پاورپوینت-آموزش ساخت سازه ماکارانی - در 45 اسلاید-powerpoint-ppt

اختصاصی از حامی فایل پاورپوینت-آموزش ساخت سازه ماکارانی - در 45 اسلاید-powerpoint-ppt دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

سازه های ماکارونی به سازه هایی اطلاق می شود ، که مصالح استفاده شده در آنها تنها ماکارونی و چسب می باشد . این سازه ها در مقیاس کوچکتر نسبت به سازه های واقعی طراحی و توسط ماکارونی و چسب ساخته می شوند و پس از ساخت مورد بارگذاری قرار می گیرند .

در واقع این سازه ها به عنوان ماکت ساخته نمی شوند و سازه ای که بار بیشتری را تحمل می کند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاری یکنواخت ، متمرکز و متحرک ) ، Towercrain ، انواع قاب های ساختمانی و ستون های فشاری از جمله رایج ترین سازه های ماکارونی می باشند .

هر ساله در این راستا مسابقات بزرگی در دانشگاه های معتبر دنیا بین دانشجویان رشته مهندسی عمران برگزار می گردد . این دانشگاه ها از سالها پیش در این زمینه سرمایه گذاری کرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش های آنها در عمل استفاده کنند .

هر ساله در این راستا مسابقات بزرگی در دانشگاه های معتبر دنیا بین دانشجویان رشته مهندسی عمران برگزار می گردد . این دانشگاه ها از سالها پیش در این زمینه سرمایه گذاری کرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش های آنهادر عمل استفاده کنند . طراحی و ساخت پل و ستون های فشاری رایج ترین رشته های این مسابقات می باشند . بطور مثال طراحی و ساخت پل خرپایی تنها با استفاده از 750گرم ماکارونی ( معادل یک بسته ماکارونی ) که می تواند وزن زیادی را تحمل نماید . طول دهانه پل یک متر و حداکثر ارتفاع پل نیم متر می باشد . پل روی دو تکیه گاه که از یکدیگر یک مترفاصله دارند قرار می گیرد و تکیه گاهها فقط قادر به وارد کردن عکس العمل عمودی می باشندو هیچ عکس العمل افقی در تکیه گاهها بر پل وارد نمی شود . رکورد کسب شده در این رشته ( پل خرپایی ) معادل 176 کیلو گرم می باشد ، که این رکورد تقریبا 230 برابر وزن خودسازه می باشد . همچنین طراحی و ساخت سازه های فشاری که قادر به تحمل بار هایی بیش از نیم تن می باشند ، از دیگر نمونه های این سازه ها هستند . اینجا یک سئوال ممکن است مطرح می گردد ، آیا جنس ماکارونی در دست یافتن به رکورد های بالا موثر است ؟

در این زمینه تحقیقاتی روی محصول های مختلف شرکت های ماکارونی دنیا انجام گرفته و ماکارونی شرکت Rose ایتالیا به عنوان بهترین ماکارونی برای این هدف شناخته شده است .

البته لازم به ذکر است که قدرت و مهارت طراح در ارائه یک طرح موفق ، بسیار مهم تر از جنس ماکارونی در رسیدن به رکورد های بالا می باشد .

هدف از استفاده از ماکارونی به عنوان عنصر سازه ای :

1- در واقع ماکارونی بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه ای ناشناخته ای می باشد . این بدان معنی است که خصوصیات ماکارونی شامل حداکثر تنش کششی ، حداکثر تنش فشاری ، مدول الاستیسیته ، نحوه کمانش ماکارونی و دیگر خصوصیات ماکارونی که مورد نیاز برای طراحی و تحلیل سازه می باشند ، ناشناخته می باشد و تنها راه بدست آوردن این ویژگیها ایجاد وابداع آزمایش های ساده و دقیق می باشد .

2- ماکارونی بر خلاف بتن و فولاد دارای ضعف های زیادی می باشد و این ضعف ها کار را برای طراح مشکل تر می کند و اینجاست که ابداعات و خلاقیت هنر نمایی می کنند و برای رسیدن به رکورد های بالا بهینه سازی سازه ها مطرح می گردد .

3- ارزان بودن ماکارونی نسبت به مصالحی چون فولاد وبتن .



اهداف کلی طرح :

1- این طرح در وهله اول به عنوان یک طرح آموزشی می تواند بسیار مفید و سودمند برای دانشجویان رشته مهندسی عمرانو معماری ایفای نقش نماید ، زیرا این امکان را به دانشجویان می دهد که ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبک و قابل دسترس ( ماکارونی به جای بتن و فولاد ) دست به طراحی و ساخت سازه های مختلف زده و با این کار کلیه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمایند .

2- دانشجویان می بایست با استفاده از مسائل تئوریک فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمایشگاه های مربوط به آن تلاش نمایند تا خصوصیات عنصر سازه ای جدید را کشف نمایند .

3- دانشجویان می بایست با استفاده از تحلیل سازه ها و با بکارگیری نرم افزار های کامپیوتری به طراحی و آنالیز سازه مورد نظر بپردازند.

4- طراحی و ساخت یک سازه بهینه که تحت عنوان بهینه سازی سازه ها مطرح است .



معرفی انواع مختلف سازه های ماکارونی

سازه های فشاری :

نوعی پل با دهانه کوتاه ، که اکثر اعضای آن در فشار می باشند . از مزیت های این رشته از مسابقات طراحی اعضای فشاری و بررسی پدیده کمانش در آنها می باشد .

Tower Crain - 2

دراین نوع از سازه های ماکارونی ، هدف طراحی جرثقیلهایی است که بر روی برجهای بلند به کار گرفته می شوند .

این سازه ها باید قادر باشند با داشتن ارتفاع معین شعاع خاصی را تحت پوشش قرار دهند .

3-پل با بار متمرکز :

این سازه از به هم پیوستن دو خرپای دوبعدی به وجود می آید و بارگذاری از وسط دهانه صورت می گیرد .

این نوع پل هر سه نوع عضو فشاری ، کششی و خمشی را دارا می باشد .

-پل با بار گسترده 4

پل به شکل ظاهری خرپا می باشد ، که بارگذاری به صورت گسترده و یکنواخت در تمام طول دهانه صورت می گیرد . در عمل می توان چنین فرض کرد که تمام وسایل نقلیه به دلیل ترافیک به صورت ثابت بر روی پل قرار گرفته اند .

پل با بار متحرک :

این نوع از سازه ماکارونی در واقع پیشرفته ترین و کامل ترین حالت از سازه ها می باشد ، که در آن طراحان اقدام به طراحی یک پل واقعی می کنند .

بار قرار گرفته بر روی پل به صورت متحرک می باشد ، که این امر با عبور دادن یک وسیله نقلیه کوچک با سرعت معین ، که بر روی آن وزنه قرار داده می شود ، صورت می گیرد .



آئین نامه سازه های فشاری:

سازه های فشاری :

این نوع از سازه ها در واقع نوعی پل با دهانه کوتاه هستند ، با این تفاوت که اکثر اعضای سازه نیروی فشاری را تحمل می کنند . هدف از طراحی این سازه ها رسیدن به بالاترین بار تحمل شده در قبال کمترین وزن سازه می باشد.

هر گروه تنها قادر به ساخت یک سازه می باشد. هر گونه کوتاهی و قصور در مورد نحوه چسباندن اعضا به یکدیگر بر عهده خود شرکت کنندگان می باشد .

نوع مصالح :

تمام گروه های شرکت کننده ملزم به استفاده از یک نوع ماکارونی، با مقطع دایره ای، به قطر خارجی حداکثر 4 میلی متر می باشند ، که نوع ومارک شرکت تولید کننده متعاقبا اعلام خواهد شد. همچنین چسب به کار رفته در سازه می تواند از سه نوع چسب :

1.حرارتی

Epoxy 2. ( دوقلو )

Supper glow 3 .( قطره ای ) باشد.

ابعاد :

1. حداقل دهانه پل برابر 15 سانتی متر می باشد.

2. .عرض عرشه پل حداقل برابر 10 سانتی متر می باشد و سطح زیرین عرشه پل باید حداقل 5/7 سانتی متر بالاتر از سطح زمین باشد.

3. طول پل بین 15 تا 45 سانتی متر و عرض آن بین 10 تا 20 سانتی متر باشد.

4. حداقل ارتفاع تراز بالای عرشه پل تا سطح زمین 75/8 سانتی متر می باشد.



قوانین :

1. حداکثر تعداد اعضای گروه 3 نفر می باشد.

2. هرگونه تغییردر جنس ماکارونی از قبیل ( پرکردن ماکارونی با چسب یا مواد دیگر ، حرارت دادن ماکارونی و غیره ) پذیرفته نخواهد شد.همچنین شرکت کنندگان فقط از چسب در محل اتصالات می توانند استفاده نمایند.

3. بریدن ، قطع کردن و شکستن ماکارونی قانونی می باشد.

4. حداکثر وزن پل 450 گرم می باشد.

5. شرکت کنندگان حداکثر مجاز به چسباندن 2 رشته ماکارونی به یکدیگر و تشکیل پروفیل جدید هستند.

6. به کار بردن هر ماده دیگری به غیر از ماکارونی و چسب مجاز نمی باشد.

7. شرکت کنندگان قادر هستند از دیگر منابع برای کمک در طراحی سازه بهینه کمک بگیرند.

8 . قبل از بارگذاری تمام سازه ها چه از نظر نوع مصالح وچه از نظر ابعاد مورد بازبینی قرار می گیرند و هرگونه تخلف از قوانین به معنای عدم پذیرفته شدن سازه در مسابقات می باشد.

نحوه بارگذاری سازه ها :

1. پل ها روی سطوح صافی قرار می گیرند.

2. یک صفحه فلزی یا چوبی به ابعاد 10 در 15 سانتی متر روی عرشه پل قرار می گیرد.

3. بار به صورت مداوم روی صفحه فلزی یا چوبی که روی عرشه پل قرار دارد، اضافه می گردد، تا آنجا که پل بدون هرگونه شکستگی در کل یا قسمتی از آن قادر به تحمل بار باشد . همچنین در هنگام بارگذاری حداکثر خیز قابل قبول برای پل 2 سانتی متر می باشد.



عوامل موثر در گزینش بهترین سازه:

1.کارآمدی سازه:

حداکثر نسبت بار تحمل شده به وزن سازه.

2. ارائه مقاله:

ارائه مقاله در مورد چگونگی طراحی ، بهینه سازی و ساخت سازه فشاری توسط نرم افزار power point .


 

چگونه شروع کنیم ؟

برای وارد شدن به این رشته شما باید دارای خصوصیات اخلاقی چون کنجکاوی ، خلاقیت ، صبر ، همت و تلاش فراوانی باشید .

این خصوصیان به این علت مطرح گردید که در ساخت و طراحی یک سازه موفق علاوه بر آگاهی از علوم مهندسی به این ویژگی ها نیازمند هستید . چرا که ممکن در طراحی و ساخت یک سازه شما روز ها و هفته ها تلاش نمایید ، ولی در نهایت به دلیل یک اشتباه کوچک در طراحی یا ساخت ، سازه شما به حداقل رکورد مورد نظر نرسد .

هیجان انگیزترین بخش کار شما مربوط به زمان بارگذاری سازه می باشد ، که سازه ای که مدت زیادی برای طراحی و ساخت آن صرف کرده اید در نهایت در جلوی چشمان شما منهدم می گردد ، ولی آیا رکورد مورد نظر بدست می آید یا خیر ؟

بطور خلاصه برای ساخت یک سازه شما باید مراح زیر را در پیش گیرید :

1-کشف خصوصیات عنصر سازه ای جدید با انجام آزمایش های ساده ولی دقیق . این مرحله شامل آزمایشهایی برای رسیدن به خصوصیاتی چون حداکثر تنش کششی ، حداکثر تنش فشاری ، مدول الاستیسیته، حداکثر بار بحرانی در کمانش و غیره می باشد .

2-کار بر روی خصوصیات عنصر سازه ای جدید ( ماکارونی ) و دست یافتن به نقاط ضعف و یا قدرت آن .

3- آشنایی با یک نرم افزار رایانه ای برای تحلیل و طراحی سازه . ( بطور مثال : SAP 2000 )

4- تحلیل سازه های ساخته شده در گذشته و رسیدن به نقاط ضعف و یا قدرت آنها .

5- طراحی سازه با توجه به اطلاعات بدست آمده.

6- تلاش برای رسیدن به بهینه ترین طرح ( بهینه سازی ) .

7 - ساخت سازه توسط ماکارونی و چسب .

 

تکنیک های ساخت سازه ماکارونی :

ماکارونی :

این عنصر سازه ای در برابر کشش و فشار ( اگر طول آن کوتاه باشد و دچار کمانش نگردد ) مقاومتی خوبی از خود نشان می دهد ، ولی مقاومت آن در برابر خمش بسیار کم است . به همین علت باید تا حد امکان سعی نمود ، تا سازه ها به گونه ای طرح شوند که اعضای آن کمترین خمش ممکن را تحمل نمایند .

در واقع تابع هدف در بهینه سازی سازه خمش و وزن سازه می باشد . یعنی سازه ها باید به گونه ای طرح شوند ، که کمترین خمش در آنها به وجود آید و در عین حال با کمترین وزن بیشترین مقاومت را از خود نشان دهند .

یک نکته مهم در مورد سازه های ساخته شده توسط ماکارونی این است ، که در هنگام ساخت و یا بعد از آن نباید در مکانی که در آن رطوبت و گرمای هوا بالا است قرار گیرد ، زیرا در این صورت ماکارونی ترک می خورد . 

چسب :

برای ایجاد اتصالات در اعضاء ، آنها را به صورت سر به سر قرار داده و سپس در محل گره ها از چسب استفاده نماییم .

1- اتصال مفصلی :

برای به وجود آوردن چنین اتصالی باید از چسب حرارتی ( چسب تفنگی ) استفاده نمود . زیرا این چسب علاوه بر چسباندن اعضاء به یکدیگر ، آنقدر انعطاف پذیر است ، که به اعضاء این اجازه را می دهد تا در محل گره ها تا اندازه ای دوران نمایند .

 

پاورپوینت-دینامیک سازه‌ها - در 47 اسلاید-powerpoint-ppt

اختصاصی از حامی فایل پاورپوینت-دینامیک سازه‌ها - در 47 اسلاید-powerpoint-ppt دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دینامیک سازه‌ها

دینامیک سازه‌ها (به انگلیسی: Structural dynamics) زیر شاخه‌ای ست از تحلیل سازه‌ها و تئوری ارتعاشات است که به آنالیز و مطالعه رفتار سازه‌ها تحت اثر بارهای دینامیکی می‌پردازد.

مقدمه[ویرایش]

بارهای وارده بر سازه در بعضی موارد ممکن است از نظر مقدار، جهت و موقعیت تغییراتی نسبت به زمان داشته باشند. این بارها را اصطلاحاً بارهای دینامیکی گویند. در چنین حالتی رفتار سازه «مقادیر تغییر شکلها، نیروهای داخلی و تنشها» وابسته به زمان خواهد بود؛ بنابراین رفتار سازه در این حالت بر عکس رفتار استاتیکی آن جواب منحصربه‌فردی نخواهد داشت، بلکه در هر لحظه از زمان، رفتار خاصی برای آن موجود خواهد بود که به آن رفتار دینامیکی می‌گویند.

در اثر اعمال بارهای دینامیکی، تغییر مکان حاصله همراه با سرعت و شتاب خواهد بود. جهت مقابله با شتاب وارده، نیرویی به نام نیروی لختی در اثر جرم و جهت مقابله با سرعت، نیروی میرایی در اثر اصطکاک بین ذرات، لقی اتصالات و غیره بوجود می‌آید؛ بنابراین نیروهای داخلی سازه نه تنها می‌باید با بارگذاری اعمال شده بر آن در تعادل باشند، بلکه نیروهای لختی ناشی از شتاب و میرایی ناشی از سرعت نیز در تعادل مؤثر می‌باشند. از جمله اثرات دینامیکی وارد بر سازه‌ها و ساختمان‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:[۱]

1. اثر زلزله
2. نیروی باد
3. نیروی ناشی از امواج بر سازه‌های دریایی
4. اثر انفجارها
5. بارهای متحرک ترافیکی
6. پی ماشین آلات

اجزای تشکیل دهنده یک سیستم ارتعاشی شامل جرم، فنر، میرا کننده و نیروی محرک است که برای سیستم‌های حقیقی معمولاً پیوسته هستند؛ ولی در بیشتر مواقع با جایگزین کردن خواص پیوسته به صورت ناپیوسته ممکن است تجزیه و تحلیل را ساده‌تر نمود. بعد از آنکه خصوصیات مکانیکی هر جزء تعیین گردید، آنالیست در وضعیتی می‌باشد که می‌تواند یک مدل ریاضی تشکیل دهد که نمایانگر سیستم حقیقی است.
با توجه به مطالب ذکر شده، سیستم‌های ارتعاشی را می‌توان بر حسب نوع مدل ریاضی به دو دسته طبقه‌بندی نمود؛ مدل‌های پیوسته دارای تعداد درجات آزادی معینی هستند، حال آنکه سیستم‌های ناپیوسته دارای بی‌نهایت درجه آزادی هستند. طبق تعریف درجه آزادی عبارتست از تعداد مختصات مستقل برای توصیف حرکت یک سیستم.
[۲]

معادلات حرکت سیستم‌های یک درجه آزادی[ویرایش]

کلیات[ویرایش]

معادلات حرکت، روابط ریاضی حاکم بر تغییر مکانهای دینامیکی دستگاه‌ها می‌باشد. معادلات حرکت به طور کلی از سه روش مختلف بدست می‌آیند که هرکدام از آن‌ها در حالت خاص ممکن است از دو روش دیگر مناسبتر باشد.

1. قوانین حرکت نیوتن(اصل دالامبر)
2. اصل هامیلتون
3. اصل کار مجازی

روش تعادل دینامیکی (اصل دالامبر)[ویرایش]

نیروی لختی که نمایانگر مقاومت جسم در مقابل شتاب حرکت می‌باشد از رابط زیر بر حسب شتاب حرکت حاصل می‌گردد:

به کمک این اصل معادلات حرکت اجسام را می‌توان با در نظر گرفتن نیروی لختی به شکل مشابه تعادل استاتیکی اجسام بدست آورد. به عبارت دیگر اگر نیروی اینرسی را به عنوان نیروی مقاوم در برابر شتاب گرفتن و در خلاف جهت حرکت، وارد پیکره آزاد جسم نماییم معادله حرکت آن را می‌توان با نوشتن معادله تعادل کلیه نیروهای موجود در پیکره آزاد جسم به سادگی بدست آورد. نیروی (P(t نیز می‌تواند نیروی خارجی، نیروی ارتجاعی و یا نیروی میرایی باشد.

اصل هامیلتون[ویرایش]

در برخی موارد به کار بردن روش انرژی که بر اساس کمیت‌های عددی انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل دستگاه می‌باشد، نسبت به روش برداری مناسب تر است. این روش که مبتنی بر اصل هامیلتون می‌باشد، معمولاً به صورت زیر نوشته می‌شود:

که در این رابطه:
T: انرژی جنبشی
V: انرژی پتانسیل
W: کار انجام شده توسط نیروهای غیرپتانسیل نظیر نیروی میرایی و بارهای خارجی دلخواه
: نشان دهنده تغییرات این انرژیها
اصل هامیلتون بیان می‌دارد:

مجموع تغییرات انرژی‌های جنبشی و پتانسیل دستگاه و کار انجام شده توسط نیروهای غیرپتانسیل در فاصله زمانی  برابر صفر است.

اصل کار مجازی[ویرایش]

اصل کار مجازی بیان می‌دارد:

کار مجازی انجام شده توسط نیروهای فعال خارجی بر روی یک مجموعه مکانیکی ایده‌آل در حد تعادل به ازای هرگونه جابجایی مجازی سازگار با قیود مجموعه مساوی صفر است.
شرط تعادل سیستم هم ارز با صفر بودن نیروها در یک تغییر مکان مجازی می‌باشد. طرز به کار بردن این اصل برای دستیابی به معادله حرکت دستگاه به این ترتیب است که ابتدا باید کلیه نیروهای وارده بر جرم‌های متمرکز شده دستگاه را مشخص نمود. به ویژه نیروهای لختی که طبق اصل دالامبر بدست آمده‌اند، سپس در هر درجه آزادی دستگاه تغییر مکان نسبی ایجاد کرده و کار انجام شده توسط نیروهای متعادل کننده را برابر صفر قرار می‌دهیم. به این ترتیب برای n درجه آزادی n معادله تعادل می‌توان نوشت که به n معادله حرکت دستگاه منتهی می‌گردد. اگر دستگاه شامل تعداد زیادی جرم متمرکز باشد روش‌های انرژی یا مکان‌های مجازی مناسبتر می‌باشد.

نیروهای مؤثر در معادلات حرکت[ویرایش]

نیروهای مؤثر در معادله حرکت دستگاه‌هایی که به صورت یک درجه آزادی مدل شده‌اند، عبارت از نیروهای مقاوم در مقابل تغییر مکان، سرعت و شتاب می‌باشد. عاملی که تغییرمکان را به نیرو مربوط می‌کند معمولاً به شکل فنر مدل می‌شود.
نیروی فنر fs همواره در امتداد محور فنر عمل می‌کند، در محدوده تغییر طول‌های کوچک رابطه نیرو و تغییر طول فنر را به صورت خطی در نظر می‌گیریم، از آنجا که تغییر طول مدلی از تغییر شکل واقعی سازه می‌باشد با توجه به خطی بودن رابطه نیرو- تغییر مکان در محدودهٔ تغییر شکلهای کوچک سازه طبق قانون هوک، این فرض کاملاً منطقی است؛ لذا می‌توان نوشت:

که در آن k ثابت فنر نامیده شده و واحد آن عبارتست از واحد نیرو بر واحد طول .
در یک سازهٔ تغییر شکل یافته به غیر از جذب انرژی ناشی از تغییر شکل ارتجاعی آن که با فنر بالا مدل می‌شود، مقداری انرژی نیز تلف می‌گردد. به عبارت دیگر در هنگام تغییر شکل سازه، مکانیزم‌های میرایی در آن بوجود می‌آید. مدل تحلیلی متداولی که برای میرایی در تحلیل‌های دینامیکی در نظر گرفته می‌شود، کمک فنر ویسکوز می‌باشد. ثابت تناسب نیروی میرایی با سرعت، ضریب میرایی نامیده شده و با C نمایش داده می‌شود؛ بنابراین نیروی میرایی را می‌توان با رابطه زیر در معادله تعادل منظور نمود.

واحد C در دستگاه SI برابر  است.

تعیین کردن و منظور کردن نیروهای لختی در معادلات حرکت شاید مهمترین بخش از مراحل تعیین این معادلات باشد. نیروی لختی ذره از معادله حرکت نیوتن بدست می‌آید:

در این رابطه m جرم ذره و شتاب آن نسبت به دستگاه مختصات ماند می‌باشد که به شکل یک دستگاه متعامد واقع در یک نقطه از فضا و بدون حرکات انتقالی و چرخشی فرض می‌شود. علامت منفی نمایانگر این است که نیروی لختی در جهت عکس شتاب حرکتی منظور می‌گردد. معادل تعادل دینامیکی را می‌توان به شکل زیر نوشت.

یعنی نیروی لختی را از حاصلضرب جرم ذره در شتاب حرکت آن بدست آورده و در خلال جهت بردار شتاب وارد معادله تعادل نیروها می‌نماییم.

معادلات حرکت سیستم‌های n درجه آزادی[ویرایش]

روش دیگری که می‌توان با آن معادلات حرکت را بدست آورد استفاده از ضریب تأثیر است. هدف از ارائه این روش تفهیم تعبیر فیزیکی عناصر ماتریسهای ضرایب است که در معادلات حرکت ظاهر می‌شود.

دراین معادله دیفرانسیل برداری، هر مختصه  مشخصه یک درجه آزادی سیستم است. در هر مختصه یک نیروی خارجی معلوم  اعمال می‌شود که در حالت تعادل این نیرو باید به وسیله نیروهای داخلی وارده در آن نقطه متعادل شود. این نیروهای داخلی عبارتند از:نیروی اینرسی ، نیروی میرائی  و نیروی الاستیک .مکانیک مهندسی هم شالوده و هم چارچوب اغلب شاخه های مهندسی است. بسیاری از مباحث در رشته هایی مانند: مهندسی عمران، مهندسی مکانیک،مهندسی هوا فضا، مهندسی کشاورزی و البته در خود مهندسی مکانیک، مبتنی بر دروس استاتیک و دینامیک است حتی در حوزه هایی مانند برق، دست اندرکاران حرفه ای در جریان بررسی اجزای الکتریکی یک دستگاه رباتی و یا یک فرایند ساخت، ممکن است ابتدا به تحلیل مکانیکی نیاز پیدا کنند.

 بنابراین درس های مکانیک مهندسی در برنامه های درسی رشته های مهندسی نقش مهمی پیدا می کند مخصوصاً رشته ی عمران و سازه که ما در این پروژه با آن سروکار داریم. این درس نه تنها درس مهمی می باشد بلکه به دانش آموزان و کاربران این امکان را می دهد که سازه ها را کاملاً درک کنند و در نقشه کشی و تحلیل آن ها صاحب نظر شوند و از قدرت بیش تری در تحلیل سازه بهره مند شوند.

هدف بعدی از مطالعه ی علم مکانیک مهندسی که جزیی از آن استاتیک می باشد، پرورش قدرت پیش بینی

پاورپوینت-شاتکریت چیست؟ - در 43 اسلاید-powerpoint-ppt

اختصاصی از حامی فایل پاورپوینت-شاتکریت چیست؟ - در 43 اسلاید-powerpoint-ppt دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

شاتکریت چیست؟

شاتکریت را می توان به عنوان بتن یا ملاتی که از طریق شیلنگهای لاستیکی حمل شده و با استفاده از هوای فشرده با سرعت زیاد به سطح مورد نظر پاشیده می شود، تعریف کرد.
اولین کاربرد شاتکریت به سال ۱۹۰۹ میلادی بر می گردد که در آن زمان تحت عنوان گونیت نامیده می شد و به کمک دستگاهی موسوم به تفنگ سیمان به کار می رفت.
در سال ۱۹۱۴ برای اولین بار شاتکریت در یک معدن آزمایشی در ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار گرفت . پس از آن این سیستم برای پوشش سطوح سنگها و حفاظت آنها در برابر هوازدگی و گاه نیز به عنوان سیستم نگهداری موقتی به کار رفت . از آنجا که شاتکریت به صورت ورقه هایی از سنگ زیرین جدا می شد ، لذا به عنوان یک سیستم نگهداری اصلی چندان مورد توجه واقع نشد. از جمله امتیازات شاتکریت آن است که سطوح ناهموار حفریات زیرزمینی را می پو شانند و به شکل یک سطح نسبتا صاف در می آورد. البته شاتکریت همراه با پیچ سنگ ، به عنوان سیستم نگهداری بسیاری از تونلها به کار رفته است.
در سالهای اخیر کاربرد شاتکریت در معادن زیرزمینی ، نگهداری حفریات دائمی از قبیل جاده های مورب ، راهروهای اصلی حمل و نقل ، ایستگاههای چاه و حجره های زیرزمینی سنگ شکن است . بازسازی پیچ سنگها و توری های متداول در سیستم نگهداری ممکن است مشکل ساز و گران باشد. تعداد حفریات زیرزمینی که بلافاصله بعد از حفاری شاتکریت می شوند روبه فزونی است. مسلح ساختن شاتکریت با الیاف فولادی یکی از مهمترین عوامل در گسترش کاربرد شاتکریت است زیرا کار طاقت فرسای نصب توری را کاهش می دهد.
آزمایشات و تجربیات اخیر نشان داده است که شاتکریت در شرایط ترکش سنگ ملایم بسیار موثر است . اگر چه نتایج این مطالعات برای نتیجه گیری قطعی در این زمینه هنوز زود است ولی علائم موجود بیانگر آن است که در آینده در مورد کاربرد شاتکریت توجه جدی تری خواهد شد.
به طور کلی شاتکریت نوعی بتن مرکب از سیمان ، ماسه و خرده سنگ است که به کمک هوای فشرده اجرا خواهد شد و در اثر سرعت زیاد به صورت دینامیکی فشرده می شود .

بطور کلی شاتکریت به دو صورت مورد استفاده قرار می‌گیرد:

- شاتکریت مخلوط خشک - Dry Mix Shotcrete

- شاتکریت مخلوط تر - Wet Mix Shotcrete

شاتکریت مخلوط خشک (DMS)

دراین روش ، آب مورد نیاز شاتکریت در مرحله آخر و در حین خروج مواد از سرنازل به آن اضافه می‌شود .از این روش برای کارهای تعمیراتی و روکش به ضخامت کمتر از 10 سانتیمتر استفاده می‌شود . از آنجاییکه در این روش از مصالح سنگی درشت دانه استفاده نمی‌شود ، لذا بتن به دست آمده دارای مقاومت مکانیکی بالایی نمی باشد. معایب شاتکریت مخلوط خشک به شرح زیر است :

- به علت نرسیدن آب به همه دانه‌ها ، ممکن است بعضی قسمتها هیدراته نشده باقی بمانند.

- گرد و غبار ناشی از پراکنده شدن دانه سیمان در محل کارگاه زیاد است .

- بدلیل نچسبیدن ملات (بدلیل هیدراته نشدن) بخش عمده ای از آن به هدر می رود .

شاتکریت مخلوط تر (WMS)

در این روش ، بتن آماده به داخل پمپ شاتکریت ریخته شده و پس از انتقال توسط لوله ، به سطح کار پاشیده می‌شود. از مخلوط تر ، در مکانهائی که مقاومت فشاری بالایی مد نظر است، استفاده می‌شود . در این روش امکان اجرای دیوار بتنی با ضخامت 50 سانتیمتر و سقف به ضخامت 20 سانتیمتر در یک مرحله امکان پذیر است .

مزایای شاتکریت مخلوط تر (WMS) به شرح زیر است :

- بطور معمول ، نیاز به قالب بندی ندارد و بدین ترتیب هزینه‌های قالب بندی و تجهیزات نیروی انسانی و زمان انجام عملیات بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد . عدم استفاده از قالب سبب می‌شود که کارگر بتواند فضای کار را دیده و بتن را به شکل مناسبی بین میلگردها جای دهد .

- امکان اجرای سازه‌های بتنی با اشکال منحنی ، مدور و غیر منظم (مثل استخر و آبگیر) - امکان تثبیت کوه‌ها و صخره‌ها با پوشاندن آنها با یک شبکه مش و پاشیدن بتن روی آنها

- روکش کردن پایه پلها و لاینینگ تونل‌ها

- افزایش ضخامت لوله‌های بتنی در محیطهای خورنده و خطرناک در مقابل آتش

- مقاومت مکانیکی بهتر نسبت به شاتکریت مخلوط خشک

- چسبندگی بهتر بین بتن و میلگرد

- کاهش نفوذ پزیری و آب بندی مناسب

یکی از کاربردهای وسیع WMS که نیاز به تخصص زیاد ندارد، احداث استخر و آبگیر است . در این حالت ، به علت فشار بالای هوا، آب بندی به خوبی انجام شده و نفوذ پذیری بسیار کم می شود .

از کاربردهای دیگر WMS در تعمیرات سدها است . از این نوع شاتکریت می توان در اجرای سرریزها ، لاینینگ تونلهای انحراف ، روکش کردن بدنه سد (بمنظور تقویت سازه‌ای) و تثبیت دیوارهای حایل و کوه‌های اطراف سد استفاده کرد . 

اتکریت چیست و چه مزایایی دارد؟

شاتکریت (Shotcrete) عبارت است از ملات (شامل ماسه و سیمان) و یا بتنی که با فشار هوا و سرعت بالا به سطوح مختلف ناهموار پاشیده می‌شود و جهت پوشاندن شیارهای دیوار یا ساختمان و مقاوم سازی دیوارهای بتنی همانند سد و تونل و ساختمانها در مقابله با زلزله و خوردگی حوادث طبیعی به کار برده می‌شود . مزیت استفاده از دستگاههای شاتکریت ترپاش پیستونی

1- پرت کم مصالح تا 5%

2- سرعت بالای اجرای شاتکریت تا روزانه به متراژ حداقل 250 متر

3- عدم جابجایی دستگاه و مصالح برای ساختمانهای تا 10 طبقه

4- پیوستگی ملات در حین شاتکریت

5- قابلیت شات ملات تا دانه بندی 06

6- انتقال ملات برای پر کردن شکاف و سقف

7- قابلت تزریق دوغاب و گروت

8- توانایی شات در یک مرحله به ضخامت 7 سانتیمتر

9- شات مواد پلیمری

تعریف شاتکریت اجرای ملات یا بتن ، با فشار هوای با سرعت بالا بر روی سطح مشخص می باشد ( موسسه بتن آمریکا ، 1990). دو نوع اصلی شاتکریت ، شامل شاتکریت مخلوط تر و شاتکریت مخلوط خشک می باشد. در شاتکریت با مخلوط خشک، سیمان خشک ، ماسه ، شن و در صورت استفاده ، مقدار  آب کافی برای کاهش گرد و غبار قبل از اختلاط، وجود دارد. این مخلوط سپس با فشار از طریق لوله به نازل هوای فشرده انتقال می یابد. در نازل،  آب کافی برای هیدراسیون سیمان به جریان در حال حرکت اضافه می شود. در شکل 44 ، نازل و رینگ ( حلقه) آب یک نازل مخلوط شاتکریت خشک نشان داده شده است. برای مخلوط شاتکریت تر، سیمان ، ماسه ، شن و آب به روش معمول در ابتدا مخلوط شده ( شکل 45)، و سپس مخلوط بدست آمده به نازلی که بتن شاتکریت مرطوب را با فشار هوا بر روی سطح مورد نطر حرکت می دهد، پمپ می گردد. دو نوع شاتکریت محصول اختلاط متفاوت آب ترکیبی و تفاوت در خصوصیات برنامه ها به علت روشهای اختلاط متفاومت و مجزا می باشد. از معایب شاتکریب مخلوط خشک ،تولید بالای گرد و خاک و تلفات ریزشی متفاوت از حدود 15 تا 50 درصدی ، می باشد.آب مخلوط شاتکریت تر باید به اندازه ای باشد که اجازه پمپاژ به وسیله لوله انقال وجود داشته باشد. برای مخلوط شاتکریت تر ،  ممکن است مشکلاتی مانند ترک خوردگی ناشی از آب زیاد و یا انقباض ناشی از خشک شدگی تجربه شود. از حدود سال 1960 ، پیشرفت در توسعه افزودنی های بتن کاهنده شدید آب ، تسهیل کننده های پمپاژ ، و تجهیزات پمپاژ بتن تا حدود زیادی مشکلات را کاهش داد و در حال حاضر در بیشتر تعمیرات سازه ها از مخلوط شاتکریت تر استفاده می شود.

مواد با ترکیبات متنوعی برای شاتکریت وجود دارد که می تواند به راحتی جا داده شده و با موفقیت برای انواع برنامه های اجرایی تعمیر مورد استفاده قرار گیرد. در بسیاری از برنامه های اجرایی تعمیر با استفاده از شاتکریت قالب بندی ضرورتی ندارد. شاتکریت برای تعمیر کانالها ، دیوار و کف سریزها ، سطح سدها ، دیواره تونلها ، تونل و پلهای بزرگ راه ها ، دیواره صخره های طبیعی و دامنه های خاکی در حال آسیب و فرسایش ، و افزایش ضخامت و تقویت سازه های بتنی موجود ، مورد استفاده قرار می گیرد. به شرط وجود مواد ، تجهیزات و روش به کارگیری مناسب ، تعمیرات با شاتکریت می تواند سریع و اقتصادی باشد. این سهولت ظاهری کاربرد نباید این باور را ایجاد کند که شاتکریت روشی ساده برای تعمیر و یا می تواند به صورت اتفاقی و نادرست بدون بروز مشکل اجرا شود.

دو پاراگراف زیر شامل هشدارهای تشریح کننده ای از این روشها می باشد:

صرف نظر از مزیت های قابل توجه روش شاتکریت و امکان به پاین رساندن کار با بالاترین کیفیت ، متاسفانه در گذشته تعدادی کارهای ضعیف و گاهی اوقات غیرقابل قبول انجام گرفته که باعث شده بسیاری از طراحان و سازنده های حرفه ای در استفاده از آن مردد باشند. همانطور که همه روشهای ساخت ، عدم به کارگیری روشهای مناسب باعث نامرغوب شدن کار می شود ، در مورد شاتکریت این امر شدیدتر بوده و نیاز به حذف و جایگزینی کامل می باشد.

نواقص در روش شاتکریت به چهار دسته تقسیم می شود : شکست در اتصال به بستر دریافت کننده ، لایه لایه شدگی در درزها و سطوح در برنامه های اجرایی لایه به لایه ، پر کردن ناقص پشت آرماتور با مواد ، جایگزینی مجدد موارد ریخته شده یا مواد نامرغوب ( وارنر ، 1995).

 هر یک از موارد نواقص مذکور در پروژه های تعمیراتی بازسازی اتفاق افتاده است. شاید مهمترین تفاوت شاتکریت در مقایسه با سایر روشهای ترمیمی استاندارد این باشد که در صورت عدم امکان به کارگیری پرسنل و نیروهای متخصص و مجرب باید به سراغ روش دیگری رفت. کیفیت شاتکریت کاملا مرتبط است با مهارت و تجربه فردی که با نازل کار می کند. از مشخصات احیا و بازسازی به کارگیری فردی دارای گواهی نامه رسمی برای تعمیرات به روش شاتکریت برای کار با نازل شاتکریت می باشد. بدست آوردن تجربه و مهارت مورد نیاز باید از طریق اخذ گواهینامه اشتغال به کار ترمیم قبل از ورود و به کارگیری نازل کار صورت گیرد.

الف- آماده سازی : بتن ترمیمی با شاتکریت باید به روش مشابه آماده سازی ترمیم با بتن مندرج در بخش 29 (الف ) ، آماده سازی شود. با این حال تجربه نشان داده که آماده سازی سطح برای ترمیم بوسیله شاتکریت تر حساستر از ترمیم با بتن می باشد. در تعمیرات با شاتکریت لازم است که سطح مورد نظر برای شاتکریت با چسبندگی، تمیز و بدون بتن های ضعیف باشد.

ب- مواد : سیمان مصرفی در شاتکریت باید مشابه الزامات سیمان مصرفی در بتن ترمیم مندرج در بند ب بخش 29 باشد. در صورتی که بتن در معرض سولفات ها باشد باید از سیمان تیپ 5 استفاده شود. البته معمولا سیمان تیپ 1 و 2 با قلیایی پایین کفایت می کند. آب ، ماسه و شن مصرفی در بتن شاتکریت باید مطابق الزامات مورد نیاز برای بتن ترمیم باشد به جز حداکثر اندازه سنگدانه که نباید بیش از 8/3  اینچ باشد.

مواد افزودنی بتن باید براساس الزاماتC494 - ASTM در خصوص افزودنی های شیمیایی بتن باشد. معمولا استفاده از افزودنی هوازا برای شاتکریت خشک ممکن نیست. عدم استفاده از هوازا ممکن است موجب مقاومت کمتر مخلوط شاتکریت خشک در برابر فرآیند انجماد و ذوب شود.مخلوط شاتکریت تر باید به تناسب حا