پیشرفتهای جدید و فناوریهای مدرن همواره به ما این امکان را میدهد تا به روشهایی نو در استفاده از امکانات و فناوریهای جدید روي آوريم. ساخت یک بنا هم از این واقعیت دور نیست و همواره با تغییرات وضعیت اجتماعی و اقتصادی و یا تغییرات محیطی و جوی این فکر به ذهن شما خواهد رسید تا از علوم جدید در زمینه مورد نظر نهايت استفاده را ببريد.
کاربرد کامپوزیت در ساختمان
جایگاه کاربرد کامپوزیت در جهان و ایران
نمای کامپوزیت ساختمان
از زماني كه زيبايي ظاهري و آرامش، آسايش، ايمني و صرفه جويي در مصرف انرژي براي ساختمان ها مد نظر قرار گرفت، ايجاد نماهايي با مصالح و شيوه هاي اجرايي متفاوت و متنوع به صورتي جدي تر در دستور كار مالكان و سازندگان لحاظ شده است؛ البته از اين نظر ايرانيان داراي سابقه اي طولاني و ديرينه در امر نماسازي براي ساختمان ها هستند و در طول تاريخ از گچ بري و آهك بري گرفته تا انواع كاشي و آجر و… براي نماسازي استفاده كرده اند. نتيجه و حاصل كار هنرمندانه و در عين حال فني و اصولي معماران و بناها و سازندگان ايراني را مي توان در بناهاي تاريخي مثل مساجد جامع بسياري از شهرها از جمله شيراز، تبريز، اصفهان و بسياري از عمارت ها، بقعه ها و مقبره ها و بسياري ديگر از بناهاي قديمي و تاريخي در جاي جاي كشور، به عينه مشاهده كرد.
دانستن اينكه مقوله نما براي ساختمان ها چه هدف يا اهدافي را دنبال مي كند و چه عواملي در نوع و شيوه اجرايي اين بخش از ساختمان موثرند، لازم و ضروري است، اما نكته اي كه در اينجا و قبل از پرداختن به بحث اهداف و انواع نماها بايد به آن اشاره شود اين است كه هر نوع نمايي با هر نوع مصالح ساختماني و با هر هزينه اي كه ساخته شود، بايد به طور كاملا صحيح و اصولي نگهداري شده و در صورت آسيب ديدگي نما، براي اجتناب از صدمات جدي تر و در نهايت تخريب كلي نما و ساختمان و نيز به منظور حفظ و احياي منظره و جلوه ساختمان، بايد قسمت هاي آسيب ديده كاملا مرمت و تعمير شوند.
دلايل واهداف اصلي نماسازي
زيبا و دلپذيرشدن جلوه ظاهري و بيروني ساختمان و در نهايت دورنما و منظره (View) مناسب و قابل قبول شهر يا محلي كه ساختمان در آن واقع شده است.
ـ كاهش اتلاف انرژي در تمام فصول سال، چراكه نما در ساختمان نقش يك عايق حرارتي و برودتي را بازي مي كند كه هم از هدرروي انرژي توليدي سيستم هاي گرمايشي و سرمايشي ساختمان ممانعت مي كند و هم مي تواند بر حسب جنس، رنگ و ميزان سطحي كه دارد، باعث دفع و انعكاس گرما در فصل تابستان خصوصا در مناطق گرمسيري شود و عكس همين عملكرد را در فصل زمستان براي جذب انرژي خورشيدي و گرم شدن ساختمان ها درمناطق سردسيري ايفا كند.
ـ نماي ساختمان به عنوان عايق صوتي ايده آل و مناسب: كاملا واضح و روشن است كه نماي ساختمان نقش بسيار مهمي در كاهش ورود ميزان آلودگي هاي صوتي و صداهاي آزاردهنده محيط بيرون به فضاي داخلي ساختمان هاي اداري و مسكوني و…دارد كه اين مسئله در ابر شهرهاي با آلودگي هاي بالاي صوتي بيشتر نمود پيدا مي كند. در ساخت و سازهاي عصر حاضر، اين عايق كاري صوتي با استفاده از نماهاي شيشه اي و با به كارگيري شيشه هاي چند لايه كه مابين آنها با گازهايي مثل آرگون پرشده يا خلأ است، به نتايج بهتري (هم بهره گيري از نور بيرون براي تامين روشنايي داخل ساختمان و هم ممانعت از ورود صداهاي ناهنجار به داخل) به بازده بالاتري رسيده است. نماهاي با جنس سنگ، بتن و آجر نيز عايق هاي خوبي از نظر صوتي هستند.ـ كمك به افزايش دوام و پايداري ساختمان ها در برابر شرايط نامساعد جوي و محيطي (زلزله، باد، باران اسيدي و رطوبت هاي خورنده، يخبندان، گازهاي اسيدي موجود در هواي آلوده شهرهاي بزرگ، پرتوهاي مضر خورشيد مثل اشعه ماوراي بنفش، گرد و خاك ها و دوده هاي حاوي مواد شيميايي)
و در نتيجه افزايش عمر مفيد ساختمان.
کامپوزیت (ماده مرکب یا چندسازه) بصورت زیر تعریف میشود:
مادهای اطلاق میشود که از دو فاز ماتریس و تقویت کننده تشکیل شده باشد و از فاز دوم حداکثر به اندازه ۵ درصد استفاده شده باشد. به ترکیب ماتریس با الیاف (یا ماده تقویت کننده) زیر ۵ درصد کامپوزیت گفته میشود.
- در مهندسی مواد این اصطلاح معمولاً به موادی گفته میشود که از یک فاز زمینه (ماتریس) و یک تقویت کننده (پرکننده) تشکیل شده باشند.
- تعریف انجمن متالورژی آمریکا: به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهٔ مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد، کامپوزیت گفته میشود.
کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریس و تقویت کننده تشکیل شدهاست. ماتریس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه میدارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار میگردد. به طور کلی تقویت کننده میتواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد.
انواع نانو کامپوزیت
۱. نانو کامپوزیتهای نانو ذرهای
۲. نانو کامپوزیتهای نانو لولهای
۳. نانو کامپوزیتهای خاک رس-پلیمر
۴. نانو کامپوزیتهای الماس-نانو لوله
فایبرگلاس یکی از پرکاربردترین کامپوزیتهاست. فایبرگلاس یک کامپوزیت با زمینهٔ پلیمری است که توسط فیبرهای شیشه تقویت شدهاست. در ساخت بدنه جنگندههای رادارگریز از کامپوزیتها استفاده میشود. همچنین در ساخت قطعات هواپیما و پرهٔ نیروگاه بادی و پرهٔ هلیکوپتر از کامپوزیتها استفاده میشود. بطور کلی مواد کامپوزیتی (مواد مرکب) به دلیل داشتن جرم بسیار کم و مقاومت بالا نسبت به فلزات، در صنعت هوا و فضا کاربرد وسیعی دارند. هم چنین کامپوزیتهای کربن- اپوکسی از نوع کامپوزیتهای استحکام بالا هستند که در صنایع نظامی کاربرد دارند.
سختی کامپوزیتهای تک جهته
سختی کامپوزیتهای تک جهته مانند دیگر مواد سازهای میتواند توسط روابط مناسب و صحیح تعیین شود. ضرایب یا ثوابت این روابط، میتواند در یک دستگاه ثوابت مهندسی یا کامپلیانس یا مدولهای جزئی جمعآوری شود. مقادیر هر یک از دستگاهها میتواند مستقیماً توسط ترمهای مقادیر دیگر دستگاهها تعریف شود. سختی کامپوزیتهای تک جهته توسط همان روابط تنش-کرنش که در مواد سنتی مهندسی موجود است، محاسبه میشود. جز آنکه تنها تعداد ثوابت مستقل در کامپوزیتها چهار عدد است.
سه مرحله از تنش روی کامپوزیتها وجود دارد:
- میکرومکانیکال یا تنش منطقه ایکه همان محاسبه بر اساس تفاوتهای موجود میان فازهای پیوسته الیاف، ماتریس و در برخی از موارد فصل مشترک تقویت کننده و ماتریس حبابهای هواست.
- تنش لایهای که محاسبه بر اساس همگن انگاشتن هر لایه مجزا یا گروهی از لایه هاست. به این ترتیب که الیاف و ماتریس طوری آمیختهاند که دیگر فاز مجزایی وجود ندارد.
- برآیند تنش یک لامینیت N یا برآیند ممان یک لامینیت M عبارتست از متوسط تنش لایهها در ضخامت آن لامینیت.
به هنگام کار کردن با کامپوزیتها باید به علائم توجه تام شود. چراکه اختلاف بین مقاومتهای فشاری و کششی ممکن است چند صد در صد باشد. به علاوه اختلاف بیشتری میان مقاومتهای برشی منفی و مثبت وجود دارد. علی رغم مواد سنتی که علائم در آنها از اهمیت کمی برخوردار است، در کامپوزیتها اشتباه در علائم، نتایج وخیمی دربر خواهد داشت.
سه دستگاه از ثوابت مواد وجود دارد که هر یک به تنهایی میتواند بطور کامل سختی کامپوزیتهای تک جهته روی محوری را روشن کنند. ویژگی این دستگاهها عبارتند از:
- مدولها جهت بدست آوردن تنش از کرنش بکار برده شدهاست. این اساسیترین دستگاهی است که برای سختی لامینیتهای چند جهته مورد نیاز است.
- کامپلیانسها جهت محاسبه کرنش از روی تنش بکار میرود. این دستگاهی است که جهت محاسبه ثوابت مهندسی مورد نیاز است. این دستگاه جهت بدست آوردن سختی لامینیتهای چند جهته مورد نیاز نمیباشد.
- ثوابت مهندسی از آثار مواد سنتی است؛ و طراحان سنتی در کار کردن با ثوابت مهندسی احساس راحتی بیشتری میکنند. میتوان از یک دستگاه ثوابت، دستگاه دیگری را یافت؛ و همه در عین حال معادل یکدیگرند. یک رابطه مستقیم میان مدولها و کامپلیانسهای جزئی وجود دارد؛ و هر یکی برگردان دیگری است.
کامپلیانسهای کوپل و مدولهای کوپل با هم برابرند. به عبارت دیگر از دیدگاه اصطلاح جبر ماتریس، کامپلیانس و مدول قرینه است.
نوشتن نظر