آزمايش بارگذاري اعضاء خمشي بتنی
آزمايش بارگذاري اعضاء خمشي بتنی
جهت بررسي ظرفيت باربري خمشي اعضاء سازه مانند تير و دال جهت قبول يا رد بتناز نظر سازه‌اي و يا ارزيابي سازه‌هاي اجراء شده و ايمني آن و يا ارزيابي سازه‌هايآسيب ديده و يا عدم انطباق با آئين نامه فعلي در زمان ساخت و يا تغيير شرايط بهره‌برداريبايستي موارد ذيل را در نظر گرفت.
- دستگاه نظارت در صورت بروز و وجود ترديد در ظرفيت باربري پس از انجام محاسباتتحليلي مي‌تواند درخواست آزمايش بارگذاري را برروي قسمت مشكوك و يا تمام سازهارائه نمايد.
- آزمايش بارگذاري بايد تحت نظر نظارت و پس از گذشت حداقل 8 هفته از زمان اجراء آن قسمت مشكوكانجام شود مگر آنكه طراح و كارفرما و پيمانكار همگي با انجام آزمايش در سن كمترموافقت كنند.
- آزمايش بارگذاري بايد به نحوي انجام گيرد كه اولاً منجر به خرابي و ريزش سازهيا بخشي از آن نشود و در صورت بروز خرابي، امنيت جاني افراد و سالم ماندن تجهيزاتموجود تأمين شود. ملاحظات ايمني نبايد بر نتايج آزمايش و خيزها اثر گذارند.
- هدايت و انجام آزمايش توسط مهندس ذيصلاح و با سابقه در اين كار كه مورد قبولنظارت باشد ضروري است.
- اگر قرار باشد فقط قسمتي از سازه بارگذاري شود بايد به نحوي بارگذاري گردد كهعامل ضعف مورد شك بخوبي بررسي شود. اين امر در تيرها و دالهاي يكسره داراي اهميتزيادي است و بايد به توزيع باربرروي عضو خمشي و ايجاد حداكثر لنگر و تلاشهاي ممكنتوجه نمود.
- 48ساعت قبل از آن كه بارهاي آزمايش وارد شود، لازم است بارمرده قطعات كامل شود و تازمان اتمام آزمايش در محل باقي بماند و معمولاً بار مرده به دلايلي هنوزدر اين زمان كامل نيست كه در اينصورت اعمال تتمه بار مرده ( بدون ضريب ) لازم است.
- بارهاي وارده مي‌تواند توسط مصالح مختلف و با قرار دادن برروي عضو خمشي اعمالگردد. استفاده از كيسه‌هاي توزين شده مواد و مصالح ساختماني يا غير ساختماني، آجر،بلوك، جدول و ... بلامانع است اما بايد وزن متوسط اين مصالح را بدست آورد. امكاناستفاده از ماسه يا خاك بصورت فله‌اي و بدون كيسه نيز وجود دارد اما هر نوع مصالحبارگذاري نبايد در هنگامي كه روي عضو قرار دارد داراي اثر قوس باشد و بتواند بارخود را مستقيماً در همان نقطه وارد نمايد.
- قبل از اينكه تتمه بار مرده وارد شود بايد ابعاد محل بارگذاري، ابعاد مقطع عضويا اعضاء مورد نظر و روندكار مشخص شود و مقدار تتمه بار مرده لازم و مقدار بارهايآزمايشي در كل و در هر مرحله مشخص گردد و مصالح بارگذاري تهيه شود تا در حين كارمشكل يا وقفه ناخواسته پيش نيايد.
- پس از اعمال تتمه بار مرده لازم است مباني قرائت‌هاي خيز و تغيير مكآن ها قبلاز اعمال بار آزمايش مشخص شود و اقدامات لازم جهت نصب تير مرجع و وسايل اندازه‌گيريصورت گيرد. بديهي است مبناي قرائت خيز بايد چنان باشد كه فقط خيز را در نقطه موردنظر در اثر بارگذاري برروي قطعه مزبور نشان دهد و تأثير تغيير طول ساير اعضاء درخيز مربوطه وارد نشود. معمولاً براي اين امر تير مرجع را برروي ستونها يا ديواره‌هايبار مربوطه قرار مي‌دهند تا بطور خودكار تغيير شكل قائم آن ها از كل خيز كسر گردد وخيز خالص بدست آيد. خيز معمولاً در نقاطي كه احتمال داده ميشود حداكثر خيز وتغيير شكل حاصل شود اندازه‌گيري ميشود.
- بار آزمايش با احتساب بار مرده موجود در هنگام آزمايش برابر 95/0 بار نهاييمرده و زنده (با ضريب) واقع ميشود و برروي عضو يا بخش مورد نظر وارد مي‌گردد. بارزنده با مراعات ضوابط كاهش سربارها طبق آيين نامه بارگذاري مورد نظر مشخص ميشود.بنابراين باري كه بايد علاوه بر اعمال تتمه بار مرده وارد آيد عبارت است از :
( L 5/1 + D 25/1 ) 95/0 =بار كل آزمايش
L 425/1 + D 1875/0 = D – ( L 5/1+ D 25/1) 95/0 =بار آزمايش
بطور مثال اگر D برابر Kg/m2500 و Kg/m2200 = Lباشد بار آزمايش عبارت است از :
Kg/cm2 380 =200 × 425/1 + 500 ×1875/0 = بار آزمايش
اين بار علاوه بر بار مرده Kg/m2 500 به عضو مزبور وارد ميشود كه بار كل در واقع Kg/m2 880 است در حاليكه بارهاي مرده وزنده سرويسجمعاً Kg/m2700 مي‌باشد.
مسلماً اگر دهانه بزرگي وجود داشته باشد و طبق آيين نامه‌هاي بارگذاري، كاهش سربار مجاز باشد، بايد آن را كاهش داد.
- بار آزمايش بايد حداقل در چهار مرحله و با افزايش تقريباً يكسان در هر مرحلهبدون وارد كردن ضربه به سازه اعمال شود. در اين مرحله هدايت تيم و نظارت بر آنكاملاً ضروري است و بايد از توزيع يكنواخت بار و اعمال همه آن (نه كم و نه زياد) برعضو خمشي مطمئن گرديد و از عملكرد قوسي مصالح بارگذاري جلوگيري به عمل آورد.
توصيه ميشود در انتهاي يك مرحله از مراحل بارگذاري، بار سرويس مرده و زندهاعمال شده باشد به همين دليل افزايش دقيقاً يكسان مطرح نشده است. در مثال فوق اگردر چهار مرحله بارگذاري شود، بارگذاري هر مرحله Kg/m2 95خواهد بود و مسلماً پس از مراحل اول 595 و پس از مرحله دوم Kg/m2690وجود خواهد داشت كه ميتوان آنرا به 700 رسانيد و مرحله بعدي را Kg/m285 در نظر گرفت.
برخي علاقمندند در زير بار سرويس نيز وضعيت عضو موردنظر را دقيقاً بررسينمايند كه در اين مرحله مي‌توانند خواسته‌هاي خود را به اجرا در آورند.
- در آبا و ACI 318 زمان شروع بارگذاري مرحله بعد مشخص نشده است. در ACI 437 براي اعمال هرمرحله از بار بايد خيز در فواصل زماني مساوي اندازه‌گيري شود تا تغيير شكلهاتقريباً به وضعيت مقادير ثابت برسند. براي اين منظور اگر تغيير بين دو قرائت خيزمتوالي به فاصله حداقل 2 ساعت از 10 درصد خيز كل اوليه ثبت شده براي مرحل بارگذاريجاري تجاوز نكند، ميتوان تغيير شكلها را تقريباً ثابت شده تلقي كرد و بار مرحلهبعدي راوارد نمود.
- اگر در طول آزمايش خيزها از حداكثر خيز مجاز تجاوز نمايد آزمايش را بايد متوقفكرد اما در صورت صلاحديد مهندس ناظر و مهندس آزمايش كننده، آزمايش مي‌تواند ادامهيابد كه اين مسئله دقيقاً به اينكه آزمايش در چه مرحله‌اي است و چه وضعيتي در قطعهحاكم است و چه تدابيري براي جلوگيري از خرابي و آسيب ديدگي تدارك ديده مربوط ميشود.
- مهندس آزمايش كننده بايد مرتباً در هر مرحله بارگذاري، تغيير شكلها، تركها،چرخش‌ها و غيره را كنترل نمايد. بديهي است قبل از انجام و شروع آزمايش نيز وضعيتقطعه يا اعضاء از نزديك بايد بررسي و ثبت شده باشد تا تغييرات حاصله بتواند مشخصشود. اين بررسيها مي‌تواند منجر به دستور قطع آزمايش و يا تداوم آن گردد.
- رسم منحني بار تغيير شكل (خيز) براي نقاط بحراني كه در آن خيز اندازه‌گيري مي‌شودمي‌تواند انجام شود كه دستگاههاي الكترونيكي ثبات مي‌توانند كمك مؤثري باشند وپاسخي از طرف سازه براي بارگذاري و رسيدن به ظرفيت باربري نهائي تلقي مي‌شوند.
- پس از اينكه چهار مرحله بارگذاري ( يا بيشتر ) با بارهاي آزمايشي كامل شد،بايد خيز را قرائت كرد ( قرائت اوليه).
- سپس بايد بلافاصله اقدام به باربرداري نمود. بار برداري معمولاً در 2 مرحله يابيشتر انجام ميشود و مقدار بار برداشته شده در هر مرحله نبايد از دو برابر مقداربارگذاري در هر مرحله تجاوز نمايد.
- شروع باربرداري هر مرحله نيز تابع ضوابط بارگذاري در هر مرحله است با اينتفاوت كه در اينجا خيزها در حال كاهش است و وقتي آهنگ برگشت خيز ثابت شد مرحلهبعدي باربرداري آغاز ميشود. مسلماً در اين حالت بار مرده سرويس وجود خواهد داشت.
- 24ساعت پس از حذف بار آزمايش قرائت نهايي خيز انجام مي‌گيرد.
- معيار پذيرش سازه از نظر ظرفيت باربري آن است كه خيز حاصل از قرائت اوليه درپايان بارگذاري با بار آزمايش از مقدار مجاز زير تجاوز نكند
كه در آن Lt طول دهانه ( فاصله محور تا محور تكيه‌گاه و يا فاصله آزاد بينتكيه‌گاهها به اضافه ارتفاع عضو، هر كدام كوچكتر است، مي‌باشد. در تيرها يادالهاي طره‌اي طول مربوطه در برابر فاصله تكيه‌گاه تا انتهاي طره است و h ارتفاع قطعه مي‌باشد
همچنين نبايد آثار شكست يا گسيختگي ريختن بتن و چرخش مشاهده شود وگرنه نبايد اجازه آزمايش مجدد هم درآن قسمت داده شود.
- در صورتيكه خيز موجود از حد مجاز فوق تجاوز نمايد اما برگشت تغيير مكان طي 24ساعت پس از حذف بار آزمايش مساوي با 75 درصد حداكثر خيز اوليه باشد ظرفيت باربري تأميناست در غير اينصورت نمي‌توان سازه يا عضو را از اين نظر قبول نمود. برگشت خيزنشانه رفتار الاستيك مي‌باشد و نشان مي دهد سازه به محدوده پلاستيك بصورت جدي واردنشده است (در عضو پيش تنيده اين مقدار 80 درصد است). زير بار سرويس نبايد از خيزمحاسباتي طراحي تجاوز شود و تركي بوجود آيد.
- درصورتيكه قطعات از نوع غير پيش تنيده و در آزمايش مردود تلقي شده باشند ميتوان آنرا پس ازحداقل 72 ساعت از شروع باربرداري مجدداً مورد آزمايش قرار داد. در اين حالت اگرترك يا شكست و گسيختگي خاصي مشاهده نشود و برگشت تغيير مكان نيز مساوي يا بيشتر از80 درصد حداكثر خيز اوليه در آزمايش مجدد باشد ميتوان آنرا قبول نمود.
- اگر باز هم قطعه مردود شود اما ترك و خرابي حاصل گردد و قطعه تعمير شود يا سطحانتظار از قطعه تغيير كند نبايد آزمايش مجدد انجام گردد مگر اينكه در تعمير ومقاوم سازي سطح كيفي سازه ارتقاء يافته باشد.