مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي

بهزاد نيكو [1] ،مهدی یعقوبی کلورزی[2]

  • 1- كارشناس زمين شناسي ونماينده مجري طرح جامع آبرساني به روستاهاي گيلان و سرپرست اداره

 طراحي و مطالعات شركت آب و فاضلاب روستايي استان گيلان

 2- دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي عمران   سازه هاي دريايي  دانشگاه علم و صنعت ايران

وكارشناس طراحي و مطالعات شركت آب و فاضلاب روستايي استان گيلان

 

 

چكيده

با توجه به نقش واهمیت تامین آب شرب و بهداشتی مورد مصرف اقشار مختلف مردم در شهرها و روستاهای کشور و بالا بردن میزان بهره برداری از منابع و کاهش مشکلات فراروی تاسیسات و ابنیه ،ذخیره سازی آب شرب از جایگاه ویژه ای برخوردار است . امروزه يكي از دغدغه هاي صنعتگران و كارفرمايان ، ساخت مخازني با ظرفيت بالا و هزينه نگهداري كم و در عين حال با معماري خاص و زيبا و هماهنگ با محيط اطراف بوده است.

سوالات تحقيق:

در این تحقیق در خصوص استفاده از  از مخازن ذخيره كامپوزيتي كه شامل يك بخش فولادي مانع نفوذ آب جهت ذخيره و بخش بتني با كاربردي چند گانه به صورت تك ستون كه نقش سازه اي را ايفا مي كند مورد بررسی قرار گرفته است.

روش تحقیق:

دراين تحقيق بعد از مروري بر  تاريخچه استفاده از مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي در نقاط مختلف دنيا به نحوه ساخت و اجراي بخش هاي مختلف بر اساس استاندارد هاي (AWWA D170  - ACI  )  مي پردازد.سپس انواع مخازن كامپوزيتي متداول مورد مقايسه قرار مي گيرد و همچنين تفاوت اين نوع از مخازن به لحاظ هزينه و تجهيزات نگهداري با ديگر مخازن مورد مطالعه قرار گرفته ودر نهايت به جنبه هاي معماري و زيبايي و هماهنگي اين نوع مخازن با محيط اطراف پرداخته است .

نتیجه گیری:

مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي در مقايسه با مخازن  بتني و فولادي  داراي ويژگي هاي منحصربفردي مانند  مقرون به صرفه بودن در ظرفیت های بالا و کاربرد چندگانه فضای داخلی بخش بتني و معماری خاص و زیبا و هماهنگ با محیط اطراف و هزینه پایین نگه داری و . . .  مي باشند كه سبب شده امروزه ساخت  اينگونه مخازن در بسياري از كشور ها رایج شده ودر کشورمابا توجه به نیاز  به ساخت مخازن با حجم بالا در بعضی مناطق ، می تواند  جایگزینی مناسب برای سایر مخازن اعم از بتنی و فولادی گردد. 

لغات كليدي : مخازن آب ، مخازن كامپوزيتي ، معماری مخازن ، نگهداري مخازن، ظرفیت مخازن

  1. مقدمه

امروزه  ساخت مخازن تامین آب شرب بهداشتی و سالم برای مردم شهرهاو روستاها از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است بر این اساس مخازن زمینی و هوایی متعددی در نقاط مختلف بر حسب نیاز با مصالح و ترکیب هاو ظرفيت هاي مختلف در حال ساخت می باشد و همواره در ساخت مخازن به مسائل طراحی ، ملاحظات اجرایی بر اساس آیین نامه های مربوطه ، ظرفیت بالا و هزینه های نگهداری کم توجه ویژه ای  می شود .

 مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي
شكل 1- مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي

از طرفی استفاده ازمصالح نوین و تنوع در ساخت مخازن بسیاری از کارفرمایان و صنعتگران را برآن داشت تا به فکر ساخت مخازن کامپوزیتی بیفتندکه استفاده از این نوع مخازن که شامل یک بخش فولادي مانع نفوذ آب جهت  ذخيره و بخش بتني با كاربردي چند گانه به صورت تك ستون كه نقش سازه اي را ايفا مي كند گسترش پيدا كرده است.

            از جمله ویژگی های مهم این مخازن مقرون به صرفه بودن در ظرفیت های بالا و کاربرد چندگانه فضای داخلی بخش بتني و معماری خاص و زیبا و هماهنگ با محیط اطراف و هزینه پایین نگه داری اشاره کرد .

2.تاريخچه

ساخت مخازن ذخیره آب به فرم های مختلف در سال 1800 میلادی شروع شد و ایده بکارگیری از مخازن کامپوزیتی برای اولین بار در اواخر دهه 1970 در کانادا ودر نیمه آخر دهه 1980 در آمریکا  شكل گرفت ، بطوریکه در سال 1978 شرکت لند مارک مخزن کامپوزیتی مدرنی در کانادا بنانهاد و در سال 1985 اولین مخزن کامپوزیتی در تگزاس آمریکا ساخته شد .

       اگر چه تکنولوژی ساخت مخازن زمینی و هوایی پیش ساخته گسترش پیدا کرده است اما در سال های اخیرتعداد زیادی از این نوع مخازن نيز در نقاط مختلف مخصوصا در آمریکا ساخته شده است .در شکل های زیر روند ساخت مخازن کامپوزیتی در بین سال های 1978 تا 2001 در آمریکا به وضوح دیده میشود.

مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 1985

شكل 2-  مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 1985

 مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 1993

 

 

شكل 3-  مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 1993

-  مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 2001.

شكل 4-  مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 2001

 

      این مخازن بطور معمول و متداول در ظرفیت های 500000 تا 3000000 گالن ( معادل  1900 تا 11000 متر مکعب ) و با ارتفاع پایه ستون بتنی 8 تا 60 متری ساخته می شوند که امروزه در آمریکا مخزنی با حجم 11000 متر مکعب و ارتفاع پایه بتني 70 متری نیز ساخته شده است . در شکل زیرتعداد  مخازن ساخته شده  بین سال های 1978 تا 2001 در آمریکا را نشان می دهد .

تعداد مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 2001

شكل 5-  تعداد مخازن ساخته شده در بين سال هاي 1978تا 2001

3.استانداردها

 

 

همانطوریکه می دانیم ساخت اينگونه سازه ها  نیاز به محاسبات و طراحی بر اساس استاندارد های رایج و همچنین تجربه مهندسین و پیمانکاران دارد.در ابتدا نبود استاندارد مناسب و دانش كافي جهت طراحي و ساخت، سبب بروز مشكلات زيادي براي طراحان ومهندسين شده بود . انجمن فعاليت هاي آبي آمريكا(AWWA)   در سال 1992 شروع به تدوين و جمع آوري اطلاعات درخصوص طراحي و ساخت و نگهداري اين مخازن كرد . بطوريكه كميته AWWA D170 (استاندارد مخازن ذخيره آب كامپوزيتي آمريكا ) منحصرا به اين كار پرداخت و در سال 2003 اكثرموارد آن به تصويب رسيد.همچنين در سال 1992 انجمن بتن آمريكا (ACI) در كميته 371 با عنوان (ACIR371 ) نيز شروع به انتشار آيين نامه اي با عنوان آناليز و طراحي و ساخت مخازن بتني كامپوزيتي كرد،كه در اين آيين نامه به نحوه تعيين و تخمين بارها روي سازه و طراحي ستون بتني و فونداسيون و نگهداري اين سازه پرداخته است . در بخش هايي از آن به مقايسه اين مخازن با مخازن بتني نيز اشاره دارد .

4.مشخصات وویژگی های مخازن کامپوزیتی

 

این مخازن نسبت به مخازن دیگر ویژگی های خاص و منحصر به فردي  دارد که در زیر به معرفي بخش هايي از آن می پردازیم .

4-1.مشخصات

 

اين مخازن مي تواند به فرم هاي گوناگوني ساخته شوند كه در شكل زير برخي از قسمت هاي آن را مي توانيم مشاهده كنيم.

معرفي قسمت هاي مختلف  بك  مخزن كامپوزيتي خاص

شكل 6-  معرفي قسمت هاي مختلف  بك  مخزن كامپوزيتي خاص  

در جدول زير مشخصات برخي از مخازن ساخته شده در نقاط مختلف و ظرفيت آن ها قابل مشاهده است

 

 

جدول شماره 1- مشخصات مخازن كامپوزيتي ساخته شده 

جدول شماره 1- مشخصات مخازن كامپوزيتي ساخته شده

 

4-2. نگهداری

 

  • ü سازه بتنی مخزن نیاز به حد اقل نگهداری  دارد.
  • ü دسترسی به تمام سطوح بیرونی مخزن براحتی صورت میگیرد .

4-3. کاربرد دوگانه بخش بتنی

 

  • ü استفاده دوگانه از بخش های داخلی ستون بتنی به عنوان دفتر ادارات ، اتاق جلسات ، ایستگاه پمپاژ و دپارتمان های تعمیر و نگهداری و . . . .
  • ü بتن بکار رفته بصورت مسلح می باشد که به راحتی با مخزن فولادی اتصال برقرار میکند.
  • ü لوله هاي داخلی با حد اکثر خم شدگی در داخل ستون قابل دسترس هستند .

كاربرد چند گا نه بخش داخلي ستون  لوله و شيرآلات واقع در بخش  داخلي ستون

شكل 8- كاربرد چند گا نه بخش داخلي ستون                  شكل 7- لوله و شيرآلات واقع در بخش  داخلي ستون              

4-4. اقتصادی

  • ü دراحجام بزرگ استفاده از این نوع مخازن بسیار به صرفه است
  • ü با توجه به اینکه از قسمت  ستون بتنی کاربردی چند گانه دارد به لحاظ هزینه ساخت و نگهداری بسیار مقرون به صرفه میباشد

4-5. ملاحظات زیبایی شناسی و معماری

  • ü ظاهری زیبا و تمیز و مدرن دارد
  • ü سطوح عمودی و افقی ( شیارها ) با معماری اطراف همگون و هماهنگ است و ظاهری خوش منظره ایجاد میکند .
  • ü استفاده های تبلیغاتی برای شرکت های سازنده و کارفرمایان به جهت بلند بودن که از این طریق بخشی از سرمایه قابل بازگشت می باشد

 

معماري ويژه و زيباي مخازن                                 معماري ويژه و زيباي مخازن

 شكل 9- معماري ويژه و زيباي مخازن

4-6. ايمني

  • ü ورودی با دربهای فولادی قفل و بست میشود تا از ورود افراد غیر مجاز به داخل جلوگیری به عمل آید.
  • ü راه پله در داخل قسمت بتنی ساخته می شود که اولا نمای ظاهری را بهم نمي زند و ثانيا بالا و پايين رفتن داخل مخزن را آسان ميكند.

4-7. سيستم پمپا‍‍‍‍ژ

  • ü پمپاژ به گونه اي انجام ميشود كه همواره هد پمپاژ مقدار بهينه شده، كه سبب به حداقل رساندن هزينه پمپاژ و اختلاف فشار مي شود.
  • ü در پمپاژ از سيستم گردشي استفاده ميشود تا آب درون مخزن همواره جريان داشته باشد .

 سيستم گردشي آب درون مخزن

 شكل 10-سيستم گردشي آب درون مخزن

5.مراحل ساخت مخزن

 

5-1. فونداسيون

 

فونداسيون اين سازه ها بايد بصورت گسترده اجرا شود تا بتواند قابليت تحمل خاك هاي در حد نسبتا ضعيف را داشته باشد . عمق فونداسيون معمولا بزرگ بوده كه البته بستگي به موقعيت مكاني اجراي مخزن دارد .آرماتور هاي ديواره ستون در فونداسيون بايد به  جهت داشتن هندسه مناسب بطور دقيق اجرا گردد.

اجراي فونداسيون مخازن

اجراي فونداسيون مخازن

5-2. ساخت ديوارهسته  بتني

 

پس از قرار گيري آرماتورهاي ديواره ستون در فونداسيون و اطمينان از صحت اجراي آن نوبت به آرماتورهاي ديواره مي رسد همچنين در بازشوها و دهانه ها كه نياز به تقويت بيشتري  دارد از آرماتورهاي تقويتي استفاده مي كنند .سپس عمليات قالب بندي نوبت به آماده سازي بتن مي رسد كه تمامي مراحل از قبيل ايجاد مخلوط بتن ، ويبره و بتن ريزي بايد به طور دقيق توسط مهندسين ناظر كنترل شده تا ظاهري با كمترين نقص داشته باشيم .

 قالب بندي و ساخت ديواره ستون بتني                            قالب بندي و ساخت ديواره ستون بتني

5-2-1.نماي ظاهري ستون بتني

نما شامل بخش هاي مستطيل شكل كه در درون شيارهاي موازي افقي و عمودي كه درمجموع سطحي صاف بوجود مي آورند . بايد توجه كرد براي ايجاد ظاهري صاف و زيبا از مصالح مرغوب استفاده نمود.

نماي ظاهري ستون بتني

 

شكل 13- نماي ظاهري ستون بتني

 

 

5-2-1پوشش

 

در مناطق ساحلي و يا در مكان هايي كه امكان زنگ زدگي آرماتورهاي بتن وجود دارد از پوشش ها و درزگيرها استفاده مي كنند و حتي المقدور از تركيب هاي رنگي در پوشش ها بدليل بهم خوردن نما در سطوح بزرگ  استفاده نميشود . بطوريكه حتي با تغييير اندك سبب لكه لكه شدن رويه بتن مي شود .

5-2-2محدوديت هاي ساخت

 

در آب و هواي سرد و يا گرم بر حسب نياز مي توان از مواد افزودني در بتن همانند مواد مضاف هوا زا استفاده نمود

 

5-2-3بازشوها

 

آيين نامه ها محدوديت هايي براي تعداد و اندازه بازشوها بويژه هنگامي كه ارتفاع ستون بتني بلند باشد كه در اين صورت تاثير بارهاي جانبي زياد خواهد بود مشخص كرده است .مطابق آيين نامه درب تجهيزات بتن بين 3 تا 4 متر و درب پرسنل حدود 0.9 متر توصيه ميشود.

5-3. ساخت مخزن فولادي

 

جهت ساخت مخزن فوادي در پروژه هاي مختلف از دو روش استفاده مي كنند .

  • ساخت مخزن درمحل – در اين حالت پس از ساخت ديواره ستون بتني و اجراي بخش گنبدي شكل ، بخش ها و قطعات به بالا انتقال داده مي شوند ودر آنجا مونتاژ شده و به هم جوش داده ميشوند . دراين مرحله لازم است كليه

آزمايشات مخصوص جوش انجام گرفته و در مرحله آخر شروع به اندود كاري مخزن مي نماييم

 شكل 14- ساخت تا نك فولادي در محلساخت تا نك فولادي در محل

.شكل 14-ساخت تا نك فولادي در محل

 

  • ساخت مخزن در پايين قسمت بتني- تفاوت اين روش نسبت به روش قبل اين است كه تانك در پايين قسمت بتني ساخته مي شود و سپس به بالا منتقل مي شود ،بطوريكه بخش هاي مختلف تانك فولادي در پايين ستون به هم متصل شده و جوش داده مي شوندو سپس تمامي كارهاي از قبيل آزمايش جوش و اندودكاري در همان مكان انجام ميشود .در مرحله بعد لازم است تانك ساخته شده به بالا منتقل شده و در آنجا با ستون بتني متصل شود . اين كار توسط جك هاي هيدروليكي كه در قسمت گنبدي شكل  ستون بتني نصب شده اند صورت ميگيرد.در بيشتر مخازن از اين روش جهت ساخت تانك استفاده مي نمايند .   

ساخت تا نك فولادي در قسمت پاييني ستون بتني    ساخت تا نك فولادي در قسمت پاييني ستون بتني

 

شكل 15- ساخت تا نك فولادي در قسمت پاييني ستون بتني 

 

 

5-4. كامل كردن تانك فولادي

پس از اينكه اتصال دربالاي ستون به طور كامل برقرار شد سقف تانك فولادي توسط پوشش هاي مخصوصي جايگزين شده و همچنين اگر لازم باشد فاصله بين كف تانك و سقف گنبدي شكل ستون را توسط گرويت پر مي كنند .سپس لوازم باقي مانده وآنتن هاي مخابراتي نصب شده و درنهايت كارهاي اندودكاري سقف را انجام مي دهند.

 

كامل كردن سقف تانك فولادي

 

شكل 16-كامل كردن سقف تانك فولادي

 

5-5.كامل نمودن بخش هاي دروني ستون بتني

همانطوريكه قبلا اشاره شد از جمله ويژگي هاي اين نوع مخازن كاربرد چند گانه علاوه بر ذخيره آب مي باشند بطوريكه قسمت دروني مي تواند به عنوان دفاتر كار و اتاق ملاقات و . . . بكار رود كه در مرحله آخر اين بخش را نيز تكميل مي كنيم .

  1. 6. مقايسه مخازن كامپوزيتي متداول

مخازن كامپوزيتي بر حسب نوع شكل ستون بتني به طور متداول به سه فرم ساخته ميشود .فرم گنبدي ، فرم معلق و فرم صاف.كه در جدول زير معايب و مزايا هر كدام مورد بررسي قرار گرفته است ستون بتني معمولا به شكل گنبدي ساخته مي شود.

فرم صاففرم معلق فرم گنبدي           

 

شكل 17- فرم صاف                         شكل 18- فرم معلق                               شكل19-فرم گنبدي

 

 

 جدول 2- معايب و مزاياي هر كدام از فرم هاي ستون بتني

 

شكل

مزايا

معايب

 

 

گنبدي

تعادل نيروها در محل اتصال تانك به ستون بتني

قابليت مقياس بندي در مخازن با ظرفيت هاي بزرگ

شكل ستون بتني به فرمي است كه تمام آب مخزن مصرف ميشود مقدار آبي تحت عنوان ذخيره مرده باقي نمي ماند

قالب بندي قسمت گنبدي شكا بسيار مشكل مي باشد

در اجراي اتصال تانك فولادي با ستون بتني نياز به پيمانكاران ماهرومجرب دارد

غير قابل دسترس بودن پوشش كف همانند مخازن زميني

 

 

 

 

معلق

كف مخزن جهت هرگونه افزايش و اصلاح و ايجاد پوشش هميشه در دسترس ميباشد.

هرگونه تغيير در بالاي ستون سبب بحراني شدن مقاومت مخزن ميشود

با توجه به ميعان در كف مخزن به به سقف مجزا در قسمت داخلي ستون بتني نياز داريم

شكل ستون بتني به فرمي است كه تمام آب مخزن مصرف نميشود مقدار آبي تحت عنوان ذخيره مرده باقي مي ماند

 

صاف

شكل ستون بتني به فرمي است كه تمام آب مخزن مصرف ميشود مقدار آبي تحت عنوان ذخيره مرده باقي نمي ماند

 

براي كوچك كردن حجم مخزن محدوديت وجود دارد

تنش خمشي ايجاد شده  سبب ترك خوردن دال ميشود .

7.نتيجه گيري

       مخازن ذخيره آب شرب كامپوزيتي در مقايسه با مخازن  بتني و فولادي  داراي ويژگي هاي منحصربفردي مانند  مقرون به صرفه بودن در ظرفیت های بالا و کاربرد چندگانه فضای داخلی بخش بتني و معماری خاص و زیبا و هماهنگ با محیط اطراف و هزینه پایین نگه داری و . . .  مي باشند كه سبب شده امروزه ساخت  اينگونه مخازن در بسياري از كشور ها رایج شود  ودر کشورما  با توجه به نیاز  به ساخت مخازن با حجم بالا در بعضی مناطق ، می تواند  جایگزینی مناسب برای سایر مخازن اعم از بتنی و فولادی گردد  .

 

8.مراجع

  1. Stephen W. Meier, P.E., S.E., (2002), “Today’s Composite Elevated Storage Tanks”, Vice President of Engineering and Technology Tank Industry Consultants Indianapolis, USA.
  1. AWWA, “American water works association. Committee D170, “Standard for Composite Tanks for Water Storage” ( AWWA D170-2002)
  1. ACI, “American Concrete Institute”. Committee R371, “Guide for the Analysis, Design, and Construction of Elevated Concrete and Composite Steel-Concrete Water Storage Tanks” (ACI 371R-08 -Reapproved 2003)
  1. By John E. Kraft. (2006), “Tips for Specifying Composite Elevated Water Storage Tanks­”, water world journal.



Composite water storage tanks

  1. Niko ¹, M. Yaghoobi kalurazi ²
  2. BS ,Executive Representative of the comprehensive plan and water to villages in Guilan and Head Office design and studies for Guilan rural water & waste water company. E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
  3. MS, Department of Civil Engineering, Iran University of science &Technology and Expert of design & Studies for Guilan rural water & waste water company. E-mail: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

ABSTRACT

Given their importance to the role of drinking water supply and sanitary used different classes of people in towns and villages in the country and raising the utilization rate of resources and reduce the problems facing utilities and buildings, storage of drinking water has a special place. Today, a major concern of industrialists and employers, making tanks and high capacity and low maintenance costs while the specific architecture and beautiful and harmonious with the environment has been.

 RESEARCH INQUERIES

In this study the use of thecomposite storage tanks that contain a section for storage and impermeable steel sections with concrete to form a single column of multiple applications with a structural role has been studied.

RESEARCH METHOD

 In this study, after reviewing the history of water storage tanks composite drinking around the world how to build and implement different parts based on standards (AWWA D170 - ACI) examines the performance of each section will evaluate. the common types of composite tanks shall be compared and the differences This type of vessels and equipment maintenance costs in terms of other vessels have been studied. Finally, aspects of architecture and beauty and harmony with the environment these reservoirs is discussed.

CONCLUSION

Composite water storage tanks in comparison with concrete and steel tanks with unique features such as cost-effectiveness in high capacity and uses multiple interior sections of concrete and specific architecture and beautiful and harmonious surroundings and keep costs down, that has caused the construction of such tanks in many countries common and  in our country according to the need to build high-volume reservoirs in some areas, it can replace other tank suitable for both concrete and steel

Key words: water tanks, composite tanks, reservoir architecture, tank Maintenance, and tank Capacity

 

 

معرفی بتن پلاست

تولید کننده انبوه اسپیسر و صلیب های کاشی ، نوارهای آب بندی واتراستاپ ، مواد شیمیایی بتن مانند روانسازهای بتن ، مواد آب بند کننده بتن ، انواع عایق های ساختمانی ، گروت ها و مواد ترمیمی بتن ، انواع چسب های ساختمانی

دفتر مرکزی فروش و کارخانه

آدرس: تهران . ملارد . صفادشت . بعد از میدان نبی اکرم . قبل از آتش نشانی . پلاک ۱۱۲ . شرکت شیمیایی بتن پلاست

آدرس ایمیل: info@betonplast.com
تلفکس : 65423400-65423500-65423600  - 65423700 - 65423800 - 65423900 

مدیر فروش ‌؛ خانم دهقان      09127659115 - 09127659116

کارشناس فروش؛ خانم عمادی   09124201549 - 09120347805 

نماینده فروش تهران : 

سهروردی شمالی، خیابان میرزایی زینالی غربی ، پلاک 93 ، واحد یک

تلفکس : 02188580774   02188580775

کارشناس فروش؛ خانم کریمان      09120367805    09120347806

کارشناس فروش؛ آقای مهندس مبینی     09124856268