آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش در مهندسی عمران

در این مقاله قصد داریم در مورد آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش صحبت کنیم و اطلاعات مفیدی در مورد پی شمعی، نحوه و هدف اجرا و اهداف انجام آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش به دست بیاوریم. در برخی موارد امکان استفاده از پی یا فوندانسیون‌های معمولی با سطح کم برای اجرای پروژه‌های ساختمانی وجود ندارد. در این‌گونه موارد برای انتقال بارها و تنش‌های اعمالی سازه به زمین سفت، ناچار به استفاده از پی‌های عمیقی هستیم که تحمل وزن سازه را داشته و بارهای عمودی را به زمینی سفت انتقال دهند. به این پی‌های عمیق، پی شمعی گفته می‌شود.

اگر بنا بر دلایلی همانند دلایل ذکرشده یا نشست‌های زیاد بر روی خاک سست و مشکلات محیطی، باید از شمع استفاده کنیم تا استحکام و ایمنی سازه با خطر مواجه نشود. استفاده از پی عمیق یا همان شمع، طراح و مهندس ساختمان به داده‌هایی نیاز دارد که بتواند طول شمع، قطر شمع، زاویه ورود شمع به زمین و فاصله سطح خاک تا زمین سفت لایه‌های زیرین را به دست بیاورد. این داده‌ها توسط آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش به دست می‌آیند و به مهندس یا پیمانکار می‌گویند که برای اجرای سازه دقیقاً به چه نوع شمعی نیاز دارد. برای آشنایی بیشتر با آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش و پی‌های عمقی شمعی، پیشنهاد می‌کنیم تا انتهای این مطلب ما را همراهی کنید.

آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش

پی شمعی یا شمع چیست؟

به پی‌های عمیق در اصطلاح پی شمعی گفته می‌شود، چرا که با استفاده از ابزار ساختمانی به نام شمع اجرا می‌شود. این پی همچنین در گفتار عامیانه شمع خطاب می‌شود. هر سازه عمرانی و ژئوتکنیکی با استفاده از پی یا فوندانسیون خود به زمین زیرین مرتبط می‌شود. پی سازه نقش بسیار مهمی در تأمین ایمنی و استحکام سازه در برابر عوامل محیطی دارد.

وزن سازه که مهم‌ترین عامل خطر محسوب می‌شود، توسط همین پی به زمین سفت زیرین سازه ارتباط داده می‌شود تا بارهای قائم وارده شامل وزن ستون‌ها، دیوارها، سقف‌ها و هم‌چنین بارهای افقی (باد و زلزله) را دریافت کرده و با یک نسبت مشخص، پس از پخش کردن، به زمین منتقل کند.

بیشتر بخوانید:آزمایش بررسی خاک

پی ساختمان انواع مختلفی دارد و بنا بر شرایط سازه و زمین، با روش‌های مختلفی اجرا می‌شود. در حالت کلی، نوع پی بر اساس وزن سازه، نوع خاک زیرین سازه، ظرفیت باربری خاک و پارامترهای محیطی دیگر انتخاب و اجرا می‌شود. پی‌های عمیق یا شمع‌ها نسبت عمق به عرض (D/B) بزرگ‌تر از ۵ دارند.

به‌طور کلی پی زمانی عمیق محسوب می‌شود که یکی از شرایط زیر را داشته باشد:

  • 6<(D/B) B<1
  • 5<(D/B)     B>1

شمع‌ها نوعی ابزار و مصالح ساختمانی لاغر و ستون مانندی هستند که وظیفه آن‌ها انتقال بارهای سازه اعم از بارهای محوری، بارهای جانبی و بار لنگر به زمین سخت است. شمع‌ها این کار را به‌صورت قائم یا با زاویه بسیار کم و جزئی انجام می‌دهند.

میخکوبی یا نیلینگ یکی از روش های پایدار سازی گود را بیشتر بشناسید

لایه سخت می‌تواند در عمق کم یا عمق زیاد باشد. اگر لایه سخت زمین در عمق زیادی باشد یا به‌واسطه وجود آب در نقاط ساحلی و دریایی، فاصله بین سازه اصلی و لایه سخت زیاد باشد، باید از شمع استفاده کنیم. شمع‌ها از جنس چوب، بتن مسلح و فولاد ساخته می‌شوند. جنس شمع با توجه به عملکرد شمع‌ها، محل مورد استفاده و در دسترس بودن انتخاب می‌شود.

آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش

تعیین ظرفیت باربری پی‌های عمیق با استفاده از روش‌های زیر انجام می‌شود:

  • روش تحلیل استاتیکی مبتنی بر پارامترهای مقاومت برشی
  • استناد بر نتایج آزمایش‌های درجا همانند آزمایش SPT و CPT
  • آزمایش بارگذاری استاتیکی (Static Pile Load Test)
  • روش‌های دینامیکی (Dynamic Pile Load Testing)
  • فرمول‌های دینامیکی
  • تحلیل معادله موج: WEAP
  • آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع: PDA
  • تحلیل انطباق سیگنال: CAPWAP

با استفاده از آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش یا تست PDA، بیشتر شمع‌ها تست‌شده و صرفه‌جویی زیادی در زمان و هزینه پروژه انجام می‌شود. آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش برخلاف سایر آزمایش‌ها، کم‌هزینه‌تر بوده و با سرعت بالاتری به نتایج نهایی می‌رسد. همچنین در سازه‌های فراساحلی که شمع درون دریا و در داخل آب کوبیده می‌شود، امکان انجام آزمایش استاتیکی وجود ندارد.

اساس کار انجام آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش، اندازه‌گیری دینامیکی مقادیر نیرو و سرعت ضربات وارده از چکش به رأس شمع است. با به‌دست آوردن مقادیر نیرو و سرعت ضربات، تعیین ظرفیت باربری شمع از روابط نیرو- مومنتوم کار ساده‌ای خواهد بود.

عوامل زیر در انجام آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش تأثیرگذار هستند:

  • راندمان چکش
  • وزن چکش
  • ارتفاع سقوط چکش
  • مقدار نفوذ نوک شمع به ازای هر ضربه
  • فشردگی الاستیک بالشتک
  • فشردگی الاستیک شمع
  • فشردگی الاستیک خاک و وزن شمع

اطلاعاتی که از آزمایش بارگذاری دینامیکی حاصل می‌شود به شرح زیر است:

  • ظرفیت باربری استاتیکی شمع
  • عملکرد شمع کوب و میزان انرژی انتقال‌یافته به شمع
  • تنش‌های ایجادشده در شمع در زمان کوبش
  • آسیب‌دیدگی در شمع و محل آسیب‌دیدگی
  • پارامترهای ورودی تحلیل معادله موج

درباره انواع روش های بهسازی خاک اعم از  تزریق با فشار بالا یا جت گروتینگ،میکروپایل و ریزشمع، تراکم دینامیکی بیشتر بدانید.

روش انجام آزمایش دینامیکی شمع یا تست PDA

برای شروع آزمایش گیج‌ها را به شمع متصل کنید. پس از آن شمع توسط چکش یا با استفاده از سقوط وزنه و انفجار کوبیده می‌شود. موج ایجادشده توسط شمع به کمک کامپیوتر آشکارشده و مقدار نفوذ شمع درون خاک به دست می‌آید. نتایج آزمایش در قالب سرعت و تنش ایجادشده درون شمع توسط کامپیوتر تفسیر می‌شوند.

به کمک تحلیل حرکت موج توسط مقادیر به‌دست آمده می‌توان عملکرد چکش، بالشتک، هم‌راستایی چکش با شمع، طول و عمق ترک در شمع‌های بتنی، محل کمانش در شمع‌های فولادی، مشکلات خرابی و آسیب‌دیدگی شمع حین کوبش و بازده چکش را مورد بررسی قرار داد.

سرعت حرکت موج در شمع به کمک مقدار کرنش ایجادشده در شمع (قرائت توسط کرنش‌سنج) و بررسی سرعت انتشار موج در شمع (قرائن توسط شتاب سنج) محاسبه می‌شود. با در دست داشتن مساحت شمع، مدول الاستیسیته، مقدار کرنش و سرعت انتشار موج، می‌توان نیروی وارده به شمع را به‌صورت دقیق محاسبه کرد.

عدد محاسبه‌شده از دقت بسیار بالایی برخوردار است و می‌تواند به مهندسان در طراحی و اجرای سازه‌های بزرگ کمک کند. تنها ایرادی که می‌توان به آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش گرفت این است که اگر انرژی چکش به‌اندازه‌ای نباشد که بتواند مقاومت شمع را فعال کند، پیش‌بینی ظرفیت باربری شمع تقریباً غیرممکن خواهد بود.

روش انجام آزمایش دینامیکی شمع

سخن پایانی

در این آزمایش با آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش آشنا شدیم. متوجه شدیم که شمع‌ها نوعی ابزار و مصالح ساختمانی لاغر و ستون مانندی هستند که وظیفه آن‌ها انتقال بارهای سازه اعم از بارهای محوری، بارهای جانبی و بار لنگر به زمین سخت است. اگر لایه سخت زمین در عمق زیادی باشد یا به‌واسطه وجود آب در نقاط ساحلی و دریایی، فاصله بین سازه اصلی و لایه سخت زیاد باشد، باید از شمع استفاده کنیم.

اساس کار انجام آزمایش بارگذاری دینامیکی شمع با چکش، اندازه‌گیری دینامیکی مقادیر نیرو و سرعت ضربات وارده از چکش به رأس شمع است. با به‌دست آوردن مقادیر نیرو و سرعت ضربات، تعیین ظرفیت باربری شمع از روابط نیرو- مومنتوم کار ساده‌ای خواهد بود.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مطالب مورد بحث در این پست
آخرین مطالب
خرپا در سقف شیروانی و انواع آن
سازه

خرپا در سقف شیروانی و انواع آن

خرپا در سقف شیروانی از انواع مختلفی برخوردار است و بسته به نوع موارد استفاده آن، در کاربردهای مختلف به کار گرفته می‌شود. در این مقاله با بررسی انواع آن به آشنایی بیشتر با آن پرداخته شده است. … ادامه مطلب