دانلود مقاله کاشان شهر فانتزی شرق

اختصاصی از فایل هلپ دانلود مقاله کاشان شهر فانتزی شرق دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

نگاهی اجمالی به موقعیت شهرستان کاشان
1) موقعیت جغرافیایی
شهرستان کاشان با جمعیتی بالغ بر400 هزار نفر وحدود2100 هکتار وسعت؛ در 51 درجه و27دقیقه طول شرقی و33درجه و59 دقیقه عرض شمالی قرار دارد.کاشان از لحاظ آب وهوایی؛ متنوع ودر اکثر فصول وایام سال برای سفر مناسب می باشد.
نواحی شمالی و شرقی کاشان را دشت کویر احاطه کرده ولی وجود آبادیها و شهرهایی چون قمصر، قهرود، جوشقان، نیاسر، برزک، کله، ارمک، رهق، ازناوه، اردهال، استرک و... و دهها آبادی خوش آب و هوای دیگر در دامنه ها و ارتفاعات کرکس با مناظر زیبای طبیعی و آب و هوای ییلاقی وکوهستانی در انتظار مسافران و میهمانان شهر تاریخی کاشان است.
کاشان از شهرهای استان اصفهان و درشمال استان واقع شده است ودارای 3 بخش و67 روستا می باشد.فاصله این شهر تا تهران 230کیلومتر،تا قم 95کیلومتروتا اصفهان 210کیلومتر می باشد.کاشان،با قرار داشتن برروی زنجیره بزرگ راههای کشور و واقع شدن بر سرراه اصلی ارتباطی شهرها و استانهای شرقی و شمالی و غربی کشور، با شهرها و استانهای مرکزی، جنوب و جنوب شرقی؛ دارای موقعیت ممتازی می باشد.

2) موقعیت تاریخی
کاشان هزار سال است که محل زندگی انسانها و اقوام گوناگون بوده و تمدنی کهن را در خود جای داده است.
قدمت تاریخی منطقه کاشان مربوط است به یکی از کهن ترین مراکز استقرار بشر در فلات مرکزی ایران موسوم به سیلک:(Sialk)
مردمان 7 هزار سال پیش دراین قسمت که در2کیلومتری جنوب غربی کاشان قرار دارد، تمدنی را بنیان نهادند که آبادانی کنونی منطقه کاشان می تواند دنباله همان تمدن باشد، هر چند که آنچه امروزه به عنوان کاشان مطرح است هویتی کاملا اسلامی دارد.
یک هیئت باستان شناسی فرانسوی به سرپرستی پروفسور رومن گریشمن طی سالهای 1311 تا 1313 شمسی در سیلک کاشان به کاوش وحفاری پرداختند وبا به دست آوردن آثار سفالین و فلزی از دل تپه ها به نتایج شگفت انگیزی دست یافتند.
بر اساس تحقیقات این هیئت، اولین خواستگاه تمدن بشری و اولین سکونتگاه بشر و اولین نقطه ای که بشر با استفاده از مصالح ساختمانی(خشت خام و ملاط گل) به ساختن خانه پرداخته است، سیلک کاشان است.
علاوه بر منطقه سیلک، مناطقی مانند غار رئیس،آتشکده نیاسروآتشکده خرمدشت که مربوط به زمان ساسانیان است برتداوم آن تمدن صحه می گذارد.
علاوه بر آثار فوق؛ نویسندگان و مورخین نیز از دیرباز در آثار خود سخن از کاشان به میان آورده اند؛ از جمله: شرکت اهالی کاشان در جنگهایی که در زمان ساسانیان روی می داده است وپس از آن هجوم عربها به کاشان و بنا نهادن شهر کاشان توسط زبیده خاتون- همسر هارون الرشید- وآبادانی شهر کاشان در دوران آل بویه، اهمیت پیداکردن موقعیت کاشان درزمان حکومت سلجوقیان وآثار وابنیه ای که از این دوره باقی مانده است و نیز حمله وحشیانه مغولان در قرن هفتم به این شهر، پیمودن راه ترقی در دوران صفویان و آثاری که از این دوره به جای مانده، آثار واخباری که اززمان قاجاریه و نیز دوران مشروطیت داریم، همکاری هایی که مردم کاشان درقیام های مردمی در مخالفت با رژیم پهلوی از جمله 15 خرداد 1342 وادامه آن در انقلاب اسلامی ایران داشتند و...همه وهمه بیانگر موقعیت و جایگاه تاریخی کاشان و حیات تاریخی مردم این دیار از 7000 سال پیش تا کنون در این خطه می باشد.
3) موقعیت فرهنگی
کاشان از جمله شهرهای با سابقه وهویت دیرینه فرهنگی است وعالمان، فقیهان، دانشمندان، طبیبان، فیلسوفان، شاعران ونقاشانی که دراین دیار نشو و نمو نموده اند ازجمله نام آورانی هستند که نه تنها نام کاشان را پرآوازه کرده اند بلکه ایران و جهان اسلام را اعتباری دیگر بخشیده اند. از زمانهای دیرین مجامع و حوزه های علمی مختلفی در این شهر وجود داشته و هم اکنون نیز در گوشه گوشه شهر عالمان و فرهیختگانی در مدارس علوم دینی و دانشگاهها و مراکز آموزش عالی جرعه نوشان علم و ادب را سیراب می کنند.
هم اکنون در کاشان 8 مدرسه علوم دینی باحدود2000طلبه و5 دانشگاه ومرکز آموزش عالی با حدود 15000 دانشجو وجود دارد.
4) موقعیت اقتصادی
کشاورزی: منطقه کاشان از ویژگیهای کشاورزی مهمی برخوردار است ، به طوری که قسمت عمده زمینهای اطراف کاشان زیرکشت پنبه وغله است وهمچنین انواع میوه ها از قبیل انار، انجیر، انگور، گوجه درختی، هندوانه، طالبی، چغندر، هویج، شلغم ونیز انواع سبزیجات وصیفی جات از جمله محصولات کشاورزی منطقه کاشان است . از جمله پرورش درختان گل وگیاهان داروئی جهت تهیه گلاب و عرقیات گیاهی در منطقه از جایگاه ویژه ای برخوردار است.
صنعت: از نظر صنایع اخیرا کاشان توسعه مناسبی یافته است و می توان از صنایعی مانند فرش ماشینی، ریسندگی، بافندگی، چینی سازی، ملامین، کاشی سازی، ابزارآلات صنعتی و دهها واحد صنعتی پیشرفته دیگر نام برد که کاشان را به یکی از مهمترین قطبهای صنعتی کشور تبدیل کرده است.تعداد واحدهای تولیدی فعال در این شهرستان متجاوز از 350 واحد می باشد.
صنایع دستی: در این زمینه کاشان از دیرباز زبانزد و مشهور بوده است ولی با رشد فناوری ماشینی درصنایع، بعضی از صنایع دستی به فراموشی سپرده شده است.
در روزگاران گذشته صنایعی مانند قالی بافی، شعربافی، زری بافی، مسگری، کاشیگری، سفالگری، ابریشم بافی، مخمل بافی، زیلو بافی و...در کارگاههای کوچک رواج داشته است که با مرور زمان و همراه با تحولات اقتصادی- اجتماعی ، یا بعضی ازآن صنایع مثل مسگری و شعربافی، سفالگری، ابریشم بافی به کلی به دیار فراموشی سپرده شده ویا بعضی از آنها مانند مخمل بافی، پارچه بافی، کاشیگری، قالی بافی در مجموعه های صنعتی بزرگ تولید می شود؛ ولی نه با آن ظرافت و هنرآفرینی که محصولات صنایع دستی برخوردار بودند.
معدن: درمنطقه کاشان معادنی نظیر مس، آهن، سولفات باریم، زاج سبز، نمک طعام، سنگهای مرمرو تراورتن به چشم می خورد که بعضی از این معادن مورد توجه ودارای اهمیت خاصی در کشورمی باشد.
جاذبه های گردشگری شهرستان کاشان
الف( جاذبه های تاریخی)

1) تپه های باستانی سیلک
پس از فرونشستن آب دریاچه مرکزی ایران وخشک شدن تدریجی آن، ساکنان اطراف آن مجبور شدند نواحی حاصلخیزی مانند اطراف فین که همان منطقه سیلک باشد را جهت زندگی و سکونت اختیار کنند، ولی این قدمت تا 60 سال پیش همچنان ناشناخته بود تا اینکه براساس بررسی های علمی پروفسور گریشمن درسال 1311 ش(1933 م) قدمت آثار به جای مانده در این تپه ها به هزاره پنجم تا اول قبل از میلاد منسوب گردید.آثاری از این تپه ها در موزه های لوور فرانسه، ملی ایران و باغ فین نگهداری می شود.
این تپه در مغرب مسیر کاشان- فین ودر مجاورت جاده قرار دارد. سیلک در حال حاضر مشتمل بریک تپه شمالی ویک تپه جنوبی است که به فاصله 500 متراز یکدیگر قرار دارند.در جلو این تپه ها گورستانهایی از انسانهای ما قبل تاریخ وجود دارد.
2) باغ تاریخی فین
بنای اولیه باغ فین به قبل از اسلام و با تمدن سیلک پیوند خورده است که تمدن سیلک پیوندی ناگسستنی با چشمه جوشانی دارد که در بالای باغ جاری است، وبه چشمه سلیمانیه معروف است.
از زمانهای بس دور درپایین این چشمه باغی وجود داشته است که کمی پایین تر از باغ فعلی بوده و براثر زلزله ای که درسال 982 ه.ق روی داد باغ به کلی ویران شد که به دستور شاه عباس صفوی بعد از سال 1000 ه.ق باغی در مکان فعلی که در حقیقت قسمتی از باغ قدیمی بود ساخته شد.
ازسال 1135 ه.ق بعد از حمله افاغنه آبادانی باغ رو به رکود گرائید ولی با دستور کریم خان زند به خصوص با ساختن عمارتی که به نام خلوت کریم خانی در ضلع جنوبی باغ واقع است باغ فین رو به آبادانی گذاشت.ولی با زلزله معروف سال 1192 قمری باغ نیز آسیب کلی دید که پس از آن یعنی از سال 1200 قمری وبا روی کارآمدن سلسله قاجار به خصوص با دستور فتحعلی شاه به مرمت باغ جانی دوباره گرفت که ساختمان شتر گلوی فتحعلی شاهی در ضلع جنوب غربی باغ و حمام سلطنتی بزرگ که در مجاورت حمام اولیه ساخته شد از آثار آن می باشد.
با آغاز مشروطیت به جهت وضع دفاعی بنای باغ، این مکان پناهگاه اشرار ویاغیان گشت ودر مدت 14 سال یاغیان مصالح و اشیای گرانبهای آن را به یغما بردند.از وقایع مهم تاریخی در این باغ می توان به جشن تاجگذاری رسمی شاه اسماعیل صفوی و نیز قتل امیرکبیر در این باغ اشاره کرد.
بررسی اجمالی ابنیه باغ فین
سردرب، دیوارها و برجها: مجموعه باغ فین حدود 2500 مترمربع مساحت دارد که در بدو ورود به این مجموعه با ساختمان رفیع سردرب ورودی برخورد می کنیم.این قسمت از باغ در دوره صفویه بنا گذاشته شده است.این بنا دارای دو طبقه است که طبقه تحتانی شامل هشتی و دالان ورودی به باغ با اتاقهای جانبی، و طبقه فوقانی شامل سالن وسیع و زیبایی است که چشم انداز خوبی بر اطراف دارد.در اطراف باغ از جمله در طرفین سردرب، دیواری به ارتفاع 6-5 متر وهفت برج دیده می شود.
شترگلوی عباسی: پس از ورود به باغ و گذشتن از خیابان مصفایی که در وسط آن نهرآب زیبایی که همیشه آب از فواره های فیروزه ای آن درفوران است ودرختان سرو زیبایی در دوطرف آن سر به فلک کشیده اند؛ اولین ساختمانی که جلب توجه می کند شتر گلوی عباسی است که به دستور شاه عباس بزرگ ساخته شده است.درجلوی این بنا حوض وسیعی دیده می شود ودر پشت این بنا نیز حوضچه ای قرار دارد که از کف آن آب فوران می کند، این بنا در دو طبقه و به گونه ای ساخته شده است که ازهر طرف باغ می توان به آن وارد شد.
در میان این ساختمان نیز حوضچه ای است که آب چشمه با طرحی جالب(موسوم به شترگلو) درآن فوران می کند.برروی دیوارها و سقف این بنا آثار نقاشی دوره صفوی با تصاویری از شکارگاه و شاهزادگان می باشد، این ساختمان قبلا به صورت سه طبقه و طبقه بالای آن به صورت کلاه فرنگی بوده است.
شترگلوی فتحعلی شاهی: این بنا که در جنوب باغ واقع است به دستور فتحعلی شاه ساخته شده و شامل شتر گلو و صفه مجاور و دارای دو حیات خلوت در قسمت شرق و غرب آن است که کف صفه کلا از سنگ مرمر مفروش بوده و سقف آن به طرز جالبی نقاشی شده است که هنوز قسمت هایی از آن دیده می شود.
اندرونی کریمخانی و اتاق شاه نشین: این بناها مجموعه مسکونی است که در جنوب باغ و در مغرب شترگلوی فتحعلی شاهی قرار دارد ودر سال1176 قمری به دستور کریم خان وبه همت آقا سلیم آرانی حاکم وقت کاشان ساخته شده و شامل چند اتاق تودرتو وحیاط و باغچه ای کوچک است که گفته می شود امیرکبیر40 روز در این ساختمان زندگی کرده است.درمقابل اتاق شاه نشین حوضچه زیبایی است که دارای منافذ متعدد ومنظمی است که آب چشمه سلیمانیه فین به طرز جالبی در آن فوران می کند.
حمام ها(حمام کوچک و بزرگ): درقسمت جنوبی باغ ، دو حمام وجود دارد که به حمام کوچک وبزرگ معروف است، حمام کوچک از آثار دوره صفویه وهمراه با بنای اولیه باغ فین ساخته شده است.حمام بزرگ در دوران قاجاریه به وسیله فتحعلی شاه ساخته شده است.
حمام بزرگ مخصوص امرا وحمام کوچک اختصاص به استفاده خدام داشته است.در هریک از حمامها قسمتهایی شامل ورودی، گرمخانه، آبنما،خزینه، محل نظافت، سربینه(رختکن) به چشم می خورد.
کانالهایی جهت تعویض آب خزینه ها وحوضچه ها در کف حمامها وجود دارد.دیوار حمامها با عایق رطوبتی مخصوص- ماسه آهک یا ساروج- پوشانده شده است.

3) مجموعه تاریخی بازار
یکی از اهم آثار تاریخی ودیدنی کاشان مجموعه تاریخی بازار است که از تقاطع خیابان باباافضل و میدان کمال الملک تا حدود دروازه دولت ادامه دارد.
قدمت بازار را مربوط به دوران سلجوقی می دانند، لکن دوران اوج بازار مربوط به زمان صفویه است.غالب سیاحان وجهانگردانی که درعصر صفویه و قاجاریه به ایران آمده و از کاشان دیدن کرده اند عظمت و شکوه و رونق بازار کاشان را ستایش کرده اند.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   34 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله استخراج معدن و حفر چال

اختصاصی از فایل هلپ دانلود مقاله استخراج معدن و حفر چال دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

حفر چال
مقدمه:حفر چال بخش مهمی از عملیات استخراج معدن است. تا کنون هر جا که راجع به کار مواد منفجره ذکری شده، مواجه به این مطلب بوده ایم که مواد منفجره صنعتی بایستی در چال قرار داده شده(خرج گذاری) و سپس منفجر گردند. بعبارت دیگر در استخراج معادن، مواد منفجره وقتی کاربرد پیدا می کنند که چال وجود داشته باشد. لذا جا دارد که قبل از پرداختن به شرح عملیات خرج گذاری مختصری راجع به حفر چال و انواع آن نوشته شود.
بررسی چال:قبل از خرج گذاری باید طول چال را کنترل کرد. این کار بوسیله مترکشی خط کش های طویل امکان پذیر است. اگر چال از عمق مورد نظر گودتر است باید بوسیله خاکریزی ته چال عمق آنرا به مقداری که لازم است رساند. خرج گذاری در چنین چالی موجب بهم خوردن طرح آتشباری، لرزش بیشتر زمین و اتلاف ماده منفجره است. اگر چال کمتر از طول مورد نظر حفر شده باشد حفاری آنرا باید ادامه داد تا بعمق معین برسد.
اگر بعلت افتادن قطعه سنگی در چال و گیر کردن آن در اواسط چال عملاً نتوان از این چال استفاده کرد بایستی با ضربات سنبه یا رها کردن متوالی وزنه ای که به نخ بسته شده و یا استفاده از ماشین آلات چال زنی رفع گیر کرد.
موقع حفر چال ممکن است به حفره ای کوچک یا بزرگ در زیرزمین برخورد شود این محل برای شخص حفار قابل تشخیص است، زیرا در چنین موقعی مته حفاری بسرعت خود ادامه می دهد تا مجدداً به مانعی برخورد کند. خرج گذاری در چنین چالی موجب اتلاف منفجره می گردد لذا بهتر است چنانچخ مقدور باشد این حفره را از خاک پر کرد و الا با تصب درپش نقاط شروع حفره ها می توان از طول مفید چال استفاده کرد. وجود چنین چالهایی و محل حفر حفار باید با رسم نمودار چال به سرپرست عملیات آتشکاری گزارش کند. چنانچه احتمال وجود حرارت غیر عادی در چال باشد که معمولاً این چنین چالی به منطقه ای مثل ذغال سنگ برخورد کرده، بهتر است با فرستادن یک ترمومتر در چال درجه حرارت آن اندازه گیری شود.
تعریف چال
چال حفره ای اس به شکل استوانه که با قطر و طول معین در داخل سنگ به منظورهای زیر حفر می شود.
1-ایجاد فضای خالی در سنگ: فضای خالی در سنگ شامل سازه هائی مثل ترانشه راه کوهبریهای راه و راه آهن، کانالهای انتقال آب و بخشی از کارهای معدنی مثل حفر تونل ها و نظائر آن است. در این گونه کارها یکی از اهداف عمده این است که سطح جانبی فضا باقیمانده حتی الامکان سالم باقی بماند. تا لقی و سستی دیواره پیش نیامده و در صورت بروز این پدیده خسارت وارده حداقل ممکن باشد. در اینگونه کارها، قطر چال کمتر از 64 میلیمتر بوده و عمق چالها از صفر تا 15 متر تغییر می کند.
2-استخراج مواد معدنی: نظر به اینکه شرایط کار در معادن روزبار و زیرزمینی یکسان نیست برحسب مقدار استخراج، وضعیت فیزیکی و مکانیکی سنگهای معدن و شرایط محیط، قطر و عمق چالهای حفر شده متفاوت می باشد.در این گونه کارها قطر چالها 30 تا 500 میلیمتر و عمق آنها تا 30 متر می رسد.
3-حفر چال بمنظورهای متفاوت و متنوع دیگر از قبیل:
در این گونه موارد قطر چالها از 42 تا 700 میلیمتر و عمق چالها تابع شرایط کار و نوع دستگاه است.
مشخصات چال
الف- قطر چال: قطر چال تابع طرحی است که برای برآوردن هدف حفر چال در نظر گرفته شده است. قطر چال هرچه کمتر باشد حفر چال راحت تر است زیرا می توان آن را با دستگاه کوچکتری حفر کرد. اما در انفجار یک توده سنگ معین هرچه قطر چال بزرگتر باشد هزینه عملیات کمتر است. در معادن روباز، ابعاد سنگ شکسته شده، نوع مواد منفجره، وسائل بارگیری موجود، مقدار استخراج روزانه و مسائل ایمنی انفجار از عواملی هستند که قطر چال را مشخص می کنند.
در نگاهداری معدن بطریق پیچ سنگ (پیچ کوه) نوع پیچ مورد نیاز قطر چال را مشخص می کنند.
در حفر چاه آب، قطر پمپ و لوله موجود قطر چال را مشخص نمایند.
ب-عمق چال: تابع نوع عملیاتی است که حفر چال برای آن صورت می گیرد. عمق چال از چند سانتی متر تا چند ده متر ممکن است برسد. برای نصب بعضی وسایل، عمق چال چند سانتی متر، برای حفاری تونل عمق چال تا 5 متر برای معادن روزباز و زیرزمینی عمق چال تا 30 متر و برای نمونه گیری تا 100 متر یا بیشتر می رسد.
پ-امتداد چال: امتداد چال تابع طرح حفاری و آتشباری است.
ج-شیب چال: چال با شیبهای مختلف بسته به نوع عملیات حفر می شود. شیب چالها از قائم سرازیر تا قائم سر بالا تغییر می کند.
چالها باید تا آنجا که ممکن است مستقیم حفر شوند، زیرا وجود چال منحرف عملیات انفجار را از کنترل خارج می کند. باید توجه داشت که تنها وزن دستگاه حفاری نیست که موجب انحراف چال می گردد، بلکه مجموعه نیروهای وارده به دستگاه حفر چال شامل وزن دستگاه و نیروهای فشاری به دستگاه و لرزش آن در حین عملیات است که منجر به انحراف چال از مسیر مستقیم می گردد. در شکل (6-1( نماینده وزن دستگاه چال زنی است و ملاحظه می شود که راستای آن با راستای حفر چال متفاوت است و برآیند نیروی پشت مته و نیروی وزن دستگاه موجب انحراف چال خواهد شد. این امر حتی در مورد چال های قائم هم که وزن دستگاه حفاری و نیروهای فشاری پشت مته در یک امتدادند اتفاق می افتد. نظر به اینکه ثابت ماندن امتداد چال بسیار واجد اهمیت است در ساخت ماشین آلات چال زنی دقت های بسیاری بعمل آمده تا بتوان از میزان انحراف چال کاست.
قطر چال: هرچه قطر چال بیشتر باشد سرعت انفجار نیز بیشتر است برخی از مواد منفجره مثل آنفو به تغییر قطر بیشتر حساس اند. برای مواد منفجره یک قطر حداقل وجود دارد که با قطر کمتر از آن منفجر نخواهند شد و آنرا قطر حداقل یا قطر بحرانی می نامند مقدار قطر بحرانی برای انواع مواد منفجره متفاوت است. مقدار قطر بحرانی یا قطر حداقل برای فولمینات جیوه خیلی کم است ولی قطر حداقل برای مخلوط نیترات آمونیوم و سوخت مایع، 3 سانتیمتر، برای مواد ناریه ژله ای، 5/1 سانتیمتر و برای مواد منفجره با حساسیت کم، 5 سانتیمتر است. بطور کلی اکثر مواد منفجره دارای حداقل قطر قابل انفجار برابر با 10 تا 35 میلی متر می باشند، اما در بعضی مواد ممکن است میزان حداقل قطر به 100 میلی متر هم برسد. در انفجار و حفاری در معادن یا سایر کارهای عمران همیشه باید قطر چال از قطر بحرانی خرج بیشتر باشد.

چال های شیبدار
در معادن روباز بالاخص، در سنگ های سخت و بسیار سخت اکثریت چال های انفجاری به طور قائم حفر می شوند. برای آن که حفر چال های قائم در سنگ های سخت آسانتر، راحتتر و ارزانتر می باشد اما همیشه چال های قائم بالاخص در رابطه با انفجار مطلوبترین روش حفاری نخواهد بود. بدین جهت بعضاً علی رغم دشواری در حفر چال های شیبدار، چال ها به طور زاویه دار حفر می شوند. عمده ترین دلایل آن عبارتند از:
1-به دلیل یونیفرم بودن "B" یا بوردن کیفیت انفجار از نظر جابجایی و درصد خردشدگی مطلوبتر می شود.
علت آن:
الف- جابجایی سنگ های ردیف اول چال ها آسانتر انجام می گیرد. این امر موجب می شود تا سنگ های ردیف بعدی نیز سهل تر جابجا شوند.
ب- به دلیل ایجاد سطوح آزاد، اتلاف انرپی در فضا کم و پتاب سنگ به هوا نیز به حداقل می رسد و نتیجتاً تأثیر انرپی بر روی سنگ های اطراف چال زیادتر و میزان خردشدگی نیز افزایش خواهد یافت.
2-موجب حذف بوردن مختلف در اولین ردیف چال ها خواهد شد.
3-امکان انتخاب پله ها با ارتفاع زیاد پدید خواهد آمد.
4-احتمال تأثیر انفجار هر چال در چال مجاور به حداق خواهد رسید.
5-مشکلات کف و زیرکف پله کمتر خواهد شد.
6-لرزش زمین اطراف انفجار کمتر و شکستگی های نامطلوب نیز به حداقل می رسد و دیواره معدن سالم تر خواهد ماند.
7-شیب چال های شیبدار پایدارترند از شیب چال های قائم

شیب چال ها به گونه ای انتخاب شود که از یکسو راندمان انفجار را افزایش دهد و باعث پایداری شیب شود و از سوی دیگر مشکلات حفاری به حداقل برسد. توصیه آنست که شیب چال های شیبدار بین 15 تا 25 درجه انتخاب شود.
حفر چال های شیبدار دارای معایب و مشکلاتی است که ترجیحاً از آن استفاده نمی شود که عمده ترین معایب عبارتند از:
1-در سنگ های سخت و نیمه سخت حفر چال های شیبدار با دشواری مواجه می شود. علت این امر در تأمین بار کافی روی مته است.

2-حفظ شیب چال نیاز به دقت بیش از معمول دارد که وقت گیر خواهد بود.
3-خرابکاری و متراکم سازی آن در چال های شیبدار دشوار می باشد.
4-حفر چال های شیبدار از میان ناپیوستگی سنگ ها مشکل خواهد بود.
چال های قائم
چال های قائم برای سنگ های سخت و نیمه سخت بالاخص از نظر حفاری مناسب اند. چون حفاری آسانتر انجام می گیرد و هم تأمین تر است یا با روی مته سهل تر فراهم می شود. نتیجتاً سرعت حفاری نیز بالاست. از عمده ترین معایب حفر چال های قائم می توان به موارد زیر اشاره نمود.
1-اولین ردیف چال ها دارای "B" بوردن مختلف اند به عبارت دیگر لبه پله با B کف پله یکسان نخواهند بود.
2-امکان تأثیر انفجار چال های قائم بر چال های مجاور زیاد است.
3-امکان شکستگی نامطلوب در اطراف چال های انفجار زیاد خواهد بود.
4-نیاز به اضافه عمق می باشد.
5-برای انفجار خوب نیاز به تدابیر خاص می باشد.
ماشین آلات حفر چال از حیث نوع و مکانیسم کار بسیار متنوع اند و بطور کلی بر حسب مکانیسم کار بدستجات زیر تقسیم می شوند:
الف- ماشین های ضربه ای شامل
- پرفوراتورهای هوای فشرده با حرکت دورانی پیستون
- پرفوراتورهای هوای فشرده با حرکت دورانی مستقل
- پرفوراتورهای هیدرلیکی با حرکت دورانی مستقل
ب- ماشین های D.T.H که چرخش در سطح زمین و ضربه در داخل چال صورت می گیرد. این گونه ماشین ها به دو دسته زیر تقسیم می شوند.
- سیستم های D.T.H با چکش هوای فشرده و چرخش هوای فشرده
- سیستم های D.T.H با چکش هوای فشرده و چرخش هیدرولیکی.
ج- ماشین های دورانی که به دو دسته عمده زیر تقسیم می شوند:
- ماشین های دورانی برای چال های کوچک به بعضی اوقات ضربه مختصری هم وارد می کنند.
ماشین های دورانی سنگین برای حفر چال های بزرگ و عمیق که اساس کار آنها بر خراشیدن سنگ می باشد.
خواص سنگها از نظر حفر چال
سنگها بطور کلی به سه دسته تقسیم می شوند:
- سنگهای آذرین که از انجماد ماگما بوجود آمده اند.
- سنگهای رسوبی که از تجمع ذرات ریز سنگها و یا مواد الی حاصل می شوند.
- سنگهای دگرگونی که حاصل متافورفیسم سنگهای آذرین و رسوبی است.
- برخی از خواص سنگها که در چال زنی مؤثرند بشرح زیر می باشند:
الف- سختی سنگ: سختی هر سنگ ناشی از سختی کانی های تشکیل دهنده آن می باشد. یکی از کانی های سخت، سیلیس می باشد که دارای سختی 7 بوده و بوفور در نقاط مختلف زمین و همراه با سایر کانی ها وجود دارد. هرچه مقدار سیلیس در سنگ بیشتر باشد قدرت سایندگی آن بیشتر است و قطعاتی از ماشین آلات معدنی را که با سنگ تماس مستقیم دارند زودتر فرسوده می کند. در مورد سنگهای سخت بهتر است حفر چال با روش ضربه ای انجام می گیرد. مثلاً در سنگ آهک سخت بهتر است از روش ضربه ای برای حفر چال استفاده شود و چنانچه بخواهیم روش دورانی را برای حفر چال به کار بریم ناچار به استفاده از دستگاههای سنگین می باشیم. اما در سنگ آهک نرم روش دورانی مناسب می باشد.
ب-ابعاد دانه ها: هرچه سنگ دانه درشت تر باشد راحت تر می توان در آن چال حفر کرد برحسب نوع دانه بندی حتی اگر کانی سنگ یکسان باشند نتایج عمل در حفاری متفاوت است.
با اینکه ترکیب هر چار نوع سنگ یکی است ولی بعلت تغییر ابعاد دانه ها حفاری در سنگهای فوق به ترتیب از بالا به پائین (از دانه ریز به دانه درشت) ساده تر می گردد.
ج-مقاومت فشاری شنگ: مقاومت سنگهای مختلف در مقابل فشار متفاوت است و به همین لحاظ در مقابل چال زنی ضربه ای رفتارهای متفاوتی نشان می دهند.
د-درزه و شکاف: سطح مشترک بین لایه ها، وجود درزه های متفاوت بعلت تکنونیک در توده سنگ و وجود گسل ها نقاط ضعفی هستند که به شکستن سنگ کمک می کنند و با استفاده از این نقاط ضعف می توان در بعضی موارد شکستن سنگ را راحت تر صورت داد. اما یادآور می شود که چال زنی در سنگهای شکافدار بمراتب پر دردسر تر از سنگهای بدون درز و شکاف است، هم چنین عملکرد مواد منفجره بعلت فرار گازها از درزه و شکاف، مطلوب نیست. لذا برای حفاری یک توده سنگ بشرح فوق باید در صورت امکان چالها در جائی زده شوند که شکاف و درزه وجود نداشته باشد.

قابلیت چال زنی:سرعت نفوذ مته حفاری در سنگ بر حسب متر در دقیقه قابلیت چال زنی در سنگ را نشان می دهد قابلیت چال زنی به دو عامل عمده ارتباط دارد.
الف- ماشین حفر حفر چال
ب-نوع سنگ
لذا نمی توان از قابلیت چال زنی بطور مطلق صحبت کرد بلکه در بیان آن همیشه بایستی نوع ماشین و کیفیت آن و همچنین نوع سنگ و مشخصات آن را در نظر داشت.
چال زنی ضربه ای
اساس کار چال زنی ضربه ای بقرار زیر است:
سر مته ای را روی سنگ گذاشته و به انتهای آن ضربه ای وارد می کنیم. در اثر این ضربه سر مته مختصری در سنگ فرو رفته و شکافی در آن بوجود می آورد. معادل حجم این شکاف سنگ می شکند. حال چنانچه سر مته را چند درجه بچرخانیم و ضربه دیگری به آن وارد کنیم، شکاف دیگری در سنگ تولید می شود. اگر این کار را تا چرخش یک دور کامل سر مته ادامه دهیم در نهیا استوانه ای در سنگ بقطر معادل سر مته و عمق شکاف بوجود می آید. اگر حفره بوجود آمده را پاک کرده و به ضربه زدن ادامه دهیم، پس از مدتی یک چال بعمق معین و قطر معین حفر می گردد.


روشی که ذکر شد، همان است که به آن طریق و با قلم و چکش در قدیم چال حفر می کردند. مکانیسم کار چال زنی ضربه ای هم بهمین قرار است، اما کار فوق با ماشین حفر چال صورت می پذیرد ماشین حفر چال را پرفوراتور و به اصطلاح معدنکاران چکش می نامند. در یک پرفوراتور معمولی تعداد ضربه های وارده به سر مته تا 3000 ضربه در دقیقه و سرعت چرخش سر مته 80 تا 160 دور در دقیقه می باشد. اجزای حفر چال با پرفوراتور در شکل شماره (6-4) ملاحظه می شود.

مکانیسم ضربه زدن در دستگاههای ضربه ای:
منبع انرپی ماشین های چال زنی، هوای فشرده یا الکتریسیته می باشد. انتقال انرژی به دستگاههای محرکه این ماشینها یا مستقیماً بوسیله هوای فشرده صورت می گیرد و یا اینکه مایعات این نیروها را منتقل می کنند. در هر صورت با اینکه مصرف هوای فشرده گرانتر از انرژی الکتریکی می باشد بعلت رعایت نکات ایمنی هنوز هم کاربرد ماشین های هوای فشرده چال زنی بیش از ماشین های برقی چال زنی است. بهترین وسیله ای که به کمک آن می توان مکانیسم ضربه زدن را بیان کرد کلنگ مکانیکی می باشد.
کلنگ مکانیکی:کار کلنگ مکانیکی شبیه کار قلم و چکش می باشد. قلم، فولاد نوک تیزی است که نوک آن روی سنگ تکیه داده شده و انتهای دیگر آن متصل به ملنگ مکانیکی می باشد. در داخل کلنگ ضربات متوالی به انتهای قلم وارد می شود که بوسیله نوک قلم به سنگ منتقل و سبب شکسته شدن سنگ می گردد. تعداد ضربه ها برحسب نوع کلنگ از 1000 تا 1600 ضربه در دقیقه است. کلنگ مکانیکی با هوای فشرده کار می کند. مصرف هوای فشرده بر حسب نوع کلنگ متفاوت و از 20 تا 80 لیتر در ثانیه می باشد. بشرح زیر شکل شماره (6-5) در هر حرکت رفت و آمد پیستون ضربه ای به انتهای قلم وارد می شود.
الف: هوای فشرده از طریق مجرای (1) و عبور از دریچه (2) وارد سیلندر (3) شده و موجب حرکت پیشتون (4) بطرف جلو می شود.
ب: حرکت پیستون (4) بطرف جلو ادامه یافته و باعث فشرده شدن هوای جلوی پیستون می گردد این هوای فشرده از طریق کانال (6) به پشت دریچه (2) می رسد. البته در این موقع مجرای (7) باز است و پیستون با سرعت نهائی خود به پشت مته یا قلم ضربه می زند.
ج: فشار هئای فشرده بعلت باز شدن مجرای(7) و وصل به فضای باز عملاً به یک اتمسفر می رسد و این امر سبب می شود که دریچه (2) بعلت فشار پشت آن که از طریق کانال(6) اعمال شده بطرف جلو حرکت می کند. این حرکت موجب می شود که مسیر هوای فشرده عوض شده و از طریق کانال (6) هوای فشرده بجلو پیستون رسیده باعث حرکت پیستون به سر جای اول آن می گردد.
د: عقب آمدن پیستون موجب فشرده شدن هوا در پشت آن و باز شدن دریچه(2) می گردد. در این موقع فشار هوای فشرده از راه دریچه(7) به صفر می رسد و باز شدن دریچه(2) موجب ورود هوای فشرده از مجرای(1) به داخل دستگاه ضربه زن می گردد. این حرکت رفت و آمد مرتباً تکرار شده و هر بار ضربه ای به انتهای مته وارد می شود. کلنگ مکانیکی فقط ضربه وارد می کند و برای اینکه حداکثر استفاده از این ضربه ها بعمل آید کار با کلنگ را در امتدادی انجام می دهند که از درزه های طبیعی می توان به منظور شکستن سنگ ها بهره جست. قلم کنگ مکانیکی را به اشکال مختلف برای منظورهای مختلف می سازند. انواعی از این قلم ها در شکل شماره(6-6) ملاحظه می شود.

مکانیسم چرخش مته
می دانیم که پیستون در هر حرکت بطرف جلو ضربه ای به انتهای مته یا مته گیر وارد می کند و به این ترتیب انرپی جنبشی پیستون از طریق مته به سنگ منتقل می گردد. سر مته که انتهای مته است به سنگ تکیه دارد. سنگ در اثر ضربه تغییر شکل می دهد و شکافهائی در اطراف نوک سر مته در سنگ تولید می گردد. تکه هائی از سنگ جدا شده و بوسیله یک سیال از محیط دور می شوند. پیستون و مته در حرکت برگشت پیستون به اندازه معینی باید بچرخند تا در ضربه بعدی نوک سر مته بجای دیگری از سنگ اصابت کند. لذا لازم است که چرخش سر مته همزمان با حرکت پیستون صورت پذیرد.
مکانیسم چرخش مته به دو صورت است:
الف- چرخش در اثر حرکت پیستون
ب-چرخش با موتور جداگانه
الف- چرخش در اثر حرکت پیستون:
موقعی که پیستون بجای اول خود بر می گردد مقدار معینی که بطور متوسط دور است خواهد چرخید و به این منظور روی پیستون دو نوع شیار طولی و مارپیچی وجود دارد. در داخل این شیارها دندانه های چرخ دنده ای قرار دارد که فقط در یک طرف می چرخند. در حرکت رفت، دندانه ها آزاد بوده و پیستون به خط مستقیم جلو می رود. اما در حرکت برگشت بعلت گیر کردن دندانه ها در شیارها پیستون باید اجباراً بچرخد و در اثر آن مته گیر و مته هم می چرخند.
ب- چرخش با موتور جداگانه (مستقل):
برای دستگاههای چال زنی سنگین چرخش مته بوسیله موتور جداگانه ای که روی پرفوراتور است تأمین می شود. ساختمان داخلی چنین پرفوراتوری در شکل (6-8) ملاحظه می شود.

پرفوراتور (چکش): پرفوراتور دستگاهی است که حفر چال با آن صورت می گیرد. در پرفوراتورها سیستم ضربه زن و چرخش تواماً وجود دارد. پرفوراتورها با وزن های مختلف ساخته می شوند. پرفوراتور سبک وزن را کارگر حفار بدست گرفته و با آن چال حفر می کند. پرفوراتورهای نیمه سنگین روی پایه های تلسکوپی سوار می شوند و پرفوراتورهای سنگین وزن به منظور حفر چال روی دستگاههای چال زنی مثل واگن دریل و یا جامبودریل نصب می گردند. در شکل (6-9) برخی از مشخصات چند نوع پرفوراتور ساخت اطلس کوپکو مشاهده می شود.
وزن: 1/11 کیلوگرم
مصرف هوا: 24 لیتر در ثانیه
تعداد ضربات: 2700 در دقیقه
کاربرد: حفر چال های ثانویه یا حفر چال به منظور گیر انداختن وسائل
وزن: 25 کیلوگرم
مصرف هوا: 58 لیتر در ثانیه
تعداد ضربات: 2040 در دقیقه
کاربرد: چال برای استخراج

وزن: 250 کیلوگرم
مصرف هوا: 260 لیتر در ثانیه
تعداد ضربات: 2400 ضربه در دقیقه
کاربرد: حفر چال های عمیق

مته چال زنی ضربه ای:
مته های چال زنی اغلب به شکل میله فولادی با مقطع شش ضلعی و به ابعاد معین ساخته می شوند. در محور مته از ابتدا تا انتها سوراخی سرتاسری وجود دارد. از طریق این سوراخ سیال (هوا یا آب) عبور کرده به ته چال می رسد و در ته چال علاوه بر خنک کردن سر مته ریز های حفاری (خرده سنگ) را از فضای بین دیواره چال و میله مته به بیرون چال می راند. جنس میله از فولاد کربن دار می باشد بدین جهت در مقابل سایش مقاوم است. بعلاوه برای اینکه مته در مقابل خستگی و خمش نیز مقاومت کند میله را تا 900 گرم کرده سپس به کمک آب آن را سریعاً سرد می کنند. کربونیزه کردن فولاد علاوه بر اینکه مقاومت آن را در مقابل فشار و خشتگی زیاد می کند در مقابل خورندگی هم فولاد را مقاوم می نماید. مته های چال زنی ضربه ای به دو دسته تقسیم می شوند.
- مته یک پارچه
- مته های چند تکه
الف- مته های یک پارچه: در این مته ها سر مته به مته وصل بوده و از آن قابل جدا شدن نیست. طول مته های یک پارچه از 80 سانتیمتر تا 4 متر می باشد. برای حفر چال ابتدا با مته 80 سانتیمتری شروع کرده و پس از رسیدن چال به عمق حدود 80 سانتیمتر، مته را با مته درازتر عوض کرده و به همین ترتیب حفر چال را تا رسیدن به طول مورد نظر ادامه می دهند. اتلاف انرژی در چال زنی ضربه ای با مته های چند تکه بیش از حالتی است که از مته های یک پارچه استفاده شود.

ب-مته های چند تکه:
که برای حفر چالهای عمیق بکار می روند. با مته های یک پارچه حداکثر عمق چال 4 متر است. اما می دانیم که بسیاری از کارهای معدنی نیاز به حفر چال بیش از این مقدار دارند و بعلاوه حفر چال با تعویض پی در پی مته ها بسیار وقت گیر است. لذا برای حفر چالهای عمیق از مته های چند تکه با اجزای زیر استفاده می شود.
1-ته مته: که داخل چکش حفاری قرار می گیرد.
2-میله مته: که هر دو طرف آن حدیده شده و به کوپلینگ پیچ می شود. میله مته دارای مقطع دایره یا شش ضلعی است. هر دو طرف میل مته حدیده شده تا بتوان از هر دو طرف به کمک کوپلینگ ها آنها را به هم وصل کرد. طول میله بسته به نوع دستگاه چال زنی از 3 متر تا 9 متر است.
3-کوپلینگ: که میله های مته را بهم یا به سر مته وصل می کند.
4- سرمته: که همیشه به انتهای میله مته آخری وصل می شود.
با اضافه کردن کوپلینگ و میله مته می توان چال با طول دلخواه حفر کرد. ولی باید در نظر داشت که افت انرژی در محل اتصال کوپلینگ ها زیاد است.

سر مته: سر مته نقش اصلی را در شکستن سنگ دارد. نوک سر مته مخلوطی از کربور تنگستن به ابعاد حدود 2 تا 5 میلکرو میلی متر و کبالت است. سر مته باید این شرایط را داشته باشد:
الف- مقاوم در مقابل سائیدگی ب- مقاوم در مقابل فشار- ج- قابلیت هدایت حرارتی بالا
سرمته ها را به اشکال مختلف یک تیغه، دو تیغه(چهار پر) و غیره می سازند سرمته ها چهارپر کمتر در چال گیر می کنند بهمین سبب در سنگهای نرم و شکافدار برای حفاری مکانیزه بکار می روند. سر مته بیش از سایر اجزا مته در معرض سایش قرار دارد و معمولاً پس از مدتی کار کردن قابل تیز کردن و استفاده مجدد است. برخی از سر مته ها در شکل شماره(6-12) مشاهده می شوند.

1-سر مته یک پر که رایج ترین نوع سر مته در چال زنی است به سهولت تیز می شود و در شرایط عادی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
2-سرمته چهارپر با مقاطع صلیبی و ضربدری که برای چال زنی در سنگهای شکسته شده و کار با دستگاه های مکانیزه کاربرد دارد.
3-سرمته دکمه ای که معمولاً عمرش بیش از سایر سر مته هاست.
4-سرمته مخصوص چال های ریزشی که در صورت ریزش چاه می توان آن را راحت تر از سایر مته ها از چال بیرون آورد.
5-و بالاخره سر مته ای که سوراخهای عبور سیال آن در بالای سر مته تعبیه شده و این امر باعث می شود که خزده های ریزه های حفاری راحت تر از چال خارج شده و سرعت چال زنی افزایش یابد. سر مته دارای اجزاء مختلفی است و واضح است که هر یک از اجزاء سر مته در کیفیت کار مته نقش دارند.

محاسبه تعداد مته و سرمته مورد نیاز در چال زنی ضربه ای
برای حفر چالهای عمیق علاوه بر ماشین حفر چال(پرفوراتور) از ته مته (Shank)، کوپلینگ، میله مته(Eod) و سرمته(Bit) نیز استفاده می شود. هر کدام از این وسائل در حفر چال بکار گرفته شده و عمر مفید آنها به حسب متراژ چال حفر شده تعیین می شود. اگر:
H: عمق متوسط چالها به متر R: نماینده میله مته
L:طول میله مته به متر C: نماینده کوپلینگ
T:طول کل چالهای حفر شده به متر d:نماینده سرمته
b:عمر متوسط هر کدام از لوازم به متر چال s:نماینده ته مته
N: تعداد هر یک از ابزارها فوق
باشد روابط زیر را خواهیم داشت:
تعداد سر مته
تعداد ته مته
تعداد میله مته
تعداد کوپلینگ
در مورد میله مته و کوپلینگ باید ذکر شود که اگر در یک چال تعدادی میله مته مصرف شود میله اول تا آخر چال باید کار کند و میله دوم باندازه طول چال منهای طول میله اول بایستی کار کند و بهمین ترتیب میله آخری تنها باندازه طول میله در کار حفر چال مشارکت خواهد داشت. این اعداد یک تصاعد حسابی را تشکیل می دهند که:
تعداد جمله ها- تعداد میله های مصرفی در یک چال
جمله اول- L
جمل آخر-H
لذا مجموع این جمله ها برابر است با . چون تعداد کل چالها خواهد بود لذا طول کلیه میله های مصرفی در حفر T متر چال برابر است با و اگر عمر یک میله برابر باشد تعاد میله های مورد نیاز برابر است با
عوامل مؤثر در راندمان چال زنی ضربه ای
چال یکی از عوامل عمده تولید در بهره برداری از معادن است. ازدیاد سرعت حفاری به معنای ازدیاد تولید است. بدین لحاظ سعی می شود که عوامل مؤثر در بهبود راندمان حفاری شناسائی شده و با توجه به قوانین مربوطه، در بالا بردن این راندمان اقدام لازم بعمل آید.
- نیروی فشاری پشت سر مته
- انرژی ضربه ای ویژه پیستون و تعداد ضربات پیستون در دقیقه
- زاویه چرخش و تعداد دورهای سر مته در دقیقه
- فشار هوای فشرده
- خروج ریزه های حفاری و ماده شستشو از چال
- اتلاف انرژی حین انتقال آن توسط مته از پیستون به سر مته
ضمن اینکه هر یک از عوامل نامبرده به تنهائی در راندمان چال زنی ضربه ای مؤثرند بایستی دقت کافی مبذول داشت که بین آنها هماهنگی نیز وجود داشته باشد.
نیروی فشاری پشت سر مته: خرد کردن سنگ فقط بعهده انرژی ضربه ای پیستون دستگاه حفاری خواهد بود. تنها وظیفه ای که نیروی فشاری پست سر مته در چال زنی ضربه ای بعهده دارد، عبارتست از برقرار نمودن ارتباط بین سرمته و سنگ قبل از آنکه انرژی ضربه ای پیستون به سر مته منتقل شود.
در شکل (6-15)منحنی تغییرات سرعت چال زنی بعنوان تابعی از نیروی فشاری پست سر مته نشان داده شده است. می بینیم که به ازاء یک نیروی فشاری حداقل و یک نیروی فشاری حداکثر سرعت چال زنی دستگاه حفاری به صفر خواهد رسید. به ترتیبی که از منحنی تغییرات سرعت بر می آید، فقط بازاء یک نیروی فشار معین که با نشان داده شده است، سرعت چال زنی دستگاه حفاری ضربه ای به میزان حداکثر می رسد. نیروی فشار کوچکتر و یا بزرگتر از موجب کاهش سرعت چال زنی خواهند شد. چون تولید و نگاهداری یک نیروی فشاری ثابت پشت سرمته، عملاً غیر ممکن است لذا توافق شده است که نیروهای فشار کمتر و یا بیشتر را که بازاء آنها سرعت چال زنی حداکثر 10% کوچکتر از می باشد، نیز بعنوان نیروهای فشاری قابل قبول پذیرفته شود.
علت کاهش سرعت چال زنی ضربه ای بعنوان تابعی از نیروی فشاری پشت سر مته این است که نیروی کوچک فشاری پشت سر مته موجب می شود که سرمته تماس لازم را با سنگ نداشته باشد. این عدم تماس موجب خواهد شد که انرژی ضربه ای پیستون دستگاه حفاری توسط مته و سرمته به سنگ منتقل نشده و بالاجبار در داخل خود مته و سرمته بمصرف برسد. اتلاف انرژی ضربه ای در مته و سرمته بدینصورت انجام می پذیرد که انرژی پس از رسیدن به سر مته، در آن انعکاس یافته و بطرف سرمته بازگشت داده می شود. تکرار این انعکاسها موجب می شود که مته و سرمته عملاً یک حرکت ارتعاشی پیدا نموده و انرژی ضربه ای حاصله از پیستون دستگاه حفاری صرف انجام این حرکت ارتعاشی گردد. مدت تقریباً هشت ثانیه طول می کشد تا حرکت ارتعاشی ناشی از ضربه در یک مته دو متری بپایان برسد. چون در عمل در فواصل زمانی کوتاهتی ضربه ای پیستون به مته وارد می شوند ارتعاشات حاصله از این ضربات در داخل مته و سرمته تداخل حاصل می نمایند. این عمل موجل خواهد شد که مته بعلت خستگی، خیلی زود شکست حاصل نموده و بی مصرف شود. از طرف دیگر نیروی فشاری بزرگ باعث می شود که سر مته بصورت مداوم روی سنگ فشرده شده و حین بازگشت پیستون، امکان چرخش لازم به مته و سرمته داده نشود و بالنتیجه ضربه بعدی سرمته نیز تقریباً روی شکاف تولید شده قبلی در سنگ وارد شود. این عمل موجب می شود که بتدریج شکاف تولید شده در سنگ عمیق تر شده و مته در آن گیر کند. بالنتیجه در اثر مقاومتی که در مقابل چرخش سرمته بوجود می اید به تدریج زیاد می شود، دستگاه «خفه کرده» و از کار باز می ایستد. در این زمینه یادآوری این نکته ضروری است که نیروی فشاری بزرگتر از حد لازم در پشت سر مته موجب کاهش انرژی ضربه ای دستگاه حفاری نیز می شود.
زیرا که راه بازگشت پیستون کوتاه شده و بالنتیجه در عمل رفت، پیستون سرعت لازم را پیدا نمی کند. همانطور که می دانیم انرژی ضربه ای منتقل شده از پیستون به سرمته، تابع مستقیمی است از انرژی سینیک پیستون که از رابطه زیر بدست می آید:

انرژی سینیک به کیلوگرم
جرم پیستون به کیلوگرم
سرعت پیستون هنگام وارد آوردن ضربه به متر بر ثانیه
در نتیجه کاهش سرعت پیستون، انرژی ضربه ای آن با مجذور سرعت کاهش می یابد. در مورد تعداد ضربات پیستون در دقیقه یادآوری این نکته ضروری است که با کوتاه تر شدن راه رفت و برگشت پیستون که در نتیجه نیروهای فشاری بزرگتر پست سر مته حاصل می شود، تعداد این ضربات بعنوان تابعی از نیروی فشاری پشت سرمته مرتباً افزایش می یابد.
سرعت دوران سرمته با افزودن نیروی فشاری پشت سرمته کاهش می یابد، علت این امر این است که با بالا رفتن نیروی فشاری پشت سرمته بطور مداوم از چرخش آزاد مته جلوگیری شده و بدین ترتیب زاویه چرخش سرمته کوچکتر می شود.

انرژی ضربه ای پیستون پرفوراتور و تعداد ضربات سرمته در دقیقه:
انرژی ضربه ای پیستون عبارت است از مقدار انرژی است که در حرکت رفت پیستون هنگام وارد آمدن ضربه به مته، به آن انتقال داده می شود و مقدازش با صرفنظر از اصطکاک از رابطه بدست می آید.
گرچه هم انرژی ضربه ای پیستون و هم تعداد ضربان آن در دقیقه در سرعت چال زنی مؤثرند ولی این دو مربوط به ساختمان دستگاه حفاری بوده و حفار دخالت مستقیمی در تغیر آنها ندارد. با این حال آشنایی با تأثیر آنها در راندمان چال زنی کمک شایانی به شناخت مسائل مربوط به چال زنی نموده، و در انتخاب دستگاه حفاری مورد نیاز راهنمای خوبی خواهد بود. توان ضربه ای پیستون دستگاه حفاری در دقیقه مطابق است با حاصلضرب انرژی ضربه ای ویژه پیستون در تعداد ضربات پیستون در دقیقه.

N: تعداد ضربات پیستون در دقیقه
به ترتیبی که از این روابط بر می آید، می توان تأثیر ضربه پیستون را در حفر چال بالا برد در صورتیکه:
الف- انرژی سینتیک ضربه پیستون اضافه شود.
ب-تعداد ضربات پیستون در دقیقه اضافه شود.
ج- هم مقدار انرژی سینتیک ضربه پیستون و هم تعداد ضربات آن در دقیقه اضافه شود.
باید در نظر داشت که حرکت پیستون در داخل سیلندر دستگاه نوعی حرکت متشابه التغیر تند شونده است که از رابطه کلی تبعیت می کند در این رابطه F نیروی وارده به پیستون، M جرم پیستون و شتاب حرکت است. بنابراین هرچه F زیادتر باشد شتاب پیستون نیز بیشتر می شود.
نیروی F بایستی از فشار هوای فشرده تأمین شود. اگر فشار هوای فشرده (P) و سطح مقطع پیستون (S) باشد نیروی F برابر است:

از این رابطه چنین در می یابیم که برای ازدیاد F بایستی (P) فشار هوای فشرده، s سطح مقطع پیستون و یا هر دو را زیاد کرد.
از طرف دیگر وقتی که فشار هوای فشرده روی پیستون اثر گذاشت و آنرا تحت تأثیر نیروی قرار داد پیستون بحرکت در آورد، اگر تا زمانی که پیستون به ته مته برخورد می کند فاصله (L) را طی کرده باشد در انتهای حرکت مقدار سرعت پیستون برابر است با:

در این رابطه t زمان حرکت پیستون است. از این رابطه نیز نتیجه گیری می شود که برای ازدیاد V بایستی مقدار (L) که همان طول سیلندر دستگاه حفاری است اضافه گردد.
از آنچه که ذکر شد رویهمرفته نتیجه گیری می شود که برای بردن توان ضربه دستگاه حفاری باید اقدامات زیر صورت گیرد.
- پیستون هرچه بزرگتر باشد یعنی هم سطح مقطع و هم جرم آن زیاد انتخاب شوند.
- کورس پیستون یا در حقیقت طول سیلندر هرچه ممکن است بزرگتر باشد.
- فشار هوای فشرده ازدیاد پیدا کند.
- تعداد ضربات در واحد زمان (N) اضافه شود که این امر مستلزم کاهش زاویه چرخش سرمته است.
با این حساب ظاهراً بالا بردن توان ضربه ای پیستون دستگاه حفاری ساده بنظر می رسد ولی در عمل امکانات صنعتی برای تحقق بخشیدن به این هدف بسیار محدودند. اما با یادآوری این مطلب که برای انتقال کامل انرژی ضربه ای پیستون از سرمته به سنگ نیاز به یک مدت تماس حداقل در مورد هر نوع سنگ می باشد. خودبخود مشخص می شود که نمی توان تعداد ضربات پیستون در دقیقه و انرژی ضربه ای آنرا بدلخواه بالا برد. بعنوان مثال ذکر می شود که حداقل زمان لازم تماس بین سرمته و سنگ آهک برای انتقال کامل انرژی معادل با می باشد. برای درک اثر عوامل فوق الذکر بر سرعت چال زنی به این منحنی ها توجه می کنیم. به ترتیبی که از شکل بر می آید، با افزایش مقدار انرژی ضربه ای پیستون، ابتدا عمق شکاف تولید شده در سنگ بصورت خطی افزوده شده و به ازای یک انرژی ضربه ای معین، منحنی شکست حاصل نموده و از آن به بعد با ضریب زاویه کوچکتری ادامه می یابد.

علاوه بر انرژی ضربه ای پیستون اثر نوع سنگ نیز برسرعت چال زنی بررسی گردیده و به ترتیبی که ملاحظه می شود تحت شرایط مساوی سرعت چال زنی در سنگ آهک بمراتب زیادتر از سرعت چال زنی در گرانیت وسرعت چال زنی درگریی واگ می باشد. در مورد این منحنی ها بایستی یادآوری نمود که هر قدر انرژی ضربه ای ویژه پیستون پرفوراتور بزرگتر باشد عمق شکاف تولید شده توسط سرمته بزرگتر بوده وعمل تخریب سنگ سریعتر انجام می شود.
در مورد کاهش ضریب زاویه منحنی ها بعنوان تابعی از مقدار انرژی ضربه ای پیستون بایستی ذکر نمود که هر قدر عمق شکاف تولید شده توسط مته زیادترشود بهمان نسبت به میزان نیروهای مقاوم در مقابل پیشروی سرمته اضافه خواهد شد. بهمین علت نمی تواند بین انرژی ضربه ای پیستون وعمق شکاف تولید شده توسط سرمته در سنگ ویاکانی که مستقیما با سرعت چال زنی ارتباط خواهدداشت رابطه خطی وجودداشته باشد.

زاویه چرخش و تعداد دورهای سرمته در دقیقه:
در صورتی که اثر یک سرمته ساده را که حین چال زنی روی سنگ گذارده شده با اثر آن در نتیجه ضربه بعدی مقایسه نمائیم ملاحظه می کنیم که سرمته باندازه زاویه مشخصی چرخیده است. این زاویه را بر حسب تعریف زاویه چرخش سرمته نامگذای مینماییم برای هر سنگ زاویه چرخش مشخصی برای سرمته وجوددارد که اگرسرمته در اثر هر ضربه پیستون به آن اندازه بچرخد در شرایط مساوی سرعت چال زنی بیشترین مقدار را خواهد داشت این زاویه را زاویه چرخشی اپتیموم سرمته می نامیم
سرعت چال زنی بعنوان تابعی از زاویه چرخش سرمته ابتدا افزایش یافته و پس از رسیدن به مقدار ماکزیمم مجددا کاهش می یابد. همانطور که از منحنی های مربوط به سنگ آهک وگرانیت بر می آید زاویه اپتیموم برای سنگ ها وکانی های مختلف متفاوت است
هر قدر سنگ سخت تر باشد زاویه چرخشی اپتیموم آن باید کوچکتر باشد.بعلاوه زاویه چرخشی در مورد سنگهای بسیار سخت اثر خود را از نقطه نظر تغییرات سرعت چال زنی تقریبا به صورت کامل از دست می دهد این مطالب توسط منحنی تغییرات سرعت چال زنی در مورد سنگ گری واک بخوبی روشن می شود.
چون سرمته بازاء هر ضربه پیستون باندازه زاویه a می چرخد تعداد دوره های سرمته در دقیقه برابر خواهد بود:

در این رابط Z تعداد ضربات در دقیقه و R تعداددور سرمته در دقیقه است.
اینک به علل اثر و زاویه چرخش سرمته درسرعت چال زنی بازگشته ویادآوری می کنیم که در هر سنگ پس از وارد شدن ضربه توسط سرمته شکافی کم یا بیش عمیق بوجود می آید. طبیعی است که عمق این شکاف در مورد سنگهای نرم بیشتر ودر مورد سنگهای سخت کمتر است. انرژی ضربه ای سرمته موجب خواهد شد که سنگ اطراف شکاف نیز تحت تاثیر قرار گفته وکم یا بیش خرد شود. در صورتی که زاویه چرخش سرمته کوچکتر از حد لازم باشد سرمته در ضربات بعد روی قسمت خرد شده وارد می شود وانرژی منتقل شده از آن به ته چال موجب نرم تر کردن قطعات خرد شده خواهد شد و حال آنکه بایستی سعی شود که با هر ضربه سرمته قطعه جدید از سنگ ته چال جدا شود تا بتوان بسرعت چال زنی ماکزیمم رسید. در صورتی که زاویه چرخش سرمته بزرگتر از حد لزوم باشد قطعاتی از سنگ ویا کانی خرد نشده در ته چال بین دو قسمت تخریب شده باقی مانده و از پیشرفت سرمته جلوگیری می نماید.
این قطعات نیز در اثر ضربات بعدی سرمته خرد شده و از ته چال جدا میشوند . بدین ترتیب ملاحظه می شود که زاویه چرخش کوچکتر ویا بزرگتر از حد لازم سرعت چال زنی را کاهش میدهد.
فشار هوای فشرده:
انرژی لازم در چال زنی ضربه ای بصورت معمول توسط هوای فشرده تامین می شود. همانگونه که در بحث مربوط به انرژی ضربه ای ویژه پیستون ملاحظه شد فشار هوای فشرده تاثیر مستقیم روی انرژی جنبشی پیستون ودر نهایت سرعت چال زنی خواهد داشت. فشار هوای فشرده در کمپرسورهای حدود 7تا8 اتمسفر است. هر چه فشار هوای فشرده بیشتر شود سرعت چال زنی نیز افزایش خواهد یافت. دراین صورت مصرف انرژی دستگاه حفاری عملا بیشتر خواهد شد وطبیعی است که فشار زیاد خستگی زودرس ماتریال وسایل حفاری واحتمال شکست مته را بدنبال خواهد داشت.در حال حاضر فشار هوای فشرده کمپرسورهای معمولی معدنی حدود 8 اتمسفر وبرخی دارای فشار بالای 15 اتمسفر هستند.

خروج ریزه های حفاری از ته چال:
برای خروج ریزه های حفاری از ته چال از سیال های مثل هوای فشرده و آِ اب استفاده می شود.همانطور که می دانیم در صورتی که وزن مخصوص جسمی از بتدریج اضافه می شود تا این جسم بسرعت نهایی خود در مایع رسیده و از آن رسیده و از آن پس با سرعتی ثابت به سقوط خود ادامه می دهد.نیروی موثر برای سقوط جسم وزن آن وعوامل جلوگیری کننده از سقوط مقاومت مایع در مقابل حرکت جسم ونیروی ارشمیدس است.
ریتینگر سرعت نهایی سقوط ریزه ها حفاری را مطابق رابطه زیر محاسبه کرده است.در این رابطه v سرعت ،سقوط،c عدد ثابت ،dk قطر ریزه حفاری، kچگالی ریزه حفاری، m چگالی سیال است.

ملاحظه می شود سرعت نهایی سقوط ریزه های حفاری با جذر چگالی وابعاد آنها نسبت مستقیم وبا جذر چگالی مایع نسبت معکوسدارد برای آنکه ریزه های حفاری به محض جدا شدن از ته چال توسط ماده شستشو دهنده حمل گردند ضروری است که سرعت سیال از سرعت نهایی سقوط بزرگترین تکه جدا شده سنگ بزرگتر باشد. در این صورت خرده سنگ بلافاصله از ته چال جدا شده وحفر چال ادامه می یابد. در صورتی که خرده سنگ در ته چال باقی بماند سرمته ضربات خود را روی ریزه های حفاری جدا شده که هنوز در ته چال باقیمانده اند وارد آورده و به ریزتر نمودن آ»ها می پردازد تا با توجه به ابعاد ریزه های حفاری حمل آنها از چال امکان پذیر شود. در این حالت سرعت چال زنی کم می شود.
در حالتی که برای شستشو از آب استفاده می شود در چال قائم سرازیر سرعت آب بایستی 4/0 تا1 متر بر ثانیه باشد واگر از هوا استفاده می شود سرعت هوا باید 15تا30 متر بر ثانیه باشد تا چال از گرد وخاک پاک گردد. تمیز شدن چال معایب زیر را بوجود می آورد.
- گیر کردن مته در چال در حین حفر چال
- پایین آمدن سرعت چال زنی
- کم شدن راندمان ماده منفجر

اتلاف انرژی در چال زنی ضربه ای
در مسیر انتقال انرژی از کمپرسور تا رسیدن آن به سنگ مورد حفاری مقداری از انرژی بعلل مختلف از بین می رود وهمه انرژی تولید شده به سنگ نمی رسد. علل ومحلهای اتلاف انرژی در سه بخش زیر مورد بررسی قرار می گیرند

1-اتلاف انرژی از کمپرسور تا پرفوراتور:
هوای فشرده در مسیر خود از کمپرسور تا محل مصرف که پرفوراتور است باین علل بخشی از انرژی خود را ازدست می دهد.
معایب مکانیکی کمپرسور- اصطکاک هوای فشرده با جدار لوله های انتقال- افت انرژی در محل اتصالی ها از قبیل دو راهی، سه راهی، شیر،زانو،انشعابات وغیره
افت انرژی در پیچ و خمهای لوله –نشت هوای فشرده به بیرون بعلت نقص کار لوله کشی .بدیهی است که انتخاب لوله مناسب ولوله کشی صحیح مقداری از اتلاف انرژی خواهد کاست اما هرگز آن را به صفر نمی رساند و مقداری انرژی به وجود خواهد داشت.
2-اتلاف انرژی از ته مته به سرمته:
وقتی که پیستون دستگاه حفاری تحت تاثیر هوای فشرده بحرکت افتاده وضربه ای به ته مته وارد میکند تمام انرژی منتقل شده به مته بر سر مته نخواهد رسد و بخشی از آن در راه تلف میگردد . این اتلاف به دو علت عمده صورت می گیرد :
- اتلاف انرژی بدلیل نوع مته مصرفی ( یک پارچه چند تکه )
- اتلاف انرژی بعلت وزن سمته
الف- اتلاف انرژی به دلیل نوع مته : پس از وارد آمدن ضربه بوسیلة پیستون ، در مته حرکتی مثل حرکت کرم خاکی تولید می شود . بدین ترتیب که اگر مته را بصورت قطعات در کنار یکدیگر چیده شده فرض نمائیم در قسمتی از مته که انرژی ضربه ای به آن نقطه رسیده است قطعات به یکدیگر مثل مته هاییک پارچه ، اتلاف انرژی از این بابت حداقل خواهد بود . ولی در حالتی که میله های حفاری بوسیله کوپلینگ بهم وصل می شوند . در واقع نگاهداشتن این دو قطعه در کنار یکدیگر به توسط نیروی اصطکاک انجام می گیرد و در این نقطه انتقال انرژی ضربه ای بصورت حرکت کرم خاکی انجام نشده بلکه بصورت ضربه از قسمت اول به قسمت دوم انتقال می یابد . در این نقطه بخش قابل ملاحظه ای از انرژی ضربهای که می تواند تا 30% انرژی وارده نیز باشد تلف گشته و بقیة آن به قطعه بعدی منتقل می شود . بنابر این در حفر چالهای عمیق باید با انتخاب مته های بلندتر حتی المقدور از تعداد نقاط ارتباطی که در آنها ارتباط توسط نیروی اصطکاک انجام می شود کاست .
ب- اتلاف انرژی در اثر وزن مته : هر چه مته سنگین تر باشد اتلاف انرژی وارده به آن از ته مته (محل اصابت ضربه ) تا سرمته ( محل انتقال انرژی به سنگ ) بیشتر است . می دانیم که در پرفوراتور ابتدا پیستون با سرعت V به ته مته برخورد کرده سپس هر دو با سرعت U بحرکت ادامه می دهند که البته مدت و مسافت حرکت اخیر خیلی سکم است و آن مقداری است که سرمته در سنگ نفوذ می کند و انرژی جنبشی منتقل شده به سرمته سبب شکسته شدن سنگ می شود . اگر :
M جرم پیستون
M جرم مته
V سرعت پیستون هنگام برخورد با ته مته
U سرعت حرکت مجموعه پیستون و مته بعر از برخورد باشد .
(1) طبق اصل بقاء مقدار حرکت MV=(M+m)U
(2) نتیجه گیری می شود
(3) انرژی جنبشی منتقل شده به ته مته
(4) انرژی جنبشی منتقل شده به سنگ
با جاگذاری از رابطه (2) در رابطه (4) نتیجه میگیریم که انرژی منتقل شده به سنگ برابر است با :

با دقت در این رابطه ملاحظه می شود که هر چه m بزرگتر باشد اتلاف انرژی بیشتر است . مثلاً در حالتی که m=M باشد تلف انرژی 50% انرژی جنبشی کل خواهد بود . هر چه چال عمیف تر شود بدلیل ازدیاد m اتلاف انرژی زیاد شده و انرژی منتقله به سرمته کم می شود . با اضافه شدن طول چال ممکن است مقدار m به حدی بر سد که انرژی کافی برای شکستن سنگ به سرمته نرسد و کار چال زنی منحصر بکار کردن بی مورد چکش حفاری و سایر لوازم مربوط گردد.
حالتهایی پیش می آید که باید چال عمیق حفر کرد ( حفره چاه آب ، چاههای اکتشافی ) و یا اینکه باید چال قطور مثل حفرچالهایمخصوص معادن روباز بزرگ حفر شود که احتیاج به سرمته بزرگ وزین دارد . در چنین حالتهائی برای این که از هدر سرفتن انرژی حتیالمقدور جلوگیری شود ، روش های دیگری برای حفر چال ابداع شده اند که عبارتند از:
- روسش چال زنی D.T.H
- روش چال زنی دورانی
3- اتلاف انرژی از سر م

دانلود مقاله نمای ساختمان؛ اهداف و کارکردها، بایدها و نبایدها

اختصاصی از فایل هلپ دانلود مقاله نمای ساختمان؛ اهداف و کارکردها، بایدها و نبایدها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

از زمانی که زیبایی ظاهری و آرامش، آسایش و ایمنی هر چه بیشتر محل زیست بشر و صد البته صرفه جویی در مصرف انرژی برای ساختمانها مد نظر قرار گرفت، ایجاد نماهای با مصالح و شیوه های اجرایی متفاوت و متنوع در دستور کار مالکان و سازندگان ساختمانها قرار گرفته‌است.البته از این نظر ایرانیان دارای سابقه طولانی و دیرینه در امر نما سازی برای ساختمانها هستند.و در طول تاریخ از گچبری و آهک بری برای نما سازی استفاده می‌کرده‌اند. نتیجه و حاصل کار هنرمندانه و در عین حال فنی و اصولی معماران و بناها و سازندگان ایرانی را می‌توان در بناهای تاریخی مثل مساجد جامع بسیاری از شهرها از جمله شیراز، تبریز، اصفهان و بسیاری از عمارت ها، بقعه ها و مقبره ها و بسیاری دیگر از بناهای قدیمی‌و تاریخی در جای جای کشور، به عینه مشاهده کرد.
دانستن اینکه در نظر گرفتن نما برای ساختمانها چه هدف یا اهدافی را دنبال می‌کند، و چه عواملی در نوع و شیوه اجرایی این قبیل نماها موثرند، لازم و ضروری است.اما نکته‌ای که در اینجا و قبل از پرداختن به بحث اهداف و انواع نماها باید به آن اشاره شود، اینکه هر نوع نمایی که با هر نوع مصالح ساختمانی و با هر هزینه‌ای که ساخته شود، باید به طور کاملاً صحیح و اصولی نگهداری شوند و در صورت آسیب دیدگی نما، برای اجتناب از صدمات جدی تر و در نهایت تخریب کلی نما و ساختمان و نیز به منظور حفظ و احیای منظره و جلوه ساختمان، باید قسمتهای آسیب دیده کاملاً مرمت و تعمیر شوند.
موارد زیر را می‌توان بعنوان دلایل واهداف اصلی نما سازی در ساختمانها نام برد:
1-زیبا و دلپذیر شدن جلوه ظاهری و بیرونی ساختمان و در نهایت دورنما و منظره (View) مناسب و قابل قبولِ شهر یا محلی که ساختمان در آن واقع شده‌است.
2-کاهش اتلاف انرژی در تمام فصول سال؛ چراکه نما در ساختمان نقش یک عایق حرارتی و برودتی را بازی می‌کند، که هم از هدر روی انرژی تولیدی سیستمهای گرمایشی و سرمایشی ساختمان ممانعت می‌کند و هم می‌تواند بر حسب جنس، رنگ و میزان سطحی که دارد، باعث دفع و انعکاس گرما در فصل تابستان خصوصاً در مناطق گرمسیری شود، وعکس همین عملکرد را در فصل زمستان برای جذب انرژی خورشیدی و گرم شدن ساختمانها درمناطق سرد سیری ایفا نماید.
3-نمای ساختمان بعنوان عایق صوتی ایده‌ال و مناسب؛ کاملاً واضح و روشن است که نمای ساختمان نقش بسیار مهمی‌در کاهش ورود میزان آلودگی های صوتی و صداهای آزاردهنده محیط بیرون به فضای داخلی ساختمانهای اداری و مسکونی و ...است.که این مساله در ابر شهرهای با آلودگی های بالای صوتی بیشتر نمود پیدا می‌کند.در ساخت و سازهای عصر حاضر، این عایقکاری صوتی با استفاده از نماهای شیشه‌ای و با بکار گیری شیشه های چند لایه که مابین آنها با گازهایی مثل آرگون پرشده یا خلاء می‌باشد، به نتایج بهتری (هم بهره‌گیری از نور بیرون برای تامین روشنایی داخل ساختمان و هم ممانعت از ورود صداهای ناهنجار به‌داخل) با بازده بالاتری رسیده‌است.نماهای با جنس سنگ، بتن و آجر نیز عایقهای خوبی از نظر صوتی هستند.
4-کمک به افزایش دوام و پایداری ساختمانها در برابر شرایط نا مساعد جوی و محیطی (زلزله، باد، باران اسیدی و رطوبتهای خورنده، یخبندان، گازهای اسیدی موجود در هوای آلوده شهرهای بزرگ، پرتوهای مضر خورشید مثل اشعه ماورائ بنفش، گرد و خاکها و دوده های حاوی مواد شیمیایی) و در نتیجه افزایش عمر مفید ساختمان.
همانطور که همه ما می‌دانیم از مصالح مختلف مثل آجر، سنگ، بتن، شیشه و ...برای ایجاد نمای ساختمانها استفاده می‌شود.که در این مجال به بیان خصوصیات و ضوابط کلی لازم الرعایه در این قبیل نماها میپردازیم.
نماسازی شیشه‌ای: استفاده از شیشه دارای قدمتی در حدود 6500 سال است.اولین بار در حدود 3500 سال پیش مصریان از شیشه برای ساخت ظروف استفاده کردند.بر اساس شواهد تاریخی، در قرن ششم میلادی برای نخستین بار در کلیسایی در قسطنطنیه از شیشه بعنوان یک مصالح ساختمانی استفاده شد.قصر کریستال لندن اولین ساختمان شیشه‌ای بود که در سال 1851 احداث شد.البته در ابتدای امر استفاده از شیشه در کارهای ساختمانی با استقبال چندانی ربرو نشد، ولی با گذر زمان و با پیشرفتهای چشمگیری که در کار تولید انواع شیشه ها، از جمله شیشه های نشکن، دو یا چند جداره عایق صدا و حرارت، شیشه های رفلکسی و ...بوجود آمد، هر روز به میزان استفاده از اقسام مختلف شیشه بعنوان یک مصالح ساختمانی بسیار زیبا، عایق و در عین حال با صرفه اقتصادی افزوده می‌شود.علاوه بر مزایای فوق یکی دیگر از محاسن عمده استفاده از شیشه در ساختمان، فراهم شدن امکان دید وسیع و روشنایی کافی برای ساکنان است که در صورت استفاده از انواع خاص آن این دید می‌تواند فقط از داخل به خارج باشد و نوری هم که وارد فضای داخل می‌شود، عاری از هر گونه اشعه مضر خورشید باشد، چراکه تقریباً تمام اشعه های زیان آور آفتاب در برخورد با سطح شیشه ها، بازتاب پیدا کرده و نوری که از شیشه عبور می‌کند، هیچگونه ضرری برای اشخاص یا اشیائ منزل ندارد.
نما سازی به روش اندود کاری و با استفاده از ملاتها: در این شیوه بر حسب شرایط جوی و محیطی منطقه، جنس مصالح سطح زیر کار از نظر میزان جذب آب و رطوبت و میزان مقاومت و چسبندگی و ...از ملاتهای سیمانی، گچی، گلی، آهکی ویا ترکیبی از آنها استفاده می‌شود.بعنوان مثال از نظر مقاومت ملاتهای سیمانی دارای بیشترین مقاومت و ملاتهای گلی و گچی به ترتیب دارای کمترین مقاومت هستند.بنابراین در صورت نیاز به یک نمای با مقاومت بالا، هیچگاه نمی‌توان از ملاتهای گچی یا گلی استفاده کرد.اما بر عکس شکل پذیری و گیرش نماهای گچی بیشتر و سریعتر از انواع سیمانی است.
نما سازی با استفاده از روکشهای خارجی: از دیگر متدهای نما سازی بکارگیری روکشهای خارجی مثل رنگهای لعابی، سنتی و ذیگر انواع رنگها و نیز استفاده از انواع روکشهای ساخته شده با مواد رزینی مثل رزینهای اکریلیک، الکید، پلی استر، فنولیک، نیتروسلولز و ...است.
عوامل موثر در نما سازی ساختمانهای مدرن:
-نحوه و میزان دسترسی سازندگان و مالکان ساختمانها به مصالح ساختمانی.
-نوع و شیوه اجرایی که در احداث ساختمان بکار گرفته می‌شود.
-نوع کاربری ساختمان یا فضای مورد نظر (اداری ، مسکونی ، آموزشی و .
-شرایط و وضعیت محل یا منطقه احداث ساختمان(آب و هوا، میزان رطوبت، زمین شناختی و .
-مسایل اقتصادی از نظر میزان بودجه و اعتبار اختصاص یافته برای احداث سازه مورد نظر (در پروژه های دولتی) و میزان توان مالی افراد در ساخت منازل شخصی.
-رعایت اصول زیبایی شهری یا روستایی و مد نظر قرار دادن هماهنگی ظاهری و نمایی ساختمان با سازه و ساختمانهای مجاور.
-جهت وزش بادهای زمستانی و نیز جهت و نحوه تابش آفتاب بر سطح نما.
-و درنهایت گسترش علم و فناوری ارتباطات، برای بهره گیری از وسایل وتجهیزات مدرن و مصالح نوین و نیز ایده گرفتن از نماسازی سایر کشورهای دارای سبکهای خاص و پیشرفته در معماری ساختمان، البته متناسب با شرایط محیطی و اقلیمی‌منطقه مشابه در کشور.
نکاتی که در نماسازی ساختمانهای با نمای سنگی، آجری، بتنی، شیشه‌ای و ...باید رعایت کرد:
-تمیز کردن سطح زیرین نما قبل از نما کاری طوریکه از هر نوع آلودگی (گردو خاک، شوره زدگی، دوده گرفتگی، زنگ فلزات، باقی مانده های مصالح سطح زیرین و کاملاً پاک شود.
-در صورت استفاده از نماهای آجری، برای جلوگیری از جذب آب ملات توسط آجرهای نما، زنجاب کردن آجرها و نیز بکارگیری ملات با نسبت آب و سیمان و ماسه و آهک مناسب با قدرت چسبندگی و مقاومت مناسب.در این نوع نما، چیدن آجرها بصورت کله وراسته برای مشارکت آجرهای نما در باربری سازه و همچنین به منظور پیوستگی آجر نما با آجرهای پشت ِکار لازم است.البته نباید فراموش کرد که انجام نماهای آجری باید در شرایط محیطی مناسب و با دما و میزان رطوبت استاندارد و بدون یخبندان صورت گیرد.ذکر این نکته هم لازم است که آجر مصرفی در نمای ساختمان با آجرهایی که در دیوارهای تیغه‌ای یا باربر مصرف می‌شوند متفاوتند.علاوه بر این، این آجرها باید فاقد هرگونه ترک خوردگی، شوره زدگی و آلودگی های شیمیایی باشند و البته بایستی در برابر شرایط نامساعد محیطی از جمله یخبندان های شدید مقاومت بالایی داشته باشند.
-استفاده از سیمانهای ضد سولفات در نماهای بتنی، سیمانی و آجری برای مقابله با حمله سولفاتها و جلوگیری از آسیب دیدگی و تخریب نما و در کل تمام ساختمان لازم است.
-نصب آبچکانها و قرنیزهای شیبدار (شیب به داخل) برای ممانعت از نفوذ آب و رطوبت بداخل ساختمان.
-اجرای همزمان و هماهنگ دیوار چینی در نما در تمام ارتفاع ساختمان و لابند کردن آجرها.
-بند کشی صحیح و اصولی با ملات ریزدانه و پرمایهء مناسب و متراکم برای زیبایی بیشتر و نیز ممانعت از نفوذ آب و رطوبت بداخل دیوارنما و دیوار زیرین.
-استفاده از سنگهای نمای پردوام و با مقاومت بالا در برابر یخ زدگی و شرایط نا مساعد جوی و محیطی ( نور خورشید، آب و رطوبت )، با بافت و شکل مطلوب، بدون ترک خوردگی و خلل و فرج و مهمتر اینکه از نظر قیمت دارای صرفه اقتصادی باشد.
-در صورت بکار گیری سنگهای رودخانه‌ای و سنگهای ضخیم در نماهای سنگی باید تا گرفتن کامل ملات از قالبهای مناسب استفاده کرد.
-در صورت استفاده از سنگهای پلاک بایستی از این سنگها در برابر رطوبت یخبندان مراقبت نمود و مواد زاید را از سطح این سنگها پاک کرده و با استفاده از یکی از روشهای زیر سنگها را کاملاً به سطح زیرین محکم کرد: لقمه گذاری، پیچ و رولپلاک کردن، نصب سیم و اسکوپ یا قلاب برای اتصال بهتر و محکمتر.
-در نماهای بتنی، سیمانی که در تهیه این نوع بتنها مورد استفاده قرار می‌گیرد باید، در برابر حملات مواد شیمیایی و نیز تغییرات درجه حرارت و رطوبت دارای سرعت کسب مقاومت بالایی باشد.در تابستان باید از سیمان با گرمای هیدراته پایین و در زمستان بر عکس باید از سیمان با گرمای هیدراتاسیون بالا استفاده کرد.لازم به ذکر است که اختلاط بتن و حمل ونقل، قالب بندی، ریختن وتراکم آن نیز باید بطور کاملاً صحیح و اصولی و در شرایط محیطی مناسب و ایده‌ال هم از نظر دما و هم از نظر میزان رطوبت انجام شود.
-سنگدانه های و به طور کلی مواد اولیه مصرفی در تهیه مصالح و ترکیبات لازم برای کار نماسازی باید تمیز و عاری ازهر گونه نا خالصی اعم از خاک، گل و لای، ناخالصیهای معدنی و مواد زاید بوده و در عین حال دارای مقاومت بالا و شکل و بافت مطلوب و مناسب باشند.البته آب مصرفی در بتنها و ملاتها نیز باید عاری از انواع ناخالصی ها باشد (مثل آب آشامیدنی یا آبهای کاملاً تصفیه شده
-رنگ آمیزی مجدد ساختمان در مواقع لزوم؛ چراکه چند سال پس از ساخت ساختمان، تحت تاثیر شرایط جوی و محیطی رنگ ساختمان دچار تغییرات فیزیکی و شیمیایی شده و کیفیت و حالت مطلوب اولیه خود را ازدست داده و نیاز به بازسازی (رنگ آمیزی مجدد) دارد.
-آماده سازی سطح زیر کار برای نما سازی: بسته به نمایی که قرار است استفاده شود سطح زیر کار باید قبل از احداث نما، بند کشی، کرم بندی، شمشه گیری، خراشیده یا آجدار شود و یا در صورت نیاز توری سیمی‌ویا توری مرغی نصب شود و سطح آن هموار و شاید هم ناهموار شود( برای اتصال بهتر نما و سطح زیر کار)، تمیز کردن و پاک کردن سطح زیرین از هر گونه آلودگی مثل لکه ها، اضافه ها و باقی مانده مصالح، دوده ها و گرد و خاک و ...امری کاملاً ضروریست.و در صورت وجود خرابی و نقصان در سطح زیر کار باید آسیب دیدگی های آن به طور کامل بر طرف شود و بعد کار نما سازی روی آن صورت گیرد زیرا در غیر این صورت این خرابیها به مرور زمان به نما هم منتقل شده و باعث آسیب دیدگی آن می‌شود.
-در صورت نیاز استفاده از عایقهای رطوبتی و حرارتی در نما و ممانعت از نوسانات شدید دمایی در مصالح نما خصوصاً در زمان گیرش آنها امری کاملاً اجباری است.
-رنگ آمیزی و ضد زنگ کردن شبکه های فلزی که در ماتریسها و ملاتهای سیمانی یا آهکی و یا گلی قرار می‌گیرند، ضروری است.
-کاستن از فاصله زمانی و مکانی بین ساخت بتن و ریختن آن در قالب مورد نظر و متراکم کردن آن در نماهای بتنی لازم است.
-بتن ریزی در میزان رطوبت و دمای مناسب محیطی؛ بهترین دما برای بتن ریزی بین 20 تا 40 درجه سانتی گراد است، که این نوسان دما بستگی به دمای محیط موقع بتن ریزی دارد.
-باید سعی شود که دمای آب مصرفی برای ساخت بتن یا ملاتها، در مراحل مختلف یکنواخت باشد.
-همواره باید این نکته را مد نظر داشت که علل خرابی نماهای سنگی (سنگهای بادبر، مکعبی، لایه‌ای، رودخانه‌ای، سنگ پلاک (لوحه سنگ)، چند وجهی‌های منظم و نا منظم و ...) یکی از عوامل زیر است: نصب کردن ناصحیح سنگهای نما - استفاده از مصالح غیر استاندارد - اتصال و پیوستگی نا مناسب بین سنگهای نما و سطح زیر کار.پس باید سعی شود که هیچکدام از کارهای غیر اصولی فوق انجام نگیرد که هم نما و هم مجموعه ساختمان دچار نقصان و خسارت جزیی یا کلی شوند.نا گفته نماند که نم و رطوبت یکی از دلایل پیوستگی ناقص بین سنگهای نما و سطح زیر کار است، بنابراین خشک نگه داشتن سطح تماس این دو چه در زمان اجرا و چه بعد از آن کاملاً ضروری است.
-در نما سازی های آجری بند کشی بین ردیفها به دو دلیل زیر باید به طرز کاملاً صحیح انجام شود: زیبایی هر چه بیشتر نمای ساختمان – ممانعت از نفوذ آب، رطوبت، تغییرات یکباره و شدید دما، بخارت و گازهای مخرب، و اسیدی موجود در هوای محیط بداخل سیستمهای پوششی محافظ و جدا کننده ساختمان خصوصاً دیوارها.
دلایل آسیب دیدگی نمای ساختمانها:
نمای ساختمانها در اثر عوامل زیر دچار خرابی هایی از قبیل طبله کردن، ترک خوردگی، شوره زدگی، آلوئک، لکه دارشدن، پوسته پوسته شدن، کنده شدن سنگها و آجرهای نما، تغییر رنگ و ظاهر اولیه نما و ...می‌شوند:
-نشست جزیی یا کلی ساختمان - یخبندان و انجماد آب یا رطوبت اضافی موجود در نما یا سطح زیرکار- انقباض و انبساط هاو یخ و آب شدنهای متوالی و با اختلاف دمای شدید - شوره زدگی یا سولفاته شدن نما در اثر استفاده از آب حاوی سولفاتهای محلول در آب مصرفی برای ساخت ملاتهای سیمانی و گچی و...و نیز بتن مصرفی در تولید نماهای بتنی، البته این مواد سولفاتی ممکن است در خود آجر یا ترکیبات دیگر ملاتها هم وجود داشته باشند - آتش سوزی خصوصاً در نماهای بتنی - ترک خوردگی و به طور کلی آسیب دیدگی سطح زیر کار - اختلاط نادرست ترکیبات و اجزا در نماهای بتنی و سیمانی و نیز ملاتهای مصرفی - استفاده از نوسان بالای دما برای گیرش سریع اندودها و ملاتهای بکار رفته در نما سازی بعنوان مثال استفاده از وسایل گرم کننده.
همانطور که در ابتدا بیان شد، یکی دیگر از اهداف نما سازی برای ساختمانها علاوه بر حفظ دوام و پایداری آن، زیبایی و جلوه ظاهری مناسب و مطلوب ساختمان است، که هم موجب دلپذیری و جذابیت بیشتر ساختمان می‌شود و هم در نهایت افزایش وزن بصری وزیبایی کلی منطقه محل ساخت آنرا در پی خواهد داشت.این چنین نمایی مسلماً اثر مطلوب‌تر و بهتری بر دید و روحیه ساکنان و بینندگانِ ساختمان خواهد داشت.بنابراین نکات بر شمرده فوق راهکارهایی هستند که بیشتر به منظور دوام، مقاومت و کارایی بیشتر و افزایش عمر مفید و پر بازده نما کارایی دارند و در زیبایی نما نقش کمرنگ تری را ایفا می‌کنند.بنابراین برای اینکه نمای ساختمان جلوه و دید بصری درخور توجهی داشته باشد، علاوه بر دستورالعملهای سازه‌ای فوق، باید بارعایت ضوابط معماری و بکارگیری رهیافتهای مربوط به افزایش جذابیت و صمیمیت ساختمان در نما تلاش کرد تا حد امکان علاوه بر اینکه ساختمان از نظر سازه ای دارای مقاومت کافی در برابر نیروهای داخلی و خارجی است، با رعایت ضوابط فوق و صد البته با بکارگیری خلاقیت ها و نوآوری های فردی معمار و حتی بنا البته ضمن حرکت در چارچوب ضوابط معماری خارجی ساختمان و نما سازی، دارای ظاهری مطلوب و ایده‌ال باشد.از جمله؛ آرایه دادن به پنجره ها با بکار گیری میلگردها و چارچوبهای شکیل با رنگها و خم و راستهای زیبا و مناسب.- استفاده از روکشهای بازتابی و منعکس کننده خصوصاً در نمای ستونهایی که در کنار ورودی ها قرار می‌گیرند.چراکه این کار باعث کاهش حجم ظاهری ستون شده و از طرفی هم جنبه مانع بودن آنرا از بین می‌برد.- ایجاد شیارهای تزیینی در سطح دیوارها، که نه تنها اثر منفی در خصوصیات عایق صوت و حرارت بودن ان ندارد، بلکه موجب کاهش ضخامت ظاهری دیوار و در نتیجه دید بصری بهتر آن ودر کل نمای زیباتر ساختمان می‌شود.- ایجاد انحنا در بالای ورودی ساختمان که ضمن تاکید بر وجود ورودی اهمیت، جذابیت و صمیمیت نما را بیشتر می‌کند._ وجود اندود سفید در نما خصوصاً در قسمت ورودی ساختمان که در واقع نوعی نورپردازی محسوب می‌شود، که باعث جلب توجه و زیبایی بیشتر نمای ساختمان می‌شود.- بکار گیری رنگ تیره تر و سنگین تر ( مثلاً استفاده از سنگهای گرانیتی ) در قسمت پایین و رنگهای روشنتر در بالای نما، موجب افزایش وزن بصری و جذابیت قامت سازه شده و هم به نوعی استقامت، پایداری و استحکام را در نما و خود ساختمان به بیننده القا می‌کند و همین باعث می‌شود که فرد احساس اطمینان و آرامش بیشتری بکند.در واقع این کار باعث می‌شود که سازه به دو قسمت بالا و پایین تقسیم شود که همین امر باعث می‌شود که ارتفاع و در کل حجم ظاهری ساختمان کمتر به نظر برسد._ ترفند دیگری که در زیباتر شدن نما می‌تواند موثر باشد، بکار گیری خطوط سفید( چارچوب یا نمای سفید ) به دور پنجره ها خصوصاً پنجره های دایره‌ای شکل و یا با شکلهای نزدیک به آن است.زیرا این کار ترکیب بندی رسمی‌تر و اندازه ظاهری مناسبتری به آنها می‌دهد ._ و ....
نما در واقع واسطه و بهتر بگوییم زبان گویای ساختمان با محیط اطراف آن محسوب می‌شود.بنابراین اجرای صحیح و اصولی آن یعنی تقویت و تحکیم ساختمان و قدرت بیان آن.به امید اجرای صددرصد اصول نماسازی در ساختمانها در کشور عزیزمان، ایران.
نوع، کمیت و کیفیت مصالح
از این دیدگاه ساختمان ها به طور کلی به چهار دسته ساختمان های فولادی، بتنی، ساختمان های با مصالح بنایی (آجری) و ساختمان های چوبی تقسیم می شوند.با توجه به کاربرد بیشتر و به روز بودن ساخت سازه های بتنی و فولادی در عصر حاضر، قوانین موجود در زمینه ساخت این دو نوع سازه را بیشتر مورد بحث و بررسی قرار می دهیم.سازه های بتنی و فولادی اگر براساس اصول مهندسی و ضوابط و آئین نامه های اجرایی موجود ساخته شوند، تفاوت آنچنانی از نظر مقاومتی با هم ندارند.با یادآوری این نکته که، فولاد در برابر حرارت و مواد شیمیایی نسبت به بتن مقاومت کمتری دارد (آتش سوزی و ذوب شدن، زنگ زدگی، پوسیدگی و...).در زلزله هر چه اعضای سازه شکل پذیرتر و انعطاف پذیرتر باشند، خسارات مالی و جانی وارده کمتر خواهدبود.برای این کار بهتر است از فولاد کم کربن، جوش پذیر و دارای شکل پذیری بالا استفاده شود.البته صرفا فولادی بودن یک سازه تضمینی بر مقاومت آن در برابر زمین لرزه نیست.به عنوان مثال برج 20 طبقه
Pinot Suarez که یک برج فولادی بود در زلزله سال 1985 مکزیکوسیتی، کاملا فرو ریخت.بنابراین مقاومت بالای سازه های فولاد مستلزم اجرای اتصالات و جوش ها و سایر مولفه های اجرایی آنها، به طور کاملا علمی و فنی و بر اساس آئین نامه های ملی و بین المللی موجود است.
آنچه باید در ساختن خانه ها بدانیم
مقاومت هر سازه در برابر زلزله به دو عامل اساسی بستگی دارد: یکی نوع ساخت سازه و به کارگیری اصول و قوانین مهندسی در طراحی و اجرای آن و دیگری بزرگی و قدرت زلزله
در سالهای اخیر از طریق رسانه های گروهی هر چند وقت یک بار خبری در مورد روش های ابداعی مهندسان سازه برای مقاوم سازی ساختمان ها یا ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله شنیده می شود؛ شیوه هایی مثل قرار دادن ساختمان روی بلوک های لغزشی، حفر کانال های بسیار بزرگ در اطراف فونداسیون ها (پی ها)، معلق کردن ساختمان از زنجیر(!)، آویزان کردن پاندول های بزرگ از سقف و....نکته قابل تامل در مورد این راهکارها، تقریبا غیر عملی بودن آنها با توجه به وضعیت ساخت وساز در کشوری مثل ایران آنهم در مقیاس وسیع است.البته نه تنها در ایران بلکه در اکثر کشورها این کار تا حدود زیادی نشدنی است و اگر هم قابلیت اجرایی داشته باشند بسیار هزینه بر بوده، برای تمام ساختمان ها قابلیت اجرایی ندارند.در کنار این روش ها، کارهایی مثل استفاده از جدا سازها، میرا کننده ها و جذب کننده های انرژی (قرار دادن فنرهای پلاستیکی ویژه یک یا چند لایه در پی ساختمان) برای کاهش خسارات و تلفات، عملی تر به نظر می رسد.
با توجه به توضیحات فوق، در حال حاضر بهترین راه حل یافتن شیوه هایی برای بهبود روند ساختمان سازی کنونی است.یعنی با تغییراتی چند در روش های اجرایی و صد البته با انجام کارها بر اساس ضوابط و آئین نامه ها از ابتدا تا اتمام کار اجرایی پروژه ها، می توان به نتایج بسیار بهتری دست یافت.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  10  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله کنترل الحاقی سازه

اختصاصی از فایل هلپ دانلود مقاله کنترل الحاقی سازه دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

انواع کنترل الحاقی سازه ها
به طورکلی سیستم های کنترل الحاقی به چهاردسته کنترل غیرفعال ، نیمه فعال ، فعال ومرکب تقسیم می گردند.

1-1- کنترل غیرفعال
درسیستمهای غیرفعال اثر میرایی بدون اعمال انرژی خارجی بر روی سیستم گیرا حاصل می گردد و عملکرد این وسایل بواسطه حرکت ناشی اززلزله صورت می گیرد که رفتاری درجهت استهلاک انرژی ازخود نشان می دهند . این سیستم ها نیاز به استهلاک انرژی سازه اولیه را با انعکاس یا جذ بخشی از انرژی ورودی کاهش می دهند و به موجب آن امکان تخریب سازه ای کاهش می یابد ( هاوزنر 1997) .
ولی استفاده ازاین سیستمها به این دلیل که نمی توانند تعاملی با هرشرایط بارگذاری خارجی یا الگوهای معمول داشته باشند محدود می شود. یکی ازگونه های سیستمهای کنترل غیرفعال جدا سازی لرزه ای است (اغلب به نام جدا ساز پایه خوانده می شود ). یک سیستم جدا ساز لرزه ای ، نظیر آن چه که درشکل (1-1) نشان داده شده ، عمدتا درپی یک سازه قرارمی گیرد. سیستم جدا ساز قابلیت انعطاف پذیری وجذب انرژی را نشان می دهد ، درنتیجه ترازانرژی را که می تواند به سازه منتقل شود کاهش می دهد. مهمترین نیازمندیها برای یک سیستم جدا ساز انعطاف پذیری آن جهت تطویل پریود طبیعی و تولید اثر جداسازی ، صلبیت کافی اش درمقابل ارتعاشات محیطی تحت بارهای سرویس وقابلیت استهلاک انرژی ان است.

تصویر (1- 1) سیستم های جداساز لرزه ای

تجهیزات جداسازی لرزه ای عبارتند از تکیه گاههای الاستوهریک ، تکیه گاههای سربی لاستیکی ، تکیه گاههای لاستیکی با میرایی بالا ، تکیه گاههای اصطکاکی لغزشی آونگی ، وغیره .( soong and constantinou 1994) نمونه دیگری ازسیستم کنترل غیرفعال تجهیزات سیراکننده غیرفعال اضافی به کارگرفته اند ؛ این ابزار یک سازه را به دلیل افزایش ظرفیت استهلاک انرژی اش محافظت
می کنند. سیستم گیرا الحاقی با جذب بخشی از انرژی وارده برسازه عمل می کند . درنتیجه خواسته های استهلاک انرژی کاهش یافته ازخرابی ساده اولیه جلوگیری می شود. این اثر به وسیله تبدیل انرژی جنبشی به گرما یا پخش انرژی درمیان مودهای ارتعاشی قابل دستیابی است.
روش اول ازابزاری که براساس اصولی چون ، لغزش اصطحکاکی ، جاری شدن ماده ، تبدیل ماهیت درماده ، وتغییر ویسکوالاستیک اجسام یا مایعات عمل می کنند ، استفاده می نماید .
روش دوم استهلاک انرژی یکپارچه کردن جاذبهای ارتعاش دینامیکی است ، نظیر میراگرهای جرمی تنظیمی ، میراگردهای مایع تنظیمی ، وغیره .
ازمزایای روش کنترل غیرفعال امکان بهره برداری همیشگی وعدم نیاز جدی به تعمیرونگهداری واستقلال ازانرژی خارجی وآغاز عمل خودکار آنهاست .

1-2- کنترل فعال
درسیستمهای فعال با اعمال انرژی خارجی سعی برکنترل رفتار ساختمان درهنگام بروز بارگذاری جانبی ازقبیل زلزله می گردد . این انرژی می تواند به صورت ایجاد نیروی خارجی درخلاف جهت نیروی وارد بر ساختمان وخلاف جهت حرکت ساختمان عمل نماید. دراین صورت نیاز به استفاده از سیستمهای پیچیده وکنترل هوشمند نیروها می باشد. سیستم کنترل فعال توانایی هماهنگی با شرایط گوناگون .... سیستمهای کنترل فعال توانایی هماهنگی با شرایط گوناگون بارگذاری وکنترل مودهای ارتعاشی مختلف سازه را دارند ( Housner etaI1997) . یک تصویر کلی ازیک سیستم کنترل فعال در تصویر ( 1-2) نشان داده شده است. دراین سیستم سیگنالهایی که برای کنترل فعال کننده ها فرستاده می شوند تابعی ازپاسخگویی تخمین زده شده به وسیله حسگرهای فیزیکی هستند ( Houseer etaI. 1997) .
وظیفه اصلی یک طراح سیستم کنترل فعال تعیین یک تدبیر کنترلی است که ازیک پاسخهای تخمینی سازه برای محاسبه سیگنالهای کنترل کننده متناسب جهت انتقال به فعال ساز استفاده کند. تدابیر کنترلی گوناگونی پیشنهاد شده ومورد تحقیق قرارگرفته اند ؛ مثالهایی نظیرکنترل توانمند ، کمترل سود لغزان ، کنترل انطباقی ، کنترل فازی ، کنترل شبکه عصبی ، کنترل غیرخطی ، کنترل مدل پیشگویانه ، وغیره .

شکل (1-2) : نمای شماتیک سیستمهای کنترل فعال

لازم به ذکراست که درروش طراحی « قانون طلایی » وجود ندارد زیرا هرروش کنترل ضعف وقوتهای خودش را دارد. بکارگیری روش ارائه شده به ویژگیهایی هدف مورد کنترل واهداف عملکردی مطلوب وابسه است .

1-3- کنترل نیمه فعال
یک حالت متوازنی بین سیستمهای کنترل فعال وغیرفعال درقالب سیستمهای کنترل نیمه فعال گسترش یافته است . که مبتنی برتجیهزات نیمه فعال هستند. یک ابزار کنترل نیمه فعال خواصی دارد که دریک لحظه واقعی می تواند تنظیم گردد ولی نمی تواند به سیستم کنترل شوند ، انرژی وارد سازد ( Housner et aI 1997) اغلب ، بعضی ابزار به صورت میراگرهای غیرفعال قابل کنترل ارجاع می شوند .
به دلیل اینکه این سیستم ، ابزارکنترل غیرفعال سازگاری بدون نیازبه منبع نیروی بزرگی را ارائه می کنند ، در سالهای اخیرتوجه بسیارزیادی را به خود جلب نموده اند . بسیاری ازاین سیستمها می توانند به تنهایی فقط به نیروی باطری اصلی نیرو به سازه ممکن است ازبین برود. هم چنین ، به دلیل اینکه تجهیزات غیرفعال نمی توانند به سیستم سازه ای انرژی وارد سازند ، استعداد بی ثبات کردن سیستم را ندارند . فعالیتهای توسط چندی از محققین نشان داده است که سیستمهای کنترل غیرفعال ، وقتی به طورمتناسبی بگارگرفته شوند ، به طرزقابل توجهی به جوابهای بهتری از سیستمهای کنترل غیرفعال نائل می شوند ؛ درحقیقت ممکن است آنها حتی سیستمهای کاملا فعال را بی اثر سازند. توانایی مهم آنها درکنترل پاسخهای سازه ای درمحدوده وسیعی از شرایط بارگذاری دینامیکی اثبات شده است . هماهنگونه که درشکل ( 1-3) نشان داده شده نمونه هایی ازبعضی وسایل مورد بحث دیده می شود. میراگر روزنه ای متغیر ، میگراگراصطحکاکی متغیر،

شکل ( 1-3) : میراگرهای روزنه ای متغیر: میراگرهای اصطکاکی متغیر،

میراگرهای مایع تنظیمی ؛ و d میراگرهای مایع قابل کنترل .
میراگرا تنظیم شوند ، ومیگراهای مایع قابل کنترل . سیستمهای کنترل نیمه فعال مجموعه ای ازبهترین خصوصیات سیستمهای کنترل فعال وغیرفعال هستند .
استراتژی کنترل یک سیستم کنترل نیمه فعال مبتنی بر بازبرخورد ارتعاشات سازه است. الگوریتم های مختلف کنترل می توانند مستقیما ازسیستمهای کنترل فعال هماهنگ شوند. اما سیستمهای کنترل نیمه فعال ماهیت ذاتی غیرخطی ابزار نیمه فعال ، عمدتا غیرخطی هستند .

1-4- کنترل مرکب هیبرید
سیستم کنترل مرکب هیبرید HYBRID ترکیب کنترل فعال وغیرفعال برای محافظت سازه دربرابر زلزله های قوی وپرشدت پیشنهاد می گردد. عمل یکپارچه این درسیستم با هم موجب افزایش قدرتمندی سیستم غیرفعال وکاهش نیازمندی به انرژی سیستم فعال می گردد. در روش اصلی جهت بکارگیری سیستمهای هیبرید وجود دارد :
میراگر جرمی هیبرید ( HMD) وسیستم جدا ساز لرزه ای هیبرید . یک میراگر جرمی هیبرید متشکل است ازیک میراگر جرمی تنظیمی ویک فعال کننده جهت افزایش توانمندی آن برای کاهش ارتعاشات سازه ای تحت شرایط بارگذاری مختلف . معمولا انرژی مورد نیاز توسط یک HMD خیلی کمتر ازمقدار انرژی مورد نیاز به وسیله یک AMD با همان عملکرد است .
HMA وی شکل نشان داده شده در یک سیستم HMD تیپ است .
که توسط صنایع سنگین ساخته شده است ، ومرکب است از میراگر جرمی غیرفعال آونگی ویک سیستم هدایت کننده فعال یک موتور الکتریکی نسبتا کوچک ( 75KW).
برج 52 طبقه Shinsuku park Tower ازاین سیستم برای کاهش ارتعاش سازه ای تحت اثر زلزله ای متوسط وباد شدید استفاده می کند .
DUOX ( Ohrui et aI 1994) نوع دیگری ازسیستم HMD .

فصل دوم
میراگرهای جرمی تنظیمی TMD

2-1- تعریف میراگرجرمی تنظیمی
میراگر جرمی تنظیمی ازجلمه ابزار کنترل غیرفعالی است که ازیک جرم ، یک فنر ویک میراگرتشکیل یافته وبرای کاهش ارتعاشات دینامیکی یک سازه برروی آن نصب می شود . این جرم به گونه ای برروی غلتک های تکیه گاهی قرارمی گیرد که فقط امکان حرکت دریک امتداد را خواهد داشت .
اساس کاراین میراگر مبتنی بر تنظیم فرکانسی ارتعاشی این سیستم جرم است می باشد ، اما می تواند با فرکانس هرمود یا مودهایی ازسازه که سعی برکنترل آنها است تنظیم گردد. بنابراین با شروع تحریک خارجی ، حرکت میراگر درفازی خارج از حرکت سازه تشدید شده وانرژی ازطریق نیروی اینرسی که میراگر به سازه وارد می کند ، مستهلک می شود. مفهوم TMD اولین بار توسط فرام درسال 1909 میلادی برای کاهش حرکات قائم و نوسان بدنه کشتی ها مطرح شد . مدتی بعد دن هارتوگ درمورد تنظیم بهینه پارامترهای میرایی درکتاب خود درزمینه ارتعاشات مکانیکی مطالبی ارائه نمود . تئوری اولیه فقط برای سیستم های نامیرای یک درجه آزادی که تحت تاثیر یک تحریک سینوسی قرارداشتند قابل کاربرد بود. محققین زیادی سعی کردند این تئوری را به سیستم های میرایی یک درجه آزادی . بسط دهند ، مهمترین این تلاش ها توسط راندال وهمکارانش درپ1981 صورت گرفت . درادامه مطالعات گسترده ای برای تصمیم کاربرد این میراگر درسیستم های چند درجه آزادی صورت گرفت و محققین زیادی به بررسی تاثیر میراگر جرمی تنظیمی برکاهش پاسخ دینامیکی سیستم های چند درجه آزادی پرداختند . همچنین برخی دیگرازمحققین تلاش خود را به یافتن پارامترهای بهینه این میراگر برای این سیستم ها معطوف ساختند. به علاوه مطالعات زیادی با موضوع بررسی تاثیرعملکرد میراگر جرمی تنظیمی صورت گرفته است .
نتایج برخی ازاین تحقیقات نشان می دهد که عملکرد میراگر جرمی تنظیمی دربرابر تحریک زلزله که نسبت به باد دارای تغییرات بیشتری است ، وابستگی زیادی به مشخصات رکودهایی زلزله منجمله محتوای فرکانسی آن دارد. تعدادی ازمحققین معتقدند که این میراگر تنها زمانی درکاهش پاسخ زلزله موثراست که زلزله وارد برسازه داری محدوده فرکانسی کوچک ومدت زمان طولانی باشد. درادامه انواع میراگرهای جرمی تنظیمی ونمونه های اجرا شده این میراگرها ارائه می گردند .

2-2- انواع میراگرهای جرمی تنظیمی
2-2-1- میراگرهای جرمی تنظیمی انتقالی
شکل ( 2-1) نمای کلی یک میراگر جرمی انتقالی که دریک امتداد عمل می کند را نشان می دهد. جرم ساکن برتکیه گاههایی که غلتکهایی هستند وبه جرم اجازه می دهند نسبت به سقف به طورجانبی انتقال یابد قراردارد . فنرها ومیراگرها بین و اعضای تکیه گاه قائم مجاور طوری قرار داده می شوند که نیروی جانبی « خارج از فاز » را به سقف وسپس به قالب ساختمانی منتقل کنند. میراگرهای انتقالی دو جهته ، ازفنرها ومیراگرهای دردو جهت متعامد تشکیل یافته اند واین توانایی را برای کنترل حرکت سازه دردو جهت متعامد فراهم می آورند. بعضی مثالها ازنمونه های قدیمی این نوع میراگرها درذیل تشریح شده اند .
دومیراگر بربرج 60 طبقه جان هانکوک واقع درپوستون به منظورکاهش پاسخ نسبت به باد شدید باد قرارداده شده اند. این میراگرها دردو انتهای متقابل در58 امین طبقه ، به فاصله 67 متر، قرارگرفته اند و برای خنثی کردن نوسان وبه همان اندازه پیچش ناشی از شکل ساختمان حرکت می کنند . وزن هرمیراگر 2700 کیلو نیوتن ومرکب است از یک جعبه فولادی هرازسرب با ابعاد تقریبی 2/5 مترمربع و 1متر عمق که هرصفحه ای فولادی سوارشده است . وزنه هرازسرب بطور جانبی با فنرهای سخت مهاری ،‌هرستونهای داخلی ساختمان تکیه داده شده است وبا سیلندرهای هیدرولیکی هوشمند کنترل می گردد، هریک تکیه گاه هیدرواتاتیکی متشکل ازلایه نازکی ازروغن نیروکه ازحفره های درصفحه فولادی تراوش می کنند می لغزد. هرگاه شتاب نیرو ازg 003/0 برای دو سیکل متوالی تجاوز نماید ، سیستم بطورخودکار فعال می شود. این سیستم توسط مشاور Le Messurier با هزینه ای درحدود 3 میلیون دلار تهیه شد وانتظار این است که تغییرمکان ( نوسان این سو آن سوی ساختمان ) را 40 تا 50 درصد کاهش دهد.

مرکز سیتی کرپ Citicorp center
TMD سیتی کرپ منهتن نیزبه وسیله شرکت Le Missurier وشرکا طارحی واجرا شد. این ساختمان 279 متری زمان تناوب اصلی حدود 5/6 ثانیه ونسبت میرایی اصلی 1 درصد درامتداد هرمحور دارد . TMD سیتی کرپ برشصت وسومین طبقه درنوک سازه قراردارد ، جرم آن Mg366 ، حدود 2 درصد جرم مودال موثراولین مود و 250 باربزرگتر ازهرمیراگری که تا آن زمان نصب گردیده بود. دو محوره طراحی شده بود .تشدید سازه ساختمان با زمان تناوب عامل میرایی خطی قابل تنظیم از 8 درصد تا 14 درصد ، وحداکثر تغییرمکان نسبی 4/1 + متر،‌انتظار می رود دامنه نوسان جانبی ساختمان را حدود 50 درصد کاهش دهد . این کاهش با افزایش میرایی اصلی سازه حدود 4 درصد مرتبط است . یک بلوک جرمی مبتنی با حدود 6/2 مترارتفاع وبا مقطع عرضی پلانی 1/9 متر در 1/9 متر که بریک مجموعه دوازده تایی تکیه گاههای متوازن شده با فشار هیدرولیکی وقطر60 سانتی مترتکیه داده شده است. هنگام عمل تکیه گاهها روغن را ازیک پمپ هیدرولیکی جداگانه تغذیه می شود وقادراست بلوک جرمی را حدود 2 سانتی متر به موقعیت عملکردی اش درحدود 3 ثانیه بالا ببرد تامین می کنند. سیستم میراگرهرگاه شتاب افقی از 003/0 برای دو سیکل متوالی تجاوز کند به طورخودکار فعال می گردد، وبه طور خودکار هردوقت شتاب ساختمان درهریک از محورها دربیش ازیک مهلت 30 دقیقه ای از g 0075/0 تجاوزنکند ، خاموش می شود Le Messurier تخمین می زند که TMD سیتی کرپ ، با هزینه ای درحدود 5/1 میلیون دلار ، 5/3 تا 4 میلیون دلارصرفه جویی کند . مجموع این هزینه مقداری حدود 2800 تن فولاد سازه ای که برای ارضا گیرداری تغییرشکل مورد نیاز بوده را نمایان می سازد .

برج بین المللی کانادا Candind NationaI Tower
دکل فولادی مخابراتی 102 متری واقع برنوک برج بین المللی کانادا در نورنتو با درنظرگرفتن آنتن 553 متر به دو سیراگ هدایت شده به منظور جلوگیری ازانحراف بیش از اندازه آنتن هنگام وقوع باد مجهز است . سیستم میراگر مرکب است ازدو طبقه فولادی پنجره ای شکل ، به عرض 35 متر ، عمق 30 سانتی متر ، قطر 4/2 و 3 متر، واقع بر تراز 488 و 503 متری ، هرحلقه حدود 9 تن را نگاه می دارد وبه وسیله سه شاهتیرفولادی نصب شده دراطراف دکل مخابراتی حمایت می شود. چهارنقطه تکیه گاهی و نقطه اتکائی که درتمام جهات می چرخند حلقه ها را به تیرها متصل می سازند. علاوه بر 4 میراگر مایع هیدرولیکی فعال ، سوارشده براطراف دکل وپیوسته با مرکز هرنقطه انرژی را مستهلک می کنند. همانطور که حلقه های وزین سربی به جلو وعقب حرکت می کنند ، سیستم میراگر هیدرولیکی انرژی وارده ار مستهلک می کندو پاسخ برج را کاهش می دهد. این سیستم میراگر توسط وشرکا طراحی شد . میراگرها برای دومین وچهارمین مودهای ارتعاشی براساس حداقل سازی بارهای خم کننده آنتن ، مودهای اول وسوم خواصی مشابه بتن پیش تنیده سازه تکیه گاه آنتن را دارند وبه سیاری اضافی احتیاجی ندارند .

برج فرودگاه chiba
برج فرودگاه chiba ( تکمیل شده در 1986 ) اولین برج درژاپن بود که به TMD مجهز شد برج این فرودگاه یک سازه فولادی با 125 متر ارتفاع است که 1950 تن وزن و شکل پلانی لوزی وطول جانبی 15 متر دارد . زمان تناوب مودهای اول ودوم به ترتیب 25/2 و 51/0 ثانیه درجهت x هستند ودر جهت y به ترتیب 7/2 و 57/0 ثانیه می باشند . میرایی برای مود اصلی 5/0 درصد تخمین زده شد . نسبت های سیرای متناسب با فرکانسها برای مودهای بالا تر درتحقیق فرض شد. هدف TMD افزایش سیرایی مود اول برای هردو جهت x و y است . شکل 202 این میراگر را نشان می دهد که به وسیله شرکت تولیدی میتسو وبیشی تولید گردید این میراگر ویژگیهای زیررا دارد. نسبت جرم به ترتیب به جرم مودال اولین مود حدود 0083/0 درجهت 0125/0 درجهت u؛ و یک نسبت تناوب درجهات x وy به ترتیب 24/2 و 72/2 ثانیه ؛ و یک نسبت سیرایی 15 درصدی . حداکثر تغییرمکان نسبی میراگر نسبت به برج 1 متردرهرجهت است . کاهش حدود 30 تا 40 درصد درتغییرمکان سقف فوقانی و30 درصد دراوج لنگرخمشی مورد انتظار است .

شکل 2-1 میراگرجرمی تنظیم برج مراقبت فرودگاه
نمونه های قدیم تر TMD ها مکانیسمهای پیچیده ای برای تکیه گاهها و عناصر سیرایی بکارگرفته اند ، جرمهای نسبتا بزرگی دارند ، فضای اشغال شده نسبتا زیادی دارند و کلا گران هستند . نمونه های جدیدتر نظیرشکل ( 2-3) برای حداقل سازی این محدودیتها طراحی شده اند. این تصویر مجموعه ای ازتکیه گاهها لاستیکی الاسقو هریک ازبکارگرفته است که به صورت فنرهای برشی انجام وظیفه می کنند ، واجزایی قیربه لاستیکی ERC که توانایی سیرایی دیسکو الاستیک را فراهم می آورند. 

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  29  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید