آزمایشات مصالح تشکیل دهنده بتن
ادامه مطلبآزمایش بارگذاری اعضاء خمشی بتن
نویسنده :
کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت :
06 دی ، 1396
جهت بررسی ظرفیت باربری خمشی اعضاء سازه مانند تیر و دال جهت قبول یا رد بتن از نظر سازه‌ای و یا ارزیابی سازه‌های اجراء شده و ایمنی آن و یا ارزیابی سازه‌های آسیب دیده و یا عدم انطباق با آیین نامه فعلی در زمان ساخت و یا تغییر شرایط بهره‌برداری بایستی موارد ذیل را در نظر گرفت.
- دستگاه نظارت در صورت بروز و وجود تردید در ظرفیت باربری پس از انجام محاسبات تحلیلی می‌تواند درخواست آزمایش بارگذاری را برروی قسمت مشکوک و یا تمام سازه ارائه نماید.
- آزمایش بارگذاری باید تحت نظر نظارت و پس از گذشت حداقل 8 هفته از زمان اجراء آن قسمت مشکوک انجام شود مگر آن که طراح و کارفرما و پیمانکار همگی با انجام آزمایش در سن کمتر موافقت کنند.
- آزمایش بارگذاری باید به نحوی انجام گیرد که اولاً منجر به خرابی و ریزش سازه یا بخشی از آن نشود و در صورت بروز خرابی، امنیت جانی افراد و سالم ماندن تجهیزات موجود تامین شود. ملاحظات ایمنی نباید بر نتایج آزمایش و خیزها اثر گذارند.
- هدایت و انجام آزمایش توسط مهندس ذیصلاح و با سابقه در این کار که مورد قبول نظارت باشد ضروری است.
- اگر قرار باشد فقط قسمتی از سازه بارگذاری شود باید به نحوی بارگذاری گردد که عامل ضعف مورد شک به خوبی بررسی شود. این امر در تیرها و دال های یکسره دارای اهمیت زیادی است و باید به توزیع بار برروی عضو خمشی و ایجاد حداکثر لنگر و تلاش های ممکن توجه نمود.
- 48 ساعت قبل از آن که بارهای آزمایش وارد شود، لازم است بارمرده قطعات کامل شود و تا زمان اتمام آزمایش در محل باقی بماند و معمولاً بار مرده به دلایلی هنوز در این زمان کامل نیست که در این صورت اعمال تتمه بار مرده (بدون ضریب) لازم است.
- بارهای وارده می‌تواند توسط مصالح مختلف و با قرار دادن برروی عضو خمشی اعمال گردد. استفاده از کیسه‌های توزین شده مواد و مصالح ساختمانی یا غیر ساختمانی، آجر، بلوک، جدول و ... بلامانع است اما باید وزن متوسط این مصالح را بدست آورد. امکان استفاده از ماسه یا خاک به صورت فله‌ای و بدون کیسه نیز وجود دارد اما هر نوع مصالح بارگذاری نباید در هنگامی که روی عضو قرار دارد دارای اثر قوس باشد و بتواند بار خود را مستقیماً در همان نقطه وارد نماید.
- قبل از این که تتمه بار مرده وارد شود باید ابعاد محل بارگذاری، ابعاد مقطع عضو یا اعضاء مورد نظر و روند کار مشخص شود و مقدار تتمه بار مرده لازم و مقدار بارهای آزمایشی در کل و در هر مرحله مشخص گردد و مصالح بارگذاری تهیه شود تا در حین کار مشکل یا وقفه ناخواسته پیش نیاید.
- پس از اعمال تتمه بار مرده لازم است مبانی قرائت‌های خیز و تغییر مکان ها قبل از اعمال بار آزمایش مشخص شود و اقدامات لازم جهت نصب تیر مرجع و وسایل اندازه‌گیری صورت گیرد. بدیهی است مبنای قرائت خیز باید چنان باشد که فقط خیز را در نقطه مورد نظر در اثر بارگذاری برروی قطعه مزبور نشان دهد و تاثیر تغییر طول سایر اعضاء در خیز مربوطه وارد نشود. معمولاً برای این امر تیر مرجع را برروی ستون ها یا دیواره‌های بار مربوطه قرار می‌دهند تا بطور خودکار تغییر شکل قائم آن ها از کل خیز کسر گردد و خیز خالص بدست آید. خیز معمولاً در نقاطی که احتمال داده می‌شود حداکثر خیز و تغییر شکل حاصل شود اندازه‌گیری می‌شود.
- بار آزمایش با احتساب بار مرده موجود در هنگام آزمایش برابر 95/0 بار نهایی مرده و زنده (با ضریب) واقع می‌شود و برروی عضو یا بخش مورد نظر وارد می‌گردد. بار زنده با مراعات ضوابط کاهش سربارها طبق آیین نامه بارگذاری مورد نظر مشخص می‌شود. بنابراین باری که باید علاوه بر اعمال تتمه بار مرده وارد آید عبارت است از :
(L 5/1 + D 25/1) 95/0 = بار کل آزمایش
L 425/1 + D 1875/0 = D – (L 5/1+ D 25/1) 95/0 = بار آزمایش
بطور مثال اگر D برابر Kg/m2 500 و Kg/m2200 = L باشد بار آزمایش عبارت است از :
Kg/cm2 380 =200 × 425/1 + 500 × 1875/0 = بار آزمایش
این بار علاوه بر بار مرده Kg/m2 500 به عضو مزبور وارد می‌شود که بار کل در واقع Kg/m2 880 است در حالی که بارهای مرده وزنده سرویس جمعاً Kg/m2 700 می‌باشد.
مسلماً اگر دهانه بزرگی وجود داشته باشد و طبق آیین نامه‌های بارگذاری، کاهش سربار مجاز باشد، باید آن را کاهش داد.
- بار آزمایش باید حداقل در چهار مرحله و با افزایش تقریباً یکسان در هر مرحله بدون وارد کردن ضربه به سازه اعمال شود. در این مرحله هدایت تیم و نظارت بر آن کاملاً ضروری است و باید از توزیع یکنواخت بار و اعمال همه آن (نه کم و نه زیاد) بر عضو خمشی مطمئن گردید و از عملکرد قوسی مصالح بارگذاری جلوگیری به عمل آورد.
توصیه می‌شود در انتهای یک مرحله از مراحل بارگذاری، بار سرویس مرده و زنده اعمال شده باشد به همین دلیل افزایش دقیقاً یکسان مطرح نشده است. در مثال فوق اگر در چهار مرحله بارگذاری شود، بارگذاری هر مرحله Kg/m2 95 خواهد بود و مسلماً پس از مراحل اول 595 و پس از مرحله دوم Kg/m2690 وجود خواهد داشت که می‌توان آن را به 700 رسانید و مرحله بعدی را Kg/m2 85 در نظر گرفت.
برخی علاقمندند در زیر بار سرویس نیز وضعیت عضو موردنظر را دقیقاً بررسی نمایند که در این مرحله می‌توانند خواسته‌های خود را به اجرا در آورند.
- در آبا و ACI 318 زمان شروع بارگذاری مرحله بعد مشخص نشده است. در ACI 437 برای اعمال هر مرحله از بار باید خیز در فواصل زمانی مساوی اندازه‌گیری شود تا تغییر شکل ها تقریباً به وضعیت مقادیر ثابت برسند. برای این منظور اگر تغییر بین دو قرائت خیز متوالی به فاصله حداقل 2 ساعت از 10 درصد خیز کل اولیه ثبت شده برای مرحل بارگذاری جاری تجاوز نکند، می‌توان تغییر شکل ها را تقریباً ثابت شده تلقی کرد و بار مرحله بعدی را وارد نمود.
- اگر در طول آزمایش خیزها به مراتب از حداکثر خیز مجاز تجاوز نماید آزمایش را باید متوقف کرد اما در صورت صلاحدید مهندس ناظر و مهندس آزمایش کننده، آزمایش می‌تواند ادامه یابد که این مسئله دقیقاً به این که آزمایش در چه مرحله‌ای است و چه وضعیتی در قطعه حاکم است و چه تدابیری برای جلوگیری از خرابی و آسیب دیدگی تدارک دیده شده، مربوط می‌شود.
- مهندس آزمایش کننده باید مرتباً در هر مرحله بارگذاری، تغییر شکل ها، ترک ها، چرخش‌ها و غیره را کنترل نماید. بدیهی است قبل از انجام و شروع آزمایش نیز وضعیت قطعه یا اعضاء از نزدیک باید بررسی و ثبت شده باشد تا تغییرات حاصله بتواند مشخص شود. این بررسی ها می‌تواند منجر به دستور قطع آزمایش و یا تداوم آن گردد.
- رسم منحنی بار تغییر شکل (خیز) برای نقاط بحرانی که در آن خیز اندازه‌گیری می‌شود می‌تواند انجام شود که دستگاه های الکترونیکی ثبات می‌توانند کمک موثری باشند و پاسخی از طرف سازه برای بارگذاری و رسیدن به ظرفیت باربری نهایی تلقی می‌شوند.
- پس از این که چهار مرحله بارگذاری (یا بیشتر) با بارهای آزمایشی کامل شد، باید پس از 24 ساعت خیز را قرائت کرد (قرائت اولیه).
- سپس باید بلافاصله اقدام به باربرداری نمود. بار برداری معمولاً در 2 مرحله یا بیشتر انجام می‌شود و مقدار بار برداشته شده در هر مرحله نباید از دو برابر مقدار بارگذاری در هر مرحله تجاوز نماید.
- شروع باربرداری هر مرحله نیز تابع ضوابط بارگذاری در هر مرحله است با این تفاوت که در این جا خیزها در حال کاهش است و وقتی آهنگ برگشت خیز ثابت شد مرحله بعدی باربرداری آغاز می‌شود. مسلماً در این حالت بار مرده سرویس وجود خواهد داشت.
- 24 ساعت پس از حذف بار آزمایش قرائت نهایی خیز انجام می‌گیرد.
- معیار پذیرش سازه از نظر ظرفیت باربری آن است که خیز حاصل از قرائت اولیه در پایان بارگذاری با بار آزمایش از مقدار مجاز زیر تجاوز نکند
که در آن Lt طول دهانه (فاصله محور تا محور تکیه‌گاه و یا فاصله آزاد بین تکیه‌گاه ها به اضافه ارتفاع عضو، هر کدام کوچکتر است، می‌باشد. در تیرها یا دال های طره‌ای طول مربوطه در برابر فاصله تکیه‌گاه تا انتهای طره است و h ارتفاع قطعه می‌باشد
هم چنین نباید آثار شکست یا گسیختگی ریختن بتن و چرخش مشاهده شود وگرنه نباید اجازه آزمایش مجدد هم در آن قسمت داده شود.
- در صورتی که خیز موجود از حد مجاز فوق تجاوز نماید اما برگشت تغییر مکان طی 24 ساعت پس از حذف بار آزمایش مساوی با 75 درصد حداکثر خیز اولیه باشد ظرفیت باربری تامین است در غیر این صورت نمی‌توان سازه یا عضو را از این نظر قبول نمود. برگشت خیز نشانه رفتار الاستیک می‌باشد و نشان می دهد سازه به محدوده پلاستیک به صورت جدی وارد نشده است (در عضو پیش تنیده این مقدار 80 درصد است). زیر بار سرویس نباید از خیز محاسباتی طراحی تجاوز شود و ترکی بوجود آید.
- درصورتی که قطعات از نوع غیر پیش تنیده و در آزمایش مردود تلقی شده باشند می‌توان آن را پس از حداقل 72 ساعت از شروع باربرداری مجدداً مورد آزمایش قرار داد. در این حالت اگر ترک یا شکست و گسیختگی خاصی مشاهده نشود و برگشت تغییر مکان نیز مساوی یا بیشتر از 80 درصد حداکثر خیز اولیه در آزمایش مجدد باشد می‌توان آن را قبول نمود.
- اگر باز هم قطعه مردود شود اما ترک و خرابی حاصل گردد و قطعه تعمیر شود یا سطح انتظار از قطعه تغییر کند نباید آزمایش مجدد انجام گردد مگر این که در تعمیر و مقاوم سازی سطح کیفی سازه ارتقاء یافته باشد.
- دستگاه نظارت در صورت بروز و وجود تردید در ظرفیت باربری پس از انجام محاسبات تحلیلی می‌تواند درخواست آزمایش بارگذاری را برروی قسمت مشکوک و یا تمام سازه ارائه نماید.
- آزمایش بارگذاری باید تحت نظر نظارت و پس از گذشت حداقل 8 هفته از زمان اجراء آن قسمت مشکوک انجام شود مگر آن که طراح و کارفرما و پیمانکار همگی با انجام آزمایش در سن کمتر موافقت کنند.
- آزمایش بارگذاری باید به نحوی انجام گیرد که اولاً منجر به خرابی و ریزش سازه یا بخشی از آن نشود و در صورت بروز خرابی، امنیت جانی افراد و سالم ماندن تجهیزات موجود تامین شود. ملاحظات ایمنی نباید بر نتایج آزمایش و خیزها اثر گذارند.
- هدایت و انجام آزمایش توسط مهندس ذیصلاح و با سابقه در این کار که مورد قبول نظارت باشد ضروری است.
- اگر قرار باشد فقط قسمتی از سازه بارگذاری شود باید به نحوی بارگذاری گردد که عامل ضعف مورد شک به خوبی بررسی شود. این امر در تیرها و دال های یکسره دارای اهمیت زیادی است و باید به توزیع بار برروی عضو خمشی و ایجاد حداکثر لنگر و تلاش های ممکن توجه نمود.
- 48 ساعت قبل از آن که بارهای آزمایش وارد شود، لازم است بارمرده قطعات کامل شود و تا زمان اتمام آزمایش در محل باقی بماند و معمولاً بار مرده به دلایلی هنوز در این زمان کامل نیست که در این صورت اعمال تتمه بار مرده (بدون ضریب) لازم است.
- بارهای وارده می‌تواند توسط مصالح مختلف و با قرار دادن برروی عضو خمشی اعمال گردد. استفاده از کیسه‌های توزین شده مواد و مصالح ساختمانی یا غیر ساختمانی، آجر، بلوک، جدول و ... بلامانع است اما باید وزن متوسط این مصالح را بدست آورد. امکان استفاده از ماسه یا خاک به صورت فله‌ای و بدون کیسه نیز وجود دارد اما هر نوع مصالح بارگذاری نباید در هنگامی که روی عضو قرار دارد دارای اثر قوس باشد و بتواند بار خود را مستقیماً در همان نقطه وارد نماید.
- قبل از این که تتمه بار مرده وارد شود باید ابعاد محل بارگذاری، ابعاد مقطع عضو یا اعضاء مورد نظر و روند کار مشخص شود و مقدار تتمه بار مرده لازم و مقدار بارهای آزمایشی در کل و در هر مرحله مشخص گردد و مصالح بارگذاری تهیه شود تا در حین کار مشکل یا وقفه ناخواسته پیش نیاید.
- پس از اعمال تتمه بار مرده لازم است مبانی قرائت‌های خیز و تغییر مکان ها قبل از اعمال بار آزمایش مشخص شود و اقدامات لازم جهت نصب تیر مرجع و وسایل اندازه‌گیری صورت گیرد. بدیهی است مبنای قرائت خیز باید چنان باشد که فقط خیز را در نقطه مورد نظر در اثر بارگذاری برروی قطعه مزبور نشان دهد و تاثیر تغییر طول سایر اعضاء در خیز مربوطه وارد نشود. معمولاً برای این امر تیر مرجع را برروی ستون ها یا دیواره‌های بار مربوطه قرار می‌دهند تا بطور خودکار تغییر شکل قائم آن ها از کل خیز کسر گردد و خیز خالص بدست آید. خیز معمولاً در نقاطی که احتمال داده می‌شود حداکثر خیز و تغییر شکل حاصل شود اندازه‌گیری می‌شود.
- بار آزمایش با احتساب بار مرده موجود در هنگام آزمایش برابر 95/0 بار نهایی مرده و زنده (با ضریب) واقع می‌شود و برروی عضو یا بخش مورد نظر وارد می‌گردد. بار زنده با مراعات ضوابط کاهش سربارها طبق آیین نامه بارگذاری مورد نظر مشخص می‌شود. بنابراین باری که باید علاوه بر اعمال تتمه بار مرده وارد آید عبارت است از :
(L 5/1 + D 25/1) 95/0 = بار کل آزمایش
L 425/1 + D 1875/0 = D – (L 5/1+ D 25/1) 95/0 = بار آزمایش
بطور مثال اگر D برابر Kg/m2 500 و Kg/m2200 = L باشد بار آزمایش عبارت است از :
Kg/cm2 380 =200 × 425/1 + 500 × 1875/0 = بار آزمایش
این بار علاوه بر بار مرده Kg/m2 500 به عضو مزبور وارد می‌شود که بار کل در واقع Kg/m2 880 است در حالی که بارهای مرده وزنده سرویس جمعاً Kg/m2 700 می‌باشد.
مسلماً اگر دهانه بزرگی وجود داشته باشد و طبق آیین نامه‌های بارگذاری، کاهش سربار مجاز باشد، باید آن را کاهش داد.
- بار آزمایش باید حداقل در چهار مرحله و با افزایش تقریباً یکسان در هر مرحله بدون وارد کردن ضربه به سازه اعمال شود. در این مرحله هدایت تیم و نظارت بر آن کاملاً ضروری است و باید از توزیع یکنواخت بار و اعمال همه آن (نه کم و نه زیاد) بر عضو خمشی مطمئن گردید و از عملکرد قوسی مصالح بارگذاری جلوگیری به عمل آورد.
توصیه می‌شود در انتهای یک مرحله از مراحل بارگذاری، بار سرویس مرده و زنده اعمال شده باشد به همین دلیل افزایش دقیقاً یکسان مطرح نشده است. در مثال فوق اگر در چهار مرحله بارگذاری شود، بارگذاری هر مرحله Kg/m2 95 خواهد بود و مسلماً پس از مراحل اول 595 و پس از مرحله دوم Kg/m2690 وجود خواهد داشت که می‌توان آن را به 700 رسانید و مرحله بعدی را Kg/m2 85 در نظر گرفت.
برخی علاقمندند در زیر بار سرویس نیز وضعیت عضو موردنظر را دقیقاً بررسی نمایند که در این مرحله می‌توانند خواسته‌های خود را به اجرا در آورند.
- در آبا و ACI 318 زمان شروع بارگذاری مرحله بعد مشخص نشده است. در ACI 437 برای اعمال هر مرحله از بار باید خیز در فواصل زمانی مساوی اندازه‌گیری شود تا تغییر شکل ها تقریباً به وضعیت مقادیر ثابت برسند. برای این منظور اگر تغییر بین دو قرائت خیز متوالی به فاصله حداقل 2 ساعت از 10 درصد خیز کل اولیه ثبت شده برای مرحل بارگذاری جاری تجاوز نکند، می‌توان تغییر شکل ها را تقریباً ثابت شده تلقی کرد و بار مرحله بعدی را وارد نمود.
- اگر در طول آزمایش خیزها به مراتب از حداکثر خیز مجاز تجاوز نماید آزمایش را باید متوقف کرد اما در صورت صلاحدید مهندس ناظر و مهندس آزمایش کننده، آزمایش می‌تواند ادامه یابد که این مسئله دقیقاً به این که آزمایش در چه مرحله‌ای است و چه وضعیتی در قطعه حاکم است و چه تدابیری برای جلوگیری از خرابی و آسیب دیدگی تدارک دیده شده، مربوط می‌شود.
- مهندس آزمایش کننده باید مرتباً در هر مرحله بارگذاری، تغییر شکل ها، ترک ها، چرخش‌ها و غیره را کنترل نماید. بدیهی است قبل از انجام و شروع آزمایش نیز وضعیت قطعه یا اعضاء از نزدیک باید بررسی و ثبت شده باشد تا تغییرات حاصله بتواند مشخص شود. این بررسی ها می‌تواند منجر به دستور قطع آزمایش و یا تداوم آن گردد.
- رسم منحنی بار تغییر شکل (خیز) برای نقاط بحرانی که در آن خیز اندازه‌گیری می‌شود می‌تواند انجام شود که دستگاه های الکترونیکی ثبات می‌توانند کمک موثری باشند و پاسخی از طرف سازه برای بارگذاری و رسیدن به ظرفیت باربری نهایی تلقی می‌شوند.
- پس از این که چهار مرحله بارگذاری (یا بیشتر) با بارهای آزمایشی کامل شد، باید پس از 24 ساعت خیز را قرائت کرد (قرائت اولیه).
- سپس باید بلافاصله اقدام به باربرداری نمود. بار برداری معمولاً در 2 مرحله یا بیشتر انجام می‌شود و مقدار بار برداشته شده در هر مرحله نباید از دو برابر مقدار بارگذاری در هر مرحله تجاوز نماید.
- شروع باربرداری هر مرحله نیز تابع ضوابط بارگذاری در هر مرحله است با این تفاوت که در این جا خیزها در حال کاهش است و وقتی آهنگ برگشت خیز ثابت شد مرحله بعدی باربرداری آغاز می‌شود. مسلماً در این حالت بار مرده سرویس وجود خواهد داشت.
- 24 ساعت پس از حذف بار آزمایش قرائت نهایی خیز انجام می‌گیرد.
- معیار پذیرش سازه از نظر ظرفیت باربری آن است که خیز حاصل از قرائت اولیه در پایان بارگذاری با بار آزمایش از مقدار مجاز زیر تجاوز نکند
که در آن Lt طول دهانه (فاصله محور تا محور تکیه‌گاه و یا فاصله آزاد بین تکیه‌گاه ها به اضافه ارتفاع عضو، هر کدام کوچکتر است، می‌باشد. در تیرها یا دال های طره‌ای طول مربوطه در برابر فاصله تکیه‌گاه تا انتهای طره است و h ارتفاع قطعه می‌باشد
هم چنین نباید آثار شکست یا گسیختگی ریختن بتن و چرخش مشاهده شود وگرنه نباید اجازه آزمایش مجدد هم در آن قسمت داده شود.
- در صورتی که خیز موجود از حد مجاز فوق تجاوز نماید اما برگشت تغییر مکان طی 24 ساعت پس از حذف بار آزمایش مساوی با 75 درصد حداکثر خیز اولیه باشد ظرفیت باربری تامین است در غیر این صورت نمی‌توان سازه یا عضو را از این نظر قبول نمود. برگشت خیز نشانه رفتار الاستیک می‌باشد و نشان می دهد سازه به محدوده پلاستیک به صورت جدی وارد نشده است (در عضو پیش تنیده این مقدار 80 درصد است). زیر بار سرویس نباید از خیز محاسباتی طراحی تجاوز شود و ترکی بوجود آید.
- درصورتی که قطعات از نوع غیر پیش تنیده و در آزمایش مردود تلقی شده باشند می‌توان آن را پس از حداقل 72 ساعت از شروع باربرداری مجدداً مورد آزمایش قرار داد. در این حالت اگر ترک یا شکست و گسیختگی خاصی مشاهده نشود و برگشت تغییر مکان نیز مساوی یا بیشتر از 80 درصد حداکثر خیز اولیه در آزمایش مجدد باشد می‌توان آن را قبول نمود.
- اگر باز هم قطعه مردود شود اما ترک و خرابی حاصل گردد و قطعه تعمیر شود یا سطح انتظار از قطعه تغییر کند نباید آزمایش مجدد انجام گردد مگر این که در تعمیر و مقاوم سازی سطح کیفی سازه ارتقاء یافته باشد.
