over view (نظر اجمالي)
مواد ساختماني و اينكه چگونه آنها استخراج، توليد، انتقال، بهره‌برداري و بازيافت مي‌شوند، تأثير بسيار مهمي بر روي بهره‌وري اقتصادي، تأثيرات محيطي و دوام و ايمني محيط ساختمان مي‌گذارد. از قديم مقدار زيادي از توجهات به استفاده از مواد نوآورانه به منظور تقويت صرفة اقتصادي، ايمني و دوام‌پذيري محيطي از ساختار زيربنايي محيطي، مبذول شده است مثلاً جاده‌هاي ما، پلها و تونلها و غيره. بهرحال، زير ساختهاي صنعتي، يك عامل اصلي از ظرفيت توليد صنعتي و كارآمدي و كيفيت امكانات مرتبط با آن مي‌باشد و داراي اهميت حياتي است. زيربناي صنعتي كه اشاره به زيربناي مالكيت خصوصي دارد و تنها براي استفاده از استخراج مواد و تولدي محصولات صنعتي مي‌باشد، از موضوعات پيچيده اين تحقيق بوده و ترسيم كنندة تمام حوضه‌هاي اصلي طراحي، مهندسي و تركيب‌بندي مي‌باشد. هرحال بواسطة حجم پاية توليد صنعتي آمريكا، انتخابهاي متفاوتي در مواد و روشهاي مورد استفاده وجود دارد كه تأثيرات مهم و برجستة اقتصادي و محيطي را بر جاي مي‌گارد. بنابراين علاوه بر حفاظت صنعت زيربناي، توانايي ايجاد محيطي صميمانه، گزينشهاي پايدار بدن كارآيي مواد، ادغام ساختاري، بادوامي، هزينه و بهره‌وري صنعتي، اهميت ويژه‌اي دارد. اين مقاله قصد دارد يك نظر اجمالي در خصوص انواع مختلف مواد جديد و تكنولوژيهايي كه وجود دارد، ارائه دهد ما قصد نداريم يك نگاه جامع به نوآوريهاي جديد در مواد و تكنولوژيها داشته باشيم. همچنين قصد ما اين نيست كه يك گفتگو را در خصوص مكان تحقيق و گسترش آن ارائه دهيم زيرا در اين راه موانعي وجود دارد اين مقاله در دو بخش اصلي تنظيم گرديده است. بخش اول كه يك نظر اجمالي در خصوص دسته‌هاي مختلف و متعددي از تكنولوژيها و يا روشهاي پروسه شده مي‌باشد كه يا گسترش‌يافته‌اند و يا در حال كاربري هستند. هر كدام از اينها بعنوان يك نمونه از مواد تكنولوژيها و روشهايي است كه براي بكارگيري در زير ساختهاي صنعتي وجود دارد و همچنين بحث در خصوص ابتكارات آنها و مزاياي انرژي، محيطي، اقتصادي‌اي كه آنها ارائه مي‌دهند مي‌بشد. اين بخش همچنين ويژگيهاي اين مواد را مورد بررسي قرار مي‌دهد اين ويژگيها شامل استقامت، انعطاف‌پذيري، مقاومت در برابر ترك، مقاومت در برابر فرسودگي، دوام در برابر انعطاف پذيري مقاومت در برابر سايش و پوسيدگي مي‌باشد. بخش دوم نگاهي دارد به موانعي كه اين مواد و تكنولوژيها براي ورود به بازارهاي بزرگتر تجاري با آنها روبرو هستند.
زمانيكه به مسائل پيرامون تأثير گزينش مواد براي زيربنايي صنعتي نگاهي مي‌اندازيم، درك محيط بزرگتري كه در آن آنها مورد استفاده خواهند بود، مه مي‌شود. بيش از تحقيقات عادي به منظور تقويت و دوام، يك سؤال بايد در خصوص تأثيرات محيطي آنها و همچنين پتانسيل آنها براي پاسخگويي به بلاياي طبيعي و ساخته بشر مطرح گردد. تكنولوژيهاي جديد و عملكرد بالاي مواد براي برآورده كردن اي نازها گسترش يافته است. همچنين راه‌حلهاي پايدار و خلاق براي مشكلات پايدار ارائه گرديده است. اين مواد و تكنولوژيها، از آلياژهاي مقاوم در برابر پوسيدگي تا محصولات ترميمي بتني براي عايق‌بندي در مقابل لرزش ر در بر مي‌گيرد. همگي آنها مزايايي را ارائه مي‌دهند. چه از نظر پايداري ساختاري، محيطي و يا از نظر نگهداري و فرآيند تعميرات.
ساختار يك بنا، كه مي‌تواند مستقيماً انرژي را مصرف كند، تأثير بسيار مهمي بر كل انرژي مورد استفاده در اقتصاد را از طريق بنا و امكاناتي كه ايجاد مي‌كند، داشته باشد و ارائه‌كنندة فرصتي مهم براي بهره‌برداري از مواد جنبي و بي‌استفادة ساير صنايع و فرآيندهاي تغيير انرژي مي‌باشد. دليل اين عوامل، صنعت پتانسيل بسيار بالايي را در تغيير الگوها و سطوح مصرف انرژي در كاهش اسراف مواد و ايجاد زيربناي بادوام، در حوزة عمومي و صنعتي، دارد.
بعبارت ديگر، زير ساخت ايجاد شده مي‌تواند تقويت‌كننده بهره‌وري در كل صنعت گردد اگر بطور كارآمدي طراحي و اجرا شود. برعكس آن مي‌تواند بعنوان يك تباهي براي آن محصول گردد اگر طرح و ساختش ضعيف باشد.
بهمين دليل، مفاهيم، ابزارها و روشهاي جديد در طراحي و ساختار صنعتي مي‌تواند سهم بسزايي را در كارآيي انرژي، تغيير متعادل جو جهاني و ايجاد توسعة پايدار داشته باشد. اين سطح‌بندي بطور خاص مرتبط با آن چيزي است كه ما آنرا بعنوان مسائل گسترده و جديدي از ايمني زير ساخت مورد توجه قرار مي‌دهيم. جامعه ما بدرستي نمي‌تواند بدون الحاق پايدار، كارآمدي انرژي و بهره‌وري اقتصادي در داخل آن طرح، طرحي دقيق ارائه دهد.
تكنولوژي Road maps (نقشه‌هاي جاده‌اي) براي صنايع متنوع توليد انرژي متمركز تحت عناوين زير توليد شده است. تحت حمايت ادارة امور انرژي و انرژي جايگزين شونده (DOE-EERE) صنايع برنامه‌ريزي تكنولوژيكي براي استراتژي آينده (IOF). اين Road map يك پهنة وسيع از زمينة مشترك را نشان مي‌دهد و نظرت بسياري را كه ممكن است در حوزة ساختار صنعتي قابل اجرا باشد، ارائه مي‌دهد. ظهور مجدد چنين اهدافي نظير افزايش حساسيت محيطي افزايش كارآمدي اقتصادي، تأكيد بيشتر بر روي همكاري و برداشتن موانع تحقيق و توسعه، همگي ممكن است بعنوان گواهي بر روندهاي مؤثرتر، ارائه گردد. همچنانكه قبلاً ذكر شد، صنعت ساختمان نقش ممتازي را هم براي مصرف‌كننده و هم براي تهيه‌كنندة كالا و خدمات براي صنايع IOF دارد. ارتباط اختصاص يافته بين صنعت ساختمان و صنايع معدني، الوار، آلومينيوم، شيشه، استيل ريخته‌گري و سيمان بايد پاسخگوي اين روند باشد. از اين رو معطوف داشتن توجه به نوآوريها در مواد و روشهاي موجود ضرورت دارد و اين در صورتي است كه صنايع طراحي و ساختماني، روابط هم زيستانة خود را با صنايع آتي به حداكثر برسانند.
What are the Criteria
ملاك چه چيزهايي است؟
قبل از اينكه در خصوص مواد جديد و فرآيندهاي موجود بحث كنيم. ضرورت دارد كه مشخصه‌هاي مورد جستجو را تعريف نمائيم. مواد جديد و فرآيند توليد ممكن است يك پهنة وسيعي از مزايا، كم كردن تأثيرات محيطي تا افزايش تقويت و دوام و صرفة اقتصادي را در بر گيرد. براي اهداف اين نوشته، معيارش توسط سازمان تحقيقات مهندسي شهري و سيستمها و مواد ساختماني (CONMAT) استفاده خواهد شد. اين برنامه يك تلاش مشترك در راستاي صنعت طراحي و ساختمان است و نگاهي داد به مشخصه‌هايي كه در مواد جديد منظور تنظيم اهداف چهارگانه صنعتي مطلوبيت دارد.
علاوه بر اين، اين برنامه قصد دارد از طريق نگاهي به مواد قديمي داراي عملكرد بالا و همچنين مواد و تكنولوژيهاي جديد، نوآوريها را تشويق نمايد. معيارهاي مشخص شده توصيف كننده ويژگيهاي مطلوب در خود زير ساخت مي‌باشد. اما بخاطر ساختار صنعتي بايد مشخصات مناسب و ويژه‌اي را كسب نمايد. اين مشخصات شامل موارد زير است:
· انعطاف‌پذيري، سختي و قدرت بالا
· تقويت دوام و خدمات زندگي
· افزايش مقاومت در برابر فرسايش، پوسيدگي، مواد شيميايي و فرسودگي
· مقرون به صرفه بودن چرخه زندگي
· در برابر بلايا و آتش‌سوزيها طبيعي مقاومت داشته باشد.
· تركيب، كاربرد و نصب آن آسان باشد.
· زيبايي‌شناسي و سازگاري با محيط
· توانايي خود تشخيصي، خود بهبودي و كنترل ساختاري (1994 CERF)
در خصوص حملات تروريستي سپتامبر 2001، بهبود مقاومت در برابر انفجار و همچنين بهبود ادغام ساختاري و flexural به علت تقاضاي زياد م‌تواند به اين ليست اضافه گردد.
در حاليكه اين مشخصات ممكن است از روي حدس و گمان براي مواد زيربنايي صنعتي مطلوب باشد، آنها بخاطر صنعت شديدي كه در اين خصوص براي طراحي و صنعت ساختمان در گذشته وجود داشته است مورد خطاب قرار مي‌گيرند. بهرحال، آنها همچنين بينشي را در خصوص توانايي صنعتي بمنظور فكر كردن بر فراز محدوده‌هاي موجود آن ارائه مي‌دهد. و همچنين تلاش دامنه‌داري را براي بهبود و بهره‌برداري از منابع آن به هدف تحقق كامل نظرات ابتكاري، پيشنهاد مي‌دهد. موضوعات اصلي‌اي كه در ارتباط با كشف اين ويژگيها نمايان مي‌شود شامل پردازش و كاربهمواد قديمي و همچنين ايجاد مواد جديد، با كيفيت، آلياژها و كامپوزيتها قابل تحقيق است. در نوشته زير روشها و محصولات متعدد ويژه‌اي را اشاره خواهيم داشت. اين مقاله قصد ندارد كه هر محصول ويژه يا شركت را مورد تأييد قرار دهد و شامل محصولات موجود در بازار هم مي‌شود. از آنها فقط به عنوان نمونه‌ها و شمايلي از آنچه كه در بازار براي استفاده صنعتي وجود دارد، نام برده مي‌شود.
پليمرهاي فيبري تقويت‌شده Fiber Rein Foreed Polymers
پليمرهاي فيبري تقويت شده (FRP) در سالهاي اخير بكار گرفته مي‌شود. آنها ساخته شده از فيبرهاي كار گذاشته شده در يك رزين پليمري مي‌باشد و بجاي فولاد تقويت شده براي ساختمانهاي بتني استفاده مي‌شود. FRP از مواد غير متاليك و پوسيده نشدني ساخته شده است بدين معني كه در معرض پوسيدگي (زنگ‌زندگي) قرار نمي‌گيرد. علاوه بر اين نشان داده شده است كه كشش پذيري بالايي دارد و نسل جديدتر قالبهاي FRP مي‌تواند انعطاف‌پذيري مناسبي داشته باشد و براي كاربريهاي ساختماني مناسب‌تر مي‌باشد. علاوه بر اين نصب تكه‌ها بر روي بنا سبب صرفه‌جويي در وقت و انرژي مي‌گردد و نسب بنا بسيار سريع شود از هزينه‌هاي كارآمدي مي‌كاهد. بر طبق موسسة صنعتي ساختمان، تكه‌هاي شيشه‌اي FRP ممكن است جايگزين مناسبي براي فولاد تقويت شود در بتن معماري مي‌شود. اين بتن در معرض نمكهاي يخ‌زدا، نمكهاي دريايي يا بكار گرفته شده نزديك وسيلة الكترومگنتيك مي‌باشد (2002 Cll).
FRP مي‌تواند هم براي تعمير و هم براي اهداف ساختار مستقل استفاده شود. متفاوت با ساير موادي كه ممكن است براي تعمير يا مراقبت بكار مي‌روند، FRP ممكن است بطور دائم در مكاني گذارده شود. بدون هيچ‌گونه نگران كه بعلت مواد فرسوده وجود داشته باشد. FRP فابريك يا ورقه‌ها مي‌تواند اطراف ستونهاي بتني يا ميله‌ها پيچيده شود و سختي و دوام آنرا افزايش مي‌دهد. اين ورقه‌ها به المنت‌هاي ساختاري مي‌چسبد و چسبندگي بالايي دارد و نسبت به ورقه‌هاي فولادي، وقت و تلاش كمتري را براي نصب مي‌گيرد. ميله‌گذاري مجدد FRP هم‌اينك بجاي ميل‌هاي فولادي استفاده مي‌گردد، زيرا قدرت كشش‌پذيري بالا و سختي دارد و از نظر ساختاري ممكن است. يكي از موانع در راه استفاده از FRP كه در زير بطور مفصل مورد بررسي قرار خواهد گرفت، هزينة بسيار بالاي آن در مقايسه با فولاد است. بهرحال، انواع و مقدار فيبرها و رزين‌هاي مورد استفاده و همچنين كيفيت، نه تنها تعيين‌كنندة قيمت مواد مي‌باشد بلكه كيفيت فني و ساختاري پليمر ايجادشده را معين مي‌كند. تحقيق و آزمايش در يك پهنة وطني و فرامرزي تحت انجام است. براي مثل Confibrecrefe شبكه تحقيق اروپا همراه با (فدراسيون بين‌المللي بتن) 3/9TG و lsls كانادا حول آزمايشهاي Robin براي تقويت FRP سازمان يافته است. اطلاعات در خصوص پروژة بر روي اينترنت موجود است.
Concrefe Cement Product
توليدات بتن و سيمان
تعمير و مراقبت از ساختمانهاي بتني، يك بودجة مهم براي زيربناي دولتي و صنعتي مي‌خواهد. طول مدت و سختي فرآيند تعمير منجر به هزينه‌هايي مي‌شود كه بسرعت انباشته مي‌گردد. علاوه بر اين، ضرورت تعميرات ساختاري ممكن است ايمني و امنيت ريسك را بوجود آورد علاوه بر هزاران تغيير روي داده در اقتصاد جهاني، صنعت بايد هم‌اكنون مايل به مسائل امنيتي و ايمني باشد كه چالشهايي را از هر دو سمت مهندسي و نقطه‌نظر اقتصادي ارائه مي‌دهد. پيدايش تكنولوژيهاي بتن فرصتي را براي كاهش احداث و زمان تعمير ايجاد كرده و همچنين پروژه‌ها را مقرون به صرفه مي‌نمايد.
SIMCON
بتن MAT كه بصورت گل آب از صافيدرشده است (simcon) ، يك دسته از موادي است كه بعنوان كامپوزيتهاي تقويت شدة بتني داراي عملكرد فيبري زيادي هستند، شناخته مي‌شود. (HPFRCCS) . اين مواد در سالها اخير براي پاسخ به هزينه‌هاي ايجاد و حفظ زيربنا گسترش يافته است. آنهادرزمانيكه با بتنهاي مرسوم و متداول مقايسه مي‌شوند يك پايداري، قدرت زياد، عمكرد در مقابل زلزله و كنترل ترك برداشتن را از خود و نشان مي‌دهند. علاوه بر اين HPFRCCS ويژه، نظير SIMCON ممكن است بسيار سريعتر به كار گرفته شود و هزينه كمتري را نسبت به روشهاي عادي داشته باشد. (2000cll) . SIMCON با استفاده از فيبرهاي فولادي استيدلس قابل نصب است. اين Mat (معادل فارسي ندارد) در لوله‌هاي بزرگ به سايت انتقال مي‌يابد و پس از آن فقط نياز به جداسازي و قرار دادن آنها حول شكل كار مي‌ماند. پس از اينكه Matها نصب گرديد با يك غلظت بر پايه گل‌آب و سيمان تزريق مي‌گردد. فيبر Mat براي تعيين مكان فيبر ساده مي‌باشد و نسبت به SIFCON حجم فيبري بسيار پائين‌تري دارد. SIMCON براي اهداف تنظيم مجدد و براي سيستمهاي ساختاري كامپوزيت بنا بكار مي‌رود. اين تكنولوژي مي‌تواند احتياجات زير ساخت صنعتي را در بسياري از راهها برآورده سازد. نصب آن بسيار سريعتر و ساختارش مقابل اطمينان و انتخابهاي تعميري آن بدون جهت گيري بر روي كيفيت و قدرت مواد عالي است. آزمايش گسترده بر روي SIMCON نشان‌دهنده انعطاف‌پذيري بالا و كنترل مناسب ترك و قدرت بالا مي‌باشد. بواسطة ساختار فيبري MAT و مزاياي انعطافي كه آن ارائه مي‌دهد، ممكن است براي استفاده در فعاليت زلزله‌اي كه مورد نگراني است، مفيد باشد.
تكنولوژيهاي مرمت سريع Rapid Repair Technologies
يك كاربرد مهم مواد پيشرفته، تغيير ساختار بتني در محل مي‌باشد. اين امر مي‌تواند ابزار مهم بهبود كم كردن هزينه و خدمت زندگي زيربناي صنعتي باشد. يك تعداد از سازندگان محصولات مرمت سريع را ارائه مي‌دهند و برنامه‌هاي تحقيقي فعالي را در نظر دارند. موسسة مالي استاندارد و تكنولوژي، آزمايش تحقيقاتي ساختمان و آتش (BFRL) ، يك كانون ويژه از اين تحقيق است. اين كار توسط يك گروه از صنايع كه شامل مواد زير است حمايتي مي‌گردد:
· گروه Conproco
· شركت سازندگان ارشد
· شركت Sika
· سيستمهاي حفاظت ساختاري
· شركت WR Grace
CERF همچنين كارش ارزيابي مواد سريع تعمير شونده مي‌باشد. يك مثال اخير، كه انرژي ويژه و مزاياي محيطي دارد، Ceracrefe مي‌باشد. Ceracrefe اشاره دارد به يك تكنولوژي فرآيند شيميايي كه مورد استفاده براي ايجاد محصولات مرمت بتني در سه قسمت مي‌باشد، روكش جاده يا پياده‌رو، Laymend و Verrimend . تمام اين سه توليد شامل درصد بالايي از مواد بازيافت نظير، خاكستر زغال، خاكستر زائد خاك شهري، پس مانده شني، مواد لايروبي و گز تنورة دي‌سولفات است كه توسط ساير توليدات سبب ايجاد مزاياي زيربنايي و همچنين محيطي مي‌شود. توليدات Ceracrefe يك گروه از سيمانهاي فسفاتي هستند كه در استفادة آنها از يك درصد بالا از مواد پس‌مانده و توليدات زائدي كه قبلاً ذكر شد يگانه هستند. بستگي به مورد استفاده از محصول كه مي‌تواند گستره‌اي از پايدار سازهاي ماسه‌اي را براي مرمت سريع باندهاي فرودگاه در بر داشته باشد، آنها مواد ر بازيابي ميكنند كه مي‌توانند در يك تراكم بالاي 80درصد وزني بكار رود. براي كاربردهاي مرمت سريع، مقداري كه پيشنهاد مي‌شود، هنوز قدرت بالاي حفظ آن حدود 40 درصد از مواد پس‌مانده است. در يك آزمايش كه در فرودگاه نيروي هوايي آمريكا انجام شد، توليدات Ceracrefe براي تعمير چاله‌هاي باند فرودگاه بكار گرفته شد و قادر شد پس از 45 دقيقه از بكارگيري آن، يك ترافيك كامل را ساپورت كند. علاوه بر اين آن مي‌تواند در يك پهنة وسيع از حرارت بالا، وابسته به طول زمان تركيب قبل از اينكه محصول بكار رود، استفاده شود. بواسطة واكنش اگزوترميك كه در مدت اختلاط روي مي‌دهد هيچ نيازي به مادة افزودني براي همراهي با درجات حرارتي بالا نيست تنها يك زمان تركيب طولاني‌تر مورد نياز است. علاوه بر اين اينها مواد كوچك شده صفر هستند، از اينرو مرمتهايي كه در محيطهاي آب شدن يخ انجام مي‌گيرد و حتي در مدت ماههاي زمستان بسيار بادوام خواهد بود و نيازمند مراقبت كمتر نسبت به مواد سرهم‌بندي شده قديمي است كه نمي‌تواند سفتي و سختي آنها را يكسان و هماهنگ سازد. علاوه بر اين، نسل جديدي از محصولات يك زمان كاركردي مشخص دارند كه به آنها اجازه مي‌دهد براي تنها بيش از مرمتهاي سريع استفاده شوند. اپوكسي‌ها سابقاً براي مرمت سريع جاده‌ها و باندهاي فرودگاه استفاده مي‌شدند اما قيمت هر واحد معمولاً در مقايسه با محصولات سيماني بالا بود. يك روش ويژه كه در آن امكان استفاده مخصوصدركاربردهاي زيربنايي صنعتي است توسط لوله‌هاي بتني انجام مي‌گيرد، و هر دوي آنها بعنوان يك ماده مرمتي و براي درست كردن مواد از پيش ريخته شده استفاده مي‌شود. توليدات Ceracrefe ساختار منفذ‌دار ظريفي نسبت به سيمان بتني نفوذ كند، نتيجه‌اش ضعيف شدن آن خصوصاً در نقاطي مي‌گردد كه از ميله‌هاي فولادي استفاده شده و نسبت به اكسيده شدن حساس هستند. علاوه بر اين به آنها اجازه مي‌دهد تا از اين ميله‌ها بهتر از بتنهاي قديمي محافظت شود. Ceracrefe يك محصول خنثي PH مي‌باشد و نظير مزاياي قليايي نظير آنچه كه در بتن سيماني پرتلند هست نمي‌باشد اما زمانيكه بطور كامل بر روي ميله روكش شود از آن در برابر پوسيدگي حفاظت مي‌كند. علاوه بر اين، بدليل خنثي بودن PH، مانند آلومينيوم كه در سيمان پرتلند خورده مي‌شود نمي‌باشد. موادي نظير Ceracrefe ارائه دهندة مزاياي مختلفي با توجه به تأثير اقتصادي و محيطي هستند. اولين آنها استفاده از بازيافت است و مواد زايد مي‌تواند با يك روش پايدار در گورستان زباله‌ها بازيابي گردند. علاوه بر آن فرايند ايجاد كردن معمولاً انتشار بسيار جزئي مي‌باشد نظير فرايندي كه يكي از مخلوطهاي پودرهاي fine - grain مي‌باشد و در برابر فرايند مرسوم ايجاد سيمان پرتلند مي‌باشد. شوراي جهاني كار براي توسعة پايدار (WBCSD) سيمانهايي را با محتوي كمتر خاك جوش نظير كامپوزيتهايي كه براي fingash و سيار محصولات بازاريابي پيشنهاد مي‌دهد، نظير يك روش براي كاهش انتشار Co2. هزينه‌هاي كل پروژه را مي‌توان از طريق بكارگيري مواد مرمت سريع خيلي پايين بيايد. زيرا حركت متناوب كم مي‌شود. قدرت، سختي، دوام و ضخامت در برابر حرارت بسيار بيشتر از سيمانهاي (بتنهاي) مرسوم و قديمي است. علاوه بر اين مهمترين فاكتور در حفظ و نگهداري، زمان است خواه زمان احداث بنا و حفظ كارگران براي انجام تعميرات و خواه طول مدت زماني كه يك ساختمان جاده و يا لوله بايد براي تعمير بيرون آورده شود. موادي نظير Cerarrefe پتانسيلهايي را براي استفاده در كاربردهاي امنيتي پيشنهاد مي‌دهد. يك پتانسيل كه بطور متناوب در توسعه بكار مي‌رود استفاده از حفاظ براي ساختمانهاست. آن مي‌تواند براي شكل دادن يك كف‌پوش(كاشي) سبك وزن بكار رود و در محل خارجي ساختمانها بكار رود. اگر اسلحه و يا هر نوع مادة انفرادي ديگر به اين كاشي منفرد برخورد كند، آن بصورت ضربه‌گير عمل مي‌كند و شوك را جذب مي‌نمايد. اگر كاشي خرد شود بسادگي مي‌توان آنرا از بخش خارجي ساختمان برداشته و عوض نمود. مزيت چنين سيستمي نظير اين مورد اينست كه كاشي‌ها (كف‌پوشها) نظير المانهاي سادة معماري طراحي شده‌اند با اين حال آنها يك ارزش امنيتي دارند، جذب‌كننده شوك هستند و از ساختمان حفاظت ميكنند. يك سيستم مشابه هم اكنون براي برخي ماشينهاي نظامي از كاشيهاي سراميك استفاده مي‌شود.
Innovate Cement Manufacturing Processes
فرآيند توليد ابتكاري صنعتي سيمان
يكي ديگر از ابزارهاي پيشرفتة توليدي، طراحي مجدد و يا تقويت شيوه توليد صنعتي به منظور ايجاد يك محصول بهتر است. يك چين شيوه‌اي «سيمان اصلاح شده انرژيك» مي‌باشد (EMC). EMC يك شيوه ثبت شده‌اي است كه شامل «شبكه داخلي مخلوطي از سيمان پرتلند معمولي» (OPC) و موادي نظير fly ash تفالة سوزانده شده كوره يا متن كوارتز از طريق شبكه آسياب شده داراي غلظت چندگانه مي‌باشد. محصول حاصل شده بواسطه روش شبكه‌بندي مورد استفادة كارآيي سطح را افزايش مي‌دهد و نسبت بيشتري از Pozzolanاخيراً در تقويت مواد استفاده مي‌شود. واژة Pozzolan به هر مادة fine rain اشاره دارد كه در آب واكنش نشان داده و با هيدروكسيد كلسيم و قليا براي شكل‌دهي تركيبات سيماني بكار رود. آن يك مادة افزودني معدني است كه ممكن است بعنوان يك مكمل براي سيمان استاندارد پرتلند بكار رفته و ملاطي اضافه در مخلوط بتن مي‌باشد. در آزمايش انجام گرفته در ايالات متحده و اروپا، بتنهاي ساخته شده از EMC در خانه‌هاي ساخته شده از OPC بكار رفته و در برخي موارد آنها عملكرد بهتري داشتهاند. نتيجة استقامت ، سختي و بادوامي محصول در نهايت وابستگي زيادي به تركيب و درصد اجزائي دارد كه درسيمان بكار رفته است. WBCSD ارزيابي نموده كه علي‌رغم افزايش هزينه‌هاي سرمايه‌اي براي فرآيندهاي اضافي مورد نياز براي ايجاد EMC، آن احتمالاً نسبت به OPC براي توليد كمتر هزينه برمي‌دارد و آن امر خاطر درصد بالاي بازيافت، اصلاح و يا مواد زائد مورد استفاده در اين روند مي‌باشد.
... توليد سيمان پرتلند، در اثر استخراج مواد تشكيل دهنده آن، ميزان قابل توجهي از دي اكسيد كربن (Co2) توليد مي كند و در نتيجه عمليات استخراج معدن ميزان آلاينده هاي محيط زيست را نيز افزايش مي دهد. اضافه شدن خاكستر معلق، سرباره (تفاله)، يا ساير مواد، استخراج كنند، مصرف كمتر انرژي و توليد كمتر CO2 را به همراه دارد. (2001,Horst).
توليد سيمان پرتلند عملياتي است كه به انرژي فوق العاده زيادي نياز دارد، به طوري كه براي توليد 1 تن سيمان تقريباً 6 ميليون BTV انرژي الزم است. با وجود اين كه پيشرفتهايي در زمينه مراحل توليد صنعتي صورت گرفته كه ميزان انرژي مورد نياز براي توليد سيمان پرتلند را كاهش داده است، اما هنوز هم مرحله توليد آن هم به لحاظ انرژي و از نظر مالي پر هزينه مي باشد. با توجه به هزينه توليد سمان پوتلند، استفاده از مواد زايد، به ميزان زيادي مقدار انرژي و سرمايه، صرف شده براي توليد سيمان را كاهش خواهد داد. علاوه بر فوائد زيست محيطي، WBCSD همچنين پي برد كه از استفاده از هوادي همچون پي برد كه استفاده از موادي همچون خاكستر معلق مي تواد ماندگاري با استفاده از مراحل شيميايي، ماند تقويت واكنش آلكالي ـ سيلكا، و نيز نفوذپذيري گاز و مايعات، افزايش دهد. (پلاسيت وفلاور، 2002).
فلزها و آلياژهاي شبه فلز :
پيشرفتهاي تكنولوژي در زمينه فلزها و الياژهاي شبه فلز كه در سالهاي اخير صورت گرفته است و منجر به توليد نسل جديدي از فولاد و ساير آلياژهايي كه سبكتر و قوي تر هستند، قابليت جوشكاري را در آنها افزايش داده است و در مقابل پوسيدگي مقاوم تر شده اند. اين ويژگيها به نوبه خود، باعث توليد محصولاتي خواهده شد كه از دوام بيشتري براي امور ساختماني و پروژه هاي مختلف برخوردارند.
فولادهاي Fe-3Cr-w(v)Femitic :
دو گروه عمده فولادهاي ضد رنگ وجود دارد : austentitic , ferritic. فولادهاي austenitic مقاوم بيشتري در برابر پوسيدگي دارند و به عنوان بزرگترين گروه فولادهاي توليد شده محسوب مي شوند. آنها نسبت به فولادهاي ferritic از درصد بالاي نيكل و كروم برخوردارند. فولادهاي ferritic كه دومين گروه بزرگ فولاد مي باشند،براي كاربردهاي ضد زنگ به طور عمومي و دماهاي بالا مناسب تر هستند.
تحقيقات و پيشرفتهاي اخير در زمينه فولاد نشانگر موفقيت هاي بزرگي اشت كه در صنايع بزرگ گوناگوني قابل استفاده است.
به ويژه، صنعت شيميايي بهره بيشتري از نوآوريهاي ايجاد شده در فولادهاي
ferritic مي برد، با توضيحي كه در مورد حداكثر دماها براي اين فلزات ذكر، مي توان به درستي اين مسائل پي برد. ساخت اخير تجهيزات شيميايي با استفاده از فولادهايي كه از اهن، كروم و مولبيد نرم تشكيل شده است، كه نياز به گرما دارد و بدون محدود كردن سازگاري محصول، انجام نخواهد شد. آلياژهاي جديد تشكيل شده از آهن، كروم و تنگستن (Fe 3cr-w(v)) توسعه يافته اند و ممكن است نياز به گرم كردن بعد از جوشكاري نداشته باشند و از استحكام بيشتر، وزن كمتر و درصد تراكم بيشتري برخوردار باشند. (طرح تكنولوژي صنعتي DOE-EERE 2002). چنين فوايدي مي تواند روند توليد را ساده تر كرده، و با نياز كمتري كه به گرم كردن بعد از جوشكاري دارد، انرژي و هزينه كمتري مصرف كند و امكان تغييرات بيشتري را فراهم نمايد، و در نتيجه منجر به توليد محصولاتي شود كه نياز مصرف كننده را به نحو احسن برطرف مي كند.
آلياژهاي مقاوم در برابر پوسيدگي :
ذتركيبات سراميك ـ فلز، داراي فوايد زيادي براي تأسيسات صنعتي مي باشد، اين مواد تركيب خوبي از مواد بوده عامه لحاظ داشتن وزني ثابت و مقاومت در برابر دماهاي زياد و پوسيدگي، از مزاياي زيادي برخوردار مي باشد. از آنها مي توان در موارد گوناگوني استفاده كرد، مانند مواد مستقل، يا روكشي براي جلوگيري از پوسيدگي و از بين رفتن ساير مواد، كه از حساسيت بيشتري برخوردارند. يك تكنيك كه اخيراً براي استفاده در توليد اين آلياژها، كشف شده، تزريق فلز واكنش پذير (RMP) سراميك متراكم است. اين كار از فوايد متعددي نسبت به استفاده قديمي از تركيبات كروم، كه توليد و كاربرد آن پر هزينه تر بود، برخوردار است و اكنون نيز نتايج قابل اعتمادي را منجر مي شود. RMP از طريق استفاده از سراميك نسبتاً ارزاني روش كم هزينه تري براي توليد گونه تركيبات مي باشد و به حالتي كه تقريباً شبكه اي كه ميزان عمليات پودر كردن و ماشين كردن ضروري براي توليد محصول لازم است، نزديك تر مي شود. اين مراحل همچنين انرژي بسيار زيادي توليد مي كند و از هدر رفتن آن جلوگيري مي نمايد.
نتيجه جانبي كار با RMP، دريافتن مواد جديد و مارحل بهتري براي استفاده در صنعت توليد فلز مي باشد. پيشرفتها و يافته هاي موجود در تركيبات واكنش پذير و واكنش ناپذير، بهترين نوع مواد براي استفاده در توليد فلزات را براي دستيابي به محصولاتي با كيفيت بالا مشخص مي كند.
به علاوه، از اين تركيبات مي‌توان بعنوان روكش برخي فلزات آسيب‌پذير، مانند آلومينيوم و ساير انواع فولاد، استفاده كرد. تركيبات پيش سراميكي با دارا بودن تنوع زيادي از پركننده‌ها، بهتر تركيب مي‌شوند و سپس به خوبي به فلز مي‌چسبند و روكش بسيار مقاومي در برابر پوسيدگي مي‌باشند. (Loehman et al,1998)
RMP نسبت به تركيبات قديمي فوايد بيشتري دارند. به ويژه به هنگام بررسي ويژگيهاي خاص تركيبات، تغيير در مراحل توليد يا فرمول ضروري مي‌باشند. چنين تغييراتي ممكن است پر هزينه بوده و منجر به كاهش بازدهي مهم از نظر انرژي و هم اقتصادي شود. در RMP هرگونه تغيير جزئي در مراحل توليد مي‌تواند تركيب نهايي را تغيير دهد. تغييرات در تركيب اجرايي نيز تاثير بزرگي بر ويژگيهاي تركيب نهايي مانند، استحكام سختي و قابل اعتماد بودن آن محصول مي‌گذارد.
فولاد مقاوم:
پيشرفتهاي مداومي كه در طي سالها صورت گرفته، منجر به توليد محصولات با استحكام بيشتر شده است. با اين حال، اين محصولات بدون نقص نبوده‌اند، و پيوسته نياز به كنترل در مراحل توليدي داشتهاند. به دليل اين معايب، اين فولادهاي مقاوم در بازارها كمتر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در اواسط دهه‌هاي 1990، سازمان اتوبانهاي فدرال، موسسه فولاد و آهن آمريكا و سازمان نيروي هوايي يك پروژه مشتركي را براي توليد فولادهاي با مقاومت بيشتر، بدون نياز به جوشكاري و برنامه كلي شروع كردند. اين انواع جديد فولاد HPS-485Wيا HPS 70W تغييراتي را در تركيب شيميايي به منظور توليد مواد سبكتر و مقاوم‌تر، ايجاد كرده‌اند و داراي مقاومت بيشتري در برابر شكنندگي هستند و با توجه به نصف ميزان كربن و 
ميزان سولفور قراردادي در فولاد، آسيب كمتري به محيط زيست مي‌رسانند. علاوه بر مزاياي زيست‌محيطي، HPS صد در صد قابل بازيافت مي‌باشد. همچنين افزايش مقاومت آن در برابر پوسيدگي، عمر مفيد آن را بيشتر مي‌كند، و از اين طريق نياز به تعويض مداوم و در نتيجه بالا رفتن هزينه ندارد.
در سال 2001، ksi.70 فولاد مقاوم در 370 فوت، در ساخت سه پل عظيم، توسط سازمان راه و ترابري نبراسكا مورد استفاده قرار گرفت، در حالي كه قيمت پيشنهادي نيز مشخص بود، نرخ فولاد پايين آمد، علي‌رغم اينكه قيمت بالاي HPS كاملاً طبيعي بود.
در اين مثال، كه در آن هم از فولاد ksi50 و فولاد مقاوم ksi70 استفاده شده بود، به اين نتيجه رسيدند كه مقاوم افزايش يافته فولاد ksi70 عامل توليد محصولات سبكتر با ضخامت كمتر شده كه باعث كاهش قيمت محصولات مي‌شود. اگرچه اين پروژه صرفاً با موسسات دولتي سر و كار دارد، تجربه NDOR در زمينه HPS درس ارزشمندي براي موسسات صنعتي نيز مي‌باشد. با اين كه ممكن است هزينه هر واحد HPS از ميزان هزينه واقعي فولاد بالاتر رود، NDOR قادر بود كه با استفاده از HPS به صورت گزينشي، هر جا كه سود قابل‌توجهي به لحاظ قيمت و بازدهي وجود داشته باشد، اقدام به ساخت پل نمايد. چنين ديدگاه انتقادي نسبت به موفقيت پروژه، در نظر اول، مشخص‌ترين گزينه به لحاظ قيمت محسوب مي‌شد.
ساير انواع آلياژهاي مقاوم در برابر پوسيدگي
انواع متعددي از آلياژهاي مقاوم در برابر پوسيدگي كه استفاده مي‌شوند، مي‌توانند استحكام خود را حفظ كرده و در دماهاي بسيار بالا و پايين نيز مقاومت ميكنند. شركت بين‌المللي Haynes و شركت ذوب فلزات متراكم، هر دو خطوطي از آلياژها، اساساً نيكلي را توليد ميكنند، كه براي استفاده در صنايع كاغذ، شيميايي و پتروشيمي مناسب مي‌باشند.
محصولات Hastelloy، كه توسط Haynes توليد مي‌شود، به گونه‌أي طراحي شده‌اند كه در برابرطيف گسترده‌أي از مواد شيميايي كه باعث پوسيدگي در فلزات مي‌شوند، مانند اسيدهاي هيدروكلرويك، سولفوريك و هيدروفلوريك، مقاومت ميكنند. اين آلياژهاي نيكلي همچنين در برابر شكستگي و سوراخ شدن مقاوم بوده و ممكناست در محيطهاي اكسيد‌كننده يا احيا‌كننده استفاده شوند. آلياژهاي خاصي وجود دارند كه براي اهداف و مراحل خاصي تهيه شده‌اند، مانند آلياژ – Hastelloy N كه فقط در تهيه نمكهاي مذاب فلوريد مصرف مي‌شوند.
شركت فلزات مذاب و متراكم، يك خط توليد آلياژهاي نيكلي، مقاوم در برابر پوسيدگي كه همچنين در محيط‌هايي كه از خطر فرسايش بالايي برخوردارند، به راه انداخته است .
مزاياي استفاده از فولادهاي Ferretic: - عمل گرما دادن بعد از جوشكاري غيرضروري است.
- مقاومت بيشتر
- كمي وزن
- ويژگيهاي تراكمي
مزاياي RMP: - داراي فوايد موجود در سراميك مي‌باشد، با اين تفاوت كه هزينه‌اش كمتر و درصد اطمينانش بيشتر است.
- مقاومت بيشتر در برابر پوسيدگي
- ايجاد تغيير در ويژگيهاي اين محصولات راحت‌تر از سراميك‌هاي قديمي است.
مزاياي HPS: - از فولادهاي معمولي سبكتر و مقاوم‌تر است.
- قابليت جوشكاري بهتر
- مقاوم در برابر شكنندگي
- به دليل موجود كربن و سولفور در تركيب آن، آسيبهاي محيطي كمتر وارد مي‌كند.
تكنولوژي هاي خود عيب يابي، كاهش صدمات و تعمير
يكي از بيشترين زمينه هاي دسيسه در طراحي و ساختمان پيشرفت تكنولوژي هاي خود عيب يابي، كاهش صدمات و تغيير مي باشد. به اينها گاهي مواد باهوش هم مي گويند. استفاده از اين محصولات بهر مالكان ساختمانها و متصدي هاي آنها اجازه مي دهد تا در هر رور ساخت مهارت ساختماني را دقيقا بررسي كنند و به ويژه بعد از يك واقعه مصيبت بار وقتي كه بررسي كنترل به وسيله انسان ممكن است خطرناك باشد. برخي از بيشترين كارهاي پيشرفت جاري برروي موادي مانند پارچه ها، پلاستيك ها و تركيبها متمركز شده كه جزو زيربناها به حساب نمي آيند. در حالي كه اينها به خودي خود ماده نيستند اينها انجام پيشرفتهاي فزاينده جايگزين موجود براي استفاده در زيربناهاي صنعتي توصيه نمي كنند تكنولوژي هايي كه در زير توصيف مي شود مثالي براي مواد هوشمند و سيستمهايي را هم اكنون براي استفاده آماده اند مي باشد.
در مورد سيستمهاي تجزيه لرزش، آنها ثابت كرده اند كه وسايل خيلي كارآمدي در كاهش پتانسيل صدمات ناشي از زمين لرزه هستند نه فقط به حفاظت ساختمان بلكه به حفاظت از محتواي ساختمانها به وسيله تعديل شتاب طبقه در طول زمين لرزه كمك مي كند . ديگر تكنولوژي هاي موجود در صنايعي كه با مواد خطرناك كار مي كند و يا با دماهاي خيلي زياد مواجه هستند كاربرد دارد جايي كه ساختمان مهارت آنها مسئله‌اي از ايمني عمومي و همچنين ايمني كارگرانشان مي باشد. به علاوه وسايل عيب ياب و همچنين وسايلي كه به خودي خود تعمير مي شوند ممكن است مالك و متصدي را با يك موقعيت خطرناك مواجه كند مثل نشدني شيميايي و يا پتروشيميايي در پيشرفت يك موقعيت بحراني بدين وسيله يك زمان كافي براي يك پاسخ مناسب فراهم مي آيد. آنها همچنين ممكن است مدت زمان بهبود را كاهش دهند و همچنين مقاومت نسبتبه حوادث مصيبت بار مثل بلاياي طبيعي را بالا ببرد.
يا طاقهاي تجريه لرزش
حوادث لرزش مي تواند منجر به صدمات ساختماني در مقياس بزرگ شود و يك تهديد براي زيربناي صنايع و زيربناي عمومي باشد. كنوانسيون طراحي و ساخت به طور سنتي استفاده از فلسفه طراحي كش پذيري را ساخت كه به قدرت و خاصيت كش پذيري عناصر فندانسيون ساختمان يا پل تكيه مي كرد. يا طاقهاي تجريه لرزش فوايد بسياري دارند مثلا آنها به كمتر شدن و يا جلوگيري كردن از آسيبهاي سازه اي كمك مي كنند در حالي كه قابل تعمير باقي مي مانند. آنها حركت زمين را از محل قرارگيري يا طاقانها تجزيه مي كنند بنابراين فشار بر روي عناصر سازه كه ممكن است از يك نيروي داخلي كه در اثر شتاب كرانشي زمين شناسي مي شود آسيب ببيند را از بين ببرد. توانايي اتلاف انرژي آنها در تركيب با انحطافي كه آنها به سازه اضافه ميكنند به سازه اجازه مي دهد تا در برابر لرزش واكنش نشان دهد بدون آنكه هيچ تغيير شكل در اجزاء سازه به خاطر خاصيت الاستيك آنها به وجود آمد. به علاوه آنها تنش را از عناصر ضعيف دور مي كنند و فشار نيروي زمين لرزه را براي كمك به نگهداشتن سازه كاهش مي دهد همچنين توانايي آنها براي كمتر كردن نسبي جابجايي سازه و كاهش شتاب طبقات كه در اثر كاهش از دست دادن تجهيزات و ديگر موارد غير سازه اي كه درون خود سازه است را وجود مي آيد چهار دليل اصلي براي به كارگيري لوازم تجزيه ارزش وجود دارد:
بالا بردن كارايي سازه اي، به كارگيري تير عمودي زمين لرزه، محافظت ساختمان و محتوايش و محافظت از بناها وبخشهاي تاريخي .
قبل از اينكه تصميم بر استفاده از وسايل تجزيه لرزش گرفته شود پي آمدهاي زيادي وجود دارد كه بايد اول رفع شود تا از اينكه براي محل مورد نظر مناسب است اطمينان حاصل شود. ابتدا پتانسيل تاثير وسايل تجزيه بايد بر اساس پي آمدهاي محل و مناسب بودن مواد بررسي شود. به علاوه مواردي مانند محل قرارگيري يا طاقانها، اتصالات قابل انعطاف كه براي قطع كردن خطوط تجزيه استفاده مي شود، طراحي شفت آسانسور و نردبانها، و محافظت از ياتاقانها بايد براي مشخص كردن مناسب بودن كاربرد در نظر گرفته شود .مثالهاي زيادي از ياتاقانهايي كه در عمليات بهبودسازي مورد استفاده قرار گرفته مثل county bilding in salt , salt lake city و ... در هر سازه به تكنيكهاي ساختمانهاي قديمي تر و تاريخي توجه شده. در يك گيرش صنعتي متاسفانه مورد آخري بسيار وابسته است. ولي بخشي را فراهم مي كند كه توانايي تجزيه لرزش را در سازه هاي قديمي، انباره ها و كارخانه ها را فراهم مي كند.
بنابراين نه تنها مي توانند ياتاقانهاي تجزيه را براي منفعت صنعت به وسيله كاهش صدمات ناشي از زمين لرزه به كار گيرند آنها همچنين مي توانند به عنوان وسايل تقويت كننده نصب شوند چنانكه نياز به تعويض سازه در زيربناهاي صنعتي قديمي را به حداقل مي رساند.
سه نوع اصلي از سيستم تجزيه لرزش وجود دارد كه هر يك مشخصات منحصر به فردي دارند. گروه اول سيستمهاي تجزيه با قابليت كشفي هستند كه قادراند ارتعاش و انعطاف پذيري افقي را فراهم كند يا اتلاف انرژي در طول دگرگوني لايه هاي صفحات فلزي كه به لاستيكهاي طبيعي يا مصنوعي چسبيده اند را انجام دهند. تفاوتهاي زيادي بين انواع مختلف مثل ياتاقانهاي گلوله اي لاستيكي كه داراي هسته گلوله اي اند و يا طاقانهاي لاستيكي تعديل كننده كه به لاستيك يك ماده پر كننده اضافه مي كند وجود دارد. گروه دوم سيستمهاي تجزيه لغزش هستند كه از دو ماده غير مشابه كه در خلاف يكديگر مي لغزند ساخته شده اغلب اوقات از موادي مانند تلفن براي سطح اصطكاك پاييني استفاده مي شود. آنها همچنين مكانيزمي براي محدود كردن جابجايي به وسيله محدود كردن مقدار لغزش ممكن دارنده گروه سوم به عنوان سيستم تجزيه پيوندي شناخته شده آنها از چندين بخش مجزا براي ايجاد اتلاف انرژي و انعطاف پذيري استفاده مي كنند.
براي مثال سيستم تجزيه با قابليت كشاني به وسيله توليد انرژي لرزش در مركز بررسي تكنولوژي هاي نو در سال 2001 تست شد سيستمي كه تست شد كه ياتاقانهاي كشسان چند جهتي بودند كه به وسيله داخل كردن فلز و توپي هاي گرد تقويت شده بود لايه داخلي لاستيك و هسته هاي گرد در تغيير شكل در حوادث لرزش مشترك هستند چنانكه راهي براي جذب انرژي محافظت سازه ساختمان مي باشند . ياتاقانهايي كه تست شد تست آنها در مورد مسائلي مانند محدوده، ظرفيت، ارتجاع، كارايي تحت نيروهاي پويا تعديل انرژي عامليت در محيط دورتر، مقاومت در برابر فرسايش، پيش بيني پذيرايي واكنش ، فرسايش و خوردگي ، تاثير اندازه بود. در حالي كه هيچ استانداردي براي جابجايي يا طاقانهاي تجزيه لرزش تعريف نشده بود محدوده مورد نظر از 6 تا 12 اينچ بود كه به ظرفيت بار محوري بستگي داشت. يا طاقانهاي آزمون را با موفقيت به پايان رساندند. هيچ مشكل مهمي با مواجه با دماي بالا و افزايش سير و متغيير در فراتر از محدوده مورد نظرشان ندارند. در حالت شبيه تابستان اين ياتاقانها هر آزمون را با موفقيت تمام كردند و شايستگي اين سيستم براي محافظت از سازه حتي در تنشهاي محيطي بيشتر را نشان دادند.
نوع ديگري از وسايل تجزيه لرزش آونگ اصطكاك به وسيله سيستمهاي محافظت در برابر زمين لرزه است ياتاقانها بايد در بين فونداسيون و سازه نسب شوند و اين يك تركيب از دريچه هاي مقعر است كه لاينهاي تركيبي براي روغن كاري خودبه خودي و لغزنده هاي مفصل دار مي باشند. طي زمين لرزه لغزنده ها درون سطوح مقعر حركت ميكنند و حركت زمين را با حركت شبيه آونگ در سازه كاهش مي دهد و به ميزان زيادي نيرويي كه به ساختمان وارد مي شود را كاهش مي دهد. اينها براي عمل كردن در زمين لرزه هاي تا 8 ريشتر طراحي شده اند كه نتيجه آن نجات دادن قابل توجه زندگي انسانها مي باشد. اين ياتاقانها در برابر تاثيرات فرسايش و تغييرات دما خيلي مقاوم اند در برخي موارد باعث جابجايي سازه تا 53 اينچ و تحت نيروي عمودي 30 ميليون پوند مي شوند.
اين وسيله يك امتياز ويژه براي صنايعي كه در مناطق زلزله خيز قرار دارند مثل سوانح غربي ايالات متحده مي باشد. براي مثال آنها مي توانند صدمات ناشي از زمين لرزه را كاهش دهند بنابراين منفعت اقتصادي همچنين منفعت به صحت و تعادل سازي را تقديم مي كنند.
سيستمهاي تشخيص نشتي
EPA تانكهاي زيرزميني خودش را از سال 1980 كنترل مي كرد و تلاش مي كرد تا مطئمن شود كه ساختمان آنها سالم است و همچنين هيچ نشتي از محتويات آنها بر محيط اطراف وجود ندارد كه احتمالا موجب به وجود آمدن آلودگي محيط زيست و به وجود آمدن مشكلات سلامتي جامعه شود. صنايع به ويژه صنايع شيميايي و پتروشيميايي مي توانند به صورت پتانسيل از حوادث پرخرج به وسيله به كارگيري تكنولوژي هاي كنترل نشتي از تانكهاي ذخيره سازي جلوگيري كنند.
سيستمهاي تشخيص نشتي ممكن است از وسايل مختلفي براي انجام كار خود استفاده كنند. يكي از اين تكنولوژي ها سيستم تشخيص نشتي محدوده كم تفاوت فشار (LRDP) است كه به وسيله تحقيقات ويستا توليد شده اين يك سيستم تشخيص نشتي بر اساس جرم است كه مي تواند مقدار نشتي را بر اساس واحد گالن در ساعت بيان كند اين در ابتدا براي تانكهاي ذخيره سازي زيرزميني خيلي بزرگ طراحي شده بود مثل تانكهاي Red Hill نيروي دريايي نزديك هانالولو، هاوايي كه هر يك از تقريبا 12.5 ميليون گالن سوخت مي توانند ذخيره كند. بهر حال آموزش ها نشان داد كه اين سيستم براي تانكهاي كوچك نيز خوب كار مي كند. بخش اصلي سيستم يك تيوب عمودي است كه در تمام ارتفاع تانك كشيده شده كه با تانك پر و خالي مي شود. وقتي سطح مايع درون تيوب و تانك مساوي است اختلاف فشار بين آن دو صفر است سنسورهاي موجود در تيوب مي توانند تغيير در اختلاف فشار را تشخيص دهد كه آن را به عنوان نشتي بيان مي كند. علاوه بر نشتي سنسورها مي توانند نرخ نشتي مايع از تانك را هم تشخيص دهند. سيستم مي تواند به صورت دائم نصب شود و يا مي تواند متحرك باشد و براي آزمايشهاي به طبق جدول زمان بندي استفاده شود اين سيستم مي تواند براي بدست آمدن و يا از دست دادن هاي طبيعي مثل تبخير ، چگالش، انبساط و يا انقباض استفاده شود. همچنين سيستم LRPD با مقياس كردن سطح تانك دقت بيشتري از اندازه آن را مي دهد.
اين سطح جزئيات امكان مطالعه دقيقتري در مورد وضعيت تانك مي دهد و به مالكان و متصدي ها اين امكان را مي دهد تا از امكاناتشان بهتر نگهداري كنند و از مشكلات محيطي و اقتصادي جلوگيري كنند.
يك خصوصيت مهم براي تذكر اين است كه سيتسم هاي LRDP همچنين مي توانند براي تانكهاي روي زمين كه هم اكنون به وسيله EPA استفاده نمي شود نيز به كار گرفته شوند. به هر حال نشتي از تانكهاي رويزمين ممكن است فقط به سلامت عمومي محيط و سلامت اقتصادي مالكان و متصدي هاي آنها صدمه بزند. آنها را خيلي مشكل مي توان كاملا كنترل كرد چرا كه آنها بيشتر در معرض تغييرات دماي و خوردگي به خاطر عوامل خارجي كه مي توانند به ساختمان تانك صدمه بزنند قرار دارند. هزينه اين تكنولوژي با توجه به اينكه اين سيستم كجا نسب مي شود و احتياج استفاده كنند متفاوت است . به علاوه كوشش براي نصب سيستمهاي LRDP درون لوله و سيستمهاي شير آتش نشاني به وجود آمده .
تكنولوژي كنترل صوتي
تكنولوژي هاي كنترل صوتي يك روش غير مخرب براي ارزيابي سازه هايي كه با بتن و آهن ساخته شده مي باشند. هنگامي كه نصب مي شوند آنها مي توانند زوال و خوردگي سيمهاي فلزي و يا استرندها را در محل خوردگي تعريف كنند آنها ممكن است همچنين براي تعيين نرخ خوردگي مورد استفاده قرار گيرند كه تنها اطلاعات قابل ملاحظه اي براي استفاده فراهم مي كنند بلكه به مهندسين زمان كافي براي مقابله با تاثيرات خرابي سيستم را هم مي دهد.
تكنولوژي ها كنترل صوتي مي توانند حالتهاي مختلفي داشته باشند. سيستمهاي كنترل صوتي مثل sound print اجازه مي دهند كه به صورت مداوم و غير مخرب تمام سازه را به وسيله سنسورهايي كه در سازه نصب شده اند كنترل كنند كه اين سنسورها قادرند انرژي صوتي كه از شكستن سيمها ازاد مي شود را تشخيص دهند. اين تكنيك به مالكان و مهندسين ساختمان اجاره مي دهنده تا بر روي پيشگيري و نگهداري تمركز كنند. به علاوه تعويض استرندهاي پاره شده مي تواند به عنوان يك راه تدريجي براي بهبود سازه مورد استفاده قرار گيرد در حالي كه هزينه ها را تقسيم مي كند. علاوه ر اين اين كه كنترل يك فرصت براي جمع آوري اطلاعات كلي در مورد نرخ خوردگي و ديگر عواملي كه به چرخه زندگي ساختمان تاثير مي گذارد را ارائه مي دهد.
نوع ديگري از ازمايش دماي غير مخرب استفاده از فرستنده هاي صوتي الترومكنتيك است EMAT . EMAT امواج صوتي را طي يك جستجوي الكترومگنتيك كنترل كند و مي تواند امواج صوتي يا تغيير در الگوهاي فراصوتي را تشخيص دهد. اين روش به جفت متوسط نياز ندارد در نتيجه تعداد پيچيدگي هاي ممكن را كاهش مي دهد. اين پيچيدگي ها را مي توان در تكنيكهاي به مفاصل مرطوب احيتاج دارند مشاهده كرد. EMAT ها يك كنترل آسان از جهت شعاع هاي فراصوتي فراهم مي كند كه اين امواج به كنترل كننده اجازه مي دهند تا با دقت بيشتري آنها را شناسايي كنند به علاوه آنها مي توانند داراي تفكيك كننده جريان باشند به اخطارهاي اشتباه اين امكان را مي دهدكه تا عمق 15% ديوار شناسايي شوند EMAT ها به عنوان جايگزيني براي دوروش غير تخريب بروي رايج در نظر گرفته مي شوند. آزمايش ذرات مغناطيسي براي بررسي بررسي سطوح و راديوگرافي براي بررسي هاي حجمي مورد استفاده قرار مي گيرند. آنها مقاومت در برابر دماي بالا را ارائه مي دهند و قادر مي سازند كه جوش ها را دقيقا بعد از اينكه ساخته مي شوند مورد بررسي قرار دهند و همچنين از اشتباهاتي كه در دو روش ديگر وجود دارد مبرا هستند. همچنين EMAT ها براي بررسي خطوط لوله مورد استفاده قرار مي گيرد و مي توانند صنايع شيميايي و پتروشيميايي را به وسايلي مجهز كنند كه اشكالات درون مواد را قبل از آنكه ايجاد مشكل كنند بر طرف كنند.
موانعي براي پذيرش ابداعات مواد
بيشمار مانع براي طراحي و ساخت صنايعي وجود دارد كه داراي مشكلات ذاتي كه آشناي طراحان و سازندگان مي باشد هستند محدوده آنها از هزينه ساخت و بدهكاري به چرخه فروش و درياي تاسيس براي برخي محصولات مي باشد. با توجه به منافعي كه از علم و اختراعات بدست مي آيد كه هم اكنون در حال توسعه است اين يك امتياز براي مالكان صنايع زير بنايي است كه با طراحي و ساخت صنايع در مورد راههايي براي پياده كردن قطعات منتاژ يا از ميان برداشتن اين موانع به گفتگو بپردازند مباحثه ي كه در ادامه بيان مي شود برخي زمينه ها را براي آن گفتگو فراهم مي كند.
نبود منابع
طراحي و ساخت صنعت به طور سنتي سرمايه گذاري سنگيني در تحقيق و توسعه انجام نمي دهند. اختصاص تنها 0.5% از مجموع درآمدهايشان به يك چنين تلاشي اين نتيجه تركيب عواملي مانند كمي سود ناشي از اين ريسك مالي، سرمايه گذاري سريع و بازگشت پروژه، اجاره بالاي صنايع و چرخه هاي اقتصادي ناپايدار مي باشد با تخصيص خيلي كم به R&D صنعت به خاطر نبود منابع كافي براي ابداعات متوقف شده به علاوه در حدود 85% از همه شركتهاي طراحي و ساخت كمتر از 15 نفر را استخدام كرده اند كه نشان مي دد كه اينچنين فعاليت تجاري كوچك ممكن است توانايي مالي ندارد تا سرمايه مهمي براي نوآوري جذب كند يا قسمتي از بازار را به خود اختصاص دهد تا آنرا ارزنده كند.
چندبارگي اقتصادي در فرايند تصميم به ساخت
منابع محدود و كوچك به وسيله چند پارگي اقتصادي در فرايند تصميم به ساخت پراكنده و بدتر مي شود تا زماني كه سازنده ساختمان خود نوعا مالك و متصدي ساختمان نيست يك انگيزه در حال كاهش وجود دارد تا چرخه هزينه را در نظر بگيرند بنابراين سرمايه گذاري كوتاه مدت مقدم بر ديگر چرخه هاي هزينه مي باشند طراحان و ساختمان سازها از شركتهاي مختلف زاينده هاي مختلف سوددهي را انتخاب مي كنند كه با يك فرصت كوچك براي اثر متقابل و بدون انگيزه خوشبين به توليد، تاثير هزينه ها و اختراعات در همه پروژه ها همراه است.
نبود اطلاعات و داده هاي كارايي
اگر يك محصول يا يك تكنولوژي تاريخ ثبت شده از استفاده يا سوددهي نداشته باشد غالبا از ريسك سرمايه گذاري اضافي خودداري مي شود. در برخي موارد سازندگان ساختمان ها تاكنون از اين مواد جديد استفاده نكرده اند همينطور آنها بايد آزمايشهاي بيشتري را تحمل كنند قبل از اينكه اجازه ورود به مراكز فروش به آنها داده شود. اگر دليل اعتماد و همراه كارايي وجود نداشته باشد انگيزه براي سرمايه گذاري در تكنولوژي هاي جديد وجود نخواهد داشت. هزينه بدست آمده از داده هاي كارايي و قراردادن آن در دست سازندگان يك مانع مهم براي تجاري كردن تكنولوژي اختراعات و محصولات است.
استانداردها و كدهاي تجويزي
مواد طراحي، فرايندها و تكنولوژي هايي كه با ملزومات مجموعه كدهاي ساختماني مواجه مي شوند مي توانند يك فرآيند نااميد كننده و دلسرد كننده باشند در هر حال يك تلاش مداوم براي ثبت كدهايي بر اساس كارايي وجود دارد.اكثر كدهاي تجويزي هستند. آنها اساسا براي اطمينان طرح شده بودند ولي هم اكنون به يك مانع مهم بر سر راههاي جديد مبدل شده اند.
ساده و موثر كردن فرايند كدها و تبديل آنها به دوست اختراعات ممكن است يك راه براي برداشتن اين موانع باشد. كدهاي بر اساس كارايي پتانسيلي براي كيفيت ارائه مي دهند در حالي كه اختراعات و نوآوري را تشويق و دلگرم مي كند.
مسئوليت
صدور مسئوليت مي تواند به عنوان يك مانع قدرتمند براي ابداعات عمل كند. صنعت طراحي و ساخت براي جلوگيري از ريسك در مورد سلامت عمومي، محيط و ايمني متصدي استفاده كننده و كارگر مسئول است شركتها بسيار مردد هستند كه خود را در مسيري كه داراي پتانسيل دعوي و دادخواهي است قرار دهند. بنابراين يك محصول يا تكنولوژي كه از نظر ايمني امتحان نشده و همچنين يك مسير ضبط شده اساسي ندارند غير جذاب است براي برداشتن به ويژه به وسيله كمپاني هاي كوچك كه نمي توانند منتظر پرداختهاي بزرگ بمانند.
ريسك
دقيقا به مسئوليت بستگي دارد. ريسك براي يك كمپاني صورتهاي مختلفي دارد و صنعت ساختمان به ويژه از ريسك بيزار است يك كمپاني ساختماني و يا فعاليت يك طرح شامل سود كم، مسئوليت مهم در برابر ايمني كارگر و ايمني عمومي احتياج به وجود هزينه ها و برنامه هاي قابل پيش بيني و غيره و صنعتي را پديد مي آورد كه با يك ترديد كوچك مي تواند بين معني موفقيت و سوختن تفاوت قائل شود. شك و ترديد در مورد كاربرد تكنولوژي و فرآورده يك ريسك ديگر است كه كمتر فعالان اقتصادي مايل به بكارگيري آنها مي شود بدون آنكه پتانسيل جبران خسارت وجود داشته باشد.
متريكهاي متناقص
در پايان يك مانع از استحكام در تعريف موفقيت به ويژه با توجه به تائيد و موافقت با تكنولوژي هاي جديد وجود دارد اين به خاطر چند بارگي هايي است كه در خود صنعت و همچنين چهارچوب تنظيمي و مكانيزمهاي سهوي كه در خود صنعت ديده شده مي باشد اشخاص زيادي براي پروژه تنها هستند كه نظرات متفاوتي درباره اينكه پروژه چگونه بايد حركت كند طرز برخوردهاي مختلف در برابر اختراعات و يا استفاده از مواد جديد و همچنين نظرات متفاوتي درباره ارزش سرمايه گذاري كوتاه مدت در برابر بلند مدت دارند. با توجه به تاييد تكنولوژي هاي جديد را به عهده بگيرد. تاييد براي استفاده بايد در سطوح مختلفي صورت گيرد. فرآيندهاي ساده و شفافتري ازتاييد لازم است تا تكنولوژي هاي جديد را قادر سازد كه راحت تر مورد استفاده قرار گيرند.
حركت به جلو
در منطقه زيربناي صنعتي ممكن است پتانسيل هاي مهمي براي از بين بردن موانع در برابر ابداعاتي كه زيربناي عمومي را آزاد مي دهد وجود داشته باشد مالكان صنايع اغلب انعطاف پذيري و فهم بيشتري از ارزش و منفعت هاي اختراعات دارند منافع كاملا واضح هستند.
اينده زيربناي صنعتي قول مي دهد كه ابداعات، مواد و تكنيك هاي جديد را براي توليد كيفيت بيشتر، دوام طولاني تر و زيربناهاي پايدارتر به كار گيرد. صنايعي مانند آلومينيوم، شيمي، پتروشيمي، فولاد و ... همه منتظرند تا از منافعي كه از تفكرات در حال حركت نشات مي گيرد استفاده كنند. اين ايده ها پتانسيلي براي افزايش مقاومت در برابر خوردگي، مقاومت بيشتر، وزن كمتر و به كارگيري سريعتر ارائه مي دهند.
تكنولوژي هاي جديد نشان مي دهد كه به امكانات اجازه مي دهند كه همچنان خودبه خود كنترل شوند كه اين كار به وسيله تكنولوژي سنسورهاي موجود صورت مي گيرد كه قادراند مشكلات سازه را تشخيص دهند به مهندسين ساختمان اجازه مي دهند تا از آسيبهاي جدي جلوگيري كنند در هر يك از خرابي هاي سازه اي و يا نشتي از مواد خطرناك .
چالشهايي براي مراكز زيربناي صنعتي در مورد كاهش ريسك و موانع وجود دارد. موانع زيادي وجود دارد كه بايد پشت سرگذاشته شود تا به مزاياي دهها فرصت موجود در ابداعات دست پيدا كنيم. سردمداران صنعت به وسيله فشار آوردن از سردمداران صنعت طراحي و ساختمان مي توانند يك نيروي مهم براي تغييرات باشند. يك تلاش براي مشاركت و هم كاري با نمايندگي هاي منظم و ديگر دولت مردان مي تواند احتياج به تغييرات را روشن كند ويك تعريف قانوني مناسب تعيين كنند كه موانع پيشرفت را بردارند. ابتكاراتي مانند قانون مسئوليت محدود ساخت دقيق، افزايش وجود برنامه هاي پشت و بررسي تكنولوژي و فرآروده هاي RD&D جديد مشاركت و دگرگوني كدهاي ساختمان مي تواند يك تاثير رويايي بر فرايند و پيشرفت اختراعات داشته باشد.
طبيعت با هم آميخته فعاليتهاي تجاري و اين حقيقت تكنولوژي هاي جديد كه به وسيله يك صنعت توسعه يافته اي مي تواند به وسيله صنعت ديگري كه به آن احتياج دارد مورد استفاده قرار گيرد نشان مي دهد كه حركتهاي شريكي باعث به وجود آمدن سود در صنعت مي شود. منافعي در مورد ذخيره انرژي و محافظت از محيط بسيار وسيع و گسترده است. تكنولوژي ها و مواد جديدي كه در اين بحث مطرح شريك شكست كوچك در گزينه هايي كه هم اكنون به وسيله صنايع استفاده مي شوند به وجود آورد. محدوده كامل مواد و فناوري هايي كه كشف شده معرف ارايه هاي گوناگون و مهيجي از احتمالات براي آينده مي باشد.