رفتارنگاری (Monitoring) به معنای بررسی عملکرد یک سازه در دوران ساخت و مرحله بهره برداری و تطبیق آن با پیش بینی های زمان طراحی می باشد. طراحی یک سازه بر پایه اطلاعات فنی به دست آمده از نتایج آزمایشگاهی روی مصالح و با در نظر گرفتن یک قانون رفتاری صورت می پذیرد. برای اطمینان از صحت طراحی، عملکرد سازه مورد ارزیابی دقیق قرار می گیرد تا در صورت عدم تطبیق با پیش بینی های طراحی و یا بروز مشکل، تمهیدات لازم اندیشیده شده و انجام پذیرد. رفتارنگاری در سازه های خاکی همچون سد های خاکی از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. زیرا به علت اینکه محیط خاک از سه عنصر خاک، آب و هوا تشکیل می شود، دارای رفتار خاص و پیچیده ای می باشد. پدیده هایی همچون روانگرایی، لغزش شیروانی ها، پدیده رگاب یا جوشش و شستگی مصالح ریزدانه از جمله مواردی است که بر پیچیدگی رفتار خاک می افزاید. پیش بینی دقیق رفتار خاک به علت غیر همسان و غیر همگن بودن آن بسیار مشکل می باشد. بنابراین در دوران ساخت و بهره برداری باید همواره رفتار خاک مورد بررسی قرار گیرد. رفتارنگاری صحیح مستلزم داشتن اطلاعات درست و دقیق از نیروها و تغییر شکل های ایجاد شده در خاک می باشد که برای به دست آوردن چنین اطلاعاتی از وسایل حساس به نام ابزار دقیق (Instruments) استفاده می شود. این ابزار در نقاط مهم و حساس سازه نصب می شوند تا مقادیر تنش ها، فشارهای منفذی و تغییر شکل های اتفاق افتاده را اندازه گیری نماید. قرائت های انجام شده توسط این ابزار با مقادیر پیش بینی شده در طراحی مقایسه شده و مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. بنابراین رفتارنگاری و ابزاربندی (Monitoring & Instrumentation)، بررسی رفتار یک سازه در مقابل نیروهای وارده با استفاده از اطلاعات ابزار دقیق می باشد.
علل رفتارنگاری و ابزاربندی در سد های خاکی
ابزاربندی یک سد خاکی نمی تواند مشکلات موجود را از بین ببرد ولی می تواند در مورد مشکلات بالقوه و خطر آفرین هشدار دهد. یک سیستم ابزاربندی و رفتارنگاری مؤثر در سد های خاکی می تواند تغییرات ناگهانی غیرعادی یا روند غیرعادی دراز مدت که نمایانگر مشکلات بالقوه می باشد را کشف نماید. بررسی عملکرد یک سد و داده های رفتارنگاری حاصل باعث می شود متخصصین و کارشناسان درک بهتری از پیچیدگی نیروهای متعددی که معمولاً به طور مستقل از یکدیگر به سد وارد می شوند، داشته باشند. با توجه به موارد اشاره شده سه دلیل اصلی برای رفتارسنجی خاکریزها، پی و سد ها وجود دارد:
- مشاهده و بررسی عملکرد خاکریزها به دلایل ایمنی
- مقایسه رفتار واقعی با وضعیت پیش بینی شده توسط طراح
- کمک به بهبود دانش و به کارگیری آن در طراحی پروژه ها و سازه های آتی
رفتارنگاری در سد های خاکی به سه مرحله اصلی تقسیم می شود. زمان ساخت، اولین آبگیری و زمان بهره برداری، مراحل اصلی رفتارنگاری را تشکیل می دهند. بررسی فشارهای منفذی در داخل هسته ناشی از سربار، تغییر مکان های قائم و افقی و پدیده قوس زدگی جزء موارد رفتارنگاری در زمان ساخت سد های خاکی می باشد. فشارهای منفذی در داخل هسته در زمان ساخت به مقدار سربار و سرعت خاکریز سد و نوع مصالح و درصد رطوبت و غیره بستگی دارد. فشارهای منفذی هسته باید همواره کنترل گردد تا سرعت زیاد خاکریز باعث کاهش تنش مؤثر و ایجاد گسیختگی هیدرولیکی در هسته نشود. همچنین باید فشارهای منفذی و تغییر شکل ها به منظور بررسی پایداری شیروانی ها همواره مورد مطالعه قرار گیرند. پدیده قوس زدگی به دلیل اینکه از عوامل ایجاد گسیختگی در زمان آبگیری به شمار می رود، باید مورد ارزیابی قرار گیرد.
اولین آبگیری در سدها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. آبگیری باعث اشباع خاکریزها و تکیه گاه و کاهش ضریب اطمینان می گردد. بنابراین به علت اینکه سد ها شرایط جدید را به راحتی تحمل نمایند، می بایستی سرعت آبگیری بسیار پایین باشد. رفتارسنجی میزان نشت آب از پی و تکیه گاه ها، بررسی عملکرد دیوار آب بند یا تزریق، عملکرد پتوی زهکش اجرا شده در کاهش نفوذپذیری پی، بررسی پدیده رگاب و جوشش در پی از موارد مهم در اولین آبگیری به شمار می روند. ارزیابی تأثیر آبگیری بر فشارهای منفذی در داخل هسته، تغییر مکان های افقی و بررسی پدیده شکست هیدرولیکی و شست و شوی ذرات ریزدانه هسته جز فرآیند رفتارسنجی بدنه سد در زمان اولین آبگیری به شمار می روند.
بررسی میزان نشت آب از پی و هسته، رفتارسنجی پایداری شیب ها و تکیه گاه ها به وسیله اندازه گیری تغییر مکان ها و ارزیابی پدیده جوشش و شستگی ذرات ریزدانه هسته جزء موارد رفتارنگاری در زمان بهره برداری سد خاکی می باشد. بنابراین سدها به علت اهمیت بالا همواره باید تحت نظارت و کنترل باشند. رفتارنگاری لرزه خیزی و تأثیر زلزله های احتمالی بر سد در طی دوران ساخت، اولین آبگیری و بهره برداری از اهمیت فوق العاده ای برخوردار می باشد. بررسی پدیده روانگرایی و تأثیر زلزله بر فشارهای منفذی هسته و پایداری شیروانی ها می تواند اطلاعات جامع و مفیدی را در اختیار طراحان قرار دهد.
ابزار دقیق در رفتارنگاری سد های خاکی
رفتارنگاری صحیح هر سازه مهندسی مستلزم داشتن اطلاعات دقیق از تنش ها و تغییر مکان های ایجاد شده در آن می باشد. برای کسب اطلاعات از وسایلی به نام ابزار دقیق (Instruments) استفاده می شود. ابزار های دقیق رفتارنگاری در نقاط مختلف یک سازه نصب شده و در برابر تغییرات فیزیکی به وجود آمده از خود عکس العمل نشان می دهند. ابزار های دقیق شامل انواع پیزومترها (Piezometer) برای اندازه گیری فشار آب، سلول های فشار کل (Total Pressure Cell) جهت تعیین فشار کل توده خاک، انحراف سنج ها (Inclinometer) برای اندازه گیری تغییر مکان های افقی و نشست سنج ها و شتاب نگارها جهت ثبت شتاب زلزله می باشند. این ابزار برای تبدیل تغییرات به وجود آمده در سازه به مقادیر معنی دار از مبدل (Transducer) استفاده می کنند. مبدل ابزار دقیق (Instrumentation Transducer) وسیله ای برای تبدیل تغییرات فیزیکی به سیگنال های خروجی برابر با آن می باشد. مبدل های ابزار دقیق دارای سیستم های مکانیکی، هیدرولیکی، پنوماتیکی و الکتریکی می باشند.
مبدل ها در ابزار دقیق (Instrumentation Transducers)
مبدل های ابزار دقیق دارای سیستم های مکانیکی، هیدرولیکی، پنوماتیکی، تار مرتعش و الکتریکی می باشند. در این بخش نحوه کار هر یک از این سیستم ها به طور مختصر ارائه گردیده است.
مبدل های مکانیکی ابزار دقیق
مبدل های مکانیکی به دو نوع اصلی فشارسنج صفحه ای (Dial Indicator) و میکرومتر (Micrometer) تقسیم می شوند. فشارسنج صفحه ای بسیار متداول می باشد. مبدل های مکانیکی در همگرایی سنج ها (Convergence Gauges)، شیب سنج های مکانیکی (Mechanical Tiltmeters)، کرنش سنج های مکانیکی و سلول های بارگذاری مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرند.
1) فشارسنج صفحه ای (Dial Indicator): مبدل فشارسنج صفحه ای، حرکت خطی کوچک فنر بارگذاری شده را به حرکت چرخشی و بزرگ و قابل ملاحظه یک عقربه بر روی صفحه مدرج تبدیل می کند. دقت این مبدل معمولاً بیست و پنج هزارم میلی متر بوده و می تواند حرکت تا پنجاه میلی متر را اندازه گیری نماید.
2) میکرومتر (Micrometer): در میکرومتر دوران آرام پیستون دیده شده (Plunger) باعث حرکت پیستون به طرف داخل یا خارج از محفظه می شود. در ازای حرکت پیستون اندازه گیری شده و از روی مقیاسی که روی محفظه قرار دارد، مقدار دوران پیستون به دست می آید. دقت این مبدل معمولاً بیست و پنج هزارم میلی متر می باشد. بعضی از میکرومترها می توانند تا صد و پنجاه میلی متر را اندازه گیری نماید.
مبدل های هیدرولیکی
فشارسنج لوله بوردون (Bourdon Tube Pressure Gauge) و مانومتر (Manometer) دو مبدل هیدرولیکی مورد استفاده در ابزارهای ژئوتکنیکی می باشند. سیستم های هیدرولیکی بر اساس اندازه گیری فشار مایع کار می کنند.
مبدل های پنوماتیکی
مبدل های پنوماتیکی به دو سیستم اصلی شامل سیستم های جریان بسته در حالت عادی (Normally Closed) و جریان باز در حالت عادی (Normally Opened) تقسیم می شوند. مبدل های جریان بسته در حالت عادی به دو نوع اندازه گیری به هنگام قطع جریان گاز و اندازه گیری به هنگام برقراری جریان گاز تقسیم می گردند.
مبدل های تار مرتعش
مبدل تار مرتعش در سنسورهای فشار مورد استفاده در پیزومترها، سلول های اندازه گیری فشار توده خاک و نشست سنج های سطح مایع به کار می رود. این نوع مبدل همچنین مستقیماً به عنوان کرنش سنج سطحی و داخلی مورد استفاده قرار می گیرد. مبدل تار مرتعش از یک تار فلزی کشیده با دو انتهای گیردار تشکیل شده است. به گونه ای که تار دارای ارتعاش آزاد با بسامد طبیعی می باشد. با توجه به رابطه بین تغییر بسامد با کشش تار، یک حرکت کوچک بین دو انتهای تار سبب تغییر کشش در تار و به تبع آن، تغییر بسامد آن خواهد شد. بنابراین تار مرتعش می تواند به عنوان یک کرنش سنج با تغییر کشیدگی تار و اندازه گیری بسامد طبیعی عمل نماید.
مبدل های الکتریکی
مبدل های الکتریکی به طور وسیع در ابزارهای ژئوتکنیکی کاربرد دارد. این مبدل ها به کرنش سنج های الکتریکی نیز معروف هستند. کرنش سنج الکتریکی از یک سیم هادی تشکیل شده که در آن تغییرات طول با استفاده از تغییرات مقاومت به دست می آید. مقاومت یک سیم نسبت مستقیم با طول آن دارد.
منابع
- فروزان فرد، فرزاد (1392)، “گزارش رفتارنگاری و ابزار دقیق بدنه سد مخزنی” ، وزارت نیرو
در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)
- ژئوفیزیک (Geophysics)
- آزمایش سه محوری خاک (Triaxial Compression Test)
- روانگرایی خاک (Soil Liquefaction)
- روش های مقابله با روانگرایی خاک (Soil Liquefaction Mitigation)
- آزمایش برش مستقیم (Direct Shear Test)
- آزمايش بارگذاری صفحه ای (Plate Loading Test or Plate Bearing Test)
- آزمایش برش مستقیم برجا In Situ Direct Shear) Test)
- پدیده فروچاله چیست؟ (?What is The Phenomenon of Sinkhole)
- نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)
- خاک های رمبنده (Collapsible Soil)
- آزمایش دیلاتومتری (DMT: Dilatometer Test)
- مدل سازی فیزیکی در مهندسی ژئوتکنیک (Physical Modeling in Geotechnical Engineering)
- میکرو مکانیک خاک (Soil micro-mechanics)
- پی های حلقه ای، صندوقه ای و پوسته ای (ring, shell & caisson foundation)
در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :
- تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
- ریزشمع یا میکروپایل چیست؟ (Micropile & Underpinning)
- پیش بارگذاری چیست؟ (fill surcharge preloading method)
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)
- تراکم دینامیکی یا DC چیست؟ (Dynamic Compaction)
- ستون شنی ارتعاشی یا تراکم ارتعاشی چیست؟ (Vibro Stone Column)
- شمع ساختمان ، طراحی و اجرای شمع بتنی و شمع فلزی (Concrete Pile , Steel Pile)
- مدل سازی عددی تراکم دینامیکی (Numerical Modeling of Dynamic Compaction)
- بررسی دو روش تراکم دینامیکی و اختلاط عمیق در بهسازی بستر سواحل (DSM & DC)
- مقایسه دو روش تزریق با فشار بالا و اختلاط عمیق در بهسازی خاک (Jet Grouting & DSM)
در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
- نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
- انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
- مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
- سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)
- خاک مسلح یا ژئوسنتتیک چیست؟ (Geosynthetict)
- سپرکوبی چیست؟ (Sheet Pile)
- دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی چیست؟ (Diaphragm walls – Slurry walls)
- دیوار برلنی یا دیوار سولجر پایل چیست؟ (Berlin wall – Soldier Pile and Lagging System)
- زهکشی و آب بندی در گودبرداری چیست؟ (Drainage- Dewatering & Waterproofing )
- نقشه برداری یا مهندسی نقشه برداری چیست؟ (Surveying)
- پایش گود یا مانیتورینگ چیست؟ (Monitoring)
- دستورالعمل بهداشت، ایمنی و محیط زیست چیست؟ (HSE)
- فشار جانبی خاک چیست؟ (Lateral earth pressure)
در زمینه طراحی و مشاوره بیشتر مطالعه کنید :
- معرفی نرم افزار ETABS
- معرفی نرم افزار SAFE
- معرفی نرم افزار SAP2000
- معرفی نرم افزار AutoCAD
- معرفی نرم افزار Plaxis
- معرفی نرم افزار ABAQUS
در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید :
در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
- قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
- نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
- مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
- مدیریت پیمان (Management Contracting)
- مدیریت طرح (Construction Management)
- انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
- مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
- آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
- سازه فولادی یا اسکلت فلزی (Steel Structure)
- سازه بتنی یا اسکلت بتنی (Concrete Structures)
مطالب مرتبط :
دیدگاهتان را بنویسید