Contenu connexe
Similaire à آزمایش سازه ای
Similaire à آزمایش سازه ای (16)
آزمایش سازه ای
- 1. تئوری و مبانی ،اساسبار آزمایشمحل درهای سازه بربتنی
دانشمند آرمیتا1*مقامی قائم حمیدرضا ،2
1-دانشکده ،هرمزگان دانشگاه ،عمران کارشناسی دانشجویمهندسی و فنی،Daneshmand.armita@yahoo.com
2-دانشکده ،هرمزگان دانشگاه ،عمران کارشناسی دانشجویو فنیمهندسی،Hamidrezaghaemmaghami@yahoo.com
چکیده
نیست چنین این همیشهکهمهندسی اصول اساس بر محاسبات طریق از موجود سازه ایمنی دادن نشان برایکهپذیرفت کلی طور بهشده ه
شود عمل،های سازه مواقع برخیدادن نشان برای تنهایی به محاسبات است ممکن آنها برای که هستند یانطباقبرایتصرفدگرفته نظر ر
،آنها از استفاده یا و شده.نباشد کافیشرایطی چنین دردرب ارزشمندی اطالعات تواند می محل در بار آزمایش ،موجو سازه عملکرد ارهد
کند فراهم،نیست آشکار محاسباتی مرسوم روش با آسانی به که سودمند ای سازه رفتار از تواند می و.گیرد بهرههدفاصلی،بار آزمایش
.است سازه ایمنی دادن نشاناینها آزمایش،کنند نمی مشخص را بار حمل محدودیت و طراحی مقاومت بار.،کلی طور بههای آزمایش
،شود می استفاده اضافی بارهای تحمل برای سازه توانایی تعیین برای بارسازه ایمنی ایجاد برایهایی سازه درس کمبودهای کهس و اختاز
یااند شده تخریب و دیده آسیب،،طرح تقویت در تأثیر برای طراحی روش اعتبار بهدر سازه رفتار مورد در آگاهی آوردن دست به برای
مفید اثرات محاسبه خصوصوپنهاناعمال،تکمیل برای ،بار های مسیر.است سازه رفتار فهم هدف با تحلیلی کار کردن هماهنگ یا اعتبار
اینجا درمحل در بار آزمایش هدف و منطق درباره،های سازه ساختاری بررسی دربتنیکن می بحثیماعمال تجهیزات برای هایی روش و
می ارائه باردهیم.
واژه:کلیدی هایای سازه آزمایشبار آزمایش ،محل دربت های سازه باربری ،شده ساخته نی،ای سازه آزمایش های مزیت
1-در بار آزمایشسازه ارزیابی
،موجود شرایط ایجاد برای ای سازه ارزیابی هرگونه از هدف،ای سازه عملکرد بر مؤثر مسئله شناساییاصالحی اقدامات اجرای و توسعه و
.است نیاز مورداغلبموجود سازه ارزیابی،ها مؤلفه و سازه توانایی با رابطه در تحقیق برای ساختاری تحلیل و تجزیه انجام به نیازی
مقاومتبرابر در آنباربرداری بهرهکهتوسطنامه آئین.است شده تعیین ساز و ساخت بر حاکم
ًاغالبگرفت قرار آن در سازه که ای منطقه شرایط ارزیابی به نیاز موجود های سازه ارزیابی.دارد است هبرای منطقه در شده جمع اطالعات
ای سازه آنالیز تکمیل،مسئله در سازه های مؤلفه یا سازه کفایت ایجاد.شود می استفادهّمااموارد بعضی درآن نتیجهساز الیزممکن ای ه
نباشد قطعی استآورده دست به نتایج در اعتماد از باالیی سطح ون.شودشرایطی چنین درآزم درآگاه که است ممکن محل در بار ایشی
شود آورده دست به سازه رفتار با رابطه در بیشتریکفایت قطعیت به وبرد پی سازه.
،باشد گران تواند می بار آزمایش های برنامهبنابرکه شوند استفاده زمانی تنها باید ها آزمایش اینبا بخواهیمر بیشتری دقتمنابع وی
کنیم بحث آنالیزیودارد وجود باالیی اطمینانکه سازه رفتار درباره سؤاالت به دادن پاسخ با تواند می بار آزمایش این از حاصل نتایج که
،نیست مشهود ها آنالیز دیگر از.کند کمک
2-بار آزمایش برنامه
ًاعموم:شود می داده توضیح زیر در که است وظایفی انجام شامل بار آزمایش برنامه یک
- 2. 2-1-بار آزمایش هدف تعریف
.کند تعریف را بار آزمایش اهداف وضوح به باید مهندس،اهدافاعضا همه برای باید بار آزمایش برنامه با ارتباط در خطرات و مزایای
مثال عنوان باشد(به واضح درگیرمالک.)اداری ساختمان و
ًالمعمو بار های آزمایش:دارد بر در را زیر اهداف
-به تواند می ای سازه المان یا سازه اینکه دادن نشانطراحی بارهای مقابل در ایمن صورت،مقاومت شکست مقابل در ایمنی ضریب با
کند.
-ترک عرض و ها شکل تغییر ایجاد باعث سرویس بارهای اینکه دادن نشانهاییتعیین کنونی ارزش ،یا صنعت استاندارد حد از بیش که
شده داده سازه یک از برداری بهره برای شده.نمیشود
2-2-آزمایش های المان انتخاب
آزمایش عناصر و آزمایش مناطق از تعدادی که است نیاز غیره و اجرا زمان ،اجرا هزینه ،منطقه به دسترسی برای ها محدودیت به توجه با
طو به باشد مشابه ای سازه عناصر یا مناطق نماینده باید آزمایش برای منتخب ای سازه های المان یا سازه از بخشی بنابراین .شوند محدودری
دارد مهندس توسط موجود شرایط از جامع بررسی یک به نیاز ،انتخاب فرآیند .داد تعمیم دیگر مناطق به توان می را بار آزمایش نتیجه که
م که:شود زیر قبیل از پارامترهایی ارزیابی شامل است مکن
-هندسی نمایش(آرماتور و ها دهانه و عرضی مقاطع)گذاری
-سختی نمایش()...و شکست ،تخریب ،خوردگی ترک الگوی
-نبار های نسبت مایش
2-3-بار آزمایش پروتکل توسعه
حین سازه کارایی تخمین برای اهدافی و گذاری بار مراحل ،بار آزمایشبار آزمایش .دارد بر در را بار آزمایش تکمیل و بار آزمایش
.پذیرش معیار و گذاری بار روند :هستند یکدیگر به وابسته که است مؤلفه دو دارای
:شد خواهد گذاری بار سازه چگونه که دهد می توضیح گذاری بار روندمراحل تعدادبارگذاریبار مقدار به رسیدن برای نیاز مورد
زما مدت ،نهایی آزمونهر نمرحلهبارگذارینیاز مورد برداری بار و گذاری بار ،،مرحله هر زمانگذاری بار...و
پارامترهای .باشند کمی یا کیفی توانند می ها پارامتر این .کند می توصیف را سازه مقبولیت و کارایی تخمین پارامترهای پذیرش معیار
ارزیابی مورد بصری صورت به که هستند آنهایی کیفی،جدید های ترک از اطالعاتی شامل ،گیرند می قرارش عریض و گسترشترک دن
موجود هایقابل فیزیکی نظر از که هستند آنهایی کمی های پارامتر .اند شده ایجاد شده اعمال بارهای اثر بر که دیگری های آسیب یا
ه گیری اندازهتغییر :شامل تواند می و ستندشکل،کرنشعر و شیب زوایای ،.باشد ها ترک ض
های سازمانACI313و734آزمایش و یکنواخت بار آزمایش :کند می توصیه را پروتکل دو بتنی های سازه گذاری بار آزمایش برای
.ای چرخه بار
2-7-بار اعمال روش انتخاب
- 3. شرایط اثر باید شده اعمال بارکن تکرار را طراحی بارًالد(معمو.)یکنواخت بارهایبار،ماسه های کیسه شامل مرده هایکانت در آب،ینریا
.گیرند قرار استفاده مورد ای سازه عناصر گذاری بار برای توانند می هیدرولیکی های جک شامل مکانیکی دستگاههایانتخابروش
،بار آزمایش هدف به بار اعمال،محل شرایطمحد،زمانی های ودیت.دارد بستگی غیره و تجهیزات بودن دسترس در،کلی طور بهاستفاده
دو هر ازبار، هیدرولیکی های جک و مردهو مناسب طراحی بار تعیین برای دقیق ای سازه تحلیل و تجزیه منظور به اجرایی مهندس به نیاز
باشد می بارها این اعمال برای بار آزمایش اندازی راه.،شود می استفاده محل در بار آزمایش برای که بار اعمال متنوع های روشادام دره
.شد خواهد داده توضیح
2-5-ای سازه آنالیز
.دارد نیاز آزمایش از بعد و قبل ای سازه آنالیز به ، بار آزمایش هرو آزمایش بارهای تخمین برای معمول طور به آزمایش از قبل آنالیز
تعیینطرح بار.شود می انجاماینگذاری بار حین در سازه رفتار چگونگی از اطالعاتی همچنین مقدماتی های آنالیزی عنوان به وک
دستخوش سازه چنانچه اینکه ارزیابی برای بررسیهایی شکل تغییر،شود آزمایش مدت طول در حد از بیش.دهد می ارائهًالمثممکن
استآزمایش های شکل تغییرها شکل تغییر از بزرگتر بسیارتحلیلی یکه باشدنشانمیدهدخ آسیب آزمایش بار تحت سازه،دید واهد
که.باشد داشته را آزمایش توقف حکم
گذاری بار پس آزمایش آنالیزاز بهتری درک باشود می انجام سازه واقعی رفتاربار تعیین یا سازه ایمنی ایجاد اجازه وبر بهرهدر را داری
.کند می ارائه حاضر حال محیطی شرایط
2-6-ایمن پالن یک سازی آماده
انجا هنگام در توجه مورد مسئلهبار آزمایش یک م،کارکنان ایمنییمحل ایمنی همچنین و هستند درگیر آزمایش این در که است
قرارگیریسازهایی.هستند آزمایش محل به نزدیک کهسر بارهای از معمول طور به آزمایش بارهایهستند؛ بیشتر سازه بر وارد ویس
،بنابراین.دارد وجود آزمایش طول در سازه یا المان شکست احتمالآزمایش المان ریختگی فرو نتیجه در تواند می ای سازه های شکست
میتواند که باشد شدهکند سقوط ناگهانی طور به خود اطراف های المان با همراه.
،همچنینرا بزرگی های تنش آزمایش بارهای که زمانی تا،کنند می ایجاد سازه دراز شده خرد بتن از قسمتی مانند سقوط خطر احتمال
سازهپر خطر یاشدن تاب.دارد وجود آزمایش دستگاه در فشار تحت قطعه مانند:از عبارتند معمول طور به ایمنی اقداماتر و نصباه
.شکست حال در سازه ریختن فرو از جلوگیری برای زنی شمع های برج اندازیوجود آزمایش مورد سازه و زنی شمع بین های دهانه باید
.دهد شکل تغییر آزادانه بتواند سازه تا باشد داشتهدست به ای سازه آنالیز از که انتظار مورد های شکل تغییر اساس بر باید دهانه این ابعاد
،است آمده.شوند انتخابشک حالت در که باشد بزرگ آنقدر نباید دهانه بنابراینآن نه و کند ایجاد اندازه از بیش های شکل تغییر ستقدر
آزمایش طول در سازه شکل تغییر هنگام در که کوچکازآن شکل تغییر.کند جلوگیری
3-تجهیزات و بار اعمال های روش
3-1-مرده های بار و آب از استفاده با گذاری بار
گذاری بار برای توانند می مرده بارهای.گیرند قرار استفاده مورد ای سازه های الماناز ،استفاده آب کم نسبی مخصوص وزن علت به
کانتینر(هاشکل ای استوانه ظروفیا )سیلندرها ومخازنیکه،اند شده پر آب باًالمعمواز آزمایش بارهای که وقتی222فوت بر پوند
مربع،نکنند تجاوز.است پذیر امکانشکل1،گذاری بار.دهد می نشان را آب از شده پر بشکه از استفاده بانشت از جلوگیری منظور به
- 4. ها بشکهبایدشد آنها دیدن آسیب از مانع،آزمایش محل در سیل ایجاد از که باشند ثابت گذاری بار هنگام در همچنین وجلوگی.کنند ری
معمول فشارآب از استفاده برایاساس برمحل مجاورت در زهکشی،شد انجام آزمایش وقتی که است آزمایش.کند دفع را ها آب
شکل1-آب از پر شکل ای استوانه ظروف با تنیده پیش بتن های قطعه بار آزمایش
.باشد دشوار تواند می آب دفعپروسه اما گیرند قرار استفاده مورد دور های فاضالب به آب انتقال برای توانند می آب های لوله و ها پمپ
طور به تواند می تخلیه.کند پیدا کاهش سرعت نظر از توجهی قابل
،ماسه مثل بیشتر مخصوص وزن با مواد،آجر،هستند بزرگتر آزمایش بارهای که هنگامی توانند می غیره و فوالدی های ورقموراستفاده د
.گیرند قرارًالمعمو مواد اینپالت درهایرا خود های برنامه و نقل و حمل که شوند می داده قرار چوبیتسهیل شده کنترل ای شیوه به
.کنندو آزمایش محل به بستگی مرده وزن انتخاب در محدودیتاز ناشی بارهای برابر در کافی اندازه به که دارد مجاور های مکان
،کنند مقاومت تجهیزاتًالمعموجرثقیلمی قرار استفاده مورد آزمایش محل به گذاری بار تجهیزات انتقال برای ، دار چنگکگ.یرد
جلو محور از ناشی متمرکز بارهای.باشد داشته سازه روی بر باری زیان اثرات تواند می و است مهم شده گذاری بار جراثقال
3-2-هیدرولیکی های جک از استفاده با گذاری بار
،هیدرولیکی های جک از استفاده هنگامیک بایدالعمل عکسفوالدی های المان یا موجود سازه توسط مناسبویژهساختهشدهبرای
.شود تأمین گذاری بار آزمایشداشته کافی سختی و مقاومت موجود)باید یا ها(جدید المانتا باشندن آن نتایج و آزمایش برای خللیداشته
.باشدانتخا،هیدرولیکی های جک از استفاده با بار اعمال روش ب،آزمایش بار اندازه بهدارد بستگی زمین های محدودیت و سازه هندسه.
:شود می داده توضیح زیر در خالصه طور به معمول های روش
- 5. -:پایین فشار آزمایش روشبا هیدرولیکی جک بیشتری تعداد یا یکمناسب های گاه تکیهبرمقاب در العمل عکس دادن نشان ایسازه ل
فوقانیوا آزمایش المان روی بر پایین به رو متمرکز نیروی ایجاد.)پایین شود(فشار می ستفادهشکل2نشان را روش این از کلی طرح یک
.دهد می
شکل2-پایین فشار روش
-:پایین کشش آزمایش روشیک از استفاده با هیدرولیکی جکعکسالعملزیر موجود های المان روی برین،تیرها و ها ستون مثلیا
میکرو،مرده های وزن یا شده کوبیده خاک در که هایی پایلکن می اعمال را بار.دهد قرار کشش مورد را آزمایش المان مؤثر طور به تا د
شکل3.دهد می نشان را روش این از کلی طرح یک
- 6. شکل3-پایین کشش روش
-روش:بسته حلقه آزمایششرایط از استفاده باخودالعملی عکسباردر،آزمایش مؤلفهدرمقاومت به روش اینهای العمل عکس
نیاز خارجینیست ی.شکل7گاهی تکیه تیر العمل عکس با المان دو بر همزمان طور به بارها که دهد می نشان را هیدرولیکی های جک
المان از موجود،آزمایش.شوند می اعمال
شکل7-بسته حلقه روش
- 7. 7-ان تجهیزاتاطالعات ثبت و گیری دازه
انتخاب دقت به باید ،گذاری بار مدت طول در سازه پاسخ بر نظارت برای دقیق ابزار ،اعتماد قابل و خوب نتایج آوردن دست به منظور به
تمام ،الکترونیکی وسایل از استفاده هنگام .شوندسازه پاسخ بر نظارت برای خودکار داده آوری جمع سیستم یک با معمول طور به ها داده
یا آب ،مرده بار از استفاده هنگام ،هرچند .شوند می آوری جمع ، گذاری بار آزمایش حینبار نمایش های گیجها داده ،راتو میانبه
تکمیل مرحله هر در دستی صورتوثبتکر.د
سل(بار لودگنجایش و اندازه ،شکل در ها سل لود .شود می استفاده هیدرولیکی جک توسط شده اعمال بار کردن چک برای ًالسنج)معمو
توانند می که ،شوند استفاده هیدرولیکی سیستم در مایعات فشار گیری اندازه برای توانند می نیز فشار های مبدل .دارند وجود متفاوت های
بارها به و شده کالیبره.شوند داده ارتباط شده اعمال ی
.شوند می محاسبه گذاری بار از قبل های مقیاس از استفاده با ًالمعمو مرده بارهای
.شوند استفاده کانتینرها در موجود آب میزان گیری اندازه برای توانند می ها سنج آب ،آب از استفاده هنگام
مخ های قسمت در ها کرنش و حرکات ،بار آزمایش طول درطور به ها شکل تغییر بنابراین .شوند می گیری اندازه آزمایش المان تلف
(خطی متغیر دیفرانسیل ماتور ترانسفور از استفاده با معمولLVDTیا و )نشانگرهایابزارهایشو می گیری اندازه ،گیری اندازهنمقاومت .د
شود می استفاده کرنش گیری اندازه برای معمول طور به فشارسنج الکتریکیطر این به و خورند می پیوند ماده سطح به ها سنج فشار .یق
.شد خواهد گیری اندازه فشار
.شوند مرتبط ها شکل تغییر به ًابعد توانند می که شود می استفاده آزمایش المان شیب یا و دوران گیری اندازه برای معموأل ها سنج شیب
LVDTانداز برای ها ترک سراسر در شده داده قرار های(شکل شود می استفاده ها ترک رشد مداوم گیری ه5نوری های ).مقایسه
.روند می کار به گذاری بار مرحله هر از بعد ها ترک ثبت برای معموأل که هستند مفیدی های وسیله همچنین
% حداقل ،باید گیری اندازه دستگاه دقت ،کلی طور به5گیری اندازه مقدار حداکثر ازباشد،انج مهندس لذاباید همیشه بار آزمایش ام
.دهد انجام گیری اندازه مناسب ابزار تعیین منظور به را مقادیر از اولیه محاسبات
- 8. شکل5-ورق در سنجی کرنش برای کرنش نشانگرCFRPوLVDTترک رشد میزان گیری اندازه برای
3-نتیجهگیری
خطر در های سازه کفایت عدم از اطمینان یا و پیشین های سازه ترمیم یا توسعه به نیاز و کشورمان اخیر های پیشرفت به توجه بافروپاشیو
همچنینآموزشی جنبهعالی مراکز در آنذیربط های سازمان برای نظارتی وناپذیر اجتناب جزئی آزمایشات گونه این از گیری بهره
.بود خواهدکش در آنکه ضمننظارت با بایست می و داشته کاربرد بیشتر بتنی های سازه ،بتن به نسبت فوالدی مصالح گرانی بدلیل ورمان
.نمود حاصل اطمینان آنها باربری و محاسبات نحوه بر بیشتری
کنار در دولت همواره که مواردی سایر همانند ولی بوده همراه هایی هزینه با آزمایشات گونه این انجام چه اگرهای کمک با و بوده جامعه
برطرف را مشکالت از بسیاری اقتصادینهای سازه ایمنی ارتقاء به ها هزینه نمودن کم ضمن عرصه این به شدن وارد با امیدواریم ،موده
.نماید شایان کمکی عزیزمان کشور
مراجع
[1] Gustavo Tumialan, Ph.D., PE. Nestore Galati, Ph.D., PE.and Antonio Nanni, Ph.D., PE. "In Situ Load Testing Of
Concrete Structures". Structure Magazine. April 2014. Page 10 To 12.
www.structuremag.org/article.aspx?articleID=1842