. هر روز با "سیستمهای گوناگون حمل و نقل" روبرو هستیم. گاه از سیستمهای داخلی بدن خود ، مانند سیستم گوارش رنج می بریم. مهمترین دستگاه بدن ما ، یعنی دستگاه مغز و سیستم مرکزی اعصاب ، سیستم حیاتی و اسرار آمیزی است.
در نظر اول همه این سیستمهایی که برشمردیم ، بسیار متفاوت با یکدیگر جلوه می کنند. پس چرا ما همه آنها را با نام "سیستم" می خوانیم؟ سببش این است که همه آنها از یک لحاظ با یکدیگر شباهت دارند. البته همه آنها دستگاههایی هستند که از قسمت های گوناگون تشکیل شده اند اما همه این قسمتها به یکدیگر وابسته اند و با هم روابط متقابل دارند.
با این همه ، کلمه "سیستم" خالی از ابهام نیست. زیرا با آنکه ما معنی آنرا می دانیم (یا خیال می کنیم که می دانیم) ، بسیار دشوار است که بتاونیم تعریف روشن و دقیقی از آن به دست دهیم. به همین دلیل ، پیش از آنکه کلمه "سیستم" را تعریف کنیم ، بهتر است که اندکی بیشتر درباره موارد استعمال آن سخن بگوییم.
به هر جا که نظر افکنیم ، در دورادور خود سیستمهای گوناگونی را می بینیم: سیستمهای بسیار بزرگی چون "منظومه شمسی" – که تازه خود چون ذره کوچک و بی مقداری از "سیستم کهکشان" است ، و خود کهکشان نیز یکی از سیستمهای کهکشانهای بی شمار کیهانی است که دیدن آنها امکان پذیر می باشد- و سیستمهای بسیار کوچکی مانند "سیستمهای سلولی" در قلمرو بیولوژی و "سیستمهای اتمی" در قلمرو فیزیک. از اینها گذشته ، سیستمهای دیگری نیز وجود دارند مانند : "سیستمهای مکانیکی" مثل موتورها ومولدهای برق ، "سیستمهای بیولوژیکی" مانند انسان و حیوانات و نباتات ، و "سیستمهای اجتماعی" مانند کارخانه ها و احزاب سیاسی و خانواده. هنگامی که یک سیستم مکانیکی با یک سیستم بیولوژیکی با هم جمع آیند – مانند هنگامی که انسانی اتومبیل یا هواپیمایی را براند - با نوع دیگری از سیستمها روبرو می شویم که نامشان "سیستمهای انسان به علاوه ماشین" است. همچنین مشاهده می کنیم که "سیستمهای طبیعی" ای نیز وجود دارند که بدون دخالت انسان کار می کنند ، مانند "جنگلها" و "رودخانه ها" که هر یک از آنها "سیستم طبیعی" مستقل و خاصی است.
تعاریف زیادی برای سیستم ارائه شده است که یکی از دلایل این تنوع ، دیدگاه و نوع سیستمهای مورد مطالعه توسط ارائه کننده تعریف است . در اینجا ، چند مورد از آنها ارائه می گردد:
طبق تعریف فوق که توسط اشبی در سال 1960 ارائه شده ، سه موضوع متفاوت وجود دارد :
یک واقعیت (شئ مشاهده شده )
یک برداشت (درک) از واقعیت
یک بیان (نمایش) از برداشت صورت گرفته
اشبی ، اولی را Machine ، دومی را System و سومی را Model می نامید .
سیستم مجموعه ای از دو یا چند عنصر(element) است که سه شرط زیر را داشته باشد :
هر عنصر سیستم بر رفتار و یا ویژگیهای کل(whole) سیستم ، موثر است .
به عنوان مثال رفتار اجزایی از بدن انسان مثل قلب و مغز و شش می توانند عملکرد و ویژگیهای بدن انسان را به عنوان یک کل تحت تاثیر قرار دهند .
بین عناصر سیستم از نظر رفتاری و نوع تاثیر بر کل سیستم ، وابستگی متقابل وجود دارد .
یعنی نحوه رفتار هر عنصر و نیز نحوه تاثیر هر عنصر بر کل سیستم ، بستگی به چگونگی رفتار حداقل یک عنصر دیگر از سیستم دارد . به عنوان مثال در بدن انسان ، نحوه رفتار چشم بستگی به نحوه رفتار مغز دارد .
هر زیر مجموعه ای از عناصر تشکیل شود ، بر رفتار کل سیستم موثر است و این تاثیر بستگی به حداقل یک زیر مجموعه دیگر از سیستم دارد . به عبارت دیگر اجزای یک سیستم چنان به هم مرتبط اند که هیچ زیر گروه مستقلی از آنها نمی توان تشکیل داد .
تعریف فوق ، یکی از تعاریف عمیق و دقیق سیستم است که درک آن نیاز به تعمق دارد . نتایجی که از تعریف فوق در مورد سیستم می توان گرفت :
بازخور( Feedback )
بازخور یا پس خوراند یکی از مکانیسمهایی است که در اغلب سیستمها به گونه ای موجود است . ترموستاتها ساده ترین دستگاههای مکانیکی هستند که با مکانیسم بازخور عمل می کنند . ترموستاتها با افزایش یا کاهش دما ، اقدام به قطع یا وصل دستگاه می کنند . برخی موشکهای رها شده از هواپیما از طریق بازدریافت برخورد امواج رادار مسیر خود را اصلاح می کنند . در سیستمهای طبیعی نیز نظام بازخور وجود دارد . موجودات زنده با دریافت نشانه های هشدار ، رفتار خود را تغییر می دهند . رابطه یک ارگانیسم زنده و محیط آن ارتباطی دوجانبه و مبتنی بر اصل بازخور است. یک ارگانیسم زنده بر روی محیط خودش تاثیر می گذارد . مکانیسم بازخور معمولا با مکانیسم کنترل همراه است . راننده ای که هدایت یک اتومبیل را برعهده دارد ، اطلاعاتی را از طریق حواس خویش از مسیر دریافت و با آن اطلاعات اتومبیل را کنترل می کند . بازخوردهایی که راننده پیوسته از محیط می گیرد ، او را در تصمیم هایش قبل از پیچاندن فرمان ، کم یا زیاد کردن سرعت و ترمز بموقع و ... یاری می دهد .
تعریفی دیگر از بازخور : بازخور ، فرایندی است که طی آن یک سیگنال ، از زنجیره ای از روابط علی عبور کرده تا اینکه مجددا بر خودش تاثیر بگذارد . با توجه به نوع تاثیر مجدد ، دو نوع بازخور وجود دارد :
بازخور مثبت : افزایش (کاهش) یک متغیر ، نهایتا موجب افزایش (کاهش) بیشتر آن متغیر می شود .
بازخور منفی : افزایش (کاهش) در یک متغیر ، نهایتا موجب کاهش (افزایش ) آن متغیر می گردد .
مثال : یک تغییر در دمای اتاق در اثر حمله هوای سرد را در نظر بگیرید . این کاهش ممکن است منجر به فعالیت های مختلفی شود . مثلا افراد حاضر در اتاق لباس گرم بپوشند یا به اتاق گرم تر بروند یا ترموستات ، بخاری را روشن نماید . فعالیت بخاری ممکن است موجب وقوع خیلی چیزها شود . مثلا سطح سوخت مخزن بخاری پایین بیاید و موجب خرید سوخت در آینده شود . یا موجب پوسیدگی و گسستگی کوره و تعمیر آن در آینده گردد . اما هیچ یک از اینها تاثیر بازخور روی دمای اتاق ندارند . فعالیت مهم کوره از دید ما (به عنوان تحلیل گر دمای اتاق) تشعشع گرما در اتاق است که موجب افزایش دمای اتاق می گردد . یعنی یک کاهش در دمای اتاق ، نهایتا موجب افزایش در دمای اتاق شد .
محیط سیستم ( System Environment )
محیط سیستم را عواملی تشکیل می دهد که در خارج از سیستم قرار می گیرند . شناسایی محیط و عوامل محیطی معمولا به سادگی انجام نمی گیرد . زیرا مرز سیستم با محیط ، مرزهای ظاهری آن نیست . طبق تعریف چرچمن ، محیط ، عوامل و اشیایی را شامل می شود که در رابطه خود با سیستم موثر و غیر قابل تغییرند . او به مدیران توصیه می کند در رابطه با شناسایی عوامل محیطی دو سوال مطرح کنند : اول اینکه ، آیا عامل مورد نظر سیستم را متاثر می سازد یا خیر ؟ اگر پاسخ این سوال مثبت باشد ، سوال دوم را بدین سان مطرح می سازد : آیا سیستم قادر به تغییر آن عامل است ؟ بعبارت دیگر می تواند آن محدودیت یا مانع را از پیش پای فعالیت های خود بردارد ؟ در صورتی که پاسخ سوال دوم منفی باشد ، آن عامل ، یک عامل محیطی است .
تعریف محیط بستگی به ناظر و منظور دارد . به عنوان مثال ، یک خانه ، برای یک معمار با تمام اجزاء ، یک سیستم است . ولی برای مهندس مکانیک ، سیستم حرارتی ، یک سیستم و خانه محیط آن است . برای یک روانشناس ، سیستم حرارتی و برقی ، نامربوط هستند ( جزئی از سیستم و محیط آن ، نیستند . )
سیستم بسته ( Closed System )
سیستمی است که محیط ندارد . به عبارت دیگر ، سیستمی است که هیچ تعاملی با هیچ عنصر خارجی ندارد .
حالت سیستم (State of a System )
مجموعه ویژگیهای یک سیستم را در هر لحظه از زمان ، حالت سیستم در آن لحظه گویند .
سیستم ایستا
سیستمی است که یک حالت بیشتر ندارد . هیچ رویدادی در آن رخ نمی دهد .
سیستم دینامیک
سیستمی است که حالت آن در طول زمان تغییر کند . در این سیستم رویداد وجود دارد . دینامیک یا استاتیک بودن یک سیستم بستگی به ناظر و منظور دارد . به عنوان مثال یک سازه فلزی ممکن است از دید ما استاتیک و از دید یک مهندس سازه ، دینامیک باشد .
سیستم هومواستاتیک (Homeostatic System )
یک سیستم استاتیک است که عناصر و محیط آن دینامیک باشند . این نوع سیستمها در برابر تغییراتی که در محیط آنها بوجود آید و نیز در برابر اختلال هایی که از درون بر آنها وارد آید ، واکنش نشان داده و این واکنش در برابر خنثی سازی تغییر است . به عنوان مثال یک ساختمان را در نظر بگیرید که دمای درون خود را در برابر تغییر دمای محیط ثابت نگه می دارد . بدن انسان نیز که سعی می کند دمای درونی خود را در میزان مشخصی ثابت نگه دارد ، از این دیدگاه یک سیستم هومواستاتیک است .
فصل دوم
تاریخچه سیستمها
تاریخچه سیستمها
تاریخچه نظریه سیستمها را از دو دیدگاه می توان بررسی نمود. دیدگاه اول برای بررسی روند توسعه نظریه سیستمها ترجیح می دهد به بررسی روند تحولات و رویدادهایی بپردازد که در دانشگاه های آمریکا ( و بخصوص دانشگاه MIT ) در سالهای 1940 تا 1970 رخ داد . دیدگاه دوم به بررسی روند تحول در شیوه های نگرش به جهان و متدولوژی علم در سطح جهان می پردازد . آنچه در پی می آید ، خلاصه ای از دو نگرش فوق است .
الف) تحولات دانشگاه MIT :
پس از جنگ جهانی دوم ، سه جهش در دانشگاه MIT بوجود آمد که هریک 10 سال به درازا کشید . در این جهش ها اندیشه و علم پیشرفت های بزرگی کردند و دنیا با شناخت های جدیدی از سایبرنتیک(Cybernetics) گرفته تا حادترین مسئله روز یعنی محدودیت رشد اقتصادی آشنا شد .
در جریان بسط و نشر و حرکت و تحول افکار و آراء ، رشته های گوناگون دانش ، از روشها و لغات و اصطلاحات یکدیگر استفاده می کنند و به این ترتیب زمینه های بکر و دست نخورده بارور می شوند .
در سالهای 1940 تا 1950 رابطه میان ماشین و ارگانیسم مورد مطالعه قرار می گیرد . در این دوران مفاهیمی همچون بازخور (Feedback) که تا آن زمان در مورد ماشین ها بکار می رفت ، در مورد ارگانیسم نیز بکار رفتند و راه پیدا شدن دو دانش جدید یعنی اتوماسیون و انفورماتیک هموار گردید .
در دهه 1940 چندین سمینار (بیش از ده مورد) برگزار شد که در آنها متخصصینی از رشته های مختلف (از مکانیک و الکترونیک تا زیست شناسی و فیزیولوژی و ریاضیات ) شرکت جستند و به تبادل اطلاعات و نظریات پرداختند . دانشمندان کم کم دریافتند که برخی مسائل فقط با همکاری متخصصان رشته های مختلف قابل حل اند . به عبارت دیگر ، بررسی و حل برخی مسائل به دیدگاهی فراتر از دیدگاه یک رشته خاص نیاز دارد .
در سال 1948 کتاب "سایبرنتیک" (علم مربوط به چگونگی ارتباطات در انسان و ماشین) توسط وینر (Norbert Wiener) منتشر شد. وینر استاد درس ریاضی در دانشگاه MIT بود که در پروژه ساخت و به کارگیری دستگاههای نشانه گیری خودکار برای توپ های ضدهوایی با همکاری مهندس جوانی بنام جولی ین بیگلاو (Julian Biglow) شرکت جست و به دنبال آن شباهتهایی بین ناهنجاریهای رفتاری در این دستگاهها و بعضی اختلالات در بدن انسان ( که در پی آسیب دیدگی مخچه بوجود می آیند ) پیدا کردند .
بررسی های انجام شده در آن زمان نشان می داد اگر مخچه انسان آسیب ببیند ، بیمار قادر نخواهد بود حتی لیوان آب را بردارد و بنوشد . آنقدر لرزش دستهای بیمار زیاد می شود که سرانجام محتوی لیوان را به بیرون خواهد ریخت . با توجه به شباهت این اختلال با اختلال موجود در دستگاههای هدف گیری خودکار هواپیما ، نتیجه گرفتند که برای کنترل حرکاتی که جهت به انجام رساندن مقصود معینی انجام می شوند ، اولا باید اطلاعاتی در دست داشت و ثانیا این اطلاعات باید در مدار بسته ای گردش کنند . در این مدار بسته ، نتایج و آثار حرکات و فعالیت ها ارزیابی و سپس براساس تجارب گذشته ، حرکات بعدی تعیین می گردد . بدین ترتیب بازخور منفی (Negative Feedback) مطرح شد که هم در تجهیزات و هم در انسان بکار می رفت .
در سال 1948 ، کتاب "نظریه ریاضی ارتباطات" نیز توسط شانون (Shannon) منتشر شد و دو کتاب فوق مبنای سایبرنتیک و نظریه اطلاعات قرار گرفتند .
در دهه 1950 دوباره توجه از ارگانیسم به سوی ماشین منعطف می شود و مفاهیمی همچون حافظه و فراگیری در مورد ماشین هم بکار می رود و به این ترتیب مقدمات پدید آمدن دانش های نوینی همچون بیونیک (علمی که می کوشد ماشین های الکترونیکی را به تقلید از بعضی از دستگاههای موجودات زنده بوجود آورد . ) و هوش مصنوعی بوجود می آید .
در دهه 1960 در زمینه سایبرنتیک و دینامیک سیستم پیشرفت های مهمی بوجود آمد. جی فارستر (Jay Forrester) در سال 1961 به سمت استادی در مدرسه مدیریت دانشگاه MIT برگزیده شد و مبحث دینامیک صنعتی (Industrial Dynamics) را بوجود آورد . هدف او از طرح این موضوع آن بود که سازمانها و موسسات صنعتی را همانند سیستمهای سایبرنتیک بنگرد و از راه شبیه سازی (Simulation) ، نحوه کارشان را دریابد . او در سال 1964 دینامیک صنعتی را به سیستم های شهری نیز تعمیم داد و دینامیک شهری (Urban Dynamics) را مطرح نمود و بدنبال آن در سال 1971 با انتشار کتاب دینامیک جهان(World Dynamics ) ، رشته دینامیک سیستمها (System Dynamics) را بنیان نهاد .
ب ) تحولات متدولوژی علم :
دلایل استفاده از شبکه را می توان موارد ذیل عنوان کرد:
بخش اول
شبکه های موردی سیار
فصل اول : شبکه های موردی
1-1 شبکه های موردی سیار چیست؟
1-2 آشنایی با شبکه های بی سیم مبتنی بر بلوتوث
امروزه با پیشرفت تکنولوژی های ارتباطی، برقراری ارتباطات مورد نیاز برای راه اندازی شبکه ها به کمک تکنیک های متفاوتی امکان پذیر می باشد. زمانی ارتباط بین ایستگاه های کاری در یک شبکه، فقط توسط کابل های کواکسیال[1] و اتصالات BNC امکان پذیر بود. سپس با پیشرفت تکنولوژی اتصالات موجود بهبود یافتند و کابلهای جفت تابیده و بعد کابل فیبرنوری[2] پا به عرصه وجود گذاشتند. مزیت اصلی این پیشرفت ها افزایش سرعت انتقال دادهها و بهبود امنیت ارسال و دریافت داده ها می باشد.
در مراحل بعد، وجود برخی از مشکلات مانند عدم امکان کابل کشی جهت برقراری اتصالات مورد نیاز و یا وجود هزینه بالا یا سختی عملیات کابل کشی و غیر ممکن بودن یا هزینه بر بودن انجام تغییرات در زیر ساخت های فعلی شبکه سبب شد تا مهندسان به فکر ایجاد روشی برای برقراری ارتباط بین ایستگاه های کاری باشند که نیاز به کابل نداشته باشد. در نتیجه تکنولوژی های بی سیم پا به عرصه وجود گذاشتند.
در این تکنولوژی، انتقال اطلاعات از طریق امواج الکترومغناطیس انجام می گیرد. به همین منظور می توان از یکی از سه نوع موج زیر استفاده نمود:
1- شبکه های بی سیم درون سازمانی[3]
2- شبکه های بی سیم برون سازمانی [4]
شبکه های نوع اول در داخل محیط یک ساختمان ایجاد می گردند. جهت طراحی اینگونه شبکه ها می توان یکی از دو روش زیر را در نظر گرفتک
-1 شبکه های موردی
Infrastructure Network -2
در شبکه های موردی کامپیوتر ها و سایر ایستگاه های کاری دیگر، دارای یک کارت شبکه بی سیم می باشند و بدون نیاز به دستگاه متمرکز کننده مرکزی قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر خواهند بود. اینگونه شبکه سازی بیشتر در مواردی که تعداد ایستگاه های کاری محدود است - در شبکه های کوچک - مورد استفاده قرار می گیرند. « در ادامه مقاله در مورد این نوع شبکه ها صحبت بیشتری خواهد شد.
در روش دوم ، برای پیاده سازی شبکه بی سیم مورد نظر، از یک یا چند دستگاه متمرکز کننده مرکزی که به اختصار AP نامیده می شود، استفاده می شود. وظیفه یک AP برقراری ارتباط در شبکه می باشد.
شبکه های نوع دوم در خارج از محیط ساختمان ایجاد می گردند. در این روش از AP و همچنین آنتن ها جهت برقراری ارتباط استفاه می شود. معیار اصلی در زمان ایجاد اینگونه شبکه ها، در نظر داشتن ارتفاع دو نقطه و فاصله بین آنها و به عبارت دیگر، داشتن دید مستقیم می باشد.
در شبکه های بی سیم ممکن است یکی از سه توپولوژی زیر مورد استفاده قرار گیرند:
امواج بلوتوث دارای برد کوتاهی می باشند و بیشتر برای راه اندازی شبکه های PAN که یکی از انواع شبکه های موردی است، مورد استفاده قرار می گیرند.
1-3 شبکه های موردی
یک شبکه موردی تشکیل شده از تجهیزات بی سیم قابل حمل که با یکدیگر به کمک تجهیزات ارتباط بی سیم و بدون بر قراری هیچگونه زیر ساختی، ارتباط برقرار می کنند.
برای شروع کار بهتر است ابتدا معنی واژه موردی را بررسی نماییم. واژه موردی به مفهوم «برای یک کاربرد خاص می باشد. این واژه معمولا در جاهایی کاربرد دارد که حل یک مشکل خاص یا انجام یک وظیفه ویژه مد نظر باشد و ویژگی مهم آن، عدم امکان تعمیم راه حل فوق به صورت یک راه حل عمومی و به کارگیری آن در مسائل مشابه می باشد.
به شبکه موردی ، شبکه توری نیز می گویند. علت این نام گذاری آن است که تمام ایستگاه های موجود در محدوده تحت پوشش شبکه موردی ، از وجود یکدیگر با خبر بوده و قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر می باشند. این امر شبیه پیاده سازی یک شبکه به صورت فیزیکی بر مبنای توپولوژی توری می باشد.
اولین شبکه موردی در سال 1970 توسط DARPA بوجود آمد. این شبکه در آن زمان Packet Radio نامیده می شد.
از جمله مزایای یک شبکه موردی می توان به موارد زیر اشاره نمود:
همانطور که در مزایای فوق اشاره شد «شماره 4» اینگونه شبکه ها دارای پیکربندی خودکار می باشند. یعنی اگر پس از راه اندازی شبکه، یکی از ایستگاه ها بنابر دلایلی از کار بیافتد - مثلا فرض کنیم یکی از ایستگاه ها، یک دستگاه تلفن همراه باشد که به کمک بلوتوث وارد شبکه شده باشد و اکنون با دور شدن صاحب تلفن از محدوده تحت پوشش از شبکه خارج شود - در نتیجه شکافی در ارتباط بین ایستگاه ها بوجود خواهد آمد. با بروز چنین موردی شبکه موردی به سرعت مشکل را شناسایی کرده و مجددا بصورت خودکار عمل پیکربندی و تنظیمات شبکه را بر اساس وضعیت جدید انجام خواهد داد و راه ارتباطی جدیدی برقرار خواهد کرد.
در شکل قبل قسمت a نشان دهنده این است که ایستگاه ها در حال شناسایی یکدیگر می باشند. در قسمت b می بینیم که یکی از ایستگاه ها برای ارسال داده به سمت مقصد مورد نظرش از یک مسیر خاص و بهینه استفاده می کند. اما در شکل c وضعیتی نشان داده شده است که یکی از ایستگاه های میانی از شبکه خارج شده و در نتیجه بعد از انجام پیکربندی مجدد، مسیر دیگری بین مبدا و مقصد برای ارسال داده ها بوجود آمده است.
به شبکه های موردی اصطلاحا موردی سیار نیز می گویند. علت این نامگذاری آن است که ایستگاه ها در این شبکه می توانند به صورت آزادانه حرکت کنند . بطور دلخواه به سازماندهی خود بپردازند. پس توپولوژی شبکه های بی سیم ممکن است به سرعت و بصورت غیر قابل پیش بینی تغییر کنند.
برخی از کاربردهای شبکه های موردی عبارتند از:
به عنوان نمونه با مجهز کردن یک میدان جنگ به دستگاه هایی که از حسگر لرزش، سیستم موقعیت یاب و حسگر مغناطیسی برخوردارند، می توان عبور و مرور خودروها در محل را کنترل نمود. هر یک از ابزارها پس از حس کردن موقعیت جقرافیایی خود با ارسال یک موج رادیویی، ابزارهایی را که در محدوده ای به وسعت 30 متر از آن قرار دارند را شناسایی کرده و با آن ارتباط برقرار می کند.
برخی از محدودیت های شبکه های موردی عبارتند از:
1-4 ایجاد شبکه به کمک بلوتوث
تکنولوژی بلوتوث استانداردی است که به کمک آن می توان یک ارتباط بی سیم کوتاه برد بین تجهیزات بی سیم مجهز به بلوتوث مانند گوشی های تلفن همراه، لپ تاپ ها، چاپگر های مجهز به بلوتوث و ... برقرار نمود. به کمک بلوتوث می توان یک شبکه PAN بوجود آورد. شبکه های ایجاد شده توسط بلوتوث بر مبنای شبکه های موردی می باشد. شبکه های PAN معمولا در دفتر کار، منزل و سایر محیط های کوچک مشابه برای اتصال تجهیزات بی سیم استفاده می شود.
از مزایای بلوتوث می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1- بلوتوث ارزان بوده و مصرف انرژی پایینی دارد.
2- تسهیل ارتباطات داده و صدا
3- حذف کابل و سیم بین دستگاه ها و ابزارهای بی سیم
4- فراهم کردن امکان شبکه های موردی و همگام سازی بین ابزارهای موجود
تکنولوژی بلوتوث از امواج محدود در باند GHZ ISM 2.4 استفاده می کند. این باند فرکانس برای مصارف صنعتی، علمی و پزشکی رزرو شده است. این باند در اغلب نقاط دنیا قابل دسترسی می باشد.
1-5 چگونه ابزارهای مجهز به بلوتوث را شبکه کنیم ؟
شبکه های بلوتوث بر خلاف شبکه های بی سیم که از ایستگاه های کاری بی سیم و نقطه دسترسی تشکیل می شود، فقط از ایستگاه های کاری بی سیم تشکیل می شود. یک ایستگاه کاری می تواند در واقع یک ابزار با قابلیت بلوتوث باشد.
ابزارهایی با قابلیت بلوتوث به طور خودکار یکدیگر را شناسایی کرده و تشکیل شبکه می دهند. مشابه همه شبکه های موردی ، توپولوژی های شبکه های بلوتوث می توانند خودشان را بر یک ساختار موقت تصادفی مستقر سازند.
شبکه های بلوتوث یک ارتباط Master-Slave را بین ابزارها برقرار می کنند. این ارتباط یک piconet را تشکیل می دهد. در هر piconet هشت ایستگاه مجهز به بلوتوث وارد شبکه می شوند. به اینصورت که یکی به عنوان Master و هفت تای دیگر به عنوان Slave در شبکه قرار می گیرند.
ابزارهای هر piconet روی کانال یکسان کار می کنند. اگر چه در هر Piconet فقط یک Master داریم ولی Slave یک شبکه می تواند در شبکه های دیگر به صورت Master عمل کند. بنابراین زنجیره ای از شبکه ها به وجود می آید.
مشخصات کلیدی تکنولوژی بلوتوث
شرح
مشخصات
FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)
لایه فیزیکی
( 2.4 GHz - 2.45 GHZ ) ISM
باند فرکانس
1600 hops/sec
فرکانس hop
1 Mbps
نرخ انتقال داده
حدود 10 متر و به کمک تقویت کننده تا 100 متر
محدوده کاری
جدول 1-1
نوآوری های اخیر در آنتن های بلوتوث به این وسایل اجازه داده است تا از بردی که در ابتدا برای آن طراحی شده است، بسیار فراتر قدم بگذارد. در همایش دوازدهم همایش سالانه هکرها که در لاس وگاس برگزار می شود»، گروهی از هکرها که با عنوان Flexi is شناخته می شوند، توانستند دو وسیله بلوتوث را که حدود 800 متر از یکدیگر فاصله داشتند را با موفقیت به یکدیگر متصل کنند. آنها از آنتم مجهز به یک نوسان نما و یک آنتن یاگی استفاده کردند که همه آنها به قنداق یک تفنگ متصل شده بود. کابل آنتن را به کارت بلوتوث در رایانه متصل می کرد. بعدها آنتن را تیرانداز آبی نامیدند.
در ارتباطاتی که توسط تکنولوژی بلوتوث برقرار می گردند، معمولا ایستگاه های موجود در شبکه در هر لحظه در یکی از وضعیت های زیر می باشند.
امروزه در بین کشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهکارهایی برای کنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد که مدیران و مسئولان صنایع در این کشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند که سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند. بیشتر این تجهیزات شامل سیستمهای استوار بر کنترلرهای قابل برنامهریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد که لازم باشد میتوان PLCها را با هم شبکه کرده و با یک کامپیوتر مرکزی مدیریت نمود تا بتوان کار کنترل سیستمهای بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد.
قابلیتهایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودیها (دیجیتال ، آنالوگ ، فرکانس بالا...) ، توانایی انتقال فرمان به سیستمها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیربرقی ، ... ) و همچنین امکانات اتصال به شبکه ، ابعاد بسیار کوچک ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستمها باعث شده که بتوان کنترل سیستمها را در محدوده وسیعی انجام داد. شاید تا به حال نام اتوماسیون صنعتی،فرآیند و آشناتر از همه PLC را شنیده باشید.اما آیا تا به حال به مفهوم این لغات فکر کرده اید؟
تعاریف:
فرآیند: منظور از فرآیند مجموعه کارهایی است که بوسیله مجموعه عناصری روی مواد اولیه صورت می گیرد و ماده یا مواد دیگری را با تغییرات فیزیکی یا شیمیای تولید کند.
بطور مثال:
- فرآیند تولید کاغذ
- فرآیند تولید رنگ از ترکیب کردن مواد مختلف شیمیایی
برای کنترل قطعاتی که در فرآیند به کار گرفته می شود در دهه های گذشته اذ مدارات الکترومکانیکی یا سیتمهای پنوماتیکی استفاده می شده است.که می توان از آن میان به مدارات فرمان رله ای اشاره کرد.با پیشرفت علم الکترونیک و انقلاب نیمه هادی ها و میکروپروسس ها در آن کم کم انسان برای بالا بردن کیفیت و افزایش و بهینه سازی محصولات در کارخانه جات صنعتی انسان به فکر به کار گیری کامپیوتر ها در صنعت افتاد.
اتوماسیون صنعتی: به بهره گیری از کامپیوتر و وسایل الکترونیکی قابل برنامه ریزی(مانند PLC ) به منظور کنترل ماشین آلات صنعتی در اجرا یک فرآیند در صنعت که قبلا توسط انسان انجام می پذیرفت اتوماسیون صنعتی گفته می شود.
:PLC(Programmable Logic Controller) یا کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی دستگاهی است که به عنوان مغز متفکر اتوماسیون صنعتی در حال کار می باشد.که جایگزین مدارات فرمان رله ای و جانشین انسان در کنترل یک فرآیند در صنایع مختلف گردید.
تارخچه سیستم های کنترل از گذشته تا به امروز:
رله ها:
تا اواسط دهة 1970 بسیاری از سیستمها توسط رله هایی که در تابلوهای کنترل بزرگ قرار داشتند، کنترل می شدند. این رله ها معمولا میزان قابل توجه ای گرما تولید می کردند، همچنین مصرف انرژی زیادی داشته و با ولتاژهای سطح بالا کار می کردند.
سیستمهای کنترل رله ای برای مهندسین و کارشناسان فنی مشکلات زیادی ایجاد می کردند. اتصالات سیم بندی شده معمولا خیلی زیاد و به هزاران اتصال می رسید، این موضوع منجر به وجود آمدن مشکلات زیادی به هنگام از دست دادن یکی از اتصالات می شد. تایمرها به صورت پنوماتیکی بوده و به همین دلیل نیاز به تنظیمات دستی دوره ای داشتند که این امر باعث ایجاد مشکلاتی برای مهندسین می شد.
به دلیل اینکه رله ها یک عنصر مکانیکی هستند، روشن و خاموش شدن کویل رله ها به آهستگی صورت می گرفت و همچنین زمان لازم برای عملکرد رله بسته به نوع آن متفاوت بود. این مشکل دیگری بود که در سیستمهای رله ای وجود داشت. از لحاظ مکانیکی نیز رله ها نیاز به نگهداری دوره ای برای تمیز کردن کنتاکتها و یا تعویض کامل رله ها داشته اند. همچنین با توجه به محدودیت تعداد کنتاکتهای موجود در رله ها باید برای دستیابی به کنتاکتهای بیشتر از رله ها به صورت موازی استفاده می شده است.
ایجاد تغییرات به منظور تغییر در منطق عملکرد سیستم کنترل نیاز به جا به جایی و یا برداشتن بعضی از سیمهای سیم بندی شده داشت که این امر نیز منجر به اشتباهات زیادی می شده است.
تغییرات ایجاد شده در سیم بندی نیز معمولا جایی به ثبت نمی رسید که باعث افزایش مشکلات در هنگام رفع اشکال مدار می شده است. رفع اشکال نیز با مشکلات زیادی همراه بود که شامل اندازه گیری ولتاژها، خواندن اسناد مربوط به تابلو کنترل، بیرون کشیدن سیمها از تابلو کنترل و دنبال کردن سیمها برای پیدا کردن قطعی و یا مشکلات در مسیر سیم کشی می شد. منطق کنترل نیز به شکل " منطق نردبانی رله ای (RLL)"ترسیم می شده است. که در این روش "ستون های" عمودی نشان دهندة مسیر قدرت مدار منطقی و "پله های" افقی نیز نشان دهندة منطق رله ای کنترل دستگاه بوده است.
PLCها:
وظیفه PLCقبلا بر عهده مدارهای فرمان رله ای بود که استفاده ازآنها در محیط های صنعتی جدید منسوخ گردیده است.اولین اشکالی که در این مدارها ظاهر می شودآن است که با افزایش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان بسیار بزرگ شده، همچنین موجب افزایش قیمت آن می گردد . برای رفع این اشکال مدارهای فرمان الکترونیکی ساخته شد ، ولی با وجود این هنگامی که تغییری در روند یا عملکرد ماشین صورت می گیرد لازم است تغییرات بسیاری در سخت افزار سیستم کنترل داده شود .
با استفاده از PLC تغییر در روند یا عملکرد ماشین به آسانی صورت می پذیرد، زیرا دیگر لازم نیست سیم کشی ها و سخت افزار سیستم کنترل تغییر کند و تنها کافی است چند سطر برنامه نوشت و به PLCارسال کرد تا کنترل مورد نظر تحقق یابد. کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر (PLC) برای رفع و یا کاهش استفاده از رله ها طراحی شده اند PLCها باعث کاهش سایز تابلوهای کنترل و همچنین انرژی مصرفی سیستمهای کنترل شده اند. در PLC های قدیمی برای جلوگیری از سیم بندی دوبارة سیستمهایی رله ای که با ولتاژ های سطح پایین کار می کردند از ولتاژ 120VAC استفاده شده است.
عناصر ورودی به یک نقطه اتصال در PLC متصل می شوند. از دست دادن اتصالات و قطعی آنها همچنان به عنوان مشکل باقی مانده است ولی با استفاده از PLC تعداد اتصالات به میزان قابل توجه ای کاهش پیدا کرده است. تایمرها موجود در PLC الکتریکی بوده و بسیار باثبات تر از تایمرهای پنوماتیکی قدیمی است. امروزه تایمرهای PLC به طرز باور نکردنی دقیق هستند به طوری که قابلیت محاسبة زمان با دقت بسیار بالا را دارا می باشند.
ماهیت حالت جامد PLC ها توانسته است بسیاری از محدودیت های مکانیکی که در سیستمهای رله ای وجود داشته است را برطرف سازد. برای اتصال بسیاری از خروجی های PLC به بارهای خارجی هنوز از رله ها استفاده می شود. این رله ها در ساختار داخلی PLC دارای تعداد نامحدودی کنتاکت برای استفاده در برنامه نویسی هستند. بنابراین یک PLC می تواند جایگزین هزاران هزار رله ولی در فضایی کوچک باشد.
برنامه نویسی مجدد به جای تغییر در سیم بندی سیستم، برای تغییر منطق عملکرد سیستم کنترل استفاده می شود. رفع اشکال با استفاده ازعناصر برنامه نویسی که در عملکرد منطقی برنامه دیده می شود انجام می گیرد. این روش بسیار ساده تر از دنبال کردن سیمها و یا تست کردن کنتاکت رله ها می باشد.
بسیاری از متخصصان برق برای خواندن منطق RLL برای نصب و رفع اشکال سیستمهای کنترل رله ای دوره دیده اند. این امر باعث شده تا در زبان برنامه نویسی PLC با الهام از منطق رله ای، از همان دید برنامه نویسی با منطق رله ای استفاده شود، که نمونة بارز آن زبان برنامه نویسی نردبانی می باشد.
همواره سریع راندن و تخطی از سرعت مجاز مورد نظر در معابر یکی از معضلات موجود در استفاده از راه ها است که می تواند موجب بروز خطرات و خسارت های جبران ناپذیری برای کاربران راه و افزایش خرابی راهها گردد.
امروزه با پیشرفت علوم مهندسی، روز به روز شاهد ساخت خودروهایی با توانایی حرکتی بالا هستیم که همواره جهت محدود نمودن سرعت عبوری آنها مجبور به استفاده از روشهای مختلف " آرام سازی ترافیک"[1] می باشیم که چند نمونه از این روشها عبارتند از:
در این میان سرعت گیر و سرعت کاه (شکل 1) از رایج ترین ابزارهای کنترل سرعت در نقاط مختلف جهان هستند. سرعتگیرها و سرعتکاه ها در کشور ما نیز به طور گسترده مورد استفاده هستند، اما در نصب بسیاری از آنها استانداردهای جهانی در مورد مکان و نحوه مناسب نصب رعایت نشده که همین امر باعث کم اثر بودن این ابزار در کنترل سرعت وسایل نقلیه شده است.
لذا در این گزارش به معرفی و بررسی این دو ابزار، وسعت استفاده، مزایا و معایب و نیز قواعد و استانداردهایی که باید برای نصب آنها در نظر گرفته شود، پرداخته می شود.
2- معرفی 2-1- سرعت گیر[2]
ابزاری است برای کنترل سرعت وسایل نقلیه که طبق استانداردهای موجود ارتفاع بلند ترین نقطه یک سرعت گیر باید 3 تا 4 اینچ (7 تا 10سانتی متر)، حداکثر طول آن 1 فوت (30سانتی متر) و عرض آن به اندازه عرض محل نصب باشد. امروزه در کشور ما، استفاده از نوع خاصی از موانع (شکل 3) رایج گردیده که بر اساس ابعاد، می توان آنها را نوعی از سرعتگیرها دانست، که جنس آنها معمولا از لاستیک های بازیافتی و یا پلاستیکی است که نوع پلاستیکی آن به رنگهای زرد و سفید در ابعاد 35x90 سانتیمتر و نوع لاستیکی با ابعاد متغییر در بازار ایران موجود است.
استفاده از سرعت گیرها در اماکنی توصیه می شود که حداکثر سرعت وسایل نقلیه از 10 تا 15 کیلومتر بر ساعت تجاوز نمی کند. پارکینگها یا مراکز خرید به عنوان بهترین اماکن برای نصب این وسیله می باشند. نصب این وسیله در اماکن و معابری که محل رفت و آمد عمومی هستند، مناسب نیست و معمولا باعث ایجاد مشکل برای وسایل نقلیه می شود.
علیرغم منع استانداردهای معتبر مبنی بر استفاده از این نوع سرعتگیرها در سطح معابر، جهت اجبار رانندگان به کاهش سرعت در مقطعی از راه ها، از این نوع ابزارها در سطح شهرهای ایران به وفور مورد استفاده قرار می گیرد.
سرعتگیر در کلیه معابر به غیر از پارکینگها بعلت محدود کردن سرعت عبوری از آنها به میزان 10 کیلومتر بر ساعت و کمتر، خلاف قوانین و استانداردهای ایالات متحده آمریکا است. در واقع تنها محل استفاده آنان همان پارکینگها بوده که رانندگان هنگام ورود و خروج از آنان دارای سرعتی معادل و یا کمتر از سرعت فوق می باشند.
2-2- سرعت کاه[3]
از این ابزار با نام سرعتگیر ملایم[4] نیز یاد می کنند. ارتفاع سرعت کاه به 3 تا 4 اینچ (7 تا 10 سانتیمتر) می رسد، عرض آن به اندازه عرض خیابان محل نصب است و طولی ما بین 12تا 14 فوت (5/3 تا 2/4 متر) دارد. طول سرعت کاه ممکن است به 22 فوت (7/6 متر) نیز برسد، در چنین مواقعی به آن سرعت کاه تخت[5] نیز می گویند.
امروزه استفاده از سرعت کاه (نه سرعت گیر) در مناطق و معابر مسکونی و همچنین مناطقی که مسیر اصلی اتوبوس، آمبولانس و اتومبیلهای اورژانسی دیگر نیستند، متداول است که س
انواع لوله
لوله ها را می توان به انواع مختلف از نظر جنس ، کاربرد و نحوه اتصالات دسته بندی نمود .
لوله هایی که در سیستم آبرسانی و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد به شرح زیر می باشند:
لوله های گالوانیزه
لوله های گالوانیزه خود به دو دسته تقسیم می شوند : لوله های فولادی گالوانیزه و لوله های آهنی گالوانیزه. این دو نوع در بازار به لوله های آهنی سفید معروفند و عموماً بین این دو فرقی گذاشته نمی شود ،در صورتیکه لوله های فولادی گالوانیزه در مقایسه با نوع آهنی آن سبک تر و براق تر هستند .
لوله های فولادی گالوانیزه
این نوع لوله ها گاهی برای تخلیه فاضلاب لوازم بهداشتی کوچک به کار برده می شود ولی مورد استفاده اصلی آنها در تهویه مطبوع است . جنس این لوله ها از فولاد نرم است که در ساختن آن ورقه فولاد را با فشار از داخل قالب عبور داده درز آن را جوش می دهند و سپس آن را جهت افزایش مقاومت در برابر اسیدها و زنگ زدگیها در یک وان آبکاری، روی اندود (گالوانیزه) می کنند . این نوع لوله ها نسبت به نوع آهنی در برابر اسیدها مقاومت کمتری دارند و کلیه اسیدهایی که برای چدن مضر می باشند فولاد گالوانیزه را هم خراب می کنند .
لوله های آهنی گالوانیزه
جنس این لوله ها از آهن سفید نورد شده است که درز آن توسط دستگاه های درز جوش بهم جوش داده می شود و سپس لوله را در فلز روی مذاب فرو می برند . به همین علت آنها را لوله های با درز نیز می گویند . این نوع لوله ها از رنگ تیره و خاکستریشان شناخته می شوندو عموماً به دو صورت سبک و متوسط تولید می شوند .
کلیه لوله های فولادی و آهنی گالوانیزه در شاخه های 6 متری و دو سر دنده با قطر اینچ تا 8 اینچ تولید می گردند . قطر این لوله ها معمولاًقطر اسمی است که بزرگتر از قطر داخلی و کوچکتر از قطر خارجی است .
همچنین در بازار این لوله ها را بر اساس نمره می شناسند . لوله های گالوانیزه نیز به وسیله دنده پیچی به یکدیگر وصل و توسط مواد مناسب آب بندی می شوند .
نکته : از اتصال این لوله ها به روش جوشکاری باید پرهیز نمود زیرا بر اثر حرارت ناشی از جوشکاری و سوختن روکش گالوانیزه (آلیاژ روی) دود غلیظ و سفیدی تولید می شود که محیط کار را آلوده می نماید و تنفس آن ایجاد مسمومیت کرده و موجب آسیب دیدن دستگاه تنفسی می شود .
لوله های چدنی
جنس این لوله ها از چدن ریخته گری است و بر حسب نوع کاربرد آنها انواع و مقدار آلیاژ ، شکل و طول لوله ،نوع اتصالات آنها با هم متفاوت هستندو اغلب در سیستم لوله کشی فاضلاب استفاده می شوند .
لوله های چدنی که در سیستم لوله کشی فاضلاب به کار می رود :
الف) سرتوپی (یک سرتوپی – دو سرتوپی)
ب) دو سر تخت
نکته : لوله های چدنی با سرتوپی و سرتخت به ترتیب لوله های بوشن دار و بدون بوشن نیز نامیده می شوند .
مزایا و معایب لوله های چدنی
در برابر فشار وارده به جداره های خارجی دارای مقاومت و استحکام خوبی هستند .
فرسودگی این لوله ها کمتر از لوله های فلزی است .
می توان براحتی از دستگاه تراکم هوا جهت باز کردن و رفع گرفتگی لوله استفاده نمود .
قیمت لوله های چدنی نسبت به لوله های آهنی ارزانتر است .
نصب لوله های چدنی نسبت به لوله های آهنی کندتر انجام می شود .
لوله های چدنی به علت تاثیر مواد شیمیایی موجود در فاضلاب زنگ می زنند و جلوگیری از زنگ زدگی آنها میسر نمی باشد .
داشتن وزن زیاد قطعات و تکثر اتصالات از معایب دیگر لوله های چدنی می باشد .
مقایسه لوله چدنی توپی دار و سر تخت
قابلیت تحمل فشار لوله های سرتخت بیشتر است .
لوله های سر تخت به دلیل نداشتن مادگی و لبه های قیطانی و وزن و ضخامت کمتر و نوع پیوند، کاربرد بیشتری دارند .
لوله های سرتخت به دلیل خاصیت الاستیکی نوع پیوند آن، تغییر حرارت بیشتری را نسبت به لوله های دیگر تحمل می کند .
نکته :در اتصالات چدنی دو نوع تبدیل کاهنده و افزاینده در اندازه های تبدیلی متنوع وجود دارد که بر حسب جهت توپی سر وصاله،اگر قطر توپی بزرگتر از لوله باشد تبدیل افزاینده و در غیر این صورت کاهنده خواهد بود .
افست یا دو خم
در تغییر امتداد لوله های افقی و قائم سیستم لوله کشی فاضلاب به کار می رود وبا مقادیر انحراف مختلف تولید می شوند .
طریقه اتصال لوله های چدنی
اتصال لوله های چدنی توپی دار با استفاده از کنف و سرب انجام می گیرد و اتصال لوله های چدنی دو سر تخت به کمک واشر لاستیکی و بست مخصوص انجام می شود .
روش اتصال لوله های چدنی توپ دار
ابتدا بایستی بدنه لوله واتصالات از نظر سالم بودن تست شود و نحوه آزمایش از طریق زدن ضربات آرام چکش امکان پذیر است . چنانچه لوله شکسته باشد یا حتی دارای ترک مویی جزیی باشد صدای ضربات به صورت بم که اصطلاحاً صدای «مرده چدن» نام دارد شنیده می شود .
پس از اینکه لوله ها در یک امتداد به صورت هم محور در داخل یکدیگر قرار داده شدند کنف مخصوص بایستی با استفاده از قلم و چکش در طوقه مطابق شکل متراکم شود .
لازم به ذکر است کنف مورد استفاده به دو روش دو رشته ای و سه رشته ای بافته می شود و کنف بافته شده بایستی متناسب با قطر لوله های اتصالی بوده و فضای بین نر و مادگی را تا عمق 5/2 سانتی متری لبه مادگی پر نماید .
سرب مذاب که قبلاً توسط چراغ کوره ای یا کوره ذوب تهیه شده با ملاغه مطابق شکل داخل طوقه ریخته می شود . چنانچه محل پیوند به صورت کاملاً عمودی و سرتوپی رو به بالا باشد نیازی به کمربند سرب ریزی نیست اما اگر محل پیوند افقی یا مایل یا سرتوپی رو به پایین باشد استفاده از کمربند سرب ریزی ضروری است و باید با استفاده از کمربندهای نخ سوز یا لاستیکی یا فلزی یا گل رس با ایجاد مسیر سرب ریزی عمل سرب ریزی را انجام داد .
بعد از تمام مراحل فوق وقتی سرب سرد شد آن را باید با استفاده از قلم سرب کوبی و چکش به طور آهسته کوبید تا مواد لازم حتی الامکان به داخل اتصال برود .
روش اتصال لوله های چدنی سر تخت
ابتدا باید واشر لاستیکی را از طوقه فولادی خارج کرده و سالم بودن آن را بررسی نمود .
واشر لاستیکی را در انتهای قطعه اول لوله مورد اتصال قرار داده به طوریکه رگه برجسته میانی واشر به لبه انتهایی لوله مماس باشد .
قسمت آزاد واشر لاستیکی را به پایین برگردانده تا رگه برجسته میانی روی لبه انتهایی لوله قرار گیرد .
قطعه دوم مورد اتصال را وارد واشر لاستیکی نموده به طوریکه لبه آن روی رگه برجسته میانی قرار گیرد . سپس باید قسمت برگردانیده شده واشر را به حالت اول خود درآورد .
بست نگهدارنده فولادی را باز رده جهت سهولت بسته شدن سطح داخلی آن را کمی چرب نموده و طوقه را در محل خود و بر روی واشر لاستیکی قرار داده و پیچها را در محل خود باید بتدریج سفت نمود .
لوله های پلاستیکی
لوله های پلاستیکی که در تاسیسات آب و فاضلاب بکار برده می شوند عبارتند از :
لوله های پلاستیکی پی وی سی (PVC مخفف پلی و نیل کلراید)
لوله های پلاستیکی (PE مخفف پلی اتیلن)
لوله های پلاستیک ABS (مخفف اکریلونیتریل ، بوتادین و استیرن)
لوله های پلاستیک PP (مخفف پلی پروپلین)
لوله های پلاستیکی CPVC (مخفف کلرینیتد پلی و نیل کلراید)
لوله های پلاستیکی PB (مخفف پلی بوتیلن)
نکته : در شبکه فاضلاب از لوله های پی وی سی و پلی اتیلن بیشترین استفاده به عمل می آید .
مزایای لوله های PVC
-اتصال لوله و قطعات آن بسیار آسانتر و سریعتر از سایر لوله ها انجام می شود .
-در نصب روکار احتیاجی به رنگ آمیزی ندارند .
-دارای وزن سبک هستند و به راحتی در بین سقف کاذب و مکانهایی که دسترسی بدان مشکل است نصب می شود .
-در مقایسه با لوله های دیگر قطر خارجی کمتری داشته و به راحتی در داخل دیوار جاسازی و اجرا می شود .
-در برابر مواد شیمیایی از مقاومت بالایی برخوردار هستند .
معایب لوله های PVC
-لوله های پی وی سی خشک در برابر سرما بسیار حساس و شکننده می باشند .
-لوله های پی وی سی در برابر حرارت زیاد فرم و استحکام خود را از دست می دهند .
-به علت قدرت مقاومت کم جداره این نوع لوله ها بایستی از فنر لوله بازکنی برای گرفتگی مجرای لوله ها استفاده نمود .
-در برار نیروهای خارجی دارای مقاومت کمتری هستند
نکته : لوله های فاضلاب PVC از نوع خشک در دو نوع فشار ضعیف به رنگ خاکستری و متمایل به آبی و فشار قوی به رنگ خاکستری روشن تولید می شوند . کاربرد لوله های PVC فشار ضعیف در لوله کشی تهویه آب باران و اتصال برای آب باران بالکنها و لوله های اتصالی توالتها است اما کاربرد لوله های PVC فشار قوی در سیستمهای فاضلاب ساختمان به عنوان لوله های عمودی و جمع آوری کننده و لوله تخلیه اصلی فاضلاب است .
نکته 1 : اتصال لوله های PVC بر حسب نوع لوله و اتصالات به روشهای مختلف انجام می شود که نوع اتصال چسبی متداولتر است .
نکته 2 : اتصال حداقل به مدت 10 تا 15 دقیقه به هیچ وجه نبایستی حرکت داده شود تا سفت گردد .
مزایای انواع لوله های PE
نوع اول – داشتن چگالی ، مقاومت حرارتی پایین و قابلیت انعطاف خوب از مزایای این نوع می باشد .
نوع دوم – دارای چگالی متوسط و اندکی سخت تر از نوع اول هستند و در دمای بالا مقاومتشان بیشتر بوده و قابلیت انبساط بهتری دارند .
نوع سوم – بسیار سنگین تر از نوع قبلی و چگالی بیشتری دارند و برترین خواص فیزیکی از نظر مقاومت، قابلیت انبساط،درجه سختی و ضریب زبری را دارا هستند و از این رو کاربرد وسیعی در گازرسانی و آبرسانی دارند .
نکته 1 : اتصال لوله های PE به روشهای مختلف دنده ای، فلنچی، بستی، اورینگی و نر و مادگی با روش اتصال جوش حرارتی و جوش سر به سر انجام می شود .
نکته 2 : اتصال دنده ای در مورد کلیه لوله های پلاستیکی سنگین و 4 اینچ به پایین قابل اجرا است .
مزایای لوله های PB
لوله پلی بوتیلن در برابر خوردگی ، یخ زدگی ، زنگ زدگی ، خاکهای اسیدی و رسوب گرفتگی مقاوم است . این لوله هنگام انجماد ترک نمی خورد و در دمای 82 درجه سانتی گراد فشار 5/6 اتمسفر را تحمل می کند .
نکته : به سبب انعطاف پذیری این لوله های در شبکه لوله کشی ضربه قوچ اتفاق نمی افتد .
لوله های پنج لایه
در تاسیسات لوله کشی ساختمان خوردگی و رسوب در لوله های فلزی خسارات و مشکلاتی را بوجود می آورد . برای حل این مشکل تا کنون تلاشهای زیادی صورت گرفته است .استفاده ازآلیاژهای مختلف با پوشش گوناگون از راه حل هایی است که تا کنون برای افزایش مقاومت فلز در برابر خوردگی به کار رفته است بی آنکه هیچ یک پاسخی قطعی به مشکل بدهند .
یکی دیگر از راه هایی که برای پرهیز از مشکلات لوله های فلزی پیشنهاد شده است استفاده از لوله های پلیمری است اما به کارگیری این لوله ها در عمل نشان داده که اگر چه جایگزینی فلز با پلاستیک مسله خوردگی و پوسیدگی لوله را حل می کند اما مشکلات دیگری را باعث می شود که پیش از آن وجود نداشت از جمله نفوذ اکسیژن ، محدودیت در تحمل فشار یا دمای بالا ، ضریب انبساط زیاد و … .
در این شرایط گروهی از دانشمندان به تلفیق فلز و پلیمر توجه کردند. به عنوان مثال سوپر پایپ نقطه اوج همین تکنولوژی است . تلفیقی هوشمندانه که حاصل آن لوله ای است پنج لایه شامل یک لوله آلومینیومی ، دو لایه پلیمر و دو لایه چسب مخصوص که مقاومت در برابر خوردگی ، زنگ زدگی ، رسوب و پوسیدگی را از لوله های پلیمری و توان تحمل حرارت مداوم ، فشار بالا و نفوذ ناپذیری را از لوله های فلزی به ارث برده است . سوپر پایپ آخرین دستاورد تکنولوژی است که برای تمام تاسیسات ساختمان قابل استفاده است و حتی در بدترین شرایط صد سال عمر می کند .
ساختار لوله های سوپر پایپ
یک لوله آلومینیمی با جوش طولی اولتراسونیک، بدنه اصلی سوپر پایپ را تشکیل می دهد. این لایه فلزی مقاومت در برابر فشار ،حرارت و نفوذ اکسیژن را تامین می کند . در لایه های داخلی و بیرونی سوپر پایپ به جای پلی اتیلن مشبک (PEX) از پلیمر جدید PEOC استفاده می شود که عمر این پلیمر در شرایط سخت کاری و در فشار و دمای بالا حتی با ضریب اطمینان 5/2 بیش از 400 سال است .
لایه های فلزی و پلیمر طی فرآیندی توسط دو لایه چسب مخصوص با هم تلفیق می شوند .
مزایای لوله های پنج لایه
زنگ نمی زند ، رسوب نمی گیرد و هرگز نمی پوسد .
به راحتی خم می شود و شکل می پذیرد .
نصب آن سریع ، آسان و بدون ضایعات می باشد .
بسیار سبک و حمل و نقل آن آسان است .
عدم امکان نفوذ اکسیژن به لوله و جلوگری از لجن زدگی و تغییر رنگ آب .
ضریب انبساط طولی بسیار ناچیز .
افت فشار بسیار ناچیز بدلیل هموار بودن سطح داخل لوله .
مقاوم در برابر ضربه و مواد شیمیایی .
مقاوم در برابر فشار به علت جوش طولی آلومینیوم .
در لوله کشی توکار مطمئن و در نصب روکار زیبا است .
توان تحمل حرارت مداوم
چکیده
در این تحقیق عوامل مؤثر در طراحی، ساخت و کابرد یک واحد بیوگاز مورد بررسی قرار گردیده و پس از ساخت و تکمیل آن با کود آلی مورد آزمایش قرار گرفته تا صحت کار دستگاه مشخص گردد. در این راستا ابتدا کلیه عوامل محیطی تأثیر گذار در طراحی و ساخت یک رآکتور بیوگاز بررسی گردید. سپس رآکتور و کلیه تجهیزات جانبی آن توسط نرم افزار SolidWorks و AutoCad طراحی گردید. در مرحله بعد با استفاده از طرحهای بدست آمده، رآکتور بیوگاز ساخته شد. پس از اتمام طراحی و ساخت، رآکتور جهت آب بندی، گاز بندی و کنترل حرارتی مورد آزمایش قرار گرفت تا صحت کار آن مشخص گردد. بعد از تأئید کارکرد، رآکتور ابتدا با کود مرغی و سپس با کود بلدرچین بارگذاری شد و گاز تولید گردید. پس از پایان آزمایشها، بیوگاز تولیدی با دستگاه تست گاز تجزیه گردید و در نهایت نتایج مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت.
کلمات کلیدی: بیوگاز، رآکتور، کنترل حرارتی، طراحی.
1-4- اصول هضم بی هوازی در تولید بیوگاز.. 8
1-5- مراحل شیمیائی تخمیر مواد آلی (شامل چربیها، هیدراتهای کربن و پرتئین ها).. 12
1-5-2- تخمیر هیدراتهای کربن.. 12
1-6- پارامترهای مؤثر بر فرآیند هضم بیهوازی.. 13
1-6-1- درجه حرارت محیط تخمیر.. 14
1-6-3- میزان حضور مواد مغذی در محیط (C/N).. 16
1-6-5- میزان حضور عوامل سمی.. 17
1-6-6- مدت زمان ماند مخلوط در مخزن هضم.. 18
1-6-7- همزدن محتویات مخزن هضم و هموژنیزه کردن محتویات.. 19
1-6-8- آماده سازی مواد خام قبل از بارگیری.. 20
1-6-9- وجود مواد تسریع کننده واکنش.. 21
1-6-10- اصلاح و تغییر در طراحی دستگاه بیوگاز.. 21
1-6-11- مواد افزودنی شیمیائی.. 21
1-6-12- تغییر دادن نسبت خوراک دستگاه.. 21
1-6-13- محیط بیهوازی (بسته).. 22
1-7- انواع روشهای بارگذاری مخازن هضم:.. 22
1-7-2- سیستم نیمه پیوسته:.. 22
1-8- جمع آوری بیوگاز تولیدی:.. 23
1-9- بیوگاز و کود حاصل از آن:.. 24
1-10- ساختار کلی دستگاه تولید بیوگاز:.. 24
1-11- مهمترین طرحهای بیوگاز ساخته شده در جهان:.. 28
1-11-1- دستگاه بیوگاز عمودی.. 28
1-11-2- دستگاه بیوگاز افقی.. 30
1-11-3- دستگاه بیوگاز مشترک.. 31
1-11-4-دستگاه بیوگاز مدل چینی (قبه ثابت).. 32
1-11-5- دستگاه بیوگاز مدل فرانسوی.. 34
1-11-6- دستگاه بیوگاز با لولههای چرمی.. 35
1-11-7-دستگاه بیوگاز با مخزن پلی اتیلنی.. 37
1-11-8- دستگاه بیوگاز با سرپوش شناور (مدل هندی):.. 37
1-11-9- دستگاه بیوگاز مدل تایوانی (واحدهای بالونی):.. 39
1-11-10- دستگاه بیوگاز مدل نپال:.. 40
1-12 -مروری بر مطالعات انجام شده.. 40
2-1- مراحل ساخت واحد بیوگاز با تمام جزئیات آن:.. 49
2-1-1- انتخاب مکان ساخت واحد بیوگاز.. 49
2-1-3- بررسی شرایط خاک منطقه.. 51
2-1-4- بررسی مواد آلی مورد نیاز.. 52
2-2- طراحی و ساخت اتاقک عایق:.. 53
2-3- مراحل طراحی و ساخت مخزن هضم دستگاه:.. 55
2-3-2-1- انتخاب مخزن هضم:.. 58
2-5-1- تست دستگاه با آب برای اطمینان از آب بندی بودن:.. 67
2-5-2- تست صحت کار المنتها:.. 68
2-6- مشخصات دستگاه تست گاز:.. 70
2-6-1- دستگاه آنالایزر گاز ساخت کمپانی Testo آلمان.. 70
2-8-1- شبکه پس انتشار پیش خور (FFBP) :.. 76
2-8-2- شبکه های پس انتشار پیشرو (CFBP):.. 76
2-8-3- الگوریتم لونبرگ- مارکوارت (LM).. 77
2-8-4- الگوریتم تنظیم بیزی (BR).. 77
2-8-5- مجذور میانگین مربعات خطا.. 78
2-8-7- ضریب تعیین (همبستگی).. 78
3-2- آزمایش کود مرغی در دمای 35 درجه سانتیگراد.. 83
3-2-1- بررسی اثر دما بر حجم بیوگاز تولیدی از کود مرغی.. 84
3-2-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود مرغی.. 85
3-2-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود مرغی.. 86
3-3- آزمایش کود مرغی در دمای 30 درجه سانتیگراد.. 87
3-3-1- بررسی اثر دما بر حجم بیوگاز تولیدی از کود مرغی.. 87
3-3-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود مرغی.. 87
3-3-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود مرغی.. 88
3-4- آزمایش کود بلدرچین در دمای 35 درجه سانتیگراد.. 89
3-4-1- بررسی اثر دما بر روی حجم بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین 90
3-4-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود بلدرچین.. 91
3-4-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود بلدرچین.. 92
3-5- آزمایش با کود بلدرچین در دمای 30 درجه سانتیگراد.. 93
3-5-1- بررسی اثر دما بر روی حجم بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین 93
3-5-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین 94
3-5-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود بلدرچین.. 95
3-6- بررسی و مقایسه پارامترهای کود مرغی و بلدرچین در دمای مشخص 96
3-6-1- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد.. 96
3-6-2- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد.. 97
3-6-3- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد.. 98
3-6-4- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد.. 99
3-6-5- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد.. 100
3-6-6- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد.. 101
3-7- بررسی و مقایسه پارامترها در دو دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد 102
3-7-1- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد 102
3-7-2- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد.. 103
3-7-3- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد.. 104
3-7-4- مقایسه حجم گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد.. 105
3-7-5- مقایسه فشار گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد.. 106
3-7-6- مقایسه PH گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد.. 107
3-8-1- بررسی نتایج شبیه سازی در شبکه عصبی برای کود مرغی.. 109
3-8-1-1- بررسی فشار گاز در آزمایش کود مرغی.. 109
3-8-1-2- بررسی ph گاز در آزمایش کود مرغی.. 111
3-8-1-3- بررسی حجم گاز در آزمایش کود مرغی.. 114
3-8-2- بررسی نتایج شبیه سازی در شبکه عصبی برای کود بلدرچین.. 116
3-8-2-1- بررسی فشار گاز در آزمایش کود بلدرچین.. 116
3-8-2-2- بررسی ph گاز در آزمایش کود بلدرچین.. 118
شکل 1‑1 چرخه بیوگاز در طبیعت.. 7
شکل 1‑3- فرآیند تولید گاز در مخزن هضم.. 9
شکل 1‑4- مراحل مختلف تبدیل مواد آلی به بیوگاز.. 13
شکل 1‑5- رآکتور بیوگاز به همراه همزن.. 20
شکل 1‑7- مخزن ذخیره گاز فایبرگلاس.. 27
شکل 1‑8- بالنهای ذخیره بیوگاز.. 28
شکل 1‑9- دستگاه بیوگاز عمودی.. 29
شکل 1‑11- دستگاه بیوگاز مشترک.. 32
شکل 1‑17- دستگاه بیوگاز مدل تایوانی.. 39
شکل 2‑1- نقشه اتاقک عایق، مخزن هضم و گودال کودابه.. 53
شکل 2‑2- مراحل ساخت اتاقک عایق و گودال ذخیره کودابه خروجی.. 54
شکل 2‑3- طراحی مخزن هضم با استفاده از نرم افزار اتوکد.. 57
شکل 2‑4- مخزن هضم پلی اتیلنی.. 58
شکل 2‑5- لوله ورودی و لوله خروجی.. 59
شکل 2‑6- الف- لوله خروج کودابه ب- مخزن هضم و لولههای ورودی و خروجی 60
شکل 2‑7- لوله دو شاخه برای خروج گاز و نصب فشار سنج.. 61
شکل 2‑8- مدار الکتریکی المنتهای حرارتی.. 63
شکل 2‑9- طراحی قاب المنتهای حرارتی.. 63
شکل 2‑10- المنتهای حرارتی در قاب فلزی قرار گرفتهاند... 64
شکل 2‑11- الف- تابلوی برق، ب- کلیدهای کنترل کننده المنتها.. 65
شکل 2‑13- الف- محلول های بافر ب- PH متر.. 66
شکل 2‑14- عایقکاری رآکتور.. 67
شکل 2‑15- دستگاه تست گاز.. 70
شکل 2‑16- مدل ریاضی ساده شده عصب واقعی.. 72
شکل 2‑17- پرسپترون 3لایه با اتصالات کامل.. 73
شکل 3‑1- نمودار حجم- زمان کود مرغی در دمای35.. 85
شکل 3‑2- نمودار فشار- زمان کود مرغی در دمای35.. 86
شکل 3‑3- نمودار PH- زمان کود مرغی در دمای35.. 86
شکل 3‑4- نمودار حجم- زمان کود مرغی در دمای30.. 87
شکل 3‑5- نمودار فشار- زمان کود مرغی در دمای30.. 88
شکل 3‑6- نمودار PH- زمان کود مرغی در دمای30.. 89
شکل 3‑7- نمودار حجم- زمان کود بلدرچین در دمای35.. 91
شکل 3‑8- نمودار فشار- زمان کود بلدرچین در دمای35.. 92
شکل 3‑9- نمودار PH - زمان کود بلدرچین در دمای35.. 93
شکل 3‑10- نمودار حجم- زمان کود بلدرچین در دمای30.. 94
شکل 3‑11- نمودار فشار- زمان کود بلدرچین در دمای30.. 95
شکل 3‑12- نمودار PH - زمان کود بلدرچین در دمای30.. 96
شکل 3‑13- نمودار حجم - زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای35.. 97
شکل 3‑14- نمودار فشار - زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای35.. 98
شکل 3‑15- نمودار PH - زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای35.. 99
شکل 3‑16- نمودار حجم- زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای30.. 100
شکل 3‑17- نمودار فشار- زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای30.. 101
شکل 3‑18- نمودار PH - زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای30.. 102
شکل 3‑19- نمودار حجم گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35.. 103
شکل 3‑20- نمودار فشار گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35.. 104
شکل 3‑21- نمودار PH کود مرغی در دمای 30 و 35.. 105
شکل 3‑22- نمودار حجم گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35.. 106
شکل 3‑23- نمودار فشار گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 107
شکل 3‑24- نمودار PH کود بلدرچین در دمای 30 و 35.. 108
شکل 3‑25- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای فشار کود مرغی.. 109
شکل 3‑26- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های فشار گاز کود مرغی.. 110
شکل 3‑27- نمودار تست داده های فشار کود مرغی.. 111
شکل 3‑28- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای ph کود مرغی.. 112
شکل 3‑29 - نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های ph کود مرغی.. 113
شکل 3‑30- نمودار تست داده هایph کود مرغی.. 113
شکل 3‑31- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای حجم گاز کود مرغی.. 114
شکل 3‑32- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های حجم کود مرغی.. 115
شکل 3‑33- نمودار تست داده های حجم گاز کود مرغی.. 116
شکل 3‑34- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای فشار گاز کود بلدرچین.. 117
شکل 3‑35- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های فشار گاز کود بلدرچین 118
شکل 3‑36- نمودار تست داده های فشار گاز کود بلدرچین.. 118
شکل 3‑37- نمودار تعیین عملکرد شبکه برایph کود بلدرچین.. 119
شکل 3‑38- نمودار آموزش و اعتبار سنجی ph کود بلدرچین.. 120
شکل 3‑39- نمودار تست داده های ph کود بلدرچین.. 121
شکل 3‑40- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای حجم گاز کود بلدرچین.. 122
شکل 3‑41- نمودار آموزش و اعتبار سنجی حجم گاز کود بلدرچین.. 123
شکل 3‑42- نمودار تست داده های تست برای حجم گاز کود بلدرچین.. 123
جدول 1‑1- ترکیبات موجود در بیوگاز.. 5
جدول 1‑2- جدول فرآیندهای مختلف تبدیل زیست توده به بیوگاز.. 11
جدول 1‑4- محدودههای درجه حرارت در تخمیر بیهوازی.. 15
جدول 1‑4- نمودار مدت زمان ماند مواد در داخل رآکتور.. 19
جدول 3‑1- مقایسه دستگاه بیوگاز نوع مخزن بتونی (مدل چینی) با مخزن پلی اتیلنی 82
جدول 3‑2- تجزیه بیوگاز کود مرغی.. 84
جدول 3‑3- تجزیه بیوگاز کود بلدرچین.. 90
جدول 3‑4- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر فشار.. 110
جدول 3‑5- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر ph.. 112
جدول 3‑6- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر حجم.. 115
جدول 3‑7- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر فشار.. 117
جدول 3‑8- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر ph.. 119
جدول 3‑9- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر حجم.. 122
در جوامع کنونی وجود انرژی مستمر، پایدار و اقتصادی لازمه هرگونه توسعه و
کلمات کلیدی : بیوگاز, شبکه عصبی مصنوعی,تحقیق و پروژه بیوگاز, کود مرغی,کود بلدرچین,دستگاه بیوگاز, تولید بیوگاز,کود حیوانی,
در این سایت هیچ فایلی برای فروش قرار نمی گیرد. برای پشتیبانی و خرید فایل به سایت اصلی فروشنده مراجعه بفرمائید:
لینک دریافت فایل از سایت اصلی
خوردگی قطعات فولادی در سازههای مجاور آب و نیز خوردگی میلگردهای فولادی در سازههای بتن آرمه ای که در معرض محیطهای خورندة کلروری و کربناتی قرار دارند، یک مسالة بسیار اساسی تلقی میشود. در محیطهای دریایی و مرطوب وقتی که یک سازة بتنآرمة معمولی به صورت دراز مدت در معرض عناصر خورنده نظیر نمکها، اسیدها و کلرورها قرار گیرد، میلگردها به دلیل آسیب دیدگی و خوردگی، قسمتی از ظرفیت خود را از دست خواهند داد. به علاوه فولادهای زنگ زده بر پوستة بیرونی بتن فشار میآورد که به خرد شدن و ریختن آن منتهی میشود. تعمیر و جایگزینی اجزاء فولادی آسیب دیده و نیز سازة بتن آرمهای که به دلیل خوردگی میلگردها آسیب دیده است، میلیونها دلار خسارت در سراسر دنیا به بار آورده است. به همین دلیل سعی شده که تدابیر ویژهای جهت جلوگیری از خوردگی اجزاء فولادی و میلگردهای فولادی در بتن اتخاذ گردد که از جمله میتوان به حفاظت کاتدیک اشاره نمود. با این وجود برای حذف کامل این مساله، توجه ویژه ای به جانشینی کامل اجزاء و میلگردهای فولادی با یک مادة جدید مقاوم در مقابل خوردگی معطوف گردیده است. از آنجا که کامپوزیتهای FRP (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) بشدت در مقابل محیطهای قلیایی و نمکی مقاوم هستند که در دو دهة اخیر موضوع تحقیقات گستردهای جهت جایگزینی کامل با قطعات و میلگردهای فولادی بودهاند. چنین جایگزینی بخصوص در محیطهای خورنده نظیر محیطهای دریایی و ساحلی بسیار مناسب به نظر میرسد. در این مقاله مروری بر خواص، مزایا و معایب مصالح کامپوزیتی FRP صورت گرفته و قابلیبت کاربرد آنها به عنوان جانشین کامل فولاد در سازههای مجاور آب و بخصوص در سازة بتن آرمه، به جهت حصول یک سازة کاملاً مقاوم در مقابل خوردگی، مورد بحث قرار خواهد گرفت.
بسیاری از سازههای بتن آرمة موجود در دنیا در اثر تماس با سولفاتها، کلریدها و سایر عوامل خورنده، دچار آسیبهای اساسی شدهاند. این مساله هزینههای زیادی را برای تعمیر، بازسازی و یا تعویض سازههای آسیب دیده در سراسر دنیا موجب شده است. این مساله و عواقب آن گاهی نه تنها به عنوان یک مسالة مهندسی، بلکه به عنوان یک مسالة اجتماعی جدی تلقی شده است ]1[. تعمیر و جایگزینی سازههای بتنی آسیبدیده میلیونها دلار خسارت در دنیا به دنبال داشته است. در امریکا، بیش از 40 درصد پلها در شاهراهها نیاز به تعویض و یا بازسازی دارند ]2[. هزینة بازسازی و یا تعمیر سازههای پارکینگ در کانادا، 4 تا 6 میلیارد دلار کانادا تخمین زده شده است ]3[. هزینة تعمیر پلهای شاهراهها در امریکا در حدود 50 میلیارد دلار برآورد شده است؛ در حالیکه برای بازسازی کلیة سازههای بتن آرمة آسیبدیده در امریکا در اثر مسالة خوردگی میلگردها، پیشبینی شده که به بودجة نجومی 1 تا 3 تریلیون دلار نیاز است ]3[ !
از مواردی که سازههای بتن آرمه به صورت سنتی مورد استفاده قرار میگرفته، کاربرد آن در مجاورت آب و نیز در محیطهای دریایی بوده است. تاریخچه کاربرد بتن آرمه و بتن پیشتنیده در کارهای دریایی به سال 1896 بر میگردد ]4[. دلیل عمدة این مساله، خواص ذاتی بتن و منجمله مقاومت خوب و سهولت در قابلیت کاربرد آن چه در بتنریزی در جا و چه در بتن پیشتنیده بوده است. با این وجود شرایط آب و هوایی و محیطی خشن و خورندة اطراف سازههای ساحلی و دریایی همواره به عنوان یک تهدید جدی برای اعضاء بتن آرمه محسوب گردیده است. در محیطهای ساحلی و دریایی، خاک، آب زیرزمینی و هوا، اکثراً حاوی مقادیر زیادی از نمکها شامل ترکیبات سولفور و کلرید هستند.
در یک محیط دریایی نظیر خلیج فارس، شرایط جغرافیایی و آب و هوایی نامناسب، که بسیاری از عوامل خورنده را به دنبال دارد، با درجة حرارتهای بالا و نیز رطوبتهای بالا همراه شده که نتیجتاً خوردگی در فولادهای به کار رفته در بتن آرمه کاملاً تشدید میشود. در مناطق ساحلی خلیج فارس، در تابستان درجة حرارت از 20 تا 50 درجة سانتیگراد تغییر میکند، در حالیکه گاه اختلاف دمای شب و روز، بیش از 30 درجة سانتیگراد متغیر است. این در حالی است که رطوبت نسبی اغلب بالای 60 درصد بوده و بعضاً نزدیک به 100 درصد است. به علاوه هوای مجاور تمرکز بالایی از دیاکسید گوگرد و ذرات نمک دارد [5]. به همین جهت است که از منطقة دریایی خلیج فارس به عنوان یکی از مخربترین محیطها برای بتن در دنیا یاد شده است [6]. در چنین شرایط، ترکها و ریزترکهای متعددی در اثر انقباض و نیز تغییرات حرارتی و رطوبتی ایجاد شده، که این مساله به نوبة خود، نفوذ کلریدها و سولفاتهای مهاجم را به داخل بتن تشدید کرده، و شرایط مستعدی برای خوردگی فولاد فراهم میآورد [7-9]. به همین جهت بسیاری از سازههای بتن مسلح در نواحی ساحلی ایران نظیر سواحل بندرعباس، در کمتر از 5 سال از نظر سازهای غیر قابل استفاده گردیدهاند.
نظیر این مساله برای بسیاری از سازههای در مجاورت آب، که در محیط دریایی و ساحلی قرار ندارند نیز وجود دارد. پایههای پل، آبگیرها، سدها و کانالهای بتن آرمه نیز از این مورد مستثنی نبوده و اغلب به دلیل وجود یون سولفات و کلرید، از خوردگی فولاد رنج میبرند.
تکنیکهایی چند، جهت جلوگیری از خوردگی قطعات فولادی الحاقی به سازه و نیز فولاد در بتن مسلح توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته است که از بین آنها میتوان به پوشش اپوکسی بر قطعات فولادی و میلگردها، تزریق پلیمر به سطوح بتنی و حفاظت کاتدیک میلگردها اشاره نمود. با این وجود هر یک از این تکنیکها فقط تا حدودی موفق بوده است [10]. برای حذف کامل مساله، توجه محققین به جانشین کردن قطعات فولادی و میلگردهای فولای با مصالح جدید مقاوم در مقابل خوردگی، معطوف گردیده است.
مواد کامپوزیتی (Fiber Reinforced Polymers/Plastics) FRP موادی بسیار مقاوم در مقابل محیطهای خورنده همچون محیطهای نمکی و قلیایی هستند. به همین دلیل امروزه کامپوزیتهای FRP، موضوع تحقیقات توسعهای وسیعی به عنوان جانشین قطعات و میلگردهای فولادی و کابلهای پیشتنیدگی شدهاند. چنین تحقیقاتی به خصوص برای سازههای در مجاورت آب و بالاخص در محیطهای دریایی و ساحلی، به شدت مورد توجه قرار گرفتهاند.
مواد FRP از دو جزء اساسی تشکیل میشوند؛ فایبر (الیاف) و رزین (مادة چسباننده). فایبرها که اصولاً الاستیک، ترد و بسیار مقاوم هستند، جزء اصلی باربر در مادة FRP محسوب میشوند. بسته به نوع
بتن های رنگی از طریق اضافه کردن قلیا و مواد رنگی مقاوم و سبک در داخل مخلوط به اندازه ی 8 تا 10 درصد وزن سیمان (اکر موم اکسید سرب قرمز و غیره ) یا با استفاده از سیمانهای رنگی به دست می آید . گاهی اوقات راهروها از ماسه های دارای رنگ مانند توف کوارتزیت قرمز مرمر و بقیه سنگهای رنگی ساخته می شوند .
بتنهای رنگی برای اهداف تزئینی در سازه های ساختمان و دستگاهها وپیاده روهای زیر گذر جدا کردن خطوط پر ترافیک راهروهای پارک و همچنین برای ساختن وسایل رفاه عمومی استفاده می شود .
بتن رنگی راهی برای زیبایی شهرها [
ساخت بناهای با مقاومت بیشتر و در عین حال زیباتر هدف همه دست اندرکاران احداث سازه های مختلف است. در کنار نوع طراحی بنا، مصالح ساختمانی نیز نقش عمده ای در این مهم دارند. یکی از این مصالح ساختمانی که شاید مهمترین ، پرکاربردترین و بحث برانگیزترین آنها باشد، بتن است. حتما شما هم در خیابان و یا در نزدیکی بناهای در حال ساخت ماشینهایی را که در پشت آنها مخزنهایی در حال دوران است دیده اید. این ماشین ها مشغول اختلاط سیمان ، آب ، شن و ماسه برای تهیه بتن هستند. ساخت بتن به ظاهر ساده به نظر می رسد؛ اما نکات ریز و مهمی در تهیه آن وجود دارد که ذهن محققان را به خود مشغول کرده و همواره شاهد تحقیقات مختلف در این زمینه در نقاط مختلف جهان هستیم. در ایران نیز پژوهش های زیادی در ساخت بتن انجام شده است که در یکی از این پژوهش ها که در دانشگاه تربیت مدرس صورت گرفته ، بتن رنگی با ظاهر زیباتر و مقاومت بهتر ساخته شده است. بتن عبارت است از مخلوطی از سیمان و ذرات و دانه های شن و ماسه با ابعاد مختلف که برای ساخت آن سیمان و آب و شن و ماسه با هم مخلوط می شود و آنچه در تهیه این مخلوط اهمیت دارد، نسبت ترکیب شدن اجزای مختلف است. این ترکیب یکی از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی است که به دلیل داشتن خواصی نظیر مقاومت و الاستیسیته بالا از تمام مواد دیگر متمایز می شود. به دلیل همین خواص فوق العاده است که همواره تحقیقات در زمینه بتن در سراسر دنیا در حال انجام است و هدف از این تحقیقات ساخت بتن با مقاومت فشاری بالاتر و نفوذپذیری کمتر است. در این زمینه همه ساله مسابقات مختلفی نیز در سطح جهان برگزار می شود که در این مسابقات همه به دنبال بتن با خواص مکانیکی بالاتر هستند. عوامل موثر بر خواص مکانیکی بتن عبارتند از: جنس سیمان و درصد آن در ترکیب ، جنس آب که می تواند آب آشامیدنی ، آب مقطر یا حتی آب رودخانه باشد. جنس شن و ماسه و نوع دانه بندی و اندازه ذرات آن و نحوه ساختن و عمل آوری بتن. اگر عمل آوری بتن و عملیات اختلاط خوب انجام نشود، حفره هایی در بتن ایجاد شده و در این حفره ها آب محبوس می شود. در هوای سرد و فصل یخبندان این آب یخ می زند، حجم آن افزایش می یابد و به این ترتیب باعث ترک برداشتن بتن می شود که افت مقاومت سازه را به دنبال دارد. ساخت یک بتن جدید با توجه به اهمیت بتن در احداث سازه های مختلف در ایران نیز همواره تحقیقاتی در این زمینه انجام می شود. در یکی از این تحقیقات که در گروه سرامیک بخش مهندسی مواد دانشگاه تربیت مدرس ، توسط مهندس سیدبدرالدین احمدی به سرپرستی دکتر رسول صراف ماموری به انجام رسید، بتن رنگی با روش جدید و به کمک رنگدانه های مختلف ساخته شد. در این طرح با استفاده از رنگدانه های سرامیکی و فلزی نمونه هایی از بتن قهوه ای ، سبز، زرد، سفید، سیاه ، قرمز، نارنجی و آبی تهیه شده است. با توجه به این که رنگدانه های سرامیکی مورد استفاده در این طرح دارای دانه بندی بسیار ریزی است ؛ لذا توزیع یکنواخت و همگنی را در بتن ایجاد می کند و علاوه بر آن مقدار مورد استفاده رنگدانه ها بسیار اندک و درصد ناچیزی از کل ترکیب است. بنابراین هزینه زیادی را تحمیل نمی کند و قیمت تمام شده بتن رنگی خیلی بیشتر از بتن معمولی نیست. برای تهیه این بتن حدود 1تا 3درصد از رنگدانه مورد نظر در شرایطی که بتن تحت عمل آوری است به مخلوط اضافه می شود و بقیه مراحل کار در حد زیادی مشابه ساخت بتن معمولی است. نکته قابل توجه در این مساله این است که برای ساخت قطعات و احجام بزرگ ، می توان به جای رنگی کردن کل توده جسم فقط لایه رویی آن را رنگی تهیه کرد و توده درونی جسم به رنگ معمولی بتن باشد. رنگدانه های مورد استفاده به طور کلی رنگدانه ها به 7گروه عمده تقسیم می شوند که عبارتند از: رنگدانه های رنگی ، رنگدانه های سیاه ، رنگدانه های فلزی ، رنگدانه های دارویی ، رنگدانه های آرایشی و رنگدانه های غذایی. مهمترین رنگدانه های سفید اکسید تیتانیوم ، رنگدانه های بر پایه روی ، رنگدانه های بر پایه سرب ، اکسید آنتیموان و اکسید زیرکونیوم است. رنگدانه های رنگی معمولا از نوع اکسید، کرومات ، سیانید و ترکیبات کادمیوم است. مهمترین رنگدانه های سیاه از نوع دوده (کربن سیاه)، گرافیت ، اکسید آهن سیاه و ترکیب مس کروم سیاه است که ترکیب آخر به کروم کاپرسیاه معروف است. رنگدانه های فلزی معمولا از نوع پولکهای آلومینیوم ، پولکهای برنز طلایی ، پولکهای روی ، پولکهای فولاد زنگ نزن و پولکهای نیکل است. رنگدانه های دارویی ، آرایشی و غذایی ترکیباتی هستند که در تهیه مواد آرایشی ، انواع قرصها و کپسول ها و نیز تغییر رنگ در محصولات غذایی کاربرد دارند. رنگدانه های سرامیکی بیشتر از نوع رنگی ، سفید، سیاه و فلزی است. مزایای بتن رنگی ایده ساخت بتن رنگی زمانی در ذهن محققان دانشگاه تربیت مدرس قوت گرفت که کاربردهای مختلف آن در زندگی بشر بررسی و مفید بودن آن ثابت شد. از جمله موارد کاربرد بتن رنگی ، جدول بندی و خطکشی خیابان ها، رنگ آمیزی ساختمان های بتنی شهر که هم بر زیبایی معابر می افزاید و هم عمر سازه را افزایش می دهد. استفاده در میادین ورزشی و استادیوم ها برای رنگ آمیزی سکوهای تماشاچیان و یا موارد مشابه نیز می تواند کاربردهای دیگر بتن رنگی باشد. همچنین برای این نوع بتن می توان کاربردهای نظامی نیز در نظر گرفت. به طور مثال می توان به استفاده از آن در رنگی ساختن سازه های بتنی محل حفاظت هواپیماهای جنگی و انبار مهمات مکانهای نظامی اشاره کرد که هم به استتار سازه کمک می کند و هم با انتخاب صحیح رنگدانه ها امکان تقویت بتن در مقابل عوامل محیطی فراهم می شود. ساخت بتن رنگی در مقایسه با بتن معمولی هزینه بیشتری دارد؛ ولی این هزینه چندان قابل توجه نیست. شایان ذکر است که این بتنها علاوه بر زیبایی خاص ، در مقایسه با انواع دیگر با توجه به حذف مراحل تعمیر و نگهداری و نقاشی مجدد مقرون به صرفه تر است. به طور معمول ، در مواردی نظیر خطکشی و جدول بندی معابر که باید از رنگهای خاصی استفاده شود، سازه با بتن معمولی ساخته شده و سطح خارجی آن با رنگهای معمولی رنگ آمیزی می شود که این رنگ چون به صورت یک پوشش خارجی است ، در معرض تخریب های محیطی قرار دارد و مرتب باید تعمیر و نقاشی مجدد شود. در حالی که بتن رنگی دوام بیشتری دارد و رنگ آن ثابت است. در این پژوهش ، قطعات ساخته شده از بتن رنگی تحت آزمایش های مختلف معمول در کنترل کیفیت بتن قرار گرفت که از آن جمله سنجش مقاومت فشاری و مقاومت کششی بتن است. نتایج تحقیقات نشان داد رنگدانه ها مقاومت فشاری و کششی اکثر نمونه ها را تقویت کرده است. آزمایش معمول دیگر در ارتباط با بتن دوام 7روزه و 28روزه است. به این معنی که بعد از 7روز و سپس 28روز از ساخت بتن ، مقاومت سازه سنجیده می شود. در این آزمایش ها نیز بتنهای رنگی کیفیت قابل قبولی داشتند نتایج این تحقیق در یک کنفرانس بین المللی نیز ارائه شده است. رنگدانه های مورد استفاده در ساخت این بتن کاملا ابتکاری است و در ایران بتن رنگی با این روش برای اولین بار ساخته شده است و در کشورهای دیگر سابقه نداشته است
بتن رنگی (مقاله)[4]
بتن یکی از کاربردی ترین مواد سرامیکی بوده و بیش ار هفتاد درصد ساخت و سازمصالح ساختمانی به وسیله آن صورت می گیرد .در این تحقیق اثر رنگدانه سرامیکی بر رویاستحکام فشاری و قدرت رنگی بتن مورد بررسی قرار گرفت . نتایج نشان داد که رنگدانهسرامیکی استحکام بتن را در برخی موارد کاهش داده و بعضا" افزایش نیز می دهد کهاین اثر در مورد رنگدانه سبز،نمودبیشتری داشت . نتایج نشان داد که هرقدر رنگدانهریزتر بوده قدرت رنگی و استحکام بتن افزایش بیشتری نشان می دهد که به منظور تحلیلبهتر نتایج از سطح مقطع نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی عکس گرفته شده و ساختارمورد بررسی قرار گرفت . همچنین پودر شیشه در نسبتهای مختلف ودانه بندی مختلفجایگزین سیمان شده و به بتن اضافه گردید .ذرات شیشه در سنین پایین استحکام بتنراکاهش ولی در سنین بالا افزایش نشان داد . ذرات شیشه به دلیل افزایش تعداد پیوندهاو همچنین افزایش تعداد نقاط جوانه زنی استحکام بتن را افزایش می یابد . طبق نتایجبدست آمده هرچقدر ذرات شیشه ریزتر باشد بتن استحکام بیشتری از خودنشان می دهد . همچنین اثر دما و میکروسیلیس بر روی استحکام فشاری نیز مورد بررسی قرار گرفت ونتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفت .
آسفالت رنگی از نظر مهندس مختاریان[5]
محمدرضا مختاریان، از مجریان طرح تولید این آسفالت در تبیین ویژگیهایآسفالت ابداعی گفت: 75 درصد مواد اصلی این نوع آسفالت را که پس از چهار سال تحقیقتهیه شده ترکیبات پلیمری تشکیل میدهند.
این آسفالت که در رنگهای متنوعقابل تولید است در برابر اشعه ماورای بنفش مقاوم بوده و رنگ آن در مقابل خورشید وهوای سرد و گرم تغییر نمیکند.
وی مهمترین ویژگی این آسفالت سرد را قابلبازیافت بودن آن عنوان کرد و افزود: 50 درصد مواد اولیه این آسفالت قابل بازیافتاست که از آلودگی محیط زیست جلوگیری میکند. همچنین سه برابر آسفالتهای امروزیاستقامت داشته و باعث ایجاد ترک در جاده ها نمیشود.
مختاریان هزینه تولیداین آسفالت را نسبت به آسفالتهای معمولی بسیار مقرون به صرفه دانست و خاطر نشانکرد: این آسفالت توسط وزارت راه تایید شده است اما عدم حمایت و استقبال مناسب ازسوی برخی مسئولان تولید این محصول را با مشکلاتی مواجه کرده است.
در حالیکهکشورهای عربی، آذربایجان، ترکمنستان و افغانستان از تقاضا کنندگان اصلی خرید ایننوع آسفالتها هستند. به طوری که ماهانه حدود 300 تن رنگ ترافیکی به کشور آذربایجانصادر میشود.
مدیرعامل نخستین شرکت تولید کننده آسفالت سرد رنگی تک جزئیدرباره مزایای آسفالت سرد نسبت به آسفالتهای معمولی گفت: هر سانیتمتر از آسفالتمعمولی تنها 620 کیلوگرم وزن را میتواند تحمل میکند در حالیکه آسفالتهای سرد درمقابل بیش از دو تن وزن مقاوم هستند و تا پنج سال هزینهای را به بار نخواهند آورد.
وی موارد استفاده از این آسفالت را در پارکها، پیادهروها، پشت بامها، خطوطعابر پیاده، خطوط عبور موتور سیکلت، خیابانها، ایستگاهها، سالنها و ... عنوان کرد .مختاریان در پایان ضمن اشاره به ساخت ماشین آلات تهیه این آسفالت توسطمتخصصان این شرکت داخلی تصریح کرد: تجهیزات ساخت این آسفالت شامل راکتورهای تحتفشار (برای ساخت خمیر رنگ)، مخازن نگهداری و مخازن هموژن است که تماما خودکار بودهو توان تولید روزانه 50 تن مواد آسفالت را دارند.
آسفالت رنگی از نظر مهندس یوسفی
به گزارش ایلنا، یوسف یوسفی، مدیر تولید کارخانه سازنده آسفالت سرد و رنگی راه بسپار، با بیان این مطلب، افزود: این نوع آسفالت که از نوع پلیمر پیشرفته قابل بازیافت است، با اتکاء بر دانش کاملا ایرانی در این شرکت تولید شده و از حیث تک جزیی، حافظ محیط زیست است و برای اولین بار در جهان تولید شده است.
وی، افزود: رنگی بودن این نوع آسفالت در نوع خود بینظیر است و هماکنون در مناطق مختلفی از کشور در حال اجراء و بهرهبرداری است.
مدیر تولید شرکت راه بسپار، از دیگر ویژگیهای این آسفالت را کم وزن بودن و خاصیت رنگپذیری آن عنوان کرد و اظهارداشت: آسفالتهای سرد رنگی تولید شده قابلیت استفاده در روکش آسفالتی کم ضخامت برای پلهای فلزی، سطوح پیاده رو، ایستگاه اتوبوس و استخرها را دارا است که در مقایسه با رنگهای پلاستیکی موجود برای خط کشی سطح آسفالت خیابانها و میدانهای ورزشی بسیار مقاومتر و در عین حال با صرفهتر است.
یوسفی، در پایان اظهار داشت: استفاده از آسفالت سرد پلیمری به عنوان عایق بام ساختمانها، یکی دیگر از موارد کاربری این پلیمر بسیار پیشرفته است و به خصوص به دلیل سبکی فوقالعاده هر متر مربع از این پلیمر، فشاری که بر واحد بامها وارد میکند، به مراتب از دیگر انواع پوششهای عایقی سبکتر است .
آسفالت رنگی (مقاله )[4]
رشد تکنولوژی و پیشرفت روز افزون که درزمینه جاده سازی شده است سبب گردید تا انواع آسفالت منجمله آسفالت سطحی مورد توجهفراوان قرار گیرد. این نوع اسفالت ، بدلیل سادگی اجرا، اقتصادی بودن و قابلیت تولیدرنگهای مختلف مورد توجه خاص بوده است . دراین تحقیق ابتدا شناخت جامعی از آسفالتسطحی ارائه شده و پس از معرفی انواع آن ، پارامترهای اصلی از مواد و مصالح تشکیلدهنده و همچنین خصوصیات فیزیکی آنها از قبیل مقاومت فشاری، مدول گسیختگی و.... ازاین آسفالت ، معرفی و مورد تحلیل قرار گرفته است . هدف از این کار مقایسه بینخصوصیات مذکور و میزان مقاومت سایشی مجموعه آسفالتی بوده است . به عبارت دیگر هدفآن بوده است که قبل از تولید آسفالت بصورت انبوه با انجام آزمایش بر روی نمونه هایآزمایشگاهی ، سنجش دقیقی از طرح در اختیار قرار گیرد . برای این منظور در فصل اولاین تحقیق شمای کلی از تولید و موارد کاربرد آسفالت سطحی ارائه شده است . در فضلدوم توضیح کامل و جامع از پارمترهای تولید، و معیارهای دقیق انتخاب مصالح ، بهمراهروش بهینه طراحی و تولید آسفالت سطحی و همینطور مراقبتهای بعد از اجرا مرور شده است . در فصل سوم ابتدا دستگاهها و تجهیزات مورد نیاز جهت تولید نمونه و سپس انجامآزمایش سایش به همراه جزئیات آن توضیح داده شده است که پس از آن ، شیوه محاسباتبرای مقادیر مصرفی مواد و مصالح ، جهت تولید نمونه های آسفالتی و همینطور روشاستفاده از دستگاه Wet Track Abrasion Tester برای بدست آوردن میزان سایش نمونههای آسفالت سطحی ارائه شده است . در فصل چهارم این تحقیق ، نتایج آزمایشات انجامشده ، با استفاده از دو نوع قیر MC250 و 100/85 ( به ترتیب قیر محلول و قیرخالص ) تولیدی در پالایشگاه اصفهان به همراه چهار نوع مصالح رنگی منتخب از مصالحتولید شده در کشور، ارائه شده و در فصل پنجم به بحث و نتیجه گیری دربا
تعریف پل:
پل یک سازه است که برای عبور از موانع فیزیکی از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده می شود.پلهای متحرک نیز جهت عبور کشتیها و قایقهای بلند از زیر آنها ساخته شده است.
پلها را از نقطه نظر مصالح تشکیل دهنده به شکل زیر طبقه بندی می کنند :
پلهای چوبی:
این پلها معمولا" به شکل قوسی، با تیرهای مشبک و یا تیرهای حمال ساخته شده و در حال حاضر استفاده از آنهابه صورت موقتی می باشد.
پلهای سنگی:
با توجه به مقاومت مناسب فشاری مصالح سنگی، بسیاری از پلهای طاقی از این مصالح ساخته شده اند.نظر به کمبود افراد سنگ کار و زمان نسبتا طولانی لازم برای تهیه مصالح و اجرای سازه، امروزه استفاده از این پلها محدود می باشد.
پلهای بتنی:
در بسیاری از پلهای طاقی شکل، در حال حاضر از بتن، با توجه به مقاومت فشاری مطلوب آن به جای سنگ استفاده می شود.
پلهای بتن مسلح:
با توجه به روش اجرا و نحوه بتن ریزی، پلهای بتن مصلح را می توان از مقاطع مختلف و با اشکال دلخواه ساخت. با وجود این استفاده از مقاطع ساده در جهت کاهش بهای قالب بندی همواره مورد نظر است.در بعضی از حالات استفاده از سیستم پیش ساختگی باعث حذف اجزاء نگهدارنده قالبها و در نتیجه صرفه جوئی قابل ملاحظه می شود.
با پیشرفت این تکنیک، به تدریج در دامنه وسیعی از ابنیه فنی،پلهای بتن پیش تنیده جایگزین پلهای فلزی و پلهای بتن مسلح شده اند. بدین ترتیب با صرف هزینه کمتر، پلهای با دهانه بزرگ ساخته می شوند. از طرف دیگر استفاده از این مصالح امکان به کارگیری تکنیک های جدید پل سازی را می دهد.
این پلها به اشکال مختلف، با تیرهای حمال معمولی یا تیرهای مشبک فولادی، با قوس یا قالبهای فلزی، نورد شده از ورق و المانهای اتصالی ساخته شده اند. در ساخت این پلها گاهی نیز از آلیاژهای سبک یا مقطع مرکب استفاده می گردد.
استفاده از فولاد در ساخت پلهای فلزی از قرن گذشته شروع و با عنایت به مقاومت کششی و فشاری مطلوب این مصالح در سطح وسیع متداول گردید.باتوجه به فزونی بهای تولید، معمولاً نیمرخهای فولادی دارای ضخامت ناچیز بوده و در نتیجه علاوه بر مسئله زنگ زدن و خوردگی، خطر بروز ناپایداری های الاستیک نیز همواره موجود می باشد، از طرف دیگر نظر به اینکه با افزایش طول دهانه وزن مرده پلها به سرعت افزایش می یابد، با توجه به ناچیزبودن ابعاد و در نتیجه سبک بودن مقاطع فلزی، هنوز نیز برای
پوشش پلهای فلزی :
پوشش پلهای فلزی را می توان از چوب مصالح سنگی بتن مسلح و یا از ورقهای فلزی انتخاب نمود. استفاده از چوب برای پوشش پلها در زمانهای بسیار قدیم رایج بوده اما امروزه به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین در طرحهای جدید از پوشش مصالح سنگی نیز به علت وزن زیاد آن، کمتر استفاده می شود در این راه حل تیرهای حمال طولی پل بوسیله قوسهائی از آجر و مصالح سنگی به هم متصل می شوند.
پوشش بتن مسلح:
این پوشش از یک دال بتن مسلح که روی تیرچه های طولی و تیرهای عرضی پل تکیه نموده تشکیل یافته است.پوشش بتن مسلح مقاومت و صلبیت لازم را به سازه داده و از نظر اجرائی نیز آسان و بسیار متداول می باشد.
پوشش فلزی:
یک نوع از این پوششها از یک سری صفحات فلزی که بوسیله بتن مسلح پوشیده شده و روی بال فوقانی تیرچه طولی جوش شده اند تشکیل شده است ضخامت کل حاصله معمولاً ضعیف (بین 10تا 20 سانتی متر ) است.
یکی دیگر از انواع پوششهای فلزی متداول دال ارتوتروپ است این پوشش از یک صفحه فلزی که در جهت عمودی بوسیله ورقهای ساده یا جعبه ای تقویت شده تشکیل یافته است، صفحه فلزی نقش بال فوقانی تیرها رابه عهده داشته و ضمن شرکت در مقاومت خمشی بارهای موضعی حاصل از چرخ وسائل نقلیه رانیز تحمل می کند.
ضخامت آن معمولاً حدود 12 میلی متر (برای جان جعبه ای )تا 14 میلی متر(برای جان ساده)می باشد. دال ارتوتروپ در مجموع روی اجزاء اصلی پل (تیرهای طولی و عرضی )تکیه نموده است.
طبقه بندی پلهای فلزی:
پلهای فلزی را می توان با توجه به نوع سیستم باربر به شرح زیرطبقه بندی نمود:
پل با تیرهای حمال :
این پلها از متداول ترین انواع مورد استفاده برای دهانه های متوسط (تا250 متر)می باشند . تیرهای حمال معمولا به صورت شبکه های فلزی مقاطع جعبه ای یا تیرهای مرکب تو پر ساخته شده و تغییر شکل بسیار محدودی خواهند داشت. شبکه های فلزی معمولآ سبک بوده اما با توجه به خصوصیات ظاهری آنها ،کمتر در مناطق شهری مورد استفاده قرار می گیرند.در حالت کلی این پلها را نیز می توان به شرح زیر تفکیک نمود:
در این حالت تیرهای حمال جانبی معمولآ از شبکه های فلزی تشکیل شده و اجزاء اصلی باربر تابلیه می باشند. در شرایطی که عرض پل محدود باشد ( کمتر از14 متر ) می توان از این سیتستم استفاده نمود.
در این حالت تیرهای حمال عمومآاز نوع تیرهای مرکب با جان تو پر ( که از چند ورق فلز با اتصال پیج پرچ یا جوش تشکیل شده اند ) می باشند. تیرهای حمال با ارتفاع ثابت یا متغیر ساخته شده و در نتیجه ضمن حصول منظره مناسب صرفه جوئی مهمی نیز در مصرف مصالح خواهد شد. همچنین در بعضی شرایط می توان سبستم متشکل از تیرها یا حمال تحتانی را با یک مقطع جعبه ای جایگزین نمود.
پل قوسی:
پل قوسی، پلی است با تکیه گاه های انتهائی در هر طرف، که شکلی نیم دایره مانند دارد. پلی که از رشته ای از قوسها تشکیل شده باشد، پل دره ای نامیده می شود. پل قوسی ابتدا توسط یونانی ها و از سنگ ساخته شد. بعدها، رومیان باستان از ملات در پل های قوسی خود استفاده کردند.
با توجه به اصول مقاومت مصالح، شعاع قوس وابعاد این پلها را طوری انتخاب می کنند که بارهای قائم وارده تبدیل به یک نیروی فشاری در امتداد قوس شود. بنا براین در مناطقی با کیفیت خاک مناسب،می توان دهانه های بزرگ ( تا حدود500متر) را با پلهای قوسی طی نمود.
پل ترکه ای:
در این پلها،تابلیه به صورت یک صفحه صلب از یک طرف روی پایه های کناری (کوله ها) و دو پایه بلند میانی و از طرف دیگر به طور الاستیک روی کابلهای مورب تکیه نموده است. این کابلها در تمام طول پل گسترش می بابند بار وارده را به پایه های بلند میانی منتقل می نمایند. کابلهای ذکر شده را می توان در دو صفحه قائم و به طور موازی در دو طرف تابلیه قرار داده و یا در جهت عرضی نیز به طور مورب و در امتداد محورطولی پل به پایه میانی متصل نمود.
همچنین در بعضی شرایط می توان از یک مجموعه کابل که در امتداد محور طولی پل قرار می گیرند استفاده نمود.
پایه های میانی پل به شکل I ، A یا H طرح شده و معمولآ از فولاد یا بتن مسلح می باشد،پلهای ترکه ای به تعداد زیاد و تا دهانه 500 متر ساخته شده اند.
پل معلق:
در این پلها نیز تابلیه به صورت یک صفحه صلب روی پایه های کناری و میانی تکیه نموده است .
نگهداری پل:
با توجه به مخارج سنگین انجام شده برای اجرای ابنیه بتنی،مسئله نگهداری دقیق این سازه ها در برابر آب و باد دو یخبندان از اهمیت خاصی بر خوردار است.
در مناطقی که بستر رودخانه سست بوده و در اثر طغیان آب امکان شسته شدن داشته باشد باید وضعیت آن را در اطراف پل بعد از طغیانهای مختلف مورد برسی قرار داد تا با تدابیر مختلف از خالی شدن خاک اطراف پی ها و در نتیجه تخریب پایه ها جلوگیری شود. لایه عایق کاری و آسفالت کف جاده باید طوری انجام شود که از نفوذ و باقی ماندن آب در جسم پل جلوگیری شود.
بعد از پایان ساختمان پل و قبل از تحت سرویس قرار گرفتن،المانهای مختلف آنرا باید به دقت مورد بازدید قرار داد تا مشخص شود تحت بارهای دائمی و دستگاههای ساخت،تغییر شکل ها و ترک های پیش بینی نشده در آن ایجاد نشده باشد، همچنین بعد از آزمون بار گذاری که تحت شدید ترین بارگذاری ممکنه در طول دوره سرویس قرار می گیرد، باید کلیه تغییر شکلهای ایجاد شده و فلش مقاطع بحرانی، ترک های احتمالی، نشست پایه ها، تغییر فرم دستگاههای تکیه گاهی و اتصالات مختلف به دقت مورد برسی قرار گیرند.
در طول دوره بهره برداری نیز در زمانهای مشخص باید قسمتهای مختلف پل مورد بازدید قرار گیرند به عنوان مثال:در پلهای فلزی که احتمال از بین رفتن اتصالات پیچ و جوش، زنگ زدن المانها و خوردگی آن
انواع پلها
پل گلن کنیون در ایالت آریزونای آمریکا
پل معلق گُلدِن گیت، شهر سانفرانسیسکو را به شمال ایالت کالیفرنیا وصل می کند.
پل مسطح
ساده ترین نوع پل است که اجزای اصلی آن عبارتند از یک ورقه ی مسطح و پایه هایی است که در طول پل مستقر شده اند و وزن پل و بار روی پل را به زمین منتقل میکنند. این پل ها به علت طراحی ساده و اولیه ای که دارند و مصالح کمی که در فواصل کوتاه لازم دارند به تعداد زیاد در روستا ها مورد بهره بهداری قرار میگیرند .
پل قوسی
نوشتار اصلی: پل قوسی
پل قوسی، پلی است با تکیه گاههای انتهائی در هر طرف، که شکلی نیم دایره مانند دارد. پلی که از رشتهای از قوسها تشکیل شده باشد، پل درهای نامیده میشود. پل قوسی ابتدا توسط یونانیها و از سنگ ساخته شد. بعدها، مردم باستان از ملات در پلهای قوسی خود استفاده کردند.
با توجه به اصول مقاومت مصالح، شعاع قوس وابعاد این پلها را طوری انتخاب میکنند که بارهای قائم وارده تبدیل به یک نیروی فشاری در امتداد قوس شود. بنا براین در مناطقی با کیفیت خاک مناسب، میتوان دهانههای بزرگ (تا حدود ۵۰۰ متر) را با پلهای قوسی طی نمود.
پلهای تشریفاتی
یک پل تشریفاتی
جهت زیباتر شدن، بعضی پلها با ارتفاع بیشتر از حد نیاز ساخته میشوند. این نوع پل که بیشتر در باغهای نمادین موجود در شرق آسیا ساخته شدهاست، پل ماه(Moon Bridge)نیز خوانده میشود (از آنجایی که این نوع پل یادآور چگونگی حرکت ماه در آسمان است). بعضی این پلهای موحود در این باغها ممکن است فقط روی یک سری بستر رودهای خشک که جربان آب سنگ ریزههای ته رود را شستهاست گذر کنند. در قصرها اغلبا این پلها بر روی آبراهای مصنوعی به عنوان سمبل یک مسیر خاص به یک مکان خیلی مهم یا یک مکان خیالی و فرضی ساخته شدهاند. برای نمونه ۵ پل در شهر ممنوعه در پکن (پایتخت چین) بر روی یک سری آبراه پر پیج خم ساخته شدهاند که پل مرکزی تنها جهت عبور امپراتور، همسر امپراتور و فرزندانشان بودهاست.
پل کابلی
یک پل کابلی در شهر سائو پائولو، برزیل.
پل کابلی، نوعی پُل است که عرشه پل توسط کابلهایی به برجهای پل وصل شده و نیروهای آن را تحمل میکنند.
پل های کهن
پل وِرِسک از بزرگترین پلهای راهآهن سراسری ایران است که در ارتفاعات روستای ورسک در شهرستان سواد کوه در استان مازندرانقرار دارد. در پایان جنگ جهانی دوم، این پل را به دلیل اهمیتی که در جلوگیری از شکست اتحاد جماهیر شوروی از قوای آلمان نازی ایفا کرد، «پل پیروزی» لقب دادند.
از پلهای کهن در ایران بخشهای اندکی به جا مانده است . اصطخری در کتاب خود از پلی نزدیک ارگان (ارجان یا ارقان) در نزدیکیبهبهان یاد میکند . در گذشته آنجا شهری بزرگ بوده که امروز چیزی از آن باقی نمانده است و شهر بهبهان امروزی جای آن ساخته شده است . کنار شهر کهن پلی بوده با دهانه ای پهن و بلندی آن به اندازه ای بوده که یک سوار بلند بالا روی شتر با نیزه ای در دست می توانسته از زیر آن بگذرد.
در فیروز آبادبه سوی هزارپیچ در مسیر کوار پلی وجود داشت که تا این اواخر پابرجا بود ولی افسوس که در کشمکشهایی که میان دولت و قشقایی ها پیش آمد ویران شد . امروزه هنوز آثاری از آن پل سنگی را می توان دید . چند دهانه از آن در پیش از اسلام ساخته شده که هنوز کمابیش برجاست . این پل زمان آل بویه بازسازی شده بود ، بدین صورت که دهانه بزرگ آن به چند چشمه پخش شده تا کوچکتر شوند که این چشمه ها ویران شده است . آنچه باقی مانده است نشان از پیشرفت در پل سازی ایرانیان است .
یکی از پلهای کهن پل چهارباب در خرم آباد است . بیشتر این پلها در سده سوم وچهارم میلادی ساخته شدهاند . سپس چشمه های آنها را در سده چهارم و پنجم و ششم هجری بازسازی کرده اند و گاه شکل آنها نیز دگرگون شده است . ولب پایه ها همان پایه های نخستین بوده است .
یکی دیگر از پلهای کهن روی رودخانه کشکان نزدیک خرم آباد است که جاده مهمی از روی آن می گذشته است . این پل را نجم الدین پسر بدرالدین از فرمان روایان شیعی کرد ساخته است که همزمان با آل بویه در غرب ایران فرمان روایی میکرده اند . پلهای دیگری نیز نزدیک خرم آباد یافت می شود که تنها پایه های آنها به جا مانده است .
برخی پل های کهن را اینگونه فرمانروایان بازسازی کردهاند . مانند پل شهرستان در اصفهان که ساختمان نخستین آن در سده ششم پیش از میلاد ساخته شده بود . سپس در سده دوم و سوم میلادی یک بار بازسازی شده و پس از اسلام هم پیوسته باز سازی می شده است . این پل چون دو بخش مهم اصفهان را به هم می پیوسته اهمیت فراوانی داشته است . در زمان کنونی هم که پل باز سازی شده از آن بهره گیری می شود . جالب است که پایه های آن به اندازه ای پایدار و استوار بوده که در هیچ زمانی نیاز به بازسازی آن پیش نیامده است .
یکی دیگر از پل های ارزشمند،"پلدختر" نام دارد که احتمال میرود متعلق به دوره ساسانیان باشد و برخی دلیل نامگذاری آن را به پلدختر را منتسب دانستن پل به نام ایزد بانو آناهیتا میدانند. این پل تاریخی در ورودی شهری به همین نام در جنوب استان لرستان قرار دارد و بنای آن در قرن چهارم هجری قمری مورد مرمت قرار گرفته است اما هماکنون تنها یک دهانه از طاقهای آن برجا مانده و جاده شماره ۳۷ از زیر آن عبور میکند. این پل بی تردید در مسیر ارتباطی بین شهرهای شاپورخواست و جندی شاپور قرار داشته و از اهمیت راهبردی برخوردار بوده است.ارتفاع تنها طاق برجای مانده پل ۱۸ متر از سطح آسفالت جاده و ۳۰ متر از آب رودخانه و عرض آن ۱۱،۳۰ متر است. جهت پل شرقی، غربی و طول آن ۲۷۰ متر است. این اثر تاریخی به شماره ۱۶۷۸ در فهرست آثار ملی ایران به ثبت رسیده است.
همان گونه که گفته شد برخی از پلها روی بند ها ساخته شده است . مانند بند امیر که همچون پلی است که دو سوی رودخانه را به هم می پیوندد . چند سد دیگر در دنباله بند امیر بوده که برخی از آنها را پیش از اسلام و برخی را پس از اسلام ساخته اند و امروزه بیشتر دهانه های آنها ویران شده اند.
تحلیل پلها
در تحلیل این نوع سازه ها از ابزارهای ویژه ای مانند تکنولوژی مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM استفاده میشود که هم باعث افزایش بهره وری شده و هم هزینه های ساخت را کاهش میدهد نمونه بارز آن پل کروسل که به عنوان یک پروژه بزرگ با موفقیت اجرا و به بهره برداری رسیده است.
پل یک سازه است که برای عبور از موانع فیزیکی از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده می شود.پلهای متحرک نیز جهت عبور کشتیها و قایقهای بلند از زیر آنها ساخته شده است.
تاریخچه پل
ایجاد گدرگاهها وپلها برای عبور از دره ها و رودخانه ها از قدیمی ترین فعالیتهای بشر است. پلهای قدیمی معمولا از مصالح موجود در طبیعت مثل چوب و سنگ والیاف گیاهی به صورت معلق یا با تیرهای حمال ساخته شده اند.پلهای معلق از کابلهایی از جنس الیاف گیاهی که از دو طرف به تخته سنگها و درختها بسته شده و پلهای با تیر حمال از تیرهای چوبی که روی آنها با مصالح سنگی پوشیده می شد، ساخته شده اند.
ساخت پلهای سنگی به دوران قبل از رومیها بر می گردد که در خاور میانه و چین پلهای زیادی بدین شکل برپا شده است. در اروپا نیز اولین پلهای طاقی را 800 سال قبل از میلاد مسیح، برای عبور از رودخانه ها از جنس مصالح سنگی ساخته اند.اغلب پلهای ساخته شده توسط رومیها از طاقهای سنگی دایره شکل با پایه های ضخیم تشکیل یافته است.در ایران نیز ساختن پلهای کوچک وبزرگ از زمانهای بسیار قدیم رواج داشته و پلهایی نظیر سی و سه پل، پل خواجو وپل کرخه بیش از 400 سال عمر دارند.
از قرن یازدهم به بعد روشهای ساختن پلها پیشرفت قابل توجهی نمود و ب