اولیه طعم دهنده خوراکی_­­ها و آشامیدنی­ها به شمار می­رود. ولی چون اکثر ترکیب اسانس پرتقال لیمونن می­باشد که ماده موثر در از بین بردن یونولیت است که در این حالت نیز از این ضایعات می­توان استفاده کرد.

با توجه به نتایج تحقیق می­توان بدون استفاده از هرگونه ماده شیمیایی و با مخلوط کردن زباله ­های یونولیتی با پوست مرکبات موجود در زباله­ ها در یک آسیاب را از بین برد و محیط زیست را از آلودگی­های یونولیتی پاک نمود.

مقایسه و نمره دهی زیست محیطی، اقتصادی و سبک سازی سه سقف تیرچه با بلوک سفالی، سیمانی و یونولیتی از دیدگاه های ملی و بهره بردار

روند رو به رشد ساختمان سازی کشور و مصرف بالای انرژی در این بخش از یک سو و اهمیت موضوع محیط زیست و توسعه پایدار و بحث بهینه سازی مصرف انرژی به علت کاهش ذخایر انرژی و نقش اساسی مصالح ساختمانی در این زمینه از دیگر سو، ضرورت تامل بیش از پیش انتخاب مصالح ساختمانی مناسب را یادآور میشود. در این مطالعه با استفاده از روش ارزیابی چرخه عمر، سه نوع سقف تیرچه با بلوک سفالی، سیمانی و یونولیتی، از دیدگاه های ملی و بهره بردار و با استفاده از شاخصهای محیط زیست ، اقتصاد و سبک سازی نمره دهی شد. نتایج نشان میدهد که استفاده از بلوک یونولیتی و سفالی در سقف های تیرچه بلوک به ترتیب در دیدگاه ملی و بهره بردار بهترین گزینه هستند.

بنا و ساختمان از جمله فعالیتهای مهم در کشورهای جهان و از جمله ایران است که بیش از یکصد فعالیت مختلف را در بر میگیرد. ساختمان سازی بطور قابل توجهی بر روی محیط زیست تاثیر میگذارد. با توجه به گزارشات سازمان Worldwatch  عملیات اجرایی و ساخت ساختمان 40% از سنگ شن و کلوخ و ماسه را بطور متوسط در سطح جهان مصرف می کند همچنین 25%  از چوبها و درختان دست نخورده و 40% از انرژی و 16% از آب مصرفی، در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرند. در ایالات متحده آمریکا تقریباً میزان تولید پسمانده ای ساختمانی، با مقدار تولید پسمانده ای شهری برابری میکند. کارخانه های تولید مصالح ساختمانی و حمل و نقل آنها، با مصرف انرژی مستقیماً بر روی گرم شدن جهانی هوا، بارانهای اسیدی و ایجاد مه دود فتوشیمیایی اثر میگذارند. مشکلات دفع پسماندها در نتیجه تخریب و بازسازی از مشکلات بعدی است.

پیش بینی ها نشان می دهند که مصرف انرژی در جهان از سالهای 2003 تا 2030 ، 71 درصد افزایش خواهد داشت که با در نظر داشتن منابع ثابت انرژی، ضرورت بیشتر بهینه سازی مصرف انرژی در بخشهای مختلف مصرف کننده انرژی (از جمله بخش ساختمان) و مراحل چرخه عمر آنها بیش از پیش روشن خواهد شد. رشد بالای مصرف انرژی جهان، اثرات بالای زیست محیطی را در سالهای اخیر در پی داشته است که تخریب لایه ازن، گرم شدن جهانی هوا، بارانهای اسیدی، تغییر در شرایط آب و هوایی و … نمونه هایی از آن هستند. آژانس بین المللی انرژی آمار و اطلاعات خیره کننده ای منتشر کرده است که در طی سالهای 1984 تا 2004 میلادی ، مصرف انرژی در جهان و میزان انتشار گاز co₂ به ترتیب 49% و 43% و با رشد متوسط 2% و 8/1 %  در سال افزایش داشته است (شکل 1). این تحقیق نشان میدهد که مصرف انرژی در کشورهای در حال توسعه (شامل آسیای جنوب شرقی، خاورمیانه، آمریکای جنوبی و خاورمیانه) دارای رشد متوسط 2/3 %  و در کشورهای توسعه یافته (شامل آمریکای شمالی، اروپا، ژاپن، استرالیا و نیوزلند) دارای رشد متوسط 1/1% است . (شکل 2) رشد مصرف انرژی ایران در سال 1384  نسبت به سال 1383 برابر 2/4% است که بالاتر از همه مقادیر فوق است که در شکل 3  نشان داده شده است.

در کشور ما بر طبق آمارهای داده شده از سوی وزارت نیرو در سال1380 بخش خانگی و اداری با مصرف در حدود 38 درصد از انرژی کل کشور در مقام اول مصرف انرژی قرار گرفته است که بیشتر به منظور گرمایش فضای داخلی استفاده شده است. این مصرف شامل 2/35 %  از محصولات مختلف نفتی ، 53% از گاز طبیعی و 7/10 % از انرژی الکتریکی است ( جدول 1-1) ارزش انرژی مصرف شده در بخش خانگی در سال 1380 در حدود 5/5  میلیارد دلار بوده که پیشبینی میشود این مقدار تا سال 1400 به 6/157 میلیارد دلار خواهد رسید. بنابراین، بخش ساختمانی نقش بیشتری را در مصرف انرژی کشور در سالهای آینده خواهد داشت. آمار سالهای اخیر نیز تایید کننده این موضوع است؛ چرا که مصرف بخش خانگی سال 1384 24/40% از مصرف کل انرژی را به خود اختصاص داده است که در مقایسه با سال1380 حدوداً 5 درصد افزایش داشته است. در شکل4 نسبت مصرف انرژی بخش خانگی به مصرف انرژی کل کشور از سال 1348 تا 1384 آمده که رشد مصرف انرژی بخش خانگی را متذکر است

شکل 1 مصرف انرژی، انتشار گاز CO₂   و جمعیت جهان (1994-2004)- سال 1984 به عنوان سال مبنای محاسبات انتخاب شده است.

شکل 2 مصرف انرژی در کشورهای توسعه یافته و کشورهای در حال توسعه (1994-2004)

مطالعات انجام شده در مورد مصرف انرژی ساختمانهای مسکونی نشان میدهد که در حال حاضر مصرف انرژی به ازای هر مترمربع از ساختمانهای مسکونی در کشور ایران معادل 30 مترمکعب گاز طبیعی است که در مقایسه با استانداردهای اروپا (5/5 مترمکعب گاز طبیعی به ازای هر مترمربع ساختمان در یک سال رقم بسیار بالایی است.

توجه به این آمار و ارقام اهمیت هر چه بیشتر بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان و بالطبع انتخاب مصالح ساختمانی مناسب و دوستدار محیط زیست را گوشزد خواهد کرد. انتخاب مناسب مصالح ساختمانی برای استفاده در سقف خارجی ساختمانها، به عنوان یکی از اجزای مهم ساختمان که مسئول اتلاف در حدود 20% از انرژی ساختمان است، نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی ساختمان، یارانه های دولتی، انتشار گازهای آلاینده و هزینه های بهره بردار خواهد داشت.

انتخاب محصولات ساختمانی بر مبنای اثرات کم اقتصادی بر روی محیط زیست ، امری واضح و آشکار است. اما اینکه چگونه بتوان در تصمیم خود این اثرات را در طول چرخه عمر اعمال کرد، سوالی اساسی است. یک الگوی کامل میبایست از روشهای چند بعدی برای مدل کردن چرخه عمر استفاده کند. مثلاً هم بعد اقتصادی و هم بعد اثرات زیست محیطی را در طول چرخه عمر، در نظر بگیرد. چند بعدی بودن مدل و مراحل چرخه عمر امری ضروری به نظر میرسد. چرا که تصمیمگیری تنها بر روی یک مرحله و یا تنها یک بعد نمیتواند تصمیم درستی باشد. به عبارت دیگر میتوان گفت یک مدل ارزیابی چرخه عمر چند بعدی، لازمه تصمیمگیری و ارزیابی درست میباشد.

اثرات زیست محیطی  از جمله گرم شدن جهانی هوا، آلودگی آبها و کاهش منابع طبیعی اثرات مهم اقتصادی بیرونی هستند. بنابراین هزینه واقعی مصالح ساختمانی چیزی جز آنست که در بازار خرید و فروش میشود. چرا که هزینه از بین بردن اثرات زیست محیطی  فوق الذکر در بهای آنها در نظر گرفته نشده است. حتی اگر امروزه حکم و دستوری مبنی بر پرداخت هزینه به علت اثرات منفی زیست محیطی  (آلودگی هوا – آب – خاک) وجود داشته باشد، تعیین هزینه پرداختی برای این اثرات به آسانی امکانپذیر نخواهد بود. چگونه میتوان برای آب پاک و یا هوای پاک ارزشی تعیین کرد؟ ویا ارزش سلامتی انسان چقدر است؟ جوامع مختلف دهه های زیادی بر روی این سوالات بحث و مجادله کرده اند و اینطور که به نظر میرسد به تفاهمی نرسیده اند. از آنجا که نمی توان بر روی محیط زیست ارزش گذاری  به وسیله پول انجام داد، لذا استفاده از روشی استنتاجی و منظم به نام ارزیابی چرخه عمر منطقی به نظر میرسد. به دلایل فوق در این مطالعه، از روش ارزیابی چرخه عمر، با توجه و راهنماییهای سازمان بین المللی استانداردها و استفاده از بخش ISO 14040  که توصیه هایی برای ارزیابی چرخه عمر کرده است. برای ارزش گذاری  محیط زیست پاک و در نتیجه اثرات زیست محیطی  استفاده شده است. اثرات اقتصادی ناشی از این اثرات زیست محیطی  نیز جداگانه، با روش LCC که توسط ASTM پیشنهاد شده است، انجام میشود. بعد از دو مرحله فوق (LCA.»LCC) شاخص سوم سبک سازی که مستقیماً میتواند به عنوان اثر مثبت زیست محیطی  حفظ منابع طبیعی نیز تلقی گردد، با استفاده از واحد وزن بر حسب کیلوگرم نمره دهی  شده و نتایج حاصل از سه شاخص اقتصاد، محیط زیست و سبک سازی با استفاده از “آنالیز برای تصمیم گیری چندحالت (MADA) که توسط  ASTM ارائه شده است، آنالیز میگردند مراحل فوق در بخشهای جداگانه توضیح داده میشوند.

مبانی ارزیابی چرخه عمر و نمره دهی زیست محیطی مصالح ساختمانی

ارزیابی زیست محیطی  چرخه عمر سیستمی جهت مدلسازی شرایط و اثرات زیست محیطی  از زمان تولد تا دفن مصالح (آغاز تا پایان) را به وجود می آورد. چنین سیستمی باید بتواند تمامی اثرات را در طول عمر مدل کند. در بحث ساختمان این مراحل عبارتند از: فراوری مواد اولیه و خام، حمل مصالح خام از محل معدن کاری (یا محل فرآوری) به کارخانه، تولید مصالح ساختمانی از مواد اولیه در کارخانه سازنده، حمل مصالح ساختمانی به کارگاه ساختمانی، نصب مصالح ساختمانی در ساختمان مورد نظر، استفاده و بکارگیری از مصالح ساختمانی در طول چرخه عمر، تخریب مصالح ساختمانی، مدیریت پسماندهای ساختمانی ناشی از تخریب

توانایی یک مدل ارزیابی زیست محیطی  چرخه عمر بر جامع بودن آن استوار است. استراتژیها و ادعاهای بسیاری از سیستمهای ساختمان سازی  سبز، بر ارزیابی زیست محیطی  چرخه عمر قرار دارد. برای مثال ادعا در مورد یک محصول ساختمانی که تنها از نظر قابلیت بازیافت سبز تلقی میشود، نمی تواند ادعای درستی باشد و بالعکس. چرا که این ماده در مراحل دیگر چرخه عمر، از جمله زمان بهره برداری، امکان آزادسازی گازهای آلی را ممکن است با خود به همراه داشته باشد. بنابراین ELCA با عریضتر کردن بحث از یک یا چند مرحله به مراحل دیگر چرخه عمر و یا تغییر در محیطهای بستری (آب و هوا و خاک) این مشکلات را برطرف میکند. میتوان گفت مزیت ELCA قدرت آن در آنالیز مراحل و محیطها به منظور رسیدن به دقیقترین ارزیابی اثرات زیست محیطی است.

قبل از ورود به بحث ارزیابی، چند تعریف را که مبنای کار در بخشهای بعدی خواهد بود، انجام میدهیم.

عملیات واحد: به مجموعه فرآیندهایی که منتهی به یک هدف واحد می شود، عملیات واحد گفته میشود.

جریان زیست محیطی: در هر بخش عملیات واحد، کلیه ورودیها (انرژی، آب، مواد اولیه، …) و خروجیها (اثرات زیست محیطی ) ، جریانهای زیست محیطی نامیده می شوند

روش LCA بطور معمول در 4 مرحله انجام میگیرد.

تعیین هدف و میدان دید

هدف از  LCA استفاده شده در این مطالعه، تعیین نمره های زیست محیطی  برای سه نوع سقف تیرچه با بلوک سفالی، سیمانی و یونولیتی در طبقه آخر ساختمان است. این نتایج در اثر تلفیق با نمره های اقتصادی و سبک سازی به تصمیمگیران در انتخاب سقفها کمک خواهد کرد.

مرحله تعیین میدان دید در هر LCA محدودهای را که هر یک از محصولات در آن قرار میگیرند، تعیین میکند. هر کارخانه سازنده هر یک از محصولات ساختمانی شامل یک سری عملیات واحد است. هر بخش به نوبه خود شامل جریانهای زیست محیطی خواهد بود و حتی ممکن است که هر یک از عملیاتهای واحد به عملیاتهای واحد دیگری تقسیم شوند. لذا باید در ابتدا محدوده سیستم را تعیین کرد. در تعیین این محدوده عمدتاً از سه معیار استفاده شده است. وزن و انرژی دو معیار اساسی هستند. هزینه هم معیار سومی است که برای جلوگیری از حذف شدن فرآیندهای با هزینه بالا در نظر گرفته میشود. مجموعتاً این معیارها یک نمایش قوی از واحدهای عملیاتی خواهد بود. با استفاده از این سه شاخص در ابتدا مصالح ساختمانی که تاثیر بالایی در ارزیابی چرخه عمر ساختمان دارند، انتخاب شدند که عبارتنداز: سیمان، سنگدانه، آهن آلات، محصولات سفالی و فوم پلی استایرن. در دومین مرحله از تعیین محدوده باید جریانهای مهم و تاثیر گذار بر ارزیابی را که بین محصولات انتخاب شده وجود دارد، تعیین کرد.کمی کردن کلیه جریانها در مرحله بعد ضروری به نظر نمیرسد؛ چرا که جریانهای زیادی بین واحدها بوجود خواهد آمد که ارزیابی را دشوار میسازد و جریانهایی که در این مرحله حذف میشوند، در صورت عدم حذف، در مراحل بعدی تغییرات ناچیزی را در ارزیابی اعمال خواهند کرد.

تعریف واحد مقایسه ای مرحله مهم دیگر در بخش تعیین محدوده دید در LCA است. اساس کار اینگونه است که مقداری از سطح سرویس در طول زمان مشخصی (مدت عمر متوسط ساختمان در ایران -30 سال) بعنوان سطح مقایسهای انتخاب میشود. در این مطالعه، این تابع مقایسهای برای اکثر مصالح ساختمانی دارای بعد مساحت مقدار 1 مترمربع در طول 30 سال میباشد. در مورد مصالح با واحد حجم (بتن) نیز از واحد مترمکعب استفاده شده است.

آنالیز جریانها

این بخش مستلزم کمی کردن جریان بین واحدهای مختلف در مراحل چرخه عمر ساختمان است. این جریانها شامل ورود آب و انرژی و مواد خام و خروج مواد (آلاینده ها) به آب و خاک و هوا میباشد. در شکل 6 حالت کلی از ورود و خروجی به یک مرحله از فرآیند نشان داده است.

از آنجا که هدف مطالعه در ارزیابی چرخه عمر بدست آوردن نتایج متوسط برای کشور است، با استفاده از نتایجی که برای صنایع جمع آوری شده بود، محصولات ساختمانی عمومی مدل شدند. برای به دست آوردن این اطلاعات از پروژه های انجام شده در سازمانهایی چون وزارت صنایع و معادن، سازمان بهینه سازی مصرف سوخت، معاونت امور انرژی در وزارت نیرو و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن کمک گرفته شده است. در چندین مورد نیز از تعیین استانداردهای مصرف انرژی در صنایع که توسط وزارت نیرو در سال 1384  تدوین شده بود، استفاده شده است. در مورد تخمین میزان آلاینده های خروجی ناشی از مصرف انرژی نیز از متوسط آلاینده های کشور در بخش مورد نظر که در بخش محیط زیست ترازنامه انرژی کشور آمده، استفاده شده است.

ارزیابی اثرات زیست محیطی

روشهای متفاوتی برای ارزیابی اثرات زیست محیطی  فعالیتهای مختلف در کنفرانسها و همایشهای بین المللی مطرح گردیده است. در ساده ترین روشها نتایج جریانهای به دست آمده در مرحله دوم ارزیابی چرخه عمر (Life Cycle Inventory) به عنوان معیاری در تصمیم گیری مرحله چهارم (نتیجه گیری) قرار می گیرد. این روش نمیتواند یک روش واقعی و کامل باشد. چرا که نمیتوان اثرات یک خروجی با وزن مشخص را هم ارز اثرات خروجی دیگر با همان وزن دانست. مثلاً فرض اثرات برابر سرب و گاز دی اکسید کربن بر روی محیط زیست نمونه ای از این نقص است

در روشی دیگر که به روش حجم های بحرانی مشهور است، با استفاده از خروجی مرحله دوم ارزیابی و مقادیر استاندارد تعریف شده و تعریف توابعی به ارزیابی اثرات زیست محیطی  پرداخته میشود روش کمیابی اکولوژیکی روشی دیگر است که سازمان حفاظت محیط زیست سوئیس پیشنهاد کرده است. در این روش با تقسیم مقدار جریان به دست آمده در مرحله آنالیز جریان و تقسیم آن به ماکزیمم مقدار جریان در طول یک سال در یک منطقه ضریب اکولوژیکی و با جمع ضرایب اکولوژیکی جریانهای مختلف، امتیاز اکولوژیکی به عنوان معیار ارزیابی زیست محیطی  به دست میآید. در برخی  روشها نیز با تکیه بر اقتصاد محیط زیست ، به ارزیابی اثرات زیست محیطی  پرداخته میشود. به عنوان مثال در روش اولویتهای زیست محیطی  که توسط انستیتو زیست محیطی سوئد ارائه شده است، حاصل تقسیم هزینه لازم جهت از بین بردن اثرات زیست محیطی  یک محصول به قیمت خرید همان محصول به عنوان معیار اثرات زیست محیطی  انتخاب می شود.

روش مورد استفاده در این مطالعه جهت ارزیابی اثر مطرح شد ات زیست محیطی “روش مشکلات زیست محیطی ” است. این روش برای اولین بار در SETAC و چهار مرحله عمده را در بر دارد.

1. تعیین مشکلات زیست محیطی : به عنوان مثال تغییر در شرایط آب و هوایی، بارانهای اسیدی و…
2. دسته بندی کردن جریانهایی که در یک مشکل زیست محیطی مشخص شرکت دارند: مثلاً گازهای گلخانه ای از قبیل دیاکسیدکربن و متان، در گروه گرم شدن جهانی هوا طبقه بندی میشوند.
3. وزن دهی : مادهای به عنوان معیار گروه انتخاب میشود (مثلاً مقدار دی اکسیدکربن به عنوان معیار مشکل زیست محیطی گرم شدن جهانی هوا انتخاب می گردد) و به هریک از جریانهایی که در یک گروه مشکل زیست محیطی  قرار میگیرند، با در نظر گرفتن اثر معادل جریان به اثر ماده معیار انتخاب شده، وزن مشخصی داده میشود.
4. نرمال کردن اثرات زیست محیطی با استفاده از ضرایب نرمال سازی پیشنهاد شده توسط SETAC

این روش در مقیاسهای ملی و جهانی بسیار خوب و مناسب است. ولی در مقیاسهای کوچک نمیتواند جوابهای معقول و درستی را بدهد. چون اعداد مورد استفاده جهت ارزیابی اثرات زیست محیطی ، برای مقیاس کوچک مناسب نیستند.

ارزیابی اقتصادی و نمره دهی اقتصادی مصالح ساختمانی

محاسبه اثرات اقتصادی محصولات ساختمانی نسبت به محاسبه اثرات زیست محیطی راحت تر است. قیمت محصولات ساختمانی بصورت منتشره وجود دارد. بهترین روش برای محاسبه اثرات اقتصادی استفاده از LCC  است. در این مطالعه از روشهای توصیه شده ASTM جهت مدل کردن اثرات اقتصادی با استفاده از روش LCC بهره گرفته است

کل هزینه ها با استفاده از رابطه 3-8 به سال مبدا تبدیل شده و باهم جمع میشوند تا نتیجه به عنوان معیار اقتصادی در نظر گرفته شود.

فرمول 1

در رابطه فوق LCCj کل هزینه چرخه Ct مجموع هزینه های  مربوط به سال : t ،N تعداد سالهای زمان مطالعه و d : نرخ نزول ارزش پول است. لازم به ذکر است که در دیدگاه ملی هزینه ها با احتساب یارانه های پرداختی دولت به انرژی محاسبه خواهد شد؛ در صورتیکه در دیدگاه بهره بردار یارانه انرژی در نظر گرفته نمیشود.

وزن و نمره دهی سبک سازی مصالح ساختمانی

به منظور کمی نمودن شاخص سبکسازی، وزن مصالح ساختمانی با یکدیگر مقایسه خواهد شد و وزن هر نمونه از مصالح کاندیدای انتخاب، به عنوان نمره سبک سازی منظور میشود. طبیعی است که هر چه وزن مصالح پایینتر باشد، نشانگر بهتر بودن انتخاب و اولویت بالای آن است.

وزن دهی به شاخص ها

به منظور استفاده از نتایج شاخص ها در نتیجه گیری نهایی می بایست به هر کدام از شاخصهای سه گانه (اقتصاد، محیط زیست و اقتصاد) ضریبی اختصاص داده شود. وزن شاخص اقتصادی برابر X  فرض میشود. وزن شاخص محیط زیست در دیدگاه ملی با توجه پیشنهاد سازمان NIST برابر X  در نظر گرفته می شود و در دیدگاه بهره بردار وزن شاخص صفر منظور میگردد.

در مورد وزن شاخص سبک سازی با علم به اینکه بزرگترین تاثیر سبک سازی یک ساختمان مربوط به مقاوم شدن سازه ساختمان است، میتوان نسبت هزینه اجرای سازه ساختمان به کل هزینه تمام شده ساختمان را به عنوان معیاری جهت وزندهی به شاخص سبک سازی تلقی کرد. به همین منظور، 2 ساختمان با اسکلت فولادی و 1 ساختمان با اسکلت بتنی و 1 ساختمان با اسکلت فولادی و بتنی (اسکلت فولادی و دیوارهای حائل بتنی) مورد بررسی قرار گرفتند. میانگین نسبت هزینه اسکلت به کل هزینه ساختمان در این 4 پروژه 5/31% به دست آمد. پس میتوان چنین ادعا کرد که با تعریف عدد X به عنوان وزن شاخص اقتصادی، وزن شاخص سبک سازی را میتوان برابر در نظر گرفت.

نمره های تلفیقی (اقتصادی، زیست محیطی  و سبکسازی)

با استفاده از رابطه پیشنهادی ASTM در مورد تلفیق ابعاد مختلف MADA نمره کلی مصالح ساختمانی به دست می آید

 

نمره سقف های تیرچه با بلوک سفالی، سیمانی و یونولیتی از دیدگاه های ملی و بهره بردار

با استفاده از روابط فوق نمره سه نوع سقف تیرچه با بلوک سفالی، سیمانی و یونولیتی در طبقه آخر ساختمانی در شهر تهران از دیدگاههای مختلف بهره بردار و ملی به ترتیب بصورت شکلهای 7 و 8  خواهد بود. همانطور که مشخص است سقف تیرچه با بلوک سفالی در دیدگاه بهره بردار و سقف تیرچه با بلوک یونولیتی در دیدگاه ملی بهترین گزینه ها هستند.

شکل 7 نمره تلفیقی سقف های مختلف از دیدگاه بهره بردار

شکل 8 نمره تلفیقی سقفهای مختلف از دیدگاه ملی

انتخاب مصالح ساختمانی ارزان از سوی ساختمان سازان، بدون هیچ توجه به اثرات زیست محیطی ، در صورتیکه قانونی در جهت الزام آنان به پرداخت هزینه های  مربوط به اثرات زیست محیطی  وجود نداشته باشد، امری اجتناب ناپذیر است. پس میتوان نتیجه گرفت که وجود الگوی اقتصادی-زیست محیطی جهت انتخاب مصالح ساختمانی امری ضروری است.

استفاده از مصالح ساختمانی جدید با خواصی از جمله سبک بودن، قابلیت برگشت به چرخه عمر ساختمان از یکی از طرق بازیافت و یا استفاده مجدد و داشتن ضرایب انتقال حرارتی پایین، امروزه در صنعت ساختمان سازی  سبز کشورهای پیشرفته غیر قابل اجتناب است. ایجاد تسهیلات از سوی دولت در جهت وارد کردن تکنولوژیهای ساخت و اجرای این مصالح ساختمانی، گامی موثر در جهت ساختمان سازی  سبز خواهد بود. همانطور که از نتایج مشخص است، استفاده از سقف تیرچه با بلوک یونولیتی از دیدگاه بهره بردار منطقی به نظر نمیرسد. در صورتیکه در دیدگاه ملی بهترین نوع سقف از بین سه سقف کاندیداست. پس لازم به نظر میرسد در جهت تشویق ساختمان سازان به استفاده از این نوع سقف، دولت تسهیلاتی را اختصاص دهد تا دو دیدگاه ملی و بهره بردار بر هم منطبق گردند.

بکارگیر خرده لاستیک و یونولیت در بتن به منظور سبک سازی و افزایش جذب انرژی

یکی از مشکلاتی که در برخی موارد موجب محدود شدن کاربرد بتن می­گردد، وزن مخصوص بالا و شکل پذیری پایین این ماده می­باشد. بری غلبه بر مشکل نخست، تکنولوژی بتن های سبک مورد توجه قرار گرفته و مشکل شکل­پذیری را نیز می­توان با افزودن مواد انعطاف­پذیر و ارتجاعی مانند خرده لاستیک به بتن حل نمود. استفاده از خرده لاستیک و یا یونولیت در بتن به نوعی می­تواند برطرف کننده هر دو مشکل چگالی بالا و شکل پذیری پایین بتن باشد. از سوی دیگر، بکارگیری لاستیک­های ضایعاتی برای این منظور نیز با توجه به اثرات زیست محیطی آن، می­تواند به عنوان یک راهکار بازیافت مواد ضایعاتی در بتن مورد توجه قرار گیرد که این امر، مزایای چند جانیه­ای را برای این راهکار به نمایش می­گذارد. با در نظر گرفتن موارد ذکر شده، در این تحقیق با توجه به شکل ­پذیری بالای لاستیک و یونولیت و سبکی آنها، از این دو ماده به منظور سبک سازی و افزایش جذب انرژی بتن استفاده شده است.

1- مقدمه

مصرف زباله ­های جامد یک مشکل زیست محیطی در نقاط مختلف جهان به شمار می ­آید. بر اساس تحقیقاتی که در سال 2000 توسط موسسه تولید لاستیک ایالات متحده منتشر شده است، سالانه بیش از 270 میلیون حلقه لاستیک (حدود6/3 میلیون تن) در این کشور تولید می­شود که دارای انباشته­ ها و ضایعات بسیاری می­باشد که این انباشته­ها نه تنها از لحاظ آتش­سوزی برای محیط زیست خطرناک محسوب می­شوند، بلکه از نظر بهداشتی نیز مشکل آفرین هستند [1]. برای حل این معضل محیط زیستی راه حل­هایی پیشنهاد شده است که عبارتند از :استفاده از لاستیک به عنوان یک ماده سوختی در کارخانه ­های تولید سیمان [2]، استفاده از لاستیک در مخلوط­های بتن آسفالتی، استفاده مجدد از لاستیک­های پودر شده در تولید تعدادی از محصولات لاستیکی و پلاستیکی، و ساخت اسکله مصنوعی در محیط­های دریایی[1].

با توجه به کاربرد لاستیک در آسفالت، ساخت بتن با سیمان پرتلند حاوی خرده ­های لاستیک فرسوده توجه محققین را به خود جلب نموده است. بر خلاف آسفالت اصلاح شده با لاستیک فرسوده که نیاز به پودر کردن لاستیک از طریق فرایند پر هزینه مطلوب دارد، بتن اصلاح شده با لاستیک فرسوده با استفاده از یک فرایند کم هزینه خشک تولید می­شود[3]. در نتیجه هدف اولیه تولید بتن حاوی لاستیک فرسوده با استفاده از یک فرایند کم هزینه بوده است. از آن پس محققین بسته به اهداف مورد نظر خود، کاربردهایی را برای این بتن کشف کرده اند، برای مثال از مهم­ترین مشکلاتی که استفاده از بتن معمولی در روسازی های بتنی ایجاد نموده است، رفتار صلب دال­های بتنی و پر صدا بودن آن­ها خصوصا در بزرگراه­ها می­باشد که این مساله به دلیل مدول الاستیسیته بالا، میرایی و بسکوزیته پایین می­باشد در این راستا، استفاده از بتن حاوی لاستیک یک راه حل با صرفه اقتصادی و زیست محیطی می­باشد که به راحتی باعث کاربرد وسیع این بتن در روسازی­های بتنی شده است[2].

الدین و سینوسی در سال 1993 [4] پیشنهاد نمودند که بتن با دانه­ های لاستیکی بر ای مواردی مناسب می­باشد مانند کاربردهای معماری نظیر نمای کاذب بتن با قابلیت میخ­کوبی، ساخت سازه ها و پانل­های داخلی، به دلیل وزن مخصوص پایین این نوع بتن، جاهایی که بتن با مقاومت پایین مورد نیاز است مانند پیاده ­روها و سواره ­روها، استفاده در مواقع سقوط جاده­ ای اطراف پل­ها و سازه ­های مشابه به دلیل طاقت بالای این ماده.

فتوحی و کلارک در سال 1996 [5] پیشنهاد نمودند که بتن لاستیکی می تواند در موارد زیر استفاده گردد: مواردی که میزان ارتعاش مورد نیاز است، مانند لایه فوقانی فونداسیون ماشین آلات چرخشی و در ایستگاه­های قطار، برای پر کردن ترانشه، بستر لوله ­ها، سرشمع ­هاو دال­های روسازی، مواردی که مقاومت در برابر ضربه یا انفجار مورد نیاز است، مانند ضربه­ گیرهای راه ­آهن و موانع بین جاده ­ای. تاپکو و اوکولار در سال 1997 [6و7] پیشنهاد کردند که بتن حاوی لاستیک را می­توان در سازه ­های بزرگراهی به منظورهای ضربه­ گیر در موانع، موانع صوتی که صوت را به صورت موثری کنترل می­کنند و به عنوان یک لایه جذب کننده ضربه ناشی از زلزله، به کار برد.

پلی استایرن منبسط شده (EPS) نیز یک نوع فوم پایدار با دانسیته پایین، متشکل از حفرات هوای مجزا در یک ماتریس پلیمری می­باشد[8]. دانه­ های پلی استایرن را می­توان به راحتی به بتن اضافه کرد و بتن سبک با گستره دانسیته وسیعی را ایجاد نمود [9]. تحقیق بر روی بتن حاویپلی استایرن به سال 1973 باز می­گردد که در آن کوک از EPS به عنوان دانه بندی بتن استفاده کرد و بتنی با دانسیته بسیار پایین­تر از بتن معمولی را تولید نمود [9]. نیاز به بتن سبک برای کاربردهای زیادی در سازه­های جدید، در حال افزایش می­باشد. استفاده از بتن با دانسیته پایین منجر به فواید قابل ملاحظه ­ای در سازه از قبیل سطح مقطع کوچک­تر در المان­های متحمل بار و کاهش نظیز آن در ابعاد فوندانسیون می­باشد [10]. بتن حاوی پلی استایرن علاوه بر خاصیت سبک بودن، به دلیل خصوصیات عایق بندی آکوستیک و حرارتی نیز مورد استفاده قرار می­گیرد. مطالعات گذشته نشان می­دهند که باافزودن لاستیک یا پلی استایرن به بتن، مقاومت فشاری این ماده کاهش می­یابد. بنابراین در این مطالعه، در کنار اندازه گیری مقاومت خمشی و طاقت نمونه­ ها، میزان مقاومت فشاری نیز تعیین شده است. این کار به ما کمک می­کند که بدانیم افزایش طاقت در بتن تا چه میزان موجب کاهش مقاومت فشاری می­شود. در همین راستا، به منظور بهبود مقاومت در این نوع بتن­ها و نیز جلوگیری از جداشدگی دانه­های سبک در حین اختلاط، از میکروسیلیس استفاده شده است. تاثیر مقادیر مختلف میکروسیلیس نیز بر میزان دمقاومت فشاری و خمشی بتن، مورد بررسی قرار گرفته است.

2- مشخصات مصالح و طرح اختلاط

از آنجا که در تولید بتن، مشخصات مصالح نقش ویژه­ای در شکل گیری خصوصیات مخلوط بتن بر عهده دارند، سعی گردد که مصالح بکار رفته در ساخت بتن در محدوده مجاز تعریف شده توسط استاندارد ASTM قرار داشته باشند. علاوه بر انتخاب مصالح مناسب جهت ساخت بتن، یک طرح اختلاط مناسب نیز باید انتخاب گردد. انتخاب طرح اختلاط به معنی برگزاری تعادل بین اقتصاد طرح، مقاومت، دوام، چگالی و کارایی بتن می­باشند[11]. طرح اختلاط ­های مورد استفاده در این تحقیق با بهره­ گیری از روش طرح اختلاط بتن معمولی آیین­ نامه بتن آمریکا مطابق ACI21189 و ضمایم آن، پیرامون جایگزینی درصدی از سیمان توسط مواد پوزولانی [11] و همچنین با جمع­آوری تجربیات بدست آمده از فعالیت­های مختلف آزمایشگاهی، اراده شده است.

مشخصات مصالح مصرفی

مصالح مورد استفاده در این تحقیق عبارت اند از:

1- درشت دانه­ های سنگی

2- ریز دانه ­های سنگی

3- مصالح چسباننده (شامل سیمان نوع II و میکروسیلیس)

4- دانه­ های لاستیکی با ابعاد مختلف

5- پلی استایرن منبسط شده با ابعاد مختلف

6- آب

درست دانه استفاده شده در این تحقیق از نوع شکسته آهکی می­باشد. در جدول 1 نتایج دانه بندی شن مصرفی مطابق با ASTM C33 اراده شده است.

جدول 1- دانه بندی شن مصرفی

اندازه الک (mm)	19	5/12	5/9	75/4	36/2	18/1
محدوده مجاز درصد عبوری مطابق ASTM C33	100	100-90	70-40	15-0	5-0	–
درصد عبوری از الک	100	7/91	7/61	7/11	4/3	–

ریز دانه، مصالح رد شده از الک شماره ۴ می­باشد که حدودا 30 تا 40 درصد کل مصالح سنگی را تشکیل می­دهد. تحقیقات و آزمایش­های مختلف نشان می­دهند که مقاومت فشاری ریزدانه تاثیر چندانی در شکل گیری مقاومت فشاری بتن ندارد [12]. اما استفاده از ریزدانه ­هایی که اتصالی بهتر با خمیر سیمان برقرار می­سازند، مقاومت فشاری ملاترا افزایش داده و در نتیجه منجر به بالا رفتن مقاومت فشاری بتن می­گردد [13]. با توجه به امکان واکنش بین کلیست موجود در ریزدانه­ های اهکی و هیدروکسید کلسیم موجود در خمیر سیمان، انتظار می­رود اتصال بین خمیر سیمان و ریزدانه آهکی نسبت به اتصال بین خمیر سیمان و ریزدانه های از جنس سنگ­های دیگر قوی تر باشد. آزمایش­ها و پژوهش­های مختلف موید مطلب فوق می­باشد [13]. در نتیجه، ریزدانه مصرفی از نوع ماسه طبیعی آهکی تهیه گردید.

در جدول 2 نتایج دانه بندی ماسه مذکور مطابق با فرمول ASTM C33 ارائه شده است.

جدول 2- دانه بندی شن مصرفی

اندازه الک (mm)	5/9	75/4	36/2	18/1	60/0	30/0	15/0
محدوده مجاز درصد عبوری مطابق ASTM C33	100	100-97	100-82	87-53	65-28	34-10	17-3
درصد عبوری از الک	100	36/98	9/84	3/59	1/47	6/20	9/7

 

2-1- خرده های لاستیک

همانگونه که اشاره گردید، لاستیک­ های فرسوده به عنوان یک مشکل زیست محیطی محسوب شده و محققین به روش­های مختلف سعی در بازیافت این مواد دارند. استفاده مجدد از این لاستیک­ها در بتن یکی از راه­های پیشنهادی برای حل این مشکل می­باشد. در این تحقیق نیز به منظور افزایش طاقت در بتن، از این ماده به عنوان جایگزین سنگدانه استفاده شده است. به منظور بررسی تاثیر اندازه لاستیک و خصویات مکانیکی و طاقت بتن، خرده لاستیک هایی با اندازه اسمی 5/9- 75/4 میلی متر با نشانه اختصاری R1 به عنوان جایگزین بخشی از درشتدانه مورد استفاده قرار گرفتند و برای جایگزینی بخشی از مصالح سنگی ریزدانه نیز، از دانه­ های پلی استایرن منبسط شده استفاده گردید.

2-2- دانه ­های پلی استایرن منبسط شده

به منظور افزایش طاقت در بتن، از دانه­ های پلی استایرن منبسط شده استفاده شده است. دانه­ های بسیار ریز پلی استایرن، تحت تاثیر دما منبسط می­شوند که در این تحقیق جهت بررسی تاثیر دانه ­های پلی استایرن منبسط شده بر مشخصات مکانیکی بتن، دانه­ های با اندازه اسمی 75/4-18/21 میلی متر با نشانه اختصاری EPS1  مورداستفاده قرار گرفت.

3- طرح اختلاط بتن معمولی با سیمان پرتلند و میکروسیلیس

در این تحقیق جهت ساخت بتن معمولی از روش استاندارد ACI211 استفاده گردید و جهت ساخت بتن حاوی میکروسیلیس از ضمیمه ACI211 پیرامون جایگزینی درصدی از سیمان توسط مواد پزولانی [11] کمک گرفته شد. با توجه به مطالبی که در زمینه تحقیقات به عمل آمده بر روی پیش عمل آوری لاستیک قبل از مصرف در بتن وجو دارد؛ لاستیک های مصرفی در این تحقیق قبل از مخلوط شدن در بتن با آب شستشو داده شدند تا خاک و مواد آلی موجود در سطح دانه ­های لاستیک، مانع از چسبندگی دانه ­های لاستیک با خمیر سیمان نشود.

4- روش اختلاط

یکی از مسائلی که در خواص بتن تازه و سخت شده موثر می­باشد، نحوه اضافه کردن هر یک از اجزاء سازنده بتن و مدت زمان اختلاط در هنگام اضافه نمودن این اجزاء می­باشد. در تحقیق حاضر جهت ساخت بتن از دستگاه مخلوط کن استوانه­ ای با حجم 62 لیتر که با سرعت 18 دور بر دقیقه به صورت افقی می­چرخد استفاده شده است. و نحوه انجام طرح اختلاط بتن با الگو گرفتن از مقامات مختلف و انجام سعی و خطاهای مختلف به قرار زیر می­باشد:

قرار دادن مصالح سنگی لاستیکی و پلی استایرن ریزدانه و درشت دانه در مخلوط کن و اختلاط به مدت 60 ثانیه؛

اضافه نمودن سیمان و اختلاط به مدت 30 ثانیه؛

اضافه نمودن میکروسیلیس و اختلاط به مدت 30 ثانیه؛

اضافه نمودن آب همزمان با اختلاط به مدت 30 ثانیه؛

اختلاط به مدت 3 دقیقه؛

به این ترتیب عملیات ساخت بتن در مدت رمان 5/5 دقیقه انجام گرفت.

5- ساخت بتن، آزمایش اسلامپ، قالب گیری و عمل آوری نمونه­ ها

در تحقیق حاضر به منظور انجام آزمایش­های مقاومت فشاری، از نمونه های مکعبی 10×10×10 میلی متری استفاده شد. آزمایش­های مقاومت خمشی نیز بر روی نمونه ­های منشوری 350×100×100 میلی متری انجام شدند. پس از مخلوط کردن مصالح، آزمایش اسلامپ مطابق [14]ASTM C143  انجام گرفت که اسلامپ بتن شاهد 9 سانتیمتر به دست آمد. بعد از انجام آزمایش اسلامپ، بتن را در سه لایه در داخل قالب­ها ریخته و هر لایه بتن با استفاده از ضربات میله اسلامپ متراکم گردید. پس از گذشت 24 ساعت از بتن ریزی، نمونه­ ها را از قالب بیرون آورده و به منظور عمل­آوری به مدت 90 روز، درون حوضچه آب به صورت مستغرق قرار گرفتند.

5-1- آزمایش تعیین مقاومت فشاری

برای تعیین مقاومت فشاری 90 روزه نمونه ­های مکعبی10×10×10 میلی متری از دستگاه الکتروهیدرولیکی، به ظرفیت نهایی 100 تن استفاده شده است. جهت انجام این آزمایش با استفاده از یک کولیس دیجیتال، سطح واقعی نمونه ­ها را اندازه گیری کرده و با تقسیم بار به دست آمده جهت شکست نمونه بر سطح واقعی نمونه­ها، مقاومت فشاری آن­ها تعیین گردید.

5-2- آزمایش مقاومت خمشی

مطابق با این استاندارد ASTM C78 مقاومت خمشی تیرهای بتنی واقع بر روی دو تکیه گاه ساده، تحت بار ناشی از خمش چهار نقطه­ای (شکل 4-3) تعیین شده و نتایج به صورت مدول گسیختگی بیان می­شود [15]. رایج ترین روش برای اندازه گیری طاقت استفاده از منحنی بار- تغییر مکان به دست آمده از یک تیر با تکیه گاه­ های دو سر ساده و یا بارگذاری یک سوم دهانه می­باشد [16]. شاخص ­های طاقت در دستورالعمل ACI544 برگرفته از روش پیشنهادی هنگار [17] می­باشد، که الستفاده از ضرایب بدون بعد با مبنای انرژی را به منظور بررسی عملکرد بتن مسلح به الیاف توصیه می­کند. این روش بیانگر این واقعیت است که بتن الیافی کارا، بتنی است که علاوه بر مقاومت بالا بایستی از قدرت جذب انرژی و شکل پذیری قابل قبولی نیز برخوردار باشد. رئش استاندارد ASTM C1018 کمابیش شبیه روش پیشنهادی ACI 544 است، با این تفاوت که در ASTM C1018 اندیس­های طاقت از تقسیم سطح زیر منحنی بار- تغییر مکان تا یک جابجایی مشخص به سطح زیر منحنی بار تغییر مکان تا جابجایی مربوط به اولین ترک خوردگی به دست می­آید.

6- ارائه نتایج و بحث

در جدول زیر، مشخصات اسلامپ، چگالی، مقاومت فشاری و مقاومت خمشی مخلوط­های مختلف ارائه شده است. مقادیر گزارش شده میانگین آزمایش بر روی سه نمونه می­باشد.

جدول 3- نتایج آزمایشات صورت گرفته بر روی نمونه­ های بتنی

همانگونه که از جدول ملاحظه می-گردد، با افزایش مقادیر خرده لاستیک و دانه ای پلی استایرناسلامپ کاهش می یابد که این کاهش برای خرده لاستیک چشمگیرتر می­باشد. جایگزینی بخشی از سیمان با میکروسیلیس نیز مقداری به کاهش اسلامپ کمک می کند. با توجه به جدول 3 می توان دریافت که چگالی نمونه ها با جایگزینی 40 درصدی و بویژه 60 درصدی خرده­ های لاستیک به میزان نسبتا زیادی کاهش یافته است. این کاهش برای جایگزینی دانه های پلی استایرن کمتر بوده به گونه ای که چگالی از 2000 kg/m3 کمتر نشده است. جایگزینی جزئی از سیمان با میکروسیلیس نیز به میزان بسیار کم موجب کاهش چگالی شده است.

از آنجا که یکی از اهداف اصلی در این مقاله به سبک­سازی بتن و بررسی مشخصات بتن سبک می­باشد، نتایج مقاومت فشاری و خمشی مخلوط­های مختلف بر حسب چگالی آنها به ترتیب در شکل­های 1 و 2 ترسیم شده است تا از روی آنها بررسی مشخصات برای کاهش چگالی مخلوط در جهت سبک سازی بتن بطور واضح­تری صورت گیرد. در شکل 1، 5 بخش مختلف هر یک شامل سه مخلوط (نقطه)، قابل تشخیص می­باشد. مرز مقاومتی بتن سازه­ای و غیرسازه­ای نیز با خط چین آبی مشخص شده است که مقدار MPa 17 می­باشد. مشاهده می­گردد که تنها مخلوط­های R1 60% در محدوده غیرسازه­ای بوده و بقیه مخلوط­ها در محدوده سازه ­ای قرار دارند. همچنین کمترین چگالی بدست آمده از آزمایشات برای بتن سازه ­ای و غیرسازه­ ای با رنگ نارنجی متمایز شده است که به ترتیب برابر 1961 kg/m3 و kg/m3 1886 می­باشد.

وزن مخصوص kg/m3

شکل1- مقاومت فشاری بتن بر حسب چگالی برای مخلوط­های مختلف

وزن مخصوص kg/m3

شکل2 مقاومت خمشی بتن بر حسب چگالی برای مخلوط­های مختلف

نتایج مقاومت خمشی بر حسب چگالی نیز برای مخلوط­های مختلف در شکل 2 قابل مشاهده می­باشد. همانگونه که ملاحظه می­گردد، مقادیر مقاومت خمشی مخلوط­ها دارای هم­پوشانی بوده و تنها مقاومت خمشی بتن ساده به طور واضح از بقیه فاصله دارد. خط چین های آبی این موضوع را بخوبی نشان می­دهند. در این نمودار، در هر بخش که با نام اختصاری کلی مخلوط­ها مشخص شده است، یک روند افزایشی مقاومت خمشی به سمت چگالی­های کمتر قابل تشخیص است که مربوط به افزایش درصدهای جایگزین میکروسیلیس می­باشد که در عین کمک اندک به کاهش چگالی، منجر به بهبود مقاومت خمشی شده است.