روش ­های آزمایش بارگذاری ریزشمع یا میکروپایل ­ها

  • روش استعمال بار

اگر ریزشمع (یا میکروپایل)  برای بارهای کششی و فشاری طراحی شده باشد، پس بایستی هر دو شرایط بارگذاری ریزشمع آزمایش شود. اگر قرار است، یک ریزشمع (یا میکروپایل)  تحت هر دو بار فشاری و کششی آزمایش شود، پیشنهاد می­گردد که ابتدا آزمایش کششی صورت پذیرد. بدین ترتیب شمع می­تواند در طی آزمایش فشاری استراحت کند، در حالیکه بخشی از جابجایی روبه بالای باقیمانده در طی آزمایش کششی، هنوز رخ می­دهند.

اعمال بار را می­توان طی یک سیکل بطور فزاینده تا ظرفیت مورد نیاز پیش برد، یا در طی چند سیکل در حین اعمال بار و حذف آن بصورت نموی به حداکثر بار برسیم.

اگر هدف رسیدن به ظرفیت نهایی شمع باشد، ممکن است استفاده از بارگذاری چرخ ه­ای ترجیح داده شود.

تحلیل الاستیک و جابجایی­ های باقیمانده اندازه­ گیری شده در طی بارگذاری چرخ ه­ای دیدگاه ­های ارزشمندی در مورد عملکرد شمع و مد گسیختگی تامین خواهد کرد، و هزینه­ های اضافی را به حداقل می­رساند.

حتی اگر در پروژه چنین شمعی داشته باشیم، معمولاً لازم نیست که آزمایش بارگذاری ریزشمع بر روی یک شمع مایل اجرا شود.

شمع­های مایل بسیار کم اجرا می­شوند، و البته بر شکل پذیری سازه و ظرفیت منتجه آن تاثیر می­گذارد، بویژه شمع ­هایی که با روش گمانه غلاف گذاری شده اجرا شده ­اند.

آزمایش یک شمع مایل، بویژه برای آزمایش­ های فشاری مشکل بوده و می­تواند هزینه­ های پروژه را افزایش دهد.

  • مدت زمان نگهداشت بار

مدت زمانی که هر بار اعمالی نگه داشته می­شود (آزمایش گرایش یک شمع به خزش) یکی دیگر از ملاحظات مهم می­باشد.

اگر یک شمع در خاک ­های غیر حساس به خزش همچون ماسه­ ها، شن­ها و یا سنگ باشد، می­توان حداکثر بار آزمایش را برای فقط 10 دقیقه نگه داشت، و اگر معیارهای پذیرش ارضاء نشدند، زمان را بیشتر کرد.

اگر شمع در خاک حساس به خزش همچون سیلت پلاستیک و یا رس اجرا شود، مدت زمان نگهداری حداکثر بار آزمایش بسته به نوع و بزرگی بارگذاری طرح، طبیعت خاک، و حساسیت سازه پشتیبانی شده، می­تواند بین 100 دقیقه تا 24 ساعت متغیر باشد.

 

  • معیار پذیرش آزمایش بارگذاری

بزرگی و جهت باری که شمع بایستی تحمل کند، در طراحی سازه تعیین می­شود.

همچنین حداکثر جابجایی شمع نیز، با لحاظ نمودن حساسیت آن به جابجایی، یا لحاظ نمودن جابجایی ­های مجاز و دوران مشخص شده پی در طی تحلیل­های لرزه ­ای، در طی طراحی سازه تعیین می­شود.

معیار جابجایی مجاز خزشی را می­توان بر طبق معیارهای استاندارد آزمایش مهار (anchor) (PTI,1996) و آزمایش میخکوبی (FHWA, 1996) که خود بر اساس یک جابجایی مجاز 2 میلیمتری بر لوگاریتم سیکل زمان به دقیقه می­باشد، تعیین کرد.

معیارهای پذیرش آزمایش بارگذاری، منحصر به نوع سازه می­باشد و نوعاً شامل موارد زیر می­باشد:

* شمع آزمایش ارزیابی بایستی بار کششی یا فشاری برابر با 250% بارگذاری مشخص طرح بهره ­برداری (2.5×DL) را بدون گسیختگی تحمل کند.

شمع آزمایش شاهد بایستی بار کششی یا فشاری برابر با 167% بارگذاری مشخص طرح بهره ­برداری (1.67×DL) را بدون گسیختگی تحمل کند. گسیختگی شمع بعنوان جابجایی ممتد راس شمع بدون افزایش در بار اعمالی تعریف می­شود.

* شمع آزمایش بایستی مقادیر بار طرح را با یک جایجایی کلی راس شمع که از —- میلیمتر بزرگتر نباشد، تحمل کند. برای آزمایش­های مرکب فشاری و کششی، جابجایی کلی بایستی نسبت به موقعیت راس شمع در شروع آزمایش اولیه اندازه­گیری شود. (توضیح: طراح سازه­ای باید جابجایی حداکثر مجاز برای راس شمع را مبتنی بر الزامات طراحی سازه­ای تعیین کند. برای جزئیات بیشتر در مورد رهنمودهای طراحی، به فصل 5 رجوع کنید).

* در حالیکه که بار اعمالی را برابر 133% بار طرح بهره ­برداری داریم، افزایش در جابجایی راس شمع (خزش) اندازه­ گیری بین دقایق 1 تا 10، نبایستی از 1 میلیمتر فراتر رود.

اگر افزایش در جابجایی از معیار مذکور فراتر رفت، مدت زمان نگهداشت بار بایستی تا 60 دقیقه یا بیشتر ادامه یابد.

نرخ خزش بین 6 و 60 دقیقه نبایستی از 2 م.م. بر لوگاریتم سیکل زمان در دقیقه  فراتر رود.

معیار پذیرش آزمایش بارگذاری ریزشمع منحصر به سازه می­باشد و بایستی بوسیله طراح بررسی شود. ممکن است، مقاوم­ سازی لرزه ­ای در سازگاری با سیستم شمع موجود، امکان جابجایی ­های بزرگ­تر را به ما بدهد.

 

  • آرایش آزمایش بارگذاری ریزشمع و ابزارسنجی

برای آزمایش­ های جانبی و محوری، رایج ­ترین و آسان­ ترین سیستم شامل یک جک هیدرولیکی و reaction arrangement می­باشد.

سیستم عکس العمل ممکن است در مجاور ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها، مهارکوبی، و یا پی­های نواری و گسترده­ای باشد که در مجموع، عکس العمل باربری زمین را برای آزمایش کششی تامین می­کند.

بار توسط یک جک هیدرولیکی اعمال می ­گردد، با همان بزرگایی که از طریق ارتباط با قرائت ­های فشار هیدرولیک از گیج نصبی بر روی جک تعیین شود.

این کورولیشن از طریق کالیبراسیون جک و گیج بدست می آید.

کالیبراسیون معمولاً در دوره ­های 90 روزه نیاز می ­باشد. 

 

 

 

ابزارهای ثبت عملکرد شمع شامل موارد زیر می­باشد: 

-گیج­ های صفحه مدرج- جابجایی­ های جانبی و عمودی معمولاً با گیج­های صفحه مدرج، با دقت قرائت 025/0 م.م. اندازه ­گیری می­شوند.

در آزمایش بارگذاری محوری، گیج ­ها بر روی یک تیر مرجع مستقل نصب می­شوند که تکیه­ گاه­ های آن حداقل در فاصله 13/2 متری از شمع مورد آزمایش قرار گرفته­ اند. متوسط قرائت ­های سه گیج برای تنظیم سر شمع استفاده می­شود. گیج­ها در اطراف شمع در یک فاصله برابر از مرکز شمع قرار می­گیرند.

-سیم به همراه آینه و خط کش (تراز)- می­توان جابجایی راس شمع را با استفاده از یک آینه در کنار یک خط کش (تراز) نصب بر روی شمع و یک سیم متصل به یک ریسمان در جلوی خط کش، قرائت نمود.

خط کش با تنظیم خط نور در لحظه ­ای که سیم با انعکاس آن به یک خط در آید، قرائت می­شود.

این روش ممکن است بعنوان پشتیبان سیستم گیج­های صفحه مدرج استفاده شود، اما دقت آن کم­تر است.

-روش مساحی- همچنین می­توان، جابجایی شمع را با استفاده از ابزار مساحی (تئودولیت، تراز) قرائت نمود. این روش ممکن است بعنوان پشتیبان سیستم گیج­های صفحه مدرج استفاده شود، اما دقت آن کمتر است.

-لود سل- از لود سل ­ها می­توان بعنوان روشی پشتیبان جهت اندازه گیری بار اعمالی به شمع استفاده نمود.

می­توان آنها را برای دقیق ­تر و ثابت­ تر نگه داشتن بار در سرتاسر آزمایش خزش در آزمایش بارگذاری ارزیابی استفاده کرد.

در حین استفاده از لود سل­ ها، باید از هم تراز شدن لود سل­ ها با محور ریزشمع (یا میکروپایل) و جک، اطمینان حاصل شود. لود سل­ها عمدتاً برای بررسی تغییرات کوچک بارها استفاده می­شوند و امکان تنظیم و ثابت نگه داشتن یک بار در طی آزمایش خزش را به ما می­دهند.

بعنوان مثال، فرض کنید که در یک آزمایش خزش لود سل برای بار اول “440” را قرائت می­کند، مهم است که “440” بر روی لود سل، بواسطه تنظیمات فشار جک در کل مدت آزمایش ثابت باشد.

بدین ترتیب اطمینان حاصل می­کنیم که بار در سرتاسر مدت آزمایش خزش براستی ثابت باشد.

-Telltales- telltaleها میله­ های فایبرگلاس یا فلزی هستند که بمنظور اندازه ­گیری جابجایی محوری شمع در آن نقاط در ارتفاع ­های مختلف به داخل دوغاب شمع میکوبند.

نوک میله در داخل دوغاب در نقاط دلخواه با remainder sheathed جاسازی می­شود تا امکان جابجایی آزادانه شمع مهیا باشد. حرکت در بالای میله با یک گیج صفحه مدرج یا ابزار اندازه­گیری الکترونیک اندازه ­گیری می­شود.

جهت اندازه گیری حرکت در چندین نقطه می­توان از Multiple telltales استفاده کرد.

بایستی دقت لازم، برای پرهیز از آسیب دیدن telltaleها در طی اجرای شمع صورت گیرد.

مثلاً ممکن است طی دوران طناب مته، میله­ ها بدور آن بپیچند شوند و آسیب ببینند، یا اینکه حین تزریق دوغاب آسیب ببینند.

-گیج­ های کرنشی- برای اندازه­ گیری تراز تنش در تقویت کنند­ه­ ها در سطوح مختلف شمع، می توان گیج ­های کرنشی را بر روی فولادهای مسلح کننده نصب نمود.

دقت شود که گیج­ ها و سیم ­های اتصال در طی اجرا آسیب نبینند.

گیج­های کرنشی، بیشتر از نوع سیم ارتعاشی استفاده می­شوند (اگر بتوان استفاده نمود).

-انحراف سنج – برای اندازه­ گیری تغییر شکل­ های شمع در طی آزمایش بارگذاری جانبی می­توان از انحراف سنج استفاده نمود