بخشی از مقاله
چکیده -
امروزه توجه بسیاری از کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه به احداث سازه های زیرزمینی، انواع تونلها، شبکه متروی شهری، نیروگاه ها و سایر مغارهای زیرزمینی برای دفن زباله های هسته ای و یا به عنوان مخازن نفت، معادن، پناهگاه ها و انبارها، تعدادی از سازه های هستند که در کشورهای مختلف به سرعت در حال ساخت و توسعه می باشند .با توجه به توسعه روز افزون سازه های زیرزمینی و هزینه های فروانی که برای ساخت هر یک از این سازه ها صرف می گردد و نیز اهمیت آنها در شبکه حمل و نقل بین شهری و داخل شهری و خطری که در صورت آسیب دیدگی آنها متوجه جان مردم می شود، لازم است که پایداری آنهادر برابر خطرات ناشی از زلزله مورد مطالعه قرار گیرد .در این مقاله به بررسی تاثیرات آرماتور بر روی سگمنت های بتنی پرداخته شده است.
مقدمه
امروزه در همه پروژه های عمرانی بتنی که اجرا می شوند جهت کنترل یکنواختی بتن تولیدی بچنگ ها ، بتونیرها و … و نیز اطمینان از حصول حداقل مقاومت مورد نیاز اقدام به تهیه نمونه های بتنی می شود . این نمونه ها ، پس از عمل آوری مناسب و رسیدن به سن مقاومت مشخصه مطابق با استانداردهای معتبر مورد آزمایش قرار می گیرند . نتیجه این آزمایش ملاک مناسبی برای تعیین مقاومت بالقوه بتن می باشد و اگر مراحل آزمایش بر اساس توصیه های استاندارد های معتبر انجام شود ارزیابی قابل قبولی رادر این زمینه می تواند ارائه دهد .
روش تهیه مقاله
همانگونه که اشاره شد پس از نمونه گیری از بتن و شکستن نمونه ها در سن مورد نظر ، مقاومت فشاری بتن مشخص می شود . حال اگر در طی انجام مراحل این آزمایش خطاهایی وجود داشته باشد ، مثلا نمونه ها در نقل وا نتقالات اولیه ضربه بخورند و یا به نحو مناسبی عمل آوری نشوند .طبیعتا نمی توانند »مقاومت بالقوه بتن « را که هدف و منظور اصلی آزمایش مقاومت فشاری بوده است را تعیین کنند
بنابراین در چنین مواقعی جواب ها معتبر نبوده و قابل استناد نیست . در این موارد و نیز در مواقعی که اساسا نمونه قابل اطمینانی تهیه نشده باشد باید مقاومت بتن را به طریق دیگری تعیین نمود . در این هنگام یکی از روش های متداول ، تهیه مغزه - کر - از سازه بتنی اجرا شده می باشد . مغزه ها به وسیله مته دستگاه کرگیر بریده شده و بصورت نمونه استوانه ای شکل بدست می آید .
ابتدا و انتهای این مغزه بوسیله دستگاه مخصوص بریده شده و با توجه به آنکه ممکن است سطوح انتهایی این استوانه ناصافی هایی داشته باشد جهت بارگذاری یکنواخت مراحل کلاهک گذاری - کپنیگ - انجام شده و در نهایت مغزه توس جک شکسته می شود و مقاومت بتن تعیین می گردد مقاومتی که از این طریق بدست می آید صرفا بیانگر مقاومت بالقوه بتن نیست ، چرا که نحوه عمل آوری و تراکم بتن در سازه اصلی نیز بر مقاومتی که نشان داده می شود تاثیر گذار است و این مورد یک تفاوت اصلی ومهم بین نتایج مقاومت مغزه و نتایج مقاومت نمونه های آزمایشگاهی محسوب می شود .
به عبارت دیگر نمونه های آزمایشگاهی بواسطه آنکه بتن آنها کاملا متراکم می شوند و در شرای استاندارد آزمایشگاهی عمل آوری می شوند ، مقاومت بالقوه بتن را بهتر نشان می دهند. علاوه بر این مورد ، عوامل دیگری نیز در مقوامت مغزه ها تاثیر گذارند . یکی از مهمترین این عوامل که قصد داریم در این گزارش آن را مورد بررسی قرار دهیم »تاثیر وجود آرماتور در مغزه« می باشد . در اکثر استانداردها توصیه شده است مغزه گیری به نحوی انجام شود که آرماتور در داخل مغزه وجود نداشته باشد و یا در صورت وجود آرماتور در مغزه اولیه ، سعی می شود هنگام بریدن مغزه قطعه ای از آن را که دارای آرماتور نیست تهیه کرده و آزمایش را بر روی آن انجام دهند
.اگر چه وضعیت در بسیاری از موارد عملی است و معمولا می توان مغزه بدون آرماتور تهیه کرد اما در برخی موارد به دلیل فشردگی آرماتوربندی سازه این امکان فراهم نمی شود . نمونه این موارد را در تیرهای پروژه جم شاهد هستیم . در این تیرها به دلیل نزدیک بودن آرماتورها عملا امکان تهیه مغزه بدون آرماتور فراهم نمی شود . در غالب مغزه هایی که قبلا توس آزمایشگاه مکانیک خاک وزارت راه از این تیرها تهیه شدند آرماتور وجود داشت . بعضا دربرخی مغزه ها چندین آرماتور افقی و یا مورب نیز مشاهده شد حتی در برخی موارد مغزه های گرفته شده مشاهده می شود که وزن آرماتور موجود در مغزه بیشتر از وزن بتن موجود در مغزه می باشد .
عکس های تهیه شده در هنگام کرگیری موید این مطلب می باشد .
در تحقیق حاضر تلاش شد با کمک امکانات آزمایشگاهی شرایطی فراهم شود که بتوان عامل »وجود آرماتور در مغزه« را مورد ارزیابی قرارداد .جهت رسیدن به این مقصود ابتدا باید سایر عوامل موثر در مقاومت مغزه نظیر عمل آوری و تراکم و … را حذف کرد ، به نحوی که تنها عامل تاثیر گذار ، آرماتور موجود در مغزه باشد . شرح فعالیت های انجام شده در ادامه مطلب خواهد آمد .
شرح فعالیت های آزمایشگاهی:
به منظور مقایسه تاثیر آرماتور در مقاومت مغزه ، دو دسته نمونه بتنی در آزمایشگاه ساخته شد . در یک دسته از نمونه ها از آرماتور استفاده شد و دسته دوم بدون آنکه در آنها از آرماتور استفاده شود تهیه شدند . بتن هر دو دسته مشابه یکدیگر می باشد . شرای تراکم ، عمل آوری ، سن آزمایش و … در مورد هر دو دسته مشابه یکدیگر فراهم شد . لازم به ذکر است که جهت ساخت نمونه ها از قالب های آزمایش مقاومت خمشی کمک گرفته شد . ابعاد این نمونه های اولیه 60*15*15 سانتیمتر می باشد .
از مهمترین این قالبها می توان به ثابت بودن ارتفاع مغزه ها ذکر کرد زیرا در هنگام مغزه گیری مغزه از طرف عرض قالب خمشی گرفته می شود این روش باعث می شود که نمونه نیازی به کلاهک گذاری - کپینگ - نداشته باشد
پس از آنکه نمونه ها به سن 28 روز رسیدند هر دو دسته نمونه را از آب خارج کرده و از آنها مغزه هایی با قطر چهار اینچ تهیه گردید . بدیهی است در مغزه های نمونه های مسلح آرماتور وجود دارد ودر دسته دوم آرماتوری موجود نیست . بنابراین تنها تفاوت موجود در این دو دسته صرفا وجود آرماتور در دسته اول می باشد و سایر خصوصیات و شرای کاملا شبیه به یکدیگر است .
طبیعتا اگر مغزه های تهیه شده از این دو دسته را بوسیله دستگاه جک بتن شکن بشکنیم مقاومت هر یک مشخص خواهد شد. حال با مقایسه نتایج مقاومت مغزه های مسلح - حاوی آرماتور - با مغزه های غیر مسلح - بدون آرماتور - که از یک نوع بتن ساخته شده اند می توان به میزان تاثیر وجود آرماتور در مغزه پی برد .
پس از تهیه بتن طبق طرح اختلاط مشخص در محل آزمایشگاه ، یک عدد قالب 60*15*15 سانتیمتر بدون آرماتور و سه عدد قالب بصورت مسلح تهیه گردید . در قالب های مسلح از آرماتورهای مختلف , f10, f12, f20 f32استفاده شد . برای نوع بتن نیز 3 حالت در نظر گرفته شد
. در واقع این تحقیق 3 مرتبه انجام شده است و در هر مرتبه از یک نوع بتن استفاده شده است . مجموعا 12 قالب با ابعاد 60*15*15 سانتیمتر تهیه شده و از این قالب ها 23 عدد مغزه تهیه گردید . آرماتورهای مورد استفاده نیز کنترل شدند و از آنهایی استفاده شد که زنگ زدگی نداشته باشند .
نتیجه گیری
نتایج آزمایش ها
پس از آنکه سن نمونه ها به 28 روز رسید اقدام به مغزه گیری از آنها نموده و مغزه ها توس جک شکسته شد . نتایج مقاومت فشاری بدست آمده در ادامه مطلب آمده است . ضمنا همه مغزه های تهیه شده دارای قطر 10 سانتیمتر و ارتفاع 15 سانتیمتر می باشند و لذا ضریب تصحیح نسبت طول به قطر برای همه مغزه ها یکسان می باشد .
شکست نامنظم مغزه از محل اتصال آرماتور و بتن در شکل زیر مشاهده می شود .
حضور آرماتورهای بیشتر به شدت بر مقاومت مغزه ها اثر می گذارد در بسیاری از پروژه ها پس از ریختن بتن معمولا آب انداختن آن نیز مشاهده می شود . این آب به سطح بتن آمده و نهایتا تبخیر می شود . در بتن های مسلح در مسیر باﻻ آمدن آب ، مقداری از آن در زیر آرماتورهای افقی محبوس می شود . در نتیجه اتصال قسمت زیرین آرماتورهای افقی به بتن ضعیف تر از قسمت بالایی است و این محل یک موضع ضعف محسوب می شود .
بررسی نتایج
از بررسی نتایج آزمایش می توان موارد زیر را استنباط نمود :
-1 مقاومت کلیه مغزه های حاوی آرماتور از مغزه های بدون آرماتور مشابه کمتر می باشد .
-2 مقاومت مغزه های مسلح در بهترین حالت 24 و در بدترین وضعیت 63 نسبت به مغزه های غیر مسلح با بتن یکسان کاهش نشان می دهد .
-3 به نظر می رسد اساسا حضور هر گونه آرماتور در مغزه باعث تضعیف آن شده و یکپارچگی بتن را بر هم می زند .
-4 محل اتصال آرماتور و بتن جزء ضعیف ترین قسمت های مغزه محسوب می شود به نحوی که شکست مغزه ها عمدتا در این قسمت اتفاق می افتد .
-5 پراکندگی نتایج مقاومت مغزه های حاوی آرماتور بسیار زیاد است .
نتیجه گیری :
همانگونه که مشاهده می شود علیرغم آنکه در آزمایش های فوق از بتن های با مقاومت نسبتا بالا ومناسبی استفاده شده بود و شرای تحت کنترل و کاملا شناخته شده ای را فراهم کردیم ، نتایج مقاومتی که از کرهای دارای آرماتور گرفته شد اعداد پائین و نامناسبی را نشان می دهد . بنابراین طبیعی است هیچگاه نمی توان به این نتایج به عنوان مقاومت بتن استناد نمود .
در پروژه جم نیز همین وضعیت اتفاق افتاده است ، مغزه هایی که از تیرها گرفته شد حاوی تعداد زیادی آرماتور بود و در نتیجه مقاومت های بدست آمده در ظاهر اعداد پائینی را نشان داد . این در حالی است که بر روی همین تیرهایی که به ظاهر تصور می شود ضعیف است باری را که در طراحی در نظر گرفته شده بود اعمال نمودیم و این تیرها توانست به راحتی آنها را تحمل نماید .
از تیرهای جدیدی که در محل کارگاه جم تولید می شود ونمونه های آزمایشگاهی بتن آنها قابل قبول بوده است نیز مقداری مغزه تهیه کردیم . همانگونه که پیش بینی می شد مقاومت مغزه ها به مراتب کمتر از نمونه آزمایشگاهی آنها بدست آمد . این مطلب به روشنی موید آن است که مغزه گیری از تیرهای جم بواسطه فشردگی بیش از حد آرماتورها به هیچ وجه روش مناسبی جهت تعیین مقاومت بتن آنها نیست و نمی توان از مغزه گیری این تیرها نتیجه معتبر و قابل استنادی تهیه نمود .
پیشنهاد نهایی
با توجه به موارد فوق و تحقیقات فراوانی که به بخشی از آنها در این گزارش اشاره شد می توان با اطمینان گفت مقاومت بتن تیرهای تولید شده قبلی به مراتب بیشتر از حدودی است که تصور می شود . این تیرها به سهولت می توانند بارهای وارده را تحمل نمایند . لذا پیشنهاد می شود گزینه استفاده از تیرهای قبلی تهیه شده مجددا مورد بررسی قرار گرفته و در صورت امکان از آنها استفاده شود
