تحقیق در مورد مهندسی عمران

بخشی از مقاله

ساختمان‌ها

كارگزاران معاملات املاك دفاتر مركزي سبز  (محيط زيست) در پايتخت تاسيس مي‌كنند. در مارس 1791 پير چارلز لانفانت شروع به بررسي سرزمين خود كه نهايتآً پايتخت شد. براي مرتب كردن اماكن مهمي مانند يادماني (ساختمانهاي ياد بود) ساختمان كنگره، ساختمان رياست جمهوري (نام اصلي كاخ سفيد) لنانفت سامانه خيابانهايي را مرتب مي‌كرد كه خيابانهاي سنتي، شبكه شهري را به طور قطري قطع مي‌كردند. طرح او به واشنگتون، چيده ماني منحصر به فرد داد كه اين ويژگي را به هيچ وجه با گذشت زمان از دست نداده است.

تقاطع هاي زاويه‌دار شهر بلوك‌هاي شهري غير معمولي را ايجاد كردند كه اين بلوكها مشكلات زيادي را براي معماران به وجود آورده است. يك نمونه از اين موارد بلوك سه گوشي است (مثلثي) كه در شمال غربي شهر كاپيتول آمريكا قرار دارد. كه الان مزين به دفاتر مركزي موسسة ملي كارگزاران معاملات املاك مي‌‌‌باشد. معماران، مهندسان، توليد كنندگان و پيمانكاران در طراح و ساخت اين ساختمان سه گوش منحصر به فرد همكاري نزديكي داشتند. اين ساختمان كه با ؟؟ منحني شكل و شيشة آبي رنگ از سايه ساختمانها تميز داده مي‌‌شود، براي استفاده بهينه از فضا طراحي شده است. معماران و مهندسان اين ساختمان را طراحي كردند تا بهترين استفادة ممكنه را از فضايي به مساحت 636 متر مربع كه سابقاً توسط موسسة گاز تصرف شده بود بنمايند.

لوئيس فرماندو، مهندس، ساختماني، در اين پروژه و همچنين رئيس موسسة مهندسان معماري در ويرچينا مي‌گويد كه اين پروژه منحصر به فرد است زيرا شما مجبور نبوده‌اي كه با مقياس اينچ يا فوت كار كنيد. بلكه در مقياس كسري از اينچ مي‌بايست كار كنيد تا ساختمان اندازه باشد.

فرماندو با شركتي معماري Gundpartnerdhip واقع در كمبريج، ماساچوست و شركت معماري SMB واقع در واشنگتون دي سي در طراحي و مهندسي اين ساختمان مشاركت و همكاري نمود.

اين ساختمان سه گوش روي هفده ستون به قطر 24 اينچ كه در محيط فضا قرار دارند سوار گرديده است.

دو طبقه پاركينگ زير اين ساختمان وجود ندارد تا 1/9 متر (سي فوت) زير مركز فريدي بين خيابان نيوجرسي و شرق ساختمان امتداد يافته است. در نقطه‌اي زير انتهاي جنوبي ساختمان رمپي‌مان طبقة پاركينگ پائين و طبقات بالاي پاركينگ، يك ستون داخلي به قطر 24*24 اينچ قرار دارد كه دو ستون فولادي 38*17 اينچ را نگه مي‌دارد. اين ستون بار ساختماني بسيار عظيمي را متحمل مي‌كند و هارا در استفاده از ستونهاي داخلي در طبقات فوقاني بي‌نياز مي‌كند. قسمت مركزي ساختمان فضايي براي دو مجموعه پلكان، سه آسانسور، اتاقهاي استراحت و تجهيزات تعمير و نگهداري فراهم مي‌كند. در دو طرف راه پله‌ها كه به سمت شرق خارج مي‌شوند ديواره‌هايي به ضخامت 356 ميلي متر و پهناي 2 متر (6فوت) در تمام ارتفاع 130 فوتي ساختمان امتداد مي‌يابند.

اولين و دومين طبقه متفاوت از ساير طبقات طراحي شده‌اند ديواره‌هاي خارجي مركب از پنجره‌هاي شيشه‌اي شفاف آلومينيوم بين ستونها به نحوي واقع شده‌اند كه حدود نصف مرستون به سمت داخل ساختمان كشيده شده است.

اتصالي بتوني به بخش داخلي ستونها وصل شده است و به سمت داخل امتداد دارد تا سنگهاي طبقة دوم را نگه دارد در طبقات فوقاني ستونها كاملاً داخل ساختمان قرار دارند و قالبهاي بتوني تا آنجايي امتداد دارند كه انحناي شيشه‌اي ساختمان برسند. در اين طبقات تيرهاي 14 اينچ و ضخيم كه بعد از بتون ريزي كشيده شده‌اند به ستونها متصل شده‌اند تا قالبهاي بتوني آن طبقه را نگه دارند. اين تيرآهنهاي تخت با خميدگي نما هماهنگي داشته و در دامنه‌اي حدود 4 تا 8 فوت تغيير پهنا مي‌دهند. از آنجا كه هيچ ستون داخلي ميان بخش مركزي و ديوار پهن جنوبي وجود ندارد مهندسان مجبور هستند كه توضيع بار را در اين بخش به دو طريق موازنه كنند.

آنها تيرآهني پهن و مسطح به ضخامت4 فوت طراحي كردند كه از ديوار جنوبي تا بخش مركزي امتداد دارد. همچنين بتون اضافي در مقاطع بتوني ريختند تا خمش تيرآهن را تعديل نمايند. بام اين ساختمانها داراي مركز خريد و يك چهار طاقي مي‌باشد. فضايي نيز براي آسانسورها، پلكان و تجهيزات تهوية هوا فراهم شده است.

در قسمت جنوبي ساختمان مركز خريد چشم اندازي از منطقة كاپيتول به دست مي‌دهد. آب باران آبياري درختان و گياهان مركز خريد در طبقة همگف مورد استفاده قرار گيرد. د شمال ساختمان در سمت باريك، برجي به ارتفاع 163 فوت به عنوان نماد معماري افزوده شده است.

اگر چه اين برج بدون تكيه است، اما توسط تعدادي ميلگرد كه آن را به مقاطع بتوني طبقات متصل مي‌كنند ثابت نگه داشته مي شود. در سمت شرقي و غربي برج ديواري شيشه‌اي به ساختمان متصل مي‌باشد و هر كدام از ديوارها توسط خرپايي نگهداري مي‌شود. اين ديواره‌ها يكپاچه و با نمايي شيشه‌اي ظاهر مي‌شوند و اين گونه به نظر مي‌رسد نما از ساختمان عبور مي‌كند و امتداد مي‌يابد. شايد قابل توجه‌ترين ويژگي اين ساختمان نماي شيشه‌اي و خميدة آن باشد.

سمت شرقي و غربي ساختمان پوششي از شيشة آبي رنگ ذوزنقه اي شكل دارند. انحناي ناهموار به نماي ساختمان ظاهر خاصي مي‌دهد. اما طراحي نما چالشي بزرگي براي مهندسين بود زيرا قالبهاي بتوني در هر طبقه مي‌بايست دقيقاً با انحناي نما هماهنگ مي‌شد. مهندسان مي‌بايستي با توليد كنندة شيشه همكاري نزديك مي‌داشتند، تا مطمئن مي‌شدند كه نمايي ساختمان دقيقاً با قالبهاي بتوني 12 طبقة ساختمان هماهنگ هستند.

محدوديت هاي فضا مهمترين چالش اين پروژه بود. ادوارد جان مي گويد: فضاي كمي در ابعاد عمودي و افقي ساختمان وجود دارد. طبقة اول به عنوان يك لابي و محوطة همايش طراحي شده است. و ارتفاع آن 11 فوت و 6 اينچ مي‌باشد. مهندسان سازه ارتفاع مطلوب سقف را درحد 9 فوت (7/2 متر) نگه داشتند لوله‌ها و سيم كشي برق و معابر و مجاري تحويه را تعبيه نموده‌اند. مهندسين مكانيك فضايي بيشتر از 10 اينچ (254 ميلي‌متر) براي كار در اختيار نداشتند. چالش بزرگ ديگر بر پا كردن سازه‌ها در قسمت شمالي ساختمان بود. اين سازه‌ها شامل برج، پوشش شيشه‌اي بود. ساخت همة اين عناصر بايد كاملاً هماهنگ و هم زمان مي‌شد تا اطمينان يا بيم كه همه چيز با هم هماهنگ شده‌اند. به عنوان مثال: برج نمي‌توانست بعد از امتداد شيشه‌اي بر پا شود چون نمي‌شد بين دو امتداد شيشه‌اي جاسازي گردد.

بنابراين پيمانكاران بايد همزمان اين كارها را انجام مي‌دادند. اين ساختمان براي دريافت گواهي ساختمان سبز داوطلب شده است. عناصر هماهنگ با محيط زيست در آن شامل سيستم بازيافت آب و هوا و سيستمي كه مي‌شد خودكار چراغهاي ساختمان را به هنگام تابش خورشيد تار مي‌كرد.

اين گونه ساختمانها در واشنگتون دي سي براي اولين بار گواهي نامة مزبور را دريافت مي‌نمايند.

نشست تونل BiG DiG

شكاف غير منتظره در ديواره تونل 93 بين ايالتي به عنوان پروژه بسيار مهمي با عنوان Big Dig توجه عموم را به شكاف‌ها و نشتي‌هايي ديگر در ساختمان‌هاي نيمه تمام متوجه كرده است و باعث سلب اعتماد عمومي در پروژه 6/14 بيليون دلاري شده است.

اين شكاف در 15 سپتامبر رخ داد وقتي كه آب زير زميني از سوارخي كه در ديوار دوغابي باز شده بود و در حدود 70 فوتي (21 متري) زير سطح خيابان قرار داشت، شروع به جريان نمود.

اين سوراخ در جايي ايجاد شد كه در آنجا يك ايراد ساختاري در هنگام ساخت ناشي از سيمان، خاك و نخاله‌هاي ساختماني بوجود آمده بود. اين مطلب را جورج تامارد مهندس مشاوري كه براي بازرسي و بررسي اين اتفاق انتخاب و اعزام شده بود، عنوان نمود. اين نشتس (سوارخ) باعث جريان باريكي از آب در يك مسير گرديد كه بعداً درزبندي و پوشيده شد. مهندسين بررسي كننده تونل بعد از اين واقعه (نشتي سپتامبر) هفت مورد مشابه توسط صفحات فولادي ديگري را پيدا نمودند. اگر چه اين موارد جزئي تر و كم اهميت‌تر از مورد قبل بودند ولي مي‌بايست تعمير مي‌شدند.

در اين اثنا رسانه‌ها صدها نشتي (اكثراً كوچك) در بام همان تونل را گزارش نمودند. و نهايتاً كميتة حمل و نقل مجلس شروع به بررسي موضوع در دو روز آخر سال پيش نمود. كميتة اصلاحات دولتي مجلس نمايندگان آمريكا در حال برنامه‌ريزي براي انجام يك تحقيق و تفحص از ماجرا بود. با توجه به تحقيق و تفحص تامارو و بازرسي ديگر به نام جك لملي دقيق شدن تا بين مشكلات ديوار دوغابي و نشتي بام تونلها تمايز پيدا نمايند.

متأسفانه بين نشتي ديوار كه يك خطاي ساخت و ساز است و خيلي از نشتي‌هاي نرمال و كوچك اشتباه زيادي صورت مي‌گيرد. و در تونلهايي نيز صورت مي‌گيرد كه هنوز در دست ساخت هستند. اين مطلب را مك دونالد عنوان نمود. او اظهار داشت:

جستجو و پوشاندن نشتي در ديوارها و مفصلها در يك مسير طبيعي ساخت تونل اجتناب ناپذير است.

مك دونالد تأييد كرد كه تونلها محكم بوده و ايمن ساخته مي‌شود و نشتي‌هاي بام به طور سيستماتيك با تزريق دوغاب سيمان درزگيري و پوشانده مي‌شوند برنامه كنترل نشتي‌ها چندين ماه طول مي‌كشد تا كامل شود. توسعه و اجراي تعميرات ديوارها به گونه‌اي رضايت بخش پيچيده‌تر خواهد بود. چنين تعميري احتمالاً مستلزم انحراف مسير آب در خارج تونل به سمت آبهاي زير زميني مي‌باشد تا هر يك از ديواره‌ها و قسمتهاي مخروب شده جايگزين گردند. تامارو مي‌گويد: چلپ دوباره اعتماد عمومي نسبت به امنيت تونل مهمترين مطلب مي‌باشد. او مي‌گويد: مشكلات زيادي در مهندسي و ساخت در اين زمينه در شهر بوستون آمريكا وجود دارد.

جلوگيري از سيل

كالاتراوا روي سه رودخانه والاس، پل مي زند

اگر تلاشها براي افزايش حفاظت در برابر سيل توجهات بيش از انتظاري را به خود جلب نموده است، احتمالاً به خاطر اجراي سيل بندهايي روي رودخانة دالاس مي‌باشد. اين جلب توجه همچنين به علت بهبود سيستم حمل و نقل اين منطقه مي‌باشد. از محل طراحي سه پل بزرگراهي توسط يك موسسة معماري اسپانيايي مي‌گذرد اين پلها اولين نمونة بزرگراهي در ايالت متحدة آمريكا بوده اند.

اين پروژه‌ها براي حفاظت از فعاليت‌هاي تجاري خرمندان در برابر سيلاب‌هاي دوره‌اي رودخانة Trinity است كه د مسير جنوب شرقي و از ميان شهر عبور مي‌كند. اين پروژه اول در كنگره در سال 1965 تصويب شد اما هرگز اجرا نشد اما بعد از سيل‌هاي مهيب 1989 و 1990 مسئولين شهر از مهندسين ارتش آمريكا درخواست بررسي مجدد طرح را نمودند. امروز پروژه 3/1 ميليارد دلاري اين رودخانه نه فقط براي كنترل سيل بلكه ؟؟ توسعه اقتصادي، حمل و نقل و مديريت زيست محيطي مطرح مي‌باشد. اين پروژه بزرگترين كار پروژه‌اي عمومي اين شهر تاكنون بوده است. مدير پروژه اين طرح مي‌گويد: اين برنامه در 1960 تصويب شد و در آن ساخت سيل بند و هدايت جريان آب رودخانه جاي خود را به رويكردي زيست محيطي داده است، و شامل ساخت دو ساختار بزرگ (سيل بند كاديلاك با ارتفاع 7/3 كيلومتر در كرانة غربي رودخانه و سيل بند لامار با ارتفاع 7/4 كيلومتر در كرانة شرقي).

اين سيل بندها با ارتفاع متوسط 6/4 و 5/5 متر طراحي شدن تا منطقه را در برابر سيلاب 800 ساله حفاظت كنند. آب سيل به زنجيره‌اي از كانالهاي به ظاهر هدايت خواهند گرديد.

اولين پروژه از پروژه‌هاي هفت گانه مزبور در دست ساخت مي‌باشد اما سه پروژه بعدي (كه ساخت آنها امسال آغاز خواهد شد) از نظر فني چالش زاترين پروژه خواهد بود. اين مطلب را رايس عنوان نموده است.

او اظهار داشت اين پروژه از سرزمين قديمي عبور خواهد كرد كه بايد به دقت درزگيري شود تا از نشست آب جلوگيري گردد. طول پروژه 6 كيلومتر و به طور متوسط 183 متر پهناور خواهد داشت و جمعاً مساحت 170 كيلومتر مربع را اشغال خواهد نمود. حفاظت از سيل هدف اوليه پروژه بوده است. ولي بازديدكنندگان از دالاس ابتدا متوجه توسعة حمل و نقل بخصوص سه پل خارق العاده آزاد راه

Wnodal Rodger و بزرگراه‌هاي مواصلاتي بين ايالتي 35 و 30 خواهند شد.

كه اين سه پل از ميان رودخانه مورد اشاره عبور نمودند. سه شركت فرعي مشاورين با ماكتراوا در مديريت اين پروژه بومي همكاري دارند. غير طبيعي‌ترين تقاطع يا گذرگاه پل Woodal Rodger مي‌باشد كه ارتباط جديدي ميان منطقة مركزي شهر و بخش غربي آن ايجاد خواهد كرد. طول اين گذرگاه 570 متر مي‌باشد دهانه‌هاي اصلي دو گانة اين پل به طول 183 متر به آركي عرضي كه 122 متر بالاي جاده قرار دارد متصل و آويزان است. آنچه اين پل را از ساير پلها متمايز مي‌كند آرايش و چينش كابلهاي آن مي‌باشد. در يك پل سنتي كابل متصل به بالاترين نقطة تيرك مركزي كابلي است كه تا انتهاي پل امتداد دارد. در روي اين پل پائين كابل روي تيرك مركزي كابلي است كه به انتهاي پل مي رسد در نتيجه پائين كابل بار عمود خيلي كمي را تحمل مي كند و ليكن اين كابل طول بدون تكيه‌گاه تيرك را كاهش مي‌دهد. تكيه‌گاه جانبي يدكي بخش باريك‌تر تيرك را پشتباني مي‌كند.

علاوه بر اين بخاطر صلب بودن صفحة فولادي و به علت اتصال كابلها به آن در مركز پيچش، انتظار مي‌رود كه در كشش باقي بمانند بنابراين لرزش كابل را در اثر باد و باران به حداقل مي‌رساند. دو آرك (دوقوس) نزديك مركز پل هريك در ارتفاع 305 و 320 فوق از بالاي صفحة فولادي واقع هستند. كابلهاي عمودي كه از آركها آويزان هستند صفحة فولادي را نگه خواهند داشت.

شاه تير فولادي بزرگ زير صفحة فولادي، نبود تكيه‌گاه جانبي را جبران خواهد كرد. طراحي پل I-35 هنوز تمام نشده است اما طراحان مجموعة چهار سازة موازي را كه هر يك متوسط آركي اُريبي نگه داشته مي‌شوند، به پايان رسانده‌اند. هر سازه حدود 305 متر طول و 30 متر پهنا خواهد داشت. اين پل منتظر سرمايه‌گذاري است اما كار طراحي روي گذرگاه ديگر در دست تهيه مي‌باشد. در حالي كه طراحي پل I-30  تأمين اعتبار مي‌‌شود ساخت آن را به طور آزمايشي برنامه ريزي شده تا در سال 2006 شروع مي‌شود) بستگي به تصويب مجدد قانون عدالت حمل و نقل در قرن 21 توسط كنگره دارد. اين مطلب را مدير پروژه دالاس عنوان كرد. ساير پروژه‌هاي توسعة حمل و نقل شامل پروژه‌هاي انهاكر تقريباً يكي مسير انحرافي به طول 16 كيلومتر اطراف بخش مركزي و تجاري شهر مي‌شود. اين پروژه در مرحلة خاك برداري در بخش شرقي رودخانه وتحت مطالعه و بررسي مي‌باشد. شركت مشاور برآورد مي‌كند كه طراحي و ساخت اين جاده بين 620 بيليون دلار و 2/1 ميليارد دلار هزينه خواهد داشت.

اثر زيست محيطي اين پروژه در حال گسترش مي‌باشد و همزمان با پروژه ايجاد دو درياچه تفريحي در مسير سيلاب چشم گير قابل استفاده است. در حقيقت يكي از اهداف پروژه حفاظت از مناطق جنگلي و سرزمينهاي مرطوب مسير رودخانه مي‌باشد. رايس مي‌گويد: وقتي شما به آنجا برويد احساس نمي‌كنيد كه در دالاس هستيد. احساس مي‌كنيد كه جايي مثل تگزاس شرقي است و در تعطيلات به سر مي بريد.

مهندس زلزله

انتشار 980 ميليون دلار اوراق قرضه در كاليفورنيا و سانفرانسيسكو باعث آغاز تلاشهايي در جهت بهبود يكي از مهمترين سيستمهاي حمل و نقل منطقه در جهت مقاوم سازي در برابر زلزله شده است.

وقتي كه سيستم جديد BART در 1972 افتتاح شد، تكنولوژي مهندسي آن به عنوان بهترين و جديدترين تكنولوژي شناخته مي‌شد در حقيقت عملكرد ارزشمند آن در طي اين دوران مربوط به طرح پيچيدة آن مي‌شود.

به هر حال بعدها كه محققين مطالب بيشتري دربارة آن فرا گرفتند. فهميدند كه زير ساختهاي منطقه با احتمال زلزله‌اي عظيم‌تر روبه‌رو خواهد بود. با اعتقاد به نياز به اقدام براي حل اين معضل شركت مربوطه تيمي به رهبري شركت زير ساختهاي بحيتل در سانفرانسيسكو انتخاب كرد تا بررسي داوطلبانه‌اي را انجام دهد. اين مطالعه در سال 2003 كامل شد بزرگي خواهد شد. معلوم شد كه تعمير تجهيزات آن دو سال با بيشتر به طول خواهد انجاميد.

اين يافته‌ها موجب تهية برنامه‌اي با 3/1 ميليارد دلار اعتبار به منظور حفاظت در برابر زلزله شد.

عليرغم پيش‌بيني‌ها اين برنامه كه 05/1 ميليارد دلار اعتبار به دست آورده بود 3/2 طرفداران خود را از دست داد. بعد از آن كسر كوچكي از اين كار انجام شد. در نوامبر سال پيش تيم پروژه تلاش مجددي نمود تا از رأي دهندگان اين منطقه به صورت فروش اوراق قرضه 980 ميليون دلاري جلب حمايت نمايند. حالا در موقعيتي هستيم كه مي‌توانيم جلو برويم تا تمام برنامه را انجام دهيم.

بر اساس اين بررسي عناصر سيستم كه بيشتر در معرض تخريب جدي قرار دارند سازه‌هاي بالاتر از سطح زمين آن هستند، استفاده از ميله‌هاي لرزان، شن و سنگريزه‌ها حتي خواهد شد. چندين گونه از اين تكنيكها در Okland آزمايش شده‌اند و نتايج مقاومتي خوبي به دست آمده است. روشهايي نيز آزمايش شده است كه به سطح مطلوبي از فشردگي دست يافته‌ايم. كاربرد ميله‌هاي لرزان به نظر مي‌رسد كه باعث افزايش نيروهاي اصطكاك ميان تيوب و خاك‌هاي محيطي مي‌شود.