فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                                             صفحه
 
فصل اول- مقدمه                                                           
1-1 اهداف تحقیق                                          4
1-2 ساختار پایان نامه                                                                                                                                            5                          
فصل دوم- ادبیات موضوع و بر مطالعات انجام شده
2-1 بتن سیمانی                                                                                                                                                   6
2-1-1 خصوصیات بتن سیمانی                                                                                                                       7
2-2 آشنایی با پلیمر و تاریخچه کاربرد در بتن                                                                                                         10
2-2-1 تعریف پلیمر                                   10
2-2-2 تاریخچه کاربرد پلیمر                          15
2-3 بتن های حاوی پلیمر                                 16
2-3-1 بتن پلیمر تزریقی                            16
2-3-2 بتن پلیمر- سیمان                             18
2-3-2-1 خواص مکانیکی بتن پلیمر- سیمان              21
2-3-3 بتن پلیمری                                                                                                                                          27
2-3-3-1 رزین پلی استر                             28
2-3-3-2 رزین اپوکسی                               30
2-3-3-3 رزین پلی متا کریلات                                                                                                                 34
2-3-3-4 سخت کننده ها                               34
2-3-3-4-1 تعیین نسبت استوکیومتری (برای رزین اپوکسی) 35
2-3-3-5 دلایل استفاده از اپوکسی                    35
2-3-3-6 سنگدانه                                   36
2-3-3-7 فیلر (پرکننده)                             37
2-3-3-8 نظریه تشکیل ساختمان در بتن پلیمری         37
2-3-3-9 خواص مکانیکی و شیمیایی بتن پلیمری         38
2-3-3-9-1 مقاومت فشاری و خمشی               38
2-3-3-9-2 تأثیر دما بر بتن پلیمری           39
2-3-3-9-3 مقاومت در برابر پدیده یخ- ذوب                                                                               41
2-3-3-9-4 مدول الاستسیته                                                                                                          42
2-3-3-9-5 مقاومت بتن پلیمری در تماس سطحی با اجسام سخت                                                                          43
2-3-3-9-6 میرایی نوسانی                      43
2-3-3-9-7 مقاومت در برابر محیط های مهاجم      45
2-3-3- 9-8 استفاده از منومر های فلزی در بتن پلیمری    47
2-3-3-9-9 راه حلی برای کاهش هزینه               49
2-3-3-10 فرموله کردن مخلوط های بتن پلیمری        51
2-3-3- 11 جنبه های اقتصادی                      53
2-4 طرز تهیه و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاکستر پوسته برنج  56
2-5 حلال ها                                          58
فصل سوم- روش تحقیق، لوازم و مواد
3-1 مواد مصرفی                                      60
3-1-1 رزین و سخت کننده                            60
3-1-2 حلال                                         62
3-1-3 مصالح سنگی                                   62
3-1-4 فیلر                                        64
3-1-4-1 خاکستر پوسته برنج                        64
3-1-4-2 خاکستر ساقه جارو                        65
3-2 طریقه ساخت نمونه ها                               66
3-3 روش انجام آزمایش ها                             67
3-3-1 آزمایش سطح مخصوص                              67
3-3-2 آزمایش دانسیته ظاهری                          68
3-3-4 آزمایش چگالی ظاهری                             68
3-3-4 مدول الاستسیته                                      69
3-3-5 آزمایش استحکام فشاری                           70
3-3-6 آزمایش استحکام خمشی تک نقطه ای                  71
3-3-7 آزمایش مقاومت شیمیایی                           71
فصل چهارم- بحث و نتایج
4-1 آشنایی اولیه با شرایط و چگونگی اختلاط و تأثیر دانه بندی مصالح                                                 73
4-2 بررسی اثر نسبت اختلاط رزین- هاردنر بر مقاومت بتن پلیمری                                                          74
4-3 تأثیر نوع سخت کننده بر خواص بتن پلیمری                                   77
4-4 بررسی اثر فیلر                                    79
4-5 بررسی اثر حلال                                     88
فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات        
5-1 نتیجه گیری                                                    92
5-2 پیشنهادات                                                                94
مراجع                                                    96
 
 
فهرست شکل ها
عنوان                                                                                                                                             صفحه
 
شکل (2-1) پس از اختلاط                                    18
شکل (2-2) مرحله تشکیل ژل سیمان                             18
شکل(2-3) تشکیل فیلم پلیمری                                19
شکل (2-4) تشکیل ماتریکس پلیمر- سیمان                       19
شکل (2-5) مثالی از فرایند تشکیل رزین پلی استر غیر اشباع     29
شکل (2-6) مخلوط پلی استر(a)، استایرن (b) و سخت کننده یاآغازگر © قبل (1) و بعد از سخت شدن (2)                                      30

شکل (2-7) فرایند تشکیل رزین DGEBA                         31
شکل (4-1) مقاومت فشاری نمونه ها با نسبت اختلاط سخت کننده- رزین مختلف   76
شکل (4-2) مقاومت خمشی نمونه ها با نسبت اختلاط سخت کننده- رزین مختلف    76
شکل(4-3) مقاومت فشاری بتن پلیمری با دو نوع سخت کننده مختلف  77
شکل (4-4) مقاومت خمشی بتن پلیمری با دو نوع سخت کننده مختلف  77
شکل (4- 5) وزن مخصوص بتن پلیمری حاوی خاکستر پوسته برنج      81
شکل(4- 6) وزن مخصوص بتن پلیمری حاوی خاکستر ساقه جارو        81
شکل (4-7) مقاومت فشاری نمونه های حاوی خاکستر پوسته برنج     82
شکل (4-8) مقاومت فشاری نمونه های حاوی خاکستر ساقه جارو      83
شکل (4-9) مقاومت خمشی نمونه های حاوی خاکستر پوسته برنج      84
شکل (4-10) مقاومت خمشی نمونه های حاوی خاکستر ساقه جارو      85
شکل (4-11) اثر حلال بر وزن مخصوص بتن پلیمری                 89
شکل (4-12) اثر حلال بر مقاومت فشاری بتن پلیمری              90
شکل 4- 13) اثر حلال بر مقاومت خمشی بتن پلیمری               91
فهرست جدول ها
عنوان                                                                                                                                           صفحه
 
جدول(2-1) مقاومت خمشی بتن در محیط خورنده                                                                                                      10
جدول (2-2) خصوصیات مقاومتی بتن با درصد پلیمر مختلف        23
جدول (2-3) مدول الاستسیته و نسبت پواسون بتن پلیمر- سیمان   24
جدول (2-4) تأثیر نوع پلیمر بر خزش                       25
جدول (2- 5) درصد وزن از دست داده در محیط خورنده           26
جدول (2- 6) عمق نفوذ روغن                                26
جدول (2- 7) خصوصیات رزین اپوکسی DGEBA                                                  31
جدول (2- 8) خصوصیات سخت کننده های مختلف برای رزین اپوکسی و اثرات آن ها بر پلیمر سخت شده                                           33
جدول (2- 9) خصوصیات مکانیکی برای بتن پلیمری بر حسب نوع رزین 39
جدول (2- 10) مقاومت فشاری نمونه ها با رزین های پلی استر ایزوفتالیک و ارتوفتالیک                                               39
جدول (2- 11) ویژگی های رزین پلی استر و اپوکسی            41
جدول (2-12) مدول الاستسیته نمونه های بتن پلیمر پلی استر    42
جدول (2- 13) مقادیر میرایی بحرانی نمونه های پلیمری       44
جدول (2- 14) درصد اختلاط مصالح سنگی                      44
جدول (2- 15) مقاومت خمشی نمونه های حاوی 8% و 20% خاکستر بادی قرار گرفته شده در محیط خورنده                                      46
جدول (2- 16) درصد اختلاط مواد در نمونه بتن پلیمری         48
جدول (2-17) تأثیرمنومرهای فلزی بر ویزگی های مخلوط تازه بتن پلیمری    48
جدول (2- 18) اثر افزودن منومرهای فلزی (5 درصد وزن رزین) بر مقاومت فشاری و خمشی بتن پلیمری                                        48
جدول (2- 19) حجم زباله های پلاستیکی در سال 2000 در امریکا  50
جدول (2-20) مقدار مصرف و تولید زباله های پلاستیکی در چند کشور   50
جدول (2-21) مقاومت فشاری و خمشی بدست آمده از رزین پلی استر بازیافتی   51
جدول (2-22) هزینه های کاربرد بتن پلیمری و بتن سیمانی در ساخت ستونهای الکترولیز در یک دوره ی 20 ساله                           55
جدول(2-23) ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاکستر پوسته برنج سوزانده شده در کوره                                                        57
جدول (2-24) ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاکستر پوسته برنج سوزانده شده در هوای آزاد                                               57
جدول (3-1) مشخصات رزین R 805 و سخت کننده های مورد استفاده  61
جدول (3-2) مشخصات رزین Dur 41 و Dur 42 و سخت کننده های مورد استفاده 61
جدول(3-3) مشخصات حلال های مورد استفاده                    61
جدول (3-4) دانه بندی مصالح بکار رفته در ساخت نمونه های بتن پلیمری     63
جدول (3-5) مشخصات فیزیکی خاکستر پوسته برنج و خاکستر ساقه جارو    65
جدول (4-1) اثر دانه بندی مصالح بر مقاومت فشاری            74
جدول (4-2) مدول الاستسیته بتن پلیمری با نسبت سخت کننده- رزین مختلف     76
جدول(4-3) نسبت های اختلاط پلیمر ، سنگدانه ، فیلر          80
جدول (4-4) اثر محیط خورنده بر بتن پلیمری با خاکستر پوسته برنج 86
جدول (4-5) اثر محیط خورنده بر بتن پلیمری با خاکستر ساقه جارو 87
جدول (4-6) مدول الاستسیته برای نمونه های حاوی خاکستر پوسته برنج   88
جدول (4-7) مدول الاستسیته برای نمونه های حاوی خاکستر ساقه جارو 88
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1- فصل اول: مقدمه
 
بتن یکی از پر مصرفترین مصالح ساختمانی است که بعلت قیمت پایین، استفاده آسان و قابلیت پاسخگویی به شرایط مورد نیاز بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. از زمان کاربرد بتن توسط رومی ها تا سال 1824 و ساخت سیمان پرتلند توسط جوزف اسپدین، بشر بخصوص در قرن های اخیر بدنبال بهتر کردن خواص بتن بودند، و از چسبنده ها، افزودنی ها و مصالح سنگی مختلف استفاده کردند که به هدفشان دست یابند.
امروزه طیف گسترده ای از مواد و روش ها برای بهبود خواص بتن سیمانی (بتن سیمان پرتلند) و یا جایگزین استفاده سیمان در بتن وجود دارد که بسته به مقاومت های مکانیکی و شیمیایی مورد نیاز و مسائل سازه ای و شرایط موجود، متناسب با هزینه ها انتخاب می شوند. بهبود خواص بتن به دو روش کلی : 1- تسلیح کردن بتن با بهره گرفتن از الیاف و میلگرد که عمدتاً جهت بهبود مقاومت خمشی و شکل پذیری بتن 2- بهبود کیفیت خود بتن از طریق افزودن مواد شیمیایی، پوزولان ها و فیلر ها صورت می گیرد.
پلیمر بعنوان یک گزینه برای میل به این هدف (بهبود خواص بتن) چندین دهه است که مورد توجه قرار گرفته است. مواد پلیمری به هر دو روش جهت بهبود خواص بتن بکار می روند. مواد پلیمری جامد و سخت شده بصور ت الیاف (مانند پلی پروپیلن) و یا میلگرد های FRP[1] بتن را تسلیح می کنند. فرایند پلیمریزاسیون و سخت شدن در کارخانه های سازنده انجام می شود و موادی با ویژگی های مشخص در اختیار استفاده کننده قرار می گیرد. بور، کربن، شیشه و پلی آمید مهمترین موادی هستند که از آن ها الیاف تهیه می شود. میلگرد های FRP کربنی (CFRP[2]) و شیشه ای (GFRP[3]) از الیاف به همراه ماتریکسی از مواد پلیمری (مانند اپوکسی) ساخته می شوند. علاوه بر استفاده در مهندسی عمران از الیاف (کامپوزیت های پلیمری) در زمینه های دیگر از جمله مهندسی هوا فضا (ساخت شاتل)، حمل و نقل ( ساخت ماشین و هواپیما)، کالا های ورزشی (ساخت راکت و چوب اسکی)، ماشین آلات و ابزار ها (تیغه های توربین، چرخ دنده ها) و غیره استفاده می شود [1].
برای بهبود کیفیت بتن ساخته شده می توان از مواد پلیمری بصورت غیر جامد استفاده کرد. این مواد در مدت عمل آوری بتن سخت شده و با تشکیل شبکه های درهم تنیده با شبکه سیمانی خواص مقاومتی بتن را بهتر می کنند. بتن پلیمر تزریقی (PIC[4]) و بتن سیمان- پلیمر (PCC[5]) از این جمله اند. نوع پلیمر و درصد اختلاط آن بر مقاومت نهایی بتن بسیار مؤثر است. توسعه و تحقیق فعال در مورد کامپوزیت های بتن- پلیمر در آلمان ، امریکا ، انگلستان ، ژاپن و روسیه تقربباً از 80 سال پیش آغاز شد و اکنون بطور گسترده در مصارف گوناگون بکار گرفته می شوند. بعنوان مثال حجم پلیمر استفاده شده فقط در ملات پلیمر- سیمان (PCC) در ژاپن در اواخر قرن بیستم به بیش از 100000 تن در یکسال رسیده است [2].
بطور کلی دلایل گسترش استفاده از سازه های کامپوزیتی عبارتند از:
1- کارایی ، که موجب می شود معماری های زیبا در ساختمان بوجود آید
2- مقاومت در برابر شرایط جوی
3- مقاومت در برابر خوردگی در محیط های خورنده
4- ساختمان هایی که کاربرد فلز در آن ها مجاز نیست.
بتن پلیمری (PC[6]) از صورت های استفاده غیر جامد پلیمر در بتن است که موجب اصلاح کیفیت بتن (سیمانی) نشده ، بلکه خود دارای یک بایندر پلیمری چسبنده است که جایگزین سیمان می گردد و پس از سخت شدن مصالح سنگی را در کنار یکدیگر نگه می دارد. بتن پلیمری دارای خواص مقاومتی به مراتب بالاتر از بتن سیمانی است و می تواند در صورت عدم توانایی بتن (سیمانی) در ارائه مقاومت لازم جایگزین خوبی برای آن باشد. کاربرد در اعضای سازه ای با مقاومت فشاری و بخصوص کششی بالا، و نیز نفوذپذیری کم و مقاومت شیمیایی بالا آن را گزینه مناسب برای ساخت سازه در سواحل، مناطق سردسیر، مجاری آب و فاضلاب، مخازن آب و مواد شیمیایی می کند. داشتن میرایی بالا (حدود چهار برابر فولاد) موجب استفاده آن در ساخت بستر برای وسایل و ماشین آلات مکانیکی با ارتعاش زیاد شده است. علاوه بر مزیت های فوق داشتن مقاومت های ضربه ای و سایشی و غیره زمینه های کاربردی زیادی از جمله در راهسازی و روکش پل ها را برای بتن و مواد پلیمری به همراه دارد. اما گران بودن مواد پلیمری، ضعف در برابر دما های بالا، تا حدی سمی بودن و یا داشتن مشکلات زیست محیطی برای بعضی پلیمر ها یا عامل های عمل آوری (هاردنر یا سخت کننده) یا مواد افزودنی را می توان از معایب و نقاط ضعف آن دانست.
با توجه به زلزله خیز بودن و بالا بودن هزینه و زمان ساخت در کشورمان بکارگیری مواد پیش ساخته و سبک بشدت در صنعت ساختمان سازی احساس می شود. تکنولوژی که سال هاست در کشور های پیشرفته بخصوص امریکا مورد استفاده قرار می گیرد. سبک بودن، مقاومت مکانیکی و شیمیایی بالا، مدت عمل آوری پایین از اثرات کاربرد مواد پلیمری در این محصولات است. بکارگیری فوم های پلی استایرن در سقف های تیرچه بلوک و دیوار های پیش ساخته در ایران روند روبه رشدی دارد.
پلیمرها دارای انواع و ویژگی های مختلف هستند و به دو گروه ترموست (گرما سخت) و ترموپلاست (گرما نرم) تقسیم می شوند. در ساخت بتن پلیمری معمو لاً از پلیمرهای ترموست استفاده می گردد. اما بیشتر پلیمر های مورد استفاده در بتن پلیمر- سیمان ترمو پلاست هستند. معیارهایی همچون سخت شدن در دمای اتاق، مقاومت در برابر آتش، مسائل زیست محیطی و مسائل اقتصادی در کنار خواص مکانیکی قرار گرفته و مصرف کنندگان را به سمت انتخاب پلیمری از بین انواع پلیمرها رهنمون می کنند [3].
 
مطابق آزمایشات و تحقیقات گسترده صورت گرفته توسط محققین در مورد بتن پلیمری، بر حسب نوع و مقدار مواد پلیمری (رزین و سخت کننده) و افزودنی ها، تغییرات گسترده ای در مقدار مقاومت و ویژگی های برجسته بتن پلیمری رخ می دهد. بعنوان مثال مقدار مقاومت فشاری در بتن پلیمری می تواند بین 50 تا 160 مگا پاسکال باشد. لذا در این پایان نامه سعی شده است فاکتور های مؤثر بر مقاومت بتن پلیمری (بخصوص مقاومت های فشاری و خمشی) مورد مطالعه قرار گیرد.
 
1-1 اهداف تحقیق

• اثر دانه بندی مصالح بر مقاومت ملات پلیمری. بدین منظور از سه دانه بندی: مانده روی الک نمره 16، گذشته از الک نمره 16، ترکیب 60% مصالح عبور کرده از الک نمره 16 با 40% باقیمانده روی الک (وزنی) استفاده شده است.
• بررسی اثر نسبت اختلاط سخت کننده- رزین. از 5 نسبت اختلاط مختلف: 10%، 13%، 16%، 19%، 22% در ساخت نمونه ها استفاده شد. نسبت اختلاط پیشنهادی از طرف شرکت سازنده برابر 16% است.
• نشان دادن تأثیر نوع سخت کننده بر روی مقاومت بتن پلیمری: از دو نوع سخت کننده آمینی برای سه درصد مختلف رزین استفاده شد.
• بررسی اثر دو نوع فیلر خاکستر پوسته برنج و خاکستر ساقه جارو که از پسماند های محصولات کشاورزی بدست آمدند بر خواص مقاومتی بتن پلیمری: نمونه ها در سه درصد پلیمر مختلف (13 ، 4/18 ، 23) و با درصد های مختلف فیلر ساخته شدند.
• بررسی اثر حلال بر مقاومت فشاری و خمشی بتن پلیمری: ازحلال استون- تولوئن (به نسبت 50%- 50%) برای کاهش ویسکوزیته پلیمر استفاده شد. نمونه ها از دو نوع رزین اپوکسی مختلف و نیز از دو درصد مختلف پلیمر (8 و 10) ساخته شدند.

 
1-2 ساختار پایان نامه
در فصل اول مقدمه ای از کلیات و ضرورت های تحقیق و مطالبی برای آشنایی اولیه با مواد پلیمری ارائه گردید.
در فصل دوم توضیحاتی در مورد پلیمر ها بخصوص رزین اپوکسی و نیز خصوصیات بتن های حاوی پلیمر ارائه شده است.
در فصل سوم روند انجام آزمایشات و طریقه تهیه و مشخصات مواد مورد نیاز و بکار رفته در ساخت نمونه ها تشریح گردید.
نتایج بدست آمده و بحث در مورد آن در فصل چهارم بیان شد.
خلاصه نتایج به همراه پیشنهادات در فصل پنجم آمده است.
 
 
 
 
 
2- فصل دوم: ادبیات موضوع و بر مطالعات انجام شده
 
2-1 بتن سیمانی
بتن شامل یک بایندر چسبنده سیمانی همراه با سنگدانه است که برای سخت شدن به آب نیاز دارد. خواص مکانیکی بتن متأثر از خواص ترکیبات سیمان، نوع و دانه بندی سنگدانه، مقدار و کیفیت آب، حرارت، رطوبت و عمل آوری است. هیدراته شدن ذرات سیمان در مجاورت آب موجب تشکیل شبکه ای سخت و محکم گشته که سنگدانه ها را احاطه می کند [4]. در ادامه مطالبی در مورد اجزاء تشکیل دهنده و خصوصیات مقاومتی بتن سیمانی به اختصار بیان می شود.
سیمان: سیمان از مخلوط مواد آهکی با موادی شامل اکسیدهای سیلیس ، آلومینیوم و آهن (مانند رس) و پختن آنها تا مرحله کلینگر بدست می آید. تر کیبات سیمان در مجاورت آب هیدراته شده و تولید C3S2H3[7] و هیدروکسید کلسیم[8] می کنند.ترکیب C3S2H3 عامل اصلی گیرش سیمان می باشد.
سنگدانه: حدود 75% حجم بتن را تشکیل می دهد. سنگدانه ها بر اساس نوع کانی های تشکیل دهنده، شکل ظاهری و بافت سطحی در گروه های مختلف طبقه بندی می شوند. با توجه به اینکه تنش های وارد بر سطح تماس یک دانه ممکن است بالاتر از تنش فشاری وارده باشد مقاومت لازم برای سنگدانه ها باید از مقاومت بتن بالاتر باشد (مقاومت یک سنگدانه مناسب تا حدود MPa 80 می رسد). وجود مواد آلی، ناخالصی های نمکی و رس یا ذرات بسیار ریز در سنگدانه بر بتن تأثیر منفی دارد.
آب: به منظور هیدراته شدن سیمان و ایجاد گیرش بکار می رود و نیز بر کارایی و ایجاد تراکم بهتر مؤثر است. آبی که pH آن بین 6 تا 8 بوده و طعم شوری نداشته باشد برای استفاده در بتن مناسب است. آب داخل بتن به سه بخش : آب ترکیب ، آب ژلی و آب حفرات موئینه تقسم می شود. با افزایش نسبت آب به سیمان بر حفرات موئینه افزوده شده که این افزایش حفرات موجب کاهش مقاومت بتن می شود.
پوزولان: به موادی که به تنهایی خاصیت گیرش و سیمانی شدن ندارند اما در مجاورت آب با هیدروکسید کلسیم حاصل از هیدراتاسیون واکنش داده و ترکیباتی با خاصیت سیمانی تشکیل می دهند اطلاق می شود. خاکسترهای آتشفشانی، رس پخته و خاکستر بادی از جمله پوزولان هایی هستند که در بتن استفاده می شوند.
 
2-1-1 خصوصیات بتن سیمانی (بتن سیمان پرتلند)
مقاومت های فشاری: تقریباً کلیه خواص بتن مرتبط با مقاومت فشاری بتن است و با افزایش مقاومت فشاری، مقاومتهای کششی، خمشی، سایش، خستگی، نفوذپذیری و … بتن بطور غیر خطی افزایش می یابد. بنابراین مقاومت فشاری معیار خوبی برای بیان کیفیت بتن است. مقاومت در بتن تابع زمان است و با گذشت زمان افزایش می یابد که این افزایش در ابتدا سیر صعودی بیشتری دارد. برای نمونه ها با ترکیبات سیمانی مختلف مقاومت های بدست آمده در زمان های برابر متفاوت است. مثلاً [9]C3A  موجب افزایش مقاومت سنین اولیه بتن می شود اما این ترکیب در مجاورت سولفات تولید سولفو آلومینات کلسیم کرده که برای بتن مضر است به همین خاطر از این ترکیب در سیمان های ضد سولفات کمتر استفاده می شود و این عمل موجب دیر گیر شدن این تیپ از سیمان گشته است [5].
مقاومت کششی و خمشی: مقاومت کششی با افزایش مقاومت فشاری با نسبت کمتری افزایش می یابد. برای بتن با مقاومت پایین نسبت مقاومت کششی به فشاری حدود است که با افزایش مقاومت فشاری این نسبت کاهش می یابد [4]. از عوامل مؤثر بر این نسبت رطوبت می باشد. مقاومت فشاری بتن در حالت خشک از مرطوب بیشتر می باشد ولی مقاومت کششی (مستقیم) تغییر چندانی نمی کند. هرچند مقاومت کششی مستقیم چندان تحت تأثیر سنگدانه ها قرار ندارد ولی مقاومت خمشی بتن با سنگدانه های گوشه دار افزایش می یابد. در بین روش های محاسبه مقاومت کششی روش خمشی مقاومت بیشتری را نسبت به روش های مستقیم و اسپیرال بدست می دهد.
مدول الاستیسیته : تابعی از نوع سنگدانه، نسبت سنگدانه به سیمان و مقاومت بتن است. رطوبت موجب افزایش مدول الاستیسیته در حدود چند گیگا پاسکال می شود(بر خلاف مقاومت فشاری). محدوده ی مدول الاستیسیته بتن بین GPa 15 تا 35 است که مقادیر بالای این بازه برای بتن های با مقاومت بسیار بالا است. در ضمن مدول الاستیسیته سنگدانه ها مانند شن و گرانیت حدود GPa 40 و بازالت و کوارتز گرد گوشه بیش از GPa 80 است [5].
مقاومت خستگی: هنگامی که بتن تحت تنشی حدود 70 الی 80 درصد مقاومت کوتاه مدت قرار بگیرد پیوستن ترک های ریز در بتن به مرور زمان، موجب شکست بتن می شود(خستگی استاتیکی). همچنین اگر بتن تحت سیکل های بارگذاری قرار بگیرد مقاومت خستگی آن با افزایش تعداد سیکل کاهش می یابد که سرعت کاهش برای مقاومت خستگی فشاری بیشتر از کششی است( نسبت به مقاومت کوتاه مدت). با افزایش مقاومت فشاری بتن ساخته شده مقاومت خستگی آن افزایش می یابد. بتن تقریباً با یک میلیون سیکل بارگذاری در نصف مقاومت فشاری شکسته می شود.
مقاومت در برابر ضربه: اگرچه با افزایش مقاومت فشاری معمولاً مقاومت در برابر ضربه افزایش می یابد (در هر ضربه انرژی کمتری جذب می شود) ولی این مقاومت بیشتر متأثر از مقاومت کششی و بخصوص نوع سنگدانه است. بتن حاوی سنگدانه شکسته مقاومت بهتری را نشان می دهد. توجه به این نکته که با افزایش سرعت بارگذاری مقاومت نیز افزایش می یابد در آزمایشات نمونه های بتنی لازم است.
جمع شدگی: جمع شدگی در اثر هیدراتاسیون و خشک شدن و کربناتاسیون ایجاد می شود. نسبت آب به سیمان، حجم خمیر سیمان به سنگدانه، نوع سنگدانه و میزان رطوبت در جمع شدگی قطعه بتنی تأثیر دارند. ماکزیمم جمع شدگی(خشک شدن و کربناتاسیون) یک قطعه بتنی معمول، به حدود 6-10×1600 می رسد.
نفوذپذیری: خمیر سیمان دارای حفرات ژلی و موئینه است. حفرات ژلی که بیش از 28% حجم خمیر سیمان را تشکیل می دهد بسیار ریز بوده و اصولاً قابلیت نفوذپذیری آن بسیار کم است. آنچه که بر نفوذپذیری بتن بسیار مؤثر است حفرات خمیر سیمان می باشد. اگر خمیر سیمان فقط دارای آب لازم برای هیدراتاسیون باشد حجم حفرات مؤئینه در آن به حدود 18% حجم سیمان خشک می رسد [4]. حفرات موئینه با افزایش نسبت آب به سیمان افزایش، و با افزایش درجه هیدراتاسیون کاهش می یابند. اگرچه افزایش مقدار حفرات موئینه موجب افزایش نفوذپذیزی در خمیر سیمان می شود ولی در خمیرهای سیمانی مختلف بسته به مسیرهای عبور بزرگ بین حفرات موئینه ضریب نفوذپذیری متفاوت است. ضریب نفوذپذیری از تخلخل موئینه بیش از 35% و یا نسبت آب به سیمان بیش از 65/0 افزایش چشمگیری می یابد [4]. نفوذپذیری بتن یکی از معایب اصلی آن و عامل ضعف آن در برابر محیط های خورنده است. نفوذ آب به داخل بتن موجب ضعف آن در پدیده یخ- ذوب گشته و نیز هجوم مواد خورنده موجب شسته شدن بتن و تخریب آرماتورها می گردد.
اسیدها با PH  کمتر از 5/4 اثر خورندگی فراوانی بر بتن دارند و بتن در برابر اسیدهای قوی مقاومت خود را کاملاً از دست می دهد. در جدول (2-1) مقاومت خمشی بتن پس از قرار گیری در محیط های خورنده نشان داده شده است. نسبت آب به سیمان مخلوط بتن 59/0، مقاومت خمشی نمونه معیار MPa 95/3 و غلظت اسید در آزمایش 5% بوده است [2]..
 
جدول(2-1) مقاومت خمشی بتن در محیط خورنده [2]

 
2-2 آشنایی با پلیمر و تاریخچه کاربرد در بتن
 
2-2-1 تعریف پلیمر
با پیوند تعداد زیادی از مولکول های کوچک بنام منومر(از طریق پیوند کوالانسی) مولکول های بسیار بزرگی بنام پلیمر تشکیل می شوند به این عمل پلیمریزاسیون[10] گفته می شود.
پلیمرها به دو دسته پلیمرهای طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند. پلیمرهای طبیعی به پلیمرهای موجود در طبیعت اطلاق می شود. کراتین، پروتئین، سلولز و نشاسته از جمله پلیمرهای طبیعی هستند. پلیمرهای مصنوعی که در آزمایشگاه با واکنش های شیمیایی ساخته می شوند خود به دو گروه پلیمرهای افزایشی: که تشکیل پیوند بین دو مولکول با شکستن پیوند دوگانه ایجاد می شود مانند پلی اتیلن و پلیمرهای تراکمی: پلیمره شدن منومرها با تولید مولکولهای کوچکی (مانند آب) همراه است مانند پلی استرها، تقسیم می شوند. هر منومر در پلیمرهای تراکمی باید حداقل دو عامل شیمیایی فعال داشته باشد.
[1] Fiber Reinforcement Polymer
[2] Carbon Fiber Reinforcement Polymer
[3] Glass Fiber Reinforcement Polymer
[4] Polymer Impregnated Concrete
[5] Polymer Cement Concrete

رساله دكتری مهندسی عمران

1394

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

3-3   طراحی بهینه سازه‌های اسکلتی 15
3-3-1    روش اعمال محدودیت‌ها 16
3-3-2    طراحی بهینه قاب فولادی 17
3-4   پیش‌زمینه‌های تحقیقاتی 21
3-4-1    بهینه‌یابی سازه‌ها 21
3-4-2    نحوه عملکرد الگوریتم ICA 28
3-4-3       چند مثال از بهینه‌یابی با بهره گرفتن از الگوریتم ICA 35
3-5   ابزار‌های تحلیل 38
3-5-1    آشنایی با نرم افزار MATLAB 38
3-5-2    مختصری در مورد کاربرد نرم افزار MATLAB در این پروژه 40
3-5-3    معرفی روش اجزا محدود 41
3-5-4    آشنایی با روش اجزا محدود 42
4  الگوریتم‌های پیشنهادی 46
4-1   الگوریتم پیشنهادی EICA – الگوریتم اصلاح شده‌ی رقابت استعماری 46
4-1-1    مقدمه: 46
4-1-2    الگوریتم پیشنهادی EICA 46
4-1-3    فلوچارت الگوریتم پیشنهادی EICA : 48
4-1-4    مراحل الگوریتم پیشنهادی EICA : 50
4-1-5       مزایای الگوریتم پیشنهادی EICA 51
5  نتایج و بحث 58
5-1   نمونه‌ی طراحی قاب 3 طبقه و دو دهانه 58
5-2   نمونه‌ی طراحی قاب ده طبقه و یک دهانه 61
5-3     نمونه طراحی قاب فولادی 15 طبقه و سه دهانه 65
5-4   نمونه‌ی طراحی قاب 24 طبقه و سه دهانه 69
5-5     بررسی پارامترهای الگوریتم 76
5-5-1    بهینه‌یابی متغیر b 76
5-5-2       بهینه‌یابی ضریب سازگاری،CF 77
5-5-3       بهینه‌یابی پارامتر rev 80
6  نتیجه گیری و پیشنهادات 83
7  منابع و مراجع 86
 
 
 
فهرست جداول
جدول ‏3‑1: جواب‌های بهینه‌ی خرپای سه‌بعدی 72 عضوی به‌دست آمده توسط محققان مختلف [2] 38
جدول ‏5‑1:گروه بندی اعضای قاب 3 طبقه و دو دهانه 59
جدول ‏5‑2:پارامتر‌های ورودی الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده برای طراحی قاب 3 طبقه و دو دهانه 59
جدول ‏5‑3:نتایج طراحی برای قاب 3 طبقه و دو دهانه 60
جدول ‏5‑4: گروه بندی اعضای قاب ده طبقه و یک دهانه 63
جدول ‏5‑5: پارامتر‌های ورودی الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده برای طراحی قاب ده طبقه و یک دهانه 63
جدول ‏5‑6: نتایج طراحی برای قاب ده طبقه و یک دهانه 64
جدول ‏5‑7: گروه بندی اعضای قاب 15 طبقه و سه دهانه 66
جدول ‏5‑8: پارامتر‌های ورودی الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده برای طراحی قاب 15 طبقه و سه دهانه 66
جدول ‏5‑9: جواب‌های بهینه‌ی قاب دو ‌بعدی 3 دهانه 15 طبقه توسط الگوریتم اصلاح شده رقابت استعماری 68
جدول ‏5‑10: گروه بندی اعضای قاب 24 طبقه و سه دهانه 72
جدول ‏5‑11: پارامتر‌های ورودی الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده برای طراحی قاب 24 طبقه و سه دهانه 72
جدول ‏5‑12 : نتایج طراحی برای قاب 24 طبقه و سه دهانه 74
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل‌ها
شکل ‏2‑1: مسئله‌ی بهینه‌یابی توپولوژی: مکان بهینه‌ی بادبند در قاب فولادی چهارطبقه [12] 10
شکل ‏2‑2: مسئله‌ی بهینه‌یابی توپولوژی: مکان بهینه‌ی بادبند در قاب فولادی هشت طبقه [12] 10
شکل ‏2‑3: مسئله‌ی بهینه‌یابی توپولوژی: مکان بهینه‌ی بادبند در قاب فولادی دوازده طبقه [12] 11
شکل ‏3‑1: فلوچارت طراحی بهینه قاب 17
شکل ‏3‑2: مسئله‌ی بهینه‌یابی سازه : پیدا کردن سازه‌ای که به بهترین نحو بار را به تکیه گاه منتقل می‌کند [20]. 22
شکل ‏3‑3: مسئله‌ی بهینه‌یابی اندازه: طرح بهینه با بهینه کردن برخی از اعضای خرپا بدست آمده [20] 25
شکل ‏3‑4: مسئله‌ی بهینه‌یابی شکل: تابع η(x) مشخص کننده‌ی شکل بهینه‌ی سازه‌ی تیر شکل است [20] 25
شکل ‏3‑5: مسئله‌ی بهینه‌یابی توپولوژی در خرپا: به سطح مقطع اعضا اجازه داده شده که مقادیر صفر بگیرند [20] 25
شکل ‏3‑6 : بهینه‌یابی توپولوژی دوبعدی: در این مسئله هدف ساختن سازه‌ای است که حجم مصالح آن 50% جعبه‌ی بالا باشد و بتواند بهترین عملکرد را تحت این بارها و شرایط تکیه گاهی داشته باشد [20] 26
شکل ‏3‑7: شمای كلی حركت مستعمرات به سمت امپریالیست [3] 31
شکل ‏3‑8: حرکت واقعی مستعمرات به سمت امپریالیست [3] 32
شکل ‏3‑9: سقوط امپراطوری‌ ضعیف؛ امپراطوری شماره 4، به علت از دست دادن کلیه مستعمراتش باید از میان بقیه امپراطوری‌ها حذف شود [22]. 34
شکل ‏3‑10: فلوچارت الگوریتم رقابت استعماری [3] 35
شکل ‏3‑11: تابع روزنبراک 36
شکل ‏3‑12: خرپای سه بعدی 72 عضوی [2] 37
شکل ‏4‑1:مدل شماتیک یک فضای جستجو با نواحی دارای اکسترمم نسبی [23] 47
شکل ‏4‑2: فلوچارت الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 49
شکل ‏5‑1: قاب فولادی سه طبقه و دو دهانه طراحی شده بر اساس ملزومات [28] AISC-LRFD 58
شکل ‏5‑2: نمودار همگرایی طراحی بهینه قاب 3 طبقه و دو دهانه توسط الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 61
شکل ‏5‑3: قاب فولادی ده طبقه و یک دهانه طراحی شده بر اساس ملزومات AISC-LRFD [25] 62
شکل ‏5‑4: نمودار همگرایی طراحی بهینه قاب ده طبقه و یک دهانه توسط الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 65

شکل ‏5‑5: قاب دو بعدی3 دهانه 15 طبقه [2] 67
شکل ‏5‑6: نمودار همگرایی طراحی بهینه قاب 15 طبقه و سه دهانه توسط الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 69
شکل ‏5‑7: قاب فولادی 24 طبقه و 3 دهانه طراحی شده بر اساس ملزومات AISC-LRFD [25] 70
شکل ‏5‑8 : نمودار همگرایی طراحی بهینه قاب 24 طبقه و سه دهانه توسط الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 75
شکل ‏5‑9 :نمودار تغییرات b بر حسب تعداد محاسبات 77
شکل ‏5‏5‑10: نمودار تغییرات تعداد محاسبات برای CF های مختلف 78
شکل ‏5‑11: نمودار تغییرات تعداد محاسبات برای CF های مختلف در بازه 0 تا 5 79
شکل ‏5‑12: تغییرات تعداد محاسبات برای مقادیر rev مختلف برای قاب 2 دهانه و 3 طبقه 80
شکل ‏5‑13: نمودار تغییرات جواب بهینه برای مقادیر مختلف rev برای قاب 24 طبقه 3 دهانه 81
 


 
 
 
 
فصل اول

1         مقدمه

1-1     مقدمه

بهینه‌یابی در ریاضیات، اقتصاد، مدیریت به برگزیدن بهترین عضو از یک مجموعه از اعضای دست یافتنی اشاره می‌کند. در ساده ترین شکل تلاش می‌شود که با گزینش نظام مند داده‌ها از یک مجموعه قابل دستیابی و محاسبه مقدار یک ‏تابع حقیقی مقدار بیشینه و کمینه آن به دست آید‎.‎
امروزه بهینه‌یابی در تمامی ابعاد زندگی‌ ما حضور دارد، از مسائل مهندسی‌ و بازار‌های مالی گرفته تا حتی برنامه ریزی برای استفاده بهینه از زمان در سفر. ما همیشه درگیر یافتن راهکار برای  کمینه یا بیشینه کردن چیزی هستیم. یک فروشنده تلاش می‌کند که سود خود را بیشینه کرده و هزینه‌های خود را به کمینه‌ترین حالت ممکن برساند.  در حقیقت ما همواره در حال تلاش برای یافتن راه ‌حل ‌های بهینه هستیم هرچند لزوما قادر به یافتن چنین راه ‌حل ‌های نیستیم.
بهینه‌یابی ابزاری مهم تصمیم گیری‌های علمی‌، اقتصادی و حتی اجتماعی است. برای استفاده از این ابزار، ما ابتدا باید تابع هدف برای سنجش عملیات مشخص کنیم که مقداری کمّی‌ از میزان کارایی روش به ما ارائه می‌دهد. در مسائل مختلف این تابع می‌تواند میزان سود، مقدار انرژی، زمان و یا در مسائل طراحی سازه وزن سازه باشد. هر کدام از این معیارها می‌‌تواند با یک عدد بیان شود. مقدار این تابع به مشخصات معینی از سیستم انجام عملیات بستگی دارد که اصطلاحاً به آن‌ ها متغییر اطلاق می‌گردد. به طور کلی‌ بهینه‌یابی یعنی پیدا کردن ماکزیمم یا مینیمم برای مسأله مورد نظر با رعایت قیودی که برای متغیرها وجود دارد [1].
گاهی اوقات مساله بهینه‌یابی به نام برنامه ریزی ریاضی نیز خوانده می شود. یک مساله بهینه سازی از نظر ریاضی به صورت زیر بیان می شود:
Minimize     f(x)
Subject to   , i=1, 2, 3, , m           [1-1]
كه در آن ، متغیر اصلی و مستقل مسأله است كه با تغییر دادن آن مقدار كمینه برای تابع هدف پیدا میشود. تابع هدف به صورت تعریف شده است و دارای مقدار حقیقی می باشد. مجموعه‌ی توابع نیز تعریف شده‌اند تا قیودی به صورت نامساوی به وسیله آن‌ ها بیان شود. اعداد حقیقی سمت راست این نامساوی‌ها، یعنی ها حدود نامساوی‌ها هستند [2].
 

1-2     ضرورت انجام تحقیق

به علت اهمیت موضوع بهینه‌یابی در علوم مهندسی به ویژه مهندسی سازه، تحقیقات در این زمینه امری ضروریست. گستردگی بسیار زیاد کاربرد بهینه‌یابی و روش‌های بهینه­یابی باعث می‌شود که این علم پیشرفت خود را مدیون محققان زیادی در سرتاسر جهان بداند. بدین ترتیب هر تحقیقی هر چند ناچیز می‌تواند در کنار سایر تحقیقات به تدریج باعث پیشرفت بهینه­یابی شود. در همین راستا در این پایان نامه بر آن شدیم که الگوریتم نو پای رقابت استعماری را به ورطه­ی بررسی بگذاریم.
 

1-3     اهداف تحقیق

هدف اصلی‌ این تحقیق یافتن راهی‌ جدیدتر، بهتر و در عین حال سریعتر برای طراحی سازه است. برای رسیدن به این هدف، در این تحقیق سعی‌ بر آن داریم تا با بهره گرفتن از الگوریتم فرا ابتکاری ICA یا همان الگوریتم رقابت استعماری، که جزو جدیدترین الگوریتم‌های موجود برای عملیات بهینه‌یابی‌ می‌باشد، به این مهم دست پیدا کنیم. این الگوریتم از نظر سرعت نزدیک شدن به جواب بهینه یکی‌ از سریعترین الگوریتم‌های موجود است و در عین حال تعداد محاسبات انجام شده برای رسیدن به جواب نها‌یی به نسبت سایر الگوریتم‌ها به شکل قابل ملاحظه‌ای کمتر می‌باشد.
 

1-4     نوآوری

از الگوریتم رقابت استعماری به منظور تحلیل و طراحی قاب‌های فولادی که موضوع این تحقیق می‌باشد، پیش از این توسط کاوه و همکاران [2] استفاده شده است که در بخش بعد به توضیح آن می‌پردازیم. در این مقاله سعی‌ بر آن داریم تا با ایجاد تغییراتی که در ساختار و نحوه عملکرد الگوریتم رقابت استعماری که در ادامه به آن‌ ها اشاره می‌شود نقاط ضعف این الگوریتم را بر طرف کرده و بر میزان کارایی و بهروری این الگوریتم بیفزاییم.
 

1-5     ساختار پایان نامه

پس از مقدمه، در فصل 2 بر تحقیقات گذشته انجام شده است. و سپس در فصل 3 تئوری مسئله بهینه‌یابی سازه‌ها و به ویژه سازه‌های اسکلتی به تشریح بیان شده است به همراه چندین مثال از تحقیقات گذشتگان جهت روشن شدن کامل تئوری تحقیق. در پایان فصل 3 ابزار‌های مورد استفاده در این پژوهش معرفی شده اند. سپس، فصل 4 به معرفی الگوریتم‌های پیشنهادی می ­پردازد که در واقع نوآوری و ماحصل این تحقیق در همین فصل ارائه می‌شود. در فصل 5 چندین مسئله­ بهینه‌یابی سازه­ای با بهره گرفتن از روش‌های پیشنهادی حل و در نتایج آن بحث شده است. نهایتاً در فصل 5 نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای ادامه تحقیق ازائه شده است.
 
[1] Optimization
[2] Maximum

2-3- شناسایی و بررسی قراردادهای ساخت و ساز به روش EPC 9
2-4- ویژگی های بارز قراردادهای EPC 11
2-5- اجرای پروژه های متناسب با روش EPC 12
2-6- مزایا و معایب انجام پروژه به روش EPC 14
2-6-1- مزایای انجام پروژه به روش EPC از دید کارفرما 14
2-6-2- مزایای انجام پروژه به روش EPC از دید پیمانکار 15
2-6-3- معایب انجام پروژه به روش EPC از دید کارفرما 16
2-6-4- معایب انجام پروژه به روش EPC از دید پیمانکار 16
2-7- شیوه های مختلف سازمان پروژه های EPC 16
2-8- چالش ها و موانع موجود در پروژه های EPC 17
2-9- تحلیل بر چالش ها و موانع قراردادها در EPC 21
2-10- مفاهیم تاخیر و علل ایجاد آن در پروژه های مهندسی به روش EPC 24
2-10-1- مفاهیم تاخیر پروژه 24
2-10-2- تقسیم بندی تاخیرات 24
2-10-3- تاخیرات و جایگاه آن در مدیریت پروژه 24
2-10-4 -علل پرداختن به موضوع شناسایی وآنالیز تاخیرات 27
2-10-5- هزینه های ناشی از تاخیر پروژه 29
2-10-6- مزیت های آنالیز تاخیرات پروژه ها 29
2-11- تحقیقات صورت گرفته بر روی علل ایجاد تاخیر در پروژه های EPC 30
2-12- خلاصه فصل 54
فصل سوم :   روش انجام تحقیق
3-1- مقدمه 59
3-2- روش انجام تحقیق 59
3-3- ویژگی های تحقیق پیمایشی 60
3-4- روش مورد استفاده در انجام تحقیق حاضر 61
3-5- ابزار اندازه گیری در تحقیق پیمایشی و نحوه طراحی پرسشنامه در تحقیق حاضر 61
3-6- اجزای اصلی پرسش نامه 63
3-7- جامعه آماری و فرایند پیمایش میدانی 64
گردآوری داده ها 65
3-9- تحلیل پرسشنامه اولیه، ارائه نتایج و تدوین پرسشنامه ثانویه 65
3-10- خلاصه فصل 73
فصل چهارم : نتایج و بحث
4-1- مقدمه 75
4-2- ویژگیهای جمعیت شناختی نمونه آماری 75
4-2- 1- وضعیت افراد پاسخ دهنده از نظر سنوات خدمت 75
4-2-2- وضعیت افراد پاسخ دهنده از نظر جنسیت 76
4-2-3- وضعیت افراد پاسخ دهنده از نظر سطح تحصیلات 76
4-3- آمار توصیفی عوامل های پژوهش 77
4-4- آزمون پایایی داده ها 78
4-5- میزان احتمال وقوع و اثر وقوع هر یک از عوامل (One Sample T test) 79
4-6- نمودار احتمال وقوع هر یک از عوامل 82
4-7- بررسی اثر انواع عوامل براهداف پروژه 84
4-8- اولویت بندی عوامل ایجاد تاخیر بر اساس احتمال وقوع 85
4-9- نتایج عددی تحلیل عوامل ایجاد تاخیر در پروژه های EPC 87
4-10- اولویت بندی عوامل بر اساس سطوح اهمیت 89
4-11- تحلیل نموداری میانگین عوامل 91
4-11- رتبه بندی سطوح اهمیت انواع عوامل با بهره گرفتن از روش AHP-Topsis 92
فصل پنجم : جمع بندی، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات
5-1- مقدمه 97
5-2- جمع بندی و نتیجه گیری 97
5-3- پیشنهادات ارائه شده بر اساس تحقیق حاضر 100
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول ها
عنوان                                                                                                                                                       صفحه
جدول 2-1- موثرترین عوامل در به تاخیر افتادن پروژه ای EPC صنایع نفت وگاز[5] 31
جدول 2-2- موثرترین عوامل هر فاز از نظر کارفرما و پیمانکار 33
جدول 2-3- نحوه برآورده شدن هر کدام از سه اصل ذکر شده در هر یک از تکنیک های تحلیل تأخیر 50
جدول 2-4- دسته بندی تاخیرات توسط • نیکجو ، کیانی و نورنگ (1388) 51
جدول 2-6- علل تاخیر در فاز تدارکات 52
جدول 2-7- برخی علل تاخیر در فاز ساخت و اجرا 53
جدول 3-1- اوزان عددی پاسخ ها برای احتمال و اثر وقوع هر عامل 63
جدول 3-2- اثرات عوامل تاخیر بر فاکتورهای پروژه 64
جدول 3-3- پرسشنامه جهت شناسایی عوامل تایثرگذار بر ایجاد تاخیر در پروژه های عمرانی به روش EPC 66
جدول 3-4- نتایج تحلیل پرسشنامه اولیه 69
جدول 3-5- عوامل ذکر شده توسط پاسخ دهندگان به سوالات باز پرسشنامه 71
جدول 3-6- عوامل مورد بررسی در پرسشنامه نهایی جهت شناسایی بررسی ایجاد تاخیر تاخیر در پروژه های عمرانی به روش EPC بر 3 فاکتور هزینه، زمان و کیفیت 71
جدول 4-1- توزیع فراوانی پاسخگویان بر حسب سنوات خدمت 76
جدول 4-2- توزیع فراوانی پاسخگویان برحسب جنسیت 76

جدول4-3- توزیع فراوانی پاسخگویان برحسب سطح تحصیلات 77
جدول4-4- آمارتوصیفی پرسشنامه های جمع آوری شده بر اساس نوع فاز 77
جدول4-5 – آزمون پایایی داده ها برای فاز طراحی و مهندسی 78
جدول4-6 – آزمون پایایی داده ها برای فاز طراحی و مهندسی 78
جدول4-7 – آزمون پایایی داده ها برای فاز طراحی و مهندسی 79
جدول 4-8- طبقه بندی و اختصاص نماد Y جهت شناسایی بهتر عوامل ایجاد تاخیر در فازهای مختلف 80
جدول 4-9- عواملی که بیشترین اثر را بر زمان پروژه دارند: 10 عامل با اهمیت تر 85
جدول 4-10- عواملی که بیشترین اثر را بر هزینه پروژه دارند: 10 عامل با اهمیت تر 86
جدول 4-11- عواملی که بیشترین اثر را بر کیفیت پروژه دارند : 10 عامل با اهمیت تر 86
جدول 4-12- تحلیل عددی عوامل مربوط به فاز طراحی و مهندسی 87
جدول 4-12- تحلیل عددی عوامل مربوط به فاز تدارکات 88
جدول 4-13- تحلیل عددی مربوط به فاز ساخت و اجرا: 88
جدول 4-14- اولویت بندی عوامل مربوط به فاز طراحی و مهندسی بر اساس سطوح اهمیت 89
جدول 4-14- اولویت بندی عوامل مربوط به فاز تدارکات بر اساس سطوح اهمیت 90
جدول 4-14- اولویت بندی عوامل مربوط به فاز ساخت و اجرا بر اساس سطوح اهمیت 90
جدول 4-15- ضریب تناسب هر یک از فاکتورهای رتبه بندی 93
جدول 4-16- رتبه بندی انواع عوامل به ترتیب اولویت به روش Topsis 93
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل ها
عنوان                                                                                                                                                     صفحه
شکل 2-1- وزن های به دست آمده فاز طراحی و مهندسی (ترکیب تمامی نظرات) 32
شکل 2-2- وزن های به دست آمده فاز تهیه و تدارکات کالا (ترکیب تمامی نظرات) 32
شکل 2-3- وزن های به دست آمده فاز ساخت و اجرا (ترکیب تمامی نظرات) 32
شکل 4-1- احتمال وقوع عوامل مربوط به فاز طراحی و مهندسی 82
شکل 4-2- احتمال وقوع عوامل مربوط به فاز تدارکات 83
شکل 4-3-احتمال وقوع عوامل مربوط به فاز ساخت و اجرا 83
شکل 4-3- اثر عوامل مربوط به فاز طراحی و مهندسی 84
شکل 4-4- اثر عوامل مربوط به فاز تدارکات 84
شکل 4-5- اثر عوامل مربوط به فراز ساخت و اجرا: 85
شکل 4-6- احتمال وقوع هر یک از اثرات عوامل مربوط به فاز طراحی و مهندسی 91
شکل 4-7-احتمال وقوع هر یک از اثرات عوامل مربوط به فاز تدارکات: 92
شکل 4-8- احتمال وقوع هر یک از اثرات عوامل مربوط به فاز ساخت و اجرا 92
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول :
کلیات تحقیق
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                     فصل اول : کلیات تحقیق

1-1-          مقدمه

در سالهای اخیر، حكومت ها در سطوح مختلف تلاش می كنند كه هزینه ها را محدود كنند بدون اینكه خدمات را كاهش دهند. در سطح كشورها، ابتكارات مختلفی برای تغییر در نقش حكومت در مدیریت دارایی ها و املاكشان مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به نیازهای مالی، وزارتخانه های كشورها به طور فزاینده ای به مدیریت تاسیسات زیربنایی در یک روش شبه تجاری سوق پیدا كرده اند و به دنبال كشف راه های جدید از مشاركتهای بین حكومت و بخش خصوصی هستند. در نتیجه این ابتكارات، حالت های مشاركت بسیار مختلفی به وجود آمده كه بسیاری از آنها دارای همپوشانی با یكدیگرهستند ولی در معنا و روش دارای اختلاف ظریفی می باشند ..با توجه به برگزاری مناقصه های رقابتی در بخشهای نفتی ، صنعت برق و احداث بنادر كه توسط ارگانهای دولتی جهت سرمایه گزاری ها انجام شده است، لازم است كه تلاش فزاینده ای جهت هر چه بهتر شدن این روش ها، به خصوص فرایند مناقصه و انتخاب پیشنهاد دهندگان كه هم از نظر مالی وهم از نظر فنی، مشكلتر و پرهزینه تر از استاندارد معمول می باشد صورت پذیرد. دو مشخصه تعیین كننده برای هر یک از روش های اجرای پروژه، چگونگی پیوستگی مراحل انجام پروژه و همچنین تامین منابع مالی مورد نیاز توسط بخش های دولتی یا خصوصی می باشد. هر یک از این شیوه های گوناگون اجرا دارای نقاط قوت و ضعف متفاوت می باشند كه با انتخاب استراتژی مورد نیاز انجام پروژه، پروژه بطور موفقیت آمیزی اجرا خواهد شد.

1-2- بیان مسئله

در قراردادهای طرح و ساخت زمان اصل اساسی و بنیادین است که به جهت یک سری اقدامات پیمانکار یا کارفرما، یا هردو، سبب عدم تکمیل پروژه در مدت زمان توافق شده در قرارداد می­گردد، تأخیر به وقوع می­پیوندد. در رویکرد زمان ، وقوع هر تأخیر به عنوان یک مشکل و خطر جدی در راه حصول نتیجه­ پروژه به حساب می­آید. از دیدگاه پیمانکار تأخیر، سبب طولانی شدن اجرای قرارداد، افزایش قیمت مواد و مصالح ناشی از نرخ تورّم و افزایش هزینه های نیروی انسانی، تجهیزات و ماشین آلات و به طور کلی افزایش هزینه های بالا سری می­گردد.
هزینه های بالا سری دفتری شامل هزینه های مدیریت و سازماندهی پروژه بسته به موضوع قرارداد و گستردگی شرکت به دلیل ارائه خدمات اداری و پشتیبانی از عملیات اجرایی و کارگاهی به پیمانکار تحمیل می­گردد. هزینه های کارگاهی، هزینه دیگری است تحت عنوان هزینه های نظارت و هزینه های برپایی کارگاه، تسهیلات، ابزارآلات، تجهیزات، ماشین آلات و حمل ونقل و … که از سوی دیگر پیمانکار متحمل می­گردد. لذا اتمام به موقع پروژه بیانگر بازدهی توان فنی و تخصصی بالای پیمانکار می­باشد. [6]
بر اساس تجربیات و بررسی های به عمل آمده عواملی از قبیل ضعف در مطالعات اولیه و پایه، عدم قطعیت های حاکم بر مسائل مهندسی و اجرایی، تغییر در مفروضات اولیه پروژه، تغییر در محدوده و گستره کاری پروژه، عوامل محیطی و تأثیرات آن، بی تجربگی عوامل کارفرمایی و پیمانکاری، نداشتن توان علمی و فنی کارفرما و پیمانکار، در اختیار نداشتن امکانات، تسهیلات، تجهیزات و ماشین آلات و نیروی فنی و اجرایی لازم و کافی توسط پیمانکار و …، ضعف در طراحی تفصیلی و تغییرات احتمالی در طراحی ها، برگزاری مناقصه بر مبنای قیمت پایین تر، تأثیر پیشنهاد مالی بر پیشنهاد فنی، بکار گماری ارکان ضعیف مهندسی و فنی و اجرایی در پروژه، ضعف نظارت عالیه و کارگاهی بر پروژه ها، اثر کم رنگ کنترل پروژه در فرایند کنترل پروژه در فرایند کنترل و برنامه ریزی، مشکلات در فرایند پرداخت های مالی و بوروکراسی چرخشی صورت وضعیت های پیمانکار و مشاور، عدم نظارت و بازرسی علمی کارفرما بر عوامل اجرایی و عملیات اجرایی، مدیریت سنتی عوامل کارفرما، مشکلات و معضلات خریدهای داخلی، بالاخص خریدهای خارجی و ترخیص و تشریفات گمرکی و … سبب طولانی شدن پروژه ها در بخش طرح و ساخت گردیده است که این موضوع کارفرما را به سوی علت یابی تأخیرات جهت تسویه حساب خسارت های پیمانکاران و جبران هزینه های اضافی تحمیل شده توسط پیمانکار سوق داده و پیمانکاران نیز به دنبال یافتن تحلیل ها و دلایل کافی برای انجام ادعای خسارت، تأخیر و دیرکرد خود برآیند. [6]

1-3-          ضرورت انجام تحقیق

معمولاً بسیاری از پروژه هایی که در حوزه های مختلف به اجرا درمی­آیند با تأخیر روبرو می­شوند. بروز تأخیر اثرات متعددی را به همراه دارد. افزایش زمان تکمیل پروژه، افزایش هزینه های مستقیم و غیر مستقیم، عدم دستیابی پروژه به اهداف از پیش تعیین شده و ایجاد هزینه­ فرصت از دست رفته از جمله عواقب بروز تأخیر است. این مشکلات می ­تواند موجب ایجاد اختلاف نظر بین ذی نفعان پروژه و بروز دعاوی شده و در پاره ای موارد نیز ممکن است کار به محاکم حقوقی کشیده شود که همگی مستلزم صرف زمان، هزینه و انرژی می­باشند. بنابراین ضروری است برای شناسایی و تحلیل تأخیر، علل و عوامل بروز تأخیر و چگونگی مدیریت آن، تحقیقات لازم بر اینگونه فرایندها انجام و رویه های مناسبی ارائه گردد.

1-4-          فرضیات تحقیق

فرضیات تحقیق حاضر به صورت کلی با عوامل زیر مرتبط می باشند و عبارتند از :

• ایجاد تاخیر یک اصل اجتناب ناپذیر در اکثر پروژه های عمرانی می باشد.
• بكارگیری اركان اجرایی ضعیف در پروژه ها بدلیل برگزاری مناقصات بر مبنای قیمت پایین تر و تحت تأثیر قرار گرفتن پیشنهاد فنی از پیشنهاد مالی سبب ایجاد تاخیر می گردد.
• کاهش علل و عوامل تاثیرگذار بر ایجاد تاخیر در انجام پروژه های مهندسی به روش تدارکات – ساخت  (EPC)  می تواند باعث کاهش هزینه های پروژه شود.
• کاهش تاخیرات در 3 فاز طراحی، تدارکات و اجرا موجب بهبود اجرای اینگونه پروژه ها به روش (EPC) می باشد .
• ضرورت پذیرش خصوصی سازی، مشارکت و سرمایه گذاری بخش خصوصی در پروژه های EPC که مورد پژوهش قرار می گیرد.
• شناسایی عوامل موثر در ایجاد تاخیرات و ارائه راهکار مناسب جهت مدیریت مشکلات ناشی از تاخیرات ایجاد شده در پروژه های مهندسی به روش EPC می تواند به مدیریت صحیح پروژه ها کمک کند.

1-5-          اهداف تحقیق

هدف اصلی تحقیق حاضر شناسایی و بررسی علل و عوامل تاثیرگذار بر ایجاد تاخیر در انجام پروژه های مهندسی به روش تدارکات – ساخت (ای پی سی) و ارائه راهکارهایی جهت کاهش این تاخیرات ایجاد شده می باشد. لذا در خلال این تحقیق به اهداف دیگری شامل شناسایی علل و عوامل ایجاد تاخیرات در اینگونه پروژه ها با بهره گرفتن از تهیه پرسشنامه خواهیم رسید. همچنین در نهایت به بررسی میزان تاثیر این عوامل بر 3 هدف اصلی پروژه یعنی زمان، هزینه و کیفیت انجام پروژه نیز با بهره گرفتن از روش پیمایشی پرداخته خواهد شد.

1-6-          روش تحقیق

در این تحقیق با توجه به ادبیات موجود در گرایش های مدیریت پروژه و ساخت به شناخت و بررسی تاخیر ، انواع آن و روش های تحلیل آن ها در پروژه های EPC با بهره گرفتن از ابزار تحقیق پیمایشی پرداخته خواهد شد و پس از جمع آوری پرسشنامه ها به تحلیل آن ها توسط نرم افزار آماری قدرتمند Spss پرداخته می گردد تا با بهره گرفتن از نتایج ارائه شده، بتوان با کاهش عوامل فوق در اینگونه پروژه ها، اختلاف نظرها و دعاوی ذی نفعان پروژه های EPC کاهش یابد .

1-7- خلاصه فصل

در این فصل ضمن بیان مقدمه ای بر قراردادهای EPC ، به بیان کلیات مربوط به ایجاد تاخیرات در اینگونه پروژه ها و ضرورت انجام تحقیقات بیشتر در مورد علل و عوامل ایجاد تاخیرات در پروژه های EPC ، به بیان نحوه انجام تحقیق حاضر پرداخته شده است.
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل دوم :

   بر ادبیات موضوع و

             مطالعات گذشته

                                                             فصل دوم

                                       بر ادبیات موضوع و مطالعات گذشته

2-1- مقدمه

از عمده مشكلات بارز در اجرای پروژ ه ها، تأخیرات پروژه می باشد، به طور كلی تأخیر ، هرگونه عدول از توافقات زمانبندی شده متأثر از عوامل درونی و بیرونی سیستم می باشد كه بعضاً باعث ایجاد مشكلاتی برای صاحب قرارداد (كارفرما) و مجری (پیمانكار) می گردد. در این تحقیق با توجه به اصل اجتناب ناپذیر تاخیرات و تأثیرات آن بر پروژه، با تمركز بر تأخیرات رخ داده در پروژه های انجام شده به روش EPC ، به تجزیه و تحلیل علل ایجاد تأخیرات و منشأ بروزآنها پرداخته خواهد شد، این موارد شامل عواملی چون عدم قطعیت های حاكم بر مسایل مهندسی و اجرایی، تغییر در مفروضات اولیه پروژه، تغییر در محدوده و دامنه كاری پروژه، ضعف در مطالعات اولیه، عوامل محیطی و تأثیرات آن، بی تجربگی مجریان پروژه ها، نبود امكانات لازم و كافی و غیره می باشد. [6]
در این زمینه در سطح بین المللی تلاش های بسیار زیادی صورت گرفته است که بیشتر آنها بر صنعت ساخت و ساز متمرکز بوده اند. ویلیامز[1] به بررسی روش های موجود اثر تأخیرات در افزایش زمان پروژه های بزرگ پرداخته و نکاتی را در مورد نارسایی های روش های موجود تحلیل تأخیر در پروژه های بزرگ خاطر نشان کرده است [25] . در تحقیق دیگری به ریشه یابی علل بروز تأخیر در صنعت ساخت و ساز کشور مالزی پرداخته شده است و اهمیت میزان و تأثیر هر یک از علل نیز مورد بررسی قرار گرفته است و در نهایت رابطه علت و معلولی بین آنها شناسایی شده است [23]. کاسترو[2] و همکارانش روشی را برای تقسیم مشکلات مالی تأخیرات پروژه در شبکه های ارزیابی برنامه و بازبینی روش ها[3] توسعه داده اند [19].