- آزمايش بارگذاري اعضاء خمشي بتنی
جهت بررسي ظرفيت باربري خمشي اعضاء سازه مانند تير و دال جهت قبول يا رد بتن از نظر سازه‌اي و يا ارزيابي سازه‌هاي اجراء شده و ايمني آن و يا ارزيابي سازه‌هاي آسيب ديده و يا عدم انطباق با آئين نامه فعلي در زمان ساخت و يا تغيير شرايط بهره‌برداري بايستي موارد ذيل را در نظر گرفت.
- دستگاه نظارت در صورت بروز و وجود ترديد در ظرفيت باربري پس از انجام محاسبات تحليلي مي‌تواند درخواست آزمايش بارگذاري را برروي قسمت مشكوك و يا تمام سازه ارائه نمايد.
- آزمايش بارگذاري بايد تحت نظر نظارت و پس از گذشت حداقل 8 هفته از زمان اجراء آن قسمت مشكوك انجام شود مگر آنكه طراح و كارفرما و پيمانكار همگي با انجام آزمايش در سن كمتر موافقت كنند.
- آزمايش بارگذاري بايد به نحوي انجام گيرد كه اولاً منجر به خرابي و ريزش سازه يا بخشي از آن نشود و در صورت بروز خرابي، امنيت جاني افراد و سالم ماندن تجهيزات موجود 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 قبول نظارت باشد ضروري است.
- اگر قرار باشد فقط قسمتي از سازه بارگذاري شود بايد به نحوي بارگذاري گردد كه عامل ضعف مورد شك بخوبي بررسي شود. اين امر در تيرها و دالهاي يكسره داراي اهميت زيادي است و بايد به توزيع باربرروي عضو خمشي و ايجاد حداكثر لنگر و تلاشهاي ممكن توجه نمود.
- 48 ساعت قبل از آن كه بارهاي آزمايش وارد شود، لازم است بارمرده قطعات كامل شود و تا زمان اتمام آزمايش در محل باقي بماند و معمولاً بار مرده به دلايلي هنوز در 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 اعمال گردد. 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. امكان استفاده از ماسه يا خاك بصورت فله‌اي و بدون كيسه نيز وجود دارد اما هر نوع مصالح بارگذاري نبايد در هنگامي كه روي عضو قرار دارد داراي اثر قوس باشد و بتواند بار خود را مستقيماً در همان نقطه وارد نمايد.
- قبل از اينكه تتمه بار مرده وارد شود بايد ابعاد محل بارگذاري، ابعاد مقطع عضو يا اعضاء مورد نظر و روندكار مشخص شود و مقدار تتمه بار مرده لازم و مقدار بارهاي آزمايشي در كل و در هر مرحله مشخص گردد و مصالح بارگذاري تهيه شود تا در حين كار مشكل يا وقفه ناخواسته پيش نيايد.
- پس از اعمال تتمه بار مرده لازم است مباني قرائت‌هاي خيز و تغيير مكآن ها قبل از اعمال بار آزمايش مشخص شود و اقدامات لازم جهت نصب تير مرجع و وسايل اندازه‌گيري صورت گيرد. بديهي است مبناي قرائت خيز بايد چنان باشد كه فقط خيز را در نقطه مورد نظر در اثر بارگذاري برروي قطعه مزبور نشان دهد و تأثير تغيير طول ساير اعضاء در خيز مربوطه وارد نشود. معمولاً براي اين امر تير مرجع را برروي ستونها يا ديواره‌هاي بار مربوطه قرار مي‌دهند تا بطور خودكار تغيير شكل قائم آن ها از كل خيز كسر گردد و خيز خالص بدست آيد. خيز معمولاً در نقاطي كه احتمال داده مي‌شود حداكثر خيز و تغيير شكل حاصل شود اندازه‌گيري مي‌شود.
- بار آزمايش با احتساب بار مرده موجود در هنگام آزمايش برابر 95/0 بار نهايي مرده و زنده (با ضريب) واقع مي‌شود و برروي عضو يا بخش مورد نظر وارد مي‌گردد. بار زنده 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/m2 500 و Kg/m2200 = L باشد 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 سرويس جمعاً Kg/m2 700 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 مرحله بدون وارد كردن ضربه به سازه اعمال شود. در اين مرحله هدايت تيم و نظارت بر آن كاملاً ضروري است و بايد از توزيع يكنواخت بار و اعمال همه آن (نه كم و نه زياد) بر عضو 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 زنده اعمال شده باشد به همين دليل افزايش دقيقاً يكسان مطرح نشده است. در مثال فوق اگر در چهار مرحله بارگذاري شود، بارگذاري هر مرحله Kg/m2 95 خواهد بود و مسلماً پس از مراحل اول 595 و پس از مرحله دوم Kg/m2690 وجود خواهد داشت كه مي‌توان آنرا به 700 رسانيد و مرحله بعدي را Kg/m2 85 در نظر گرفت.
برخي علاقمندند در زير بار سرويس نيز وضعيت عضو موردنظر را دقيقاً بررسي نمايند 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 هر مرحله از بار بايد خيز در فواصل زماني مساوي اندازه‌گيري شود تا تغيير شكلها تقريباً به وضعيت مقادير ثابت برسند. براي اين منظور اگر تغيير بين دو قرائت خيز متوالي به فاصله حداقل 2 ساعت از 10 درصد خيز كل اوليه ثبت شده براي مرحل بارگذاري جاري تجاوز نكند، مي‌توان تغيير شكلها را تقريباً ثابت شده تلقي كرد و بار مرحله بعدي راوارد نمود.
- اگر در طول آزمايش خيزها از حداكثر خيز مجاز تجاوز نمايد آزمايش را بايد متوقف كرد اما در صورت صلاحديد مهندس ناظر و مهندس آزمايش كننده، آزمايش مي‌تواند ادامه يابد كه اين مسئله دقيقاً به اينكه آزمايش در چه مرحله‌اي است و چه وضعيتي در قطعه حاكم 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 وضعيت قطعه يا اعضاء از نزديك بايد بررسي و ثبت شده باشد تا تغييرات حاصله بتواند مشخص شود. 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 مي‌شود مي‌تواند انجام شود كه دستگاههاي الكترونيكي ثبات مي‌توانند كمك مؤثري باشند و پاسخي 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 يا بيشتر انجام مي‌شود و مقدار بار برداشته شده در هر مرحله نبايد از دو برابر مقدار بارگذاري در هر مرحله تجاوز نمايد.
- شروع باربرداري هر مرحله نيز تابع ضوابط بارگذاري در هر مرحله است با اين تفاوت كه در اينجا خيزها در حال كاهش است و وقتي آهنگ برگشت خيز ثابت شد مرحله بعدي باربرداري آغاز مي‌شود. مسلماً در اين حالت بار مرده سرويس وجود خواهد داشت.
- 24 ساعت 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 در پايان 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 بين تكيه‌گاهها به اضافه ارتفاع عضو، هر كدام كوچكتر است، مي‌باشد. در تيرها يا دالهاي 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 در آن قسمت داده شود.
- در صورتيكه خيز موجود از حد مجاز فوق تجاوز نمايد اما برگشت تغيير مكان طي 24 ساعت پس از حذف بار آزمايش مساوي با 75 درصد حداكثر خيز اوليه باشد ظرفيت باربري تأمين است در غير اينصورت نمي‌توان سازه يا عضو را از اين نظر قبول نمود. برگشت خيز نشانه رفتار الاستيك مي‌باشد و نشان مي دهد سازه به محدوده پلاستيك بصورت جدي وارد نشده است (در عضو پيش تنيده اين مقدار 80 درصد است). زير بار سرويس نبايد از خيز محاسباتي طراحي تجاوز شود و تركي بوجود آيد.
- درصورتيكه قطعات از نوع غير پيش تنيده و در آزمايش مردود تلقي شده باشند مي‌توان آنرا پس از حداقل 72 ساعت از شروع باربرداري مجدداً مورد آزمايش قرار داد. در اين حالت اگر ترك يا شكست و گسيختگي خاصي مشاهده نشود و برگشت تغيير مكان نيز مساوي يا بيشتر از 80 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 سطح انتظار از قطعه تغيير كند نبايد آزمايش مجدد انجام گردد مگر اينكه در تعمير و مقاوم سازي سطح كيفي سازه ارتقاء يافته باشد.