مشکلات ساخت سازه بر روی خاک نرم برای همه مهندسین شناخته شده است. فروریزش و فروریزش نامتقارن در خاک نرم باعث میتواند باعث تخریب حتی بهترین سازه ها شود. اما اگر خاک پروژه ما نرم بود, راهکار آن چیست؟

استفاده از شمعکها یکی از رایجترین راهکار برای ساخت و ساز بر روی خاکهای نرم میباشد. این تکنولوژی چندین دهه است که مورد استفاده قرار میگیرد اما چیزی که ما در اینجا به آن میپردازیم, ابتکاری است که با نام تشک شمعکی معروف شده است. این ابتکار در کشور هلند که در اکثر نقاط خاک ماسه ای بسیار نرمی دارد, برای پروژه های راه آهن و ریلسازی مورد استفاده قرار میگیرد تا از فرو رفتن ریلهای راه آهن در خاک (و در نتیجه خطر واژگونی قطارها) جلوگیری شود.

تشک شمعکی (Paalmatras به زبان هلندی) سیستم فونداسیونی است متشکل از تعداد زیادی شمعک که با یک خاکریزی مسلح به صورت یکپارچه در می آید. با وجود اینکه این سیستم بیشتر در ساخت خطوط راه آهن استفاده میشود, اما برای ساخت راه های معمولی نیز میتواند بسیار مفید باشد. در زیر ساخت یک نمونه از این سیستم در پروژه زیرساخت سازی راه آهن Houten در هلند به صورت تصویری نمایش داده میشود:

از زمان ساخت اولین آسمانخراش در شیکاگو در اواخر قرن ۱۸ام  میلادی, فولاد یکی از پرمصرفترین و رایجترین مصالح مصرفی در صنعت ساختمانسازی بوده است. قبل از آن سازنده ها بجای فولاد از چدن استفاده میکردند. اما آنها فهمیدند که با استفاده از تیرهای فولادی که با بتن احاطه شده اند میتوانند ساختمانهایی با بلندی بیشتر و همچنین مقاومتر در مقابل آتشسوزی بسازند. همچنین از آنجایی که چدن بسیار شکننده تر از فولاد است با این کار توانستند ساختمانها را برای تغییر شکلهای مجاز طراحی کنند. از آن زمان فولاد (آلیاژی از ترکیب آهن و کربن) نه تنها بهترین مصالح برای ساختمانسازی شد, بلکه در بیشتر موارد اقتصادی ترین مصالح نیز هست. حال باید پرسید پس از گذشت این همه زمان آیا هنوز فولاد بهترین مصالح ساختمانی است؟

بتن خم شونده با قابلیت خود ترمیمی

در ابتدا بتنهای خم شونده معرفی شدند و سپس بتنهایی که نور را از خود عبور میدادند. و اما حالا بتنهایی که خم میشوند و خود ترمیم هستند.محققان در دانشگاه میشیگان یک نوع بتن جدیدی ساختند که علاوه بر اینکه در زیر فشار قابلیت خم شدن را دارند, همچنین میتواند خود را ترمیم کند!در واقع در زمان خم شدن این بتن ترکهای ریز زیادی آن بوجود می آید که باعث پخش شدن فشار در مساحت آن میشود. سپس این ترکهای ریز با قرار گرفتن کلسیم کربونیت در تماس آب باران و کربن دی اکسید شروع به بازسازی میکنند.این قابلیت باعث میشود بتن بتواند کشش بیشتری را تحمل کند. (همانطور که میدانید مقاومت کششی بتن معمولی در حدود ۱/۱۰ مقاومت فشاری آن است)

داکتال چیست؟چند سال قبل در ۲۰۰۶ محققان در دانشگاه ایالتی آیووا نوع جدیدی از بتن را گسترش دادند که از بتن معمولی بسیار قوی تر بوده و قابلیت تحمل ۵۹۵۰۰۰ پوند – وزنی معادل ۷ کامیون – را دارد.این نوع بتن استحکام یافته به سازه ها مخصوصا پلها امکان تحمل بار بیشتر و پایداری بیشتر میدهد. البته باید دانست قیمت بتن داکتال تقریبا ۱۰ برابر بتن معمولی است اما با توجه به استحکام آن و این موضوع که عملا نشت ناپذیر است باعث میشود سازه ها طول عمر بیشتری داشته باشند.محققان برای آزمایش بار قابل تحمل این بتن یک تیر ۷۱ فوتی از آن ساختند و فشار هیدرولیکی که با گذر زمان افزایش می یافت را بر روی آن وارد کردند که در نهایت با فشار ۵۹۵۰۰۰ پوند با صدای بسیار زیادی شکسته شد.این بتن جدید از ماسه – سیمان – آب و فیبرهای استیل ساخته شده است.