ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Static Testing of Deep Foundations

دانلود Static Testing of Deep Foundations

این سند تحت حمایت وزارت حمل و نقل آمریکا و با هدف تبادل اطلاعات در مورد آزمایش استاتیکی پی های عمیق یا شمع منتشر شده است. این گزارش شامل استاندارد، مشخصات یا مقررات نیست. دولت ایالات متحده تولیدات یا تولید کنندگانی را تأیید نمی کند و نام های تجاری یا نام تولید کنندگان فقط به دلیل ضروری بودن در مورد موضوع، در سند حاضر ذکر شده است.

چکیده

یک آزمایش بارگذاری استاتیکی برای اندازه گیری پاسخ واقعی یک شمع تحت بار اعمال شده انجام می شود. آزمایش بارگذاری بهترین وسیله برای تعیین ظرفیت پی های عمیق یا شمع را فراهم می کند و اگر به درستی طراحی، اجرا و ارزیابی شود، در اکثر پروژه ها هزینه خود را تأمین می کند.

این راهنما راهنمایی هایی مربوط به برنامه ریزی، انجام و تفسیر نتایج آزمایش های بارگذاری انجام شده بر روی شمع های کوبشی و شفت های حفاری شده را ارائه می دهد. در این راهنما آزمایش های بار محوری فشاری، بار محوری کششی و بار جانبی شمع توضیح داده شده است. ضمیمه ها شامل واژه نامه ای از اصطلاحات آزمایش بارگذاری، مشخصات راهبردی، روش های پیشنهادی آزمایش بارگذاری، الزامات گزارش آزمایش بارگذاری، شکل های آزمایش بار گذاری و جزئیات است.

مقدمه

  1. هدف و محدوده کاربرد

اکثر پل های ایالات متحده بر پی های عمیق بنا می شوند. طراحی اقتصادی و ساخت یک شمع (پی شمعی) به استفاده از روش های منطقی برای تعیین ظرفیت باربری شمع بستگی دارد. هزینه های اضافی و غیر موجه می تواند ناشی از طراحی دست پایین یا بیش از حد محافظه کارانه و ادعاهای مرتبط به مشکلات کوبش شمع باشد.

یک آزمایش بارگذاری استاتیکی برای اندازه گیری پاسخ یک شمع تحت بار اعمال شده انجام می شود. انواع آزمایش های بارگذاری استاتیکی متداول شامل آزمایش بار محوری فشاری، بار محوری کششی و بار جانبی است. هزینه و زمان مهندسی مرتبط با یک آزمایش بارگذاری باید با یک تجزیه و تحلیل کامل مهندسی و تحقیقات روی فونداسیون توجیه شود. طراحی مناسب شمع نیازمند موارد زیر است:

  • اکتشافات دقیق زیر سطحی
  • آزمایش خاک مناسب
  • تولید پروفیل زیر سطحی
  • تجزیه و تحلیل شمع های استاتیکی
  • انتخاب نوع یا انواع بهینه شمع

آزمایش های بارگذاری استاتیکی بهترین راه برای تعیین ظرفیت پی های عمیق یا شمع را ارائه می دهند و اگر به درستی طراحی، اجرا و ارزیابی شوند، باید در اکثر پروژه ها هزینه خود را تأمین کنند. بسته به در دسترس بودن زمان و ملاحظات هزینه، برنامه آزمایش بارگذاری ممکن است در مرحله طراحی یا ساخت، اجرا شود. آزمایش های بارگذاری دینامیکی که همراه با آزمایش های بارگذاری استاتیکی انجام می شود، مقرون به صرفه بودن یک آزمایش بارگذاری شمع را تا حد زیادی افزایش می دهند و باید هر زمان که شمع های نصب شده با کوبش ضربه ای آزمایش می شوند، تعیین شود.

روش های مختلف بسیاری برای انجام آزمایش بارگذاری شمع پیشنهاد شده است. تفاوت های اصلی در انتخاب موارد زیر است:

  • سیستم های بارگذاری
  • الزامات ابزار دقیق
  • اندازه و مدت زمان افزایش بار
  • تفسیر نتایج

هدف این راهنما ارائه یک راهنمای جامع و آسان برای توصیف مراحل مورد نیاز در برنامه ریزی، انجام و تفسیر نتایج آزمایش های بارگذاری استاتیکی بر روی پی های عمیق یا شمع های کوبشی و شفت های حفاری شده است. هدف تدوین این راهنما آن است که به عنوان مرجعی برای مهندسین با تجربه و به عنوان ابزاری کمک آموزشی برای افراد بی تجربه عمل کند.

  • هدف آزمایش بارگذاری

بر اساس فولر و هوی هدف از آزمایش بارگذاری شمع می تواند به شرح زیر باشد:

  1. توسعه معیارهایی برای طراحی و نصب شمع.
  2. اثبات کفایت سیستم شمع – خاک برای بار پیشنهادی طراحی شمع.
  • پیش نیازهای آزمایش بارگذاری

در مرحله برنامه ریزی هر آزمایش بارگذاری، موارد زیر مورد نیاز است:

  1. اکتشاف زیر سطحی مناسب.
  2. پروفیل زیرسطحی تعریف شده مناسب.
  3. آزمایش خاک/ سنگ مناسب برای تعیین ویژگی های مهندسی.
  4. نتایج تجزیه و تحلیل شمع استاتیکی برای انتخاب منطقی نوع و طول شمع و محل (محل های) آزمایش بارگذاری.
  • مزایای آزمایش بارگذاری

آزمایش بارگذاری شمع مزایای مختلفی دارد که برخی از آنها عبارتند از:

  1. طراحی منطقی تر: ظرفیت خاک – شمع می تواند با اعمال بار آزمایشی بر روی شمع بسیار مطمئن تر از نتایج آزمایش های آزمایشگاهی یا بر اساس مفروضات تعیین شود.
  2. اجازه استفاده از ضریب اطمینان پایین تر: بسیاری از شمع ها با ضریب اطمینان 3 طراحی می شوند. آزمایش به مهندس این اجازه را می دهد تا از ضریب اطمینان کمتری استفاده کند که منجر به صرفه جویی در هزینه می شود.
  3. صرفه جویی در هزینه: دانش ارتقاء یافته در مورد رفتار سیستم شمع – خاک امکان افزایش بار طراحی و کاهش تعداد شمع ها یا کاهش طول شمع (برای شمع های اصطکاکی) و صرفه جویی در هزینه های مرتبط را دارد.
  4. طراحی مطمئن تر: تأیید این موضوع که می توان در ارتفاع نوک انتخاب شده به بار طراحی رسید.

برخی از مهندسان به دلیل هزينه ها، تأخير پيمانكار در صورت انجام تست به عنوان بخشی از قرار داد و تأخیر پروژه در صورت انجام تست در مرحله طراحی در پیشنهاد آزمایش های بارگذاری استاتیکی شمع مردد هستند.

هزینه انجام آزمایش بارگذاری باید همواره نسبت به مزایای حاصل سنجیده شود. تأخیر پروژه در مرحله طراحی یا ساخت در مواردی که تصمیم برای انجام آزمایش بار در آخرین لحظات گرفته می شود به احتمال زیاد رخ می دهد. نیاز به آزمایش بارگذاری شمع در فاز طراحی باید در مراحل اولیه این فاز برطرف شود و آزمایش بارگذاری در مرحله ساخت باید به وضوح در اسناد قرارداد مشخص شود. به این ترتیب، آزمایش های بار در برنامه ها لحاظ شده و میزان تأخیر های پیش بینی نشده به حداقل می رسد.

  • زمان انجام تست بارگذاری

تصمیم در مورد شروع یا عدم اجرای آزمایش بارگذاری شمع در یک پروژه خاص تحت تأثیر عوامل متعددی قرار خواهد گرفت. معیارهای زیر را می توان برای ارزیابی زمان استفاده مؤثر از آزمایش بارگذاری شمع استفاده کرد:

  1. هنگامی که امکان صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه وجود دارد. این موضوع اغلب در پروژه های بزرگ برای تعیین اینکه آیا طول شمع اصطکاکی می تواند کاهش یابد یا اینکه آیا تنش مجاز برای شمع های اتکائی افزایش می یابد یا خیر صدق می کند.
  2.  هنگامی که ظرفیت باربری ایمن شمع به دلیل محدودیت های قضاوت مهندسی یا شرایط غیر معمول سایت یا پروژه مورد تردید است.
  3. هنگامی که شرایط خاک یا سنگ از یک قسمت از پروژه به قسمت دیگر بسیار متفاوت است.
  4. هنگامی که بار طراحی به طور قابل توجهی بیشتر از بارهای معمول طراحی است.
  5. هنگامی که تغییرات ظرفیت خاک – شمع  با زمان پیش بینی می شود.
  6. هنگام استفاده از شمع های اصطکاکی بتن پیش ساخته. به طوری که شمع ها می توانند به اندازه کافی بلند درجا اجرا شوند تا از وصله پر هزینه و وقت گیر در هنگام ساخت جلوگیری شود.
  7. هنگام استفاده از انواع شمع و یا روش های نصب جدید شمع.
  8. هنگامی که شمع های موجود برای باربری سازه ای جدید که بارهای سنگین تری را حمل می کند استفاده شود.
  9. هنگامی که ارزیابی مطمئن مقاومت آپلیفت (Uplift) شمع یا رفتار جانبی آن مهم باشد.
  10. هنگامی که در حین ساخت، ظرفیت باربری یک شمع بر اساس فرمول چکش یا تحلیل دینامیکی با بار نهایی برآورد شده در ارتفاع پیش بینی شده متفاوت است.
  • استفاده موثر از تست های بارگذاری

1. حین طراحی

در پروژه های بزرگ، نسبت سود به هزینه انجام یک آزمایش بارگذاری در مرحله طراحی باید در نظر گرفته شود. پروفیل زیرسطحی باید به طور کافی و مناسب تعریف شود تا تعداد و موقعیت های بهینه آزمایش های بارگذاری و همچنین ناحیه ای که در آن هر آزمایش می تواند نمایانگر کوبش شمع های تولیدی باشد، تعیین شود. هزینه واحد برای هر آزمایش به دلیل بسیج نیروی کار، مصالح و تجهیزات برای نصب تعداد کمی شمع به میزان قابل توجهی بالاتر از آزمایش های انجام شده در حین ساخت خواهد بود. برای سود بیشینه، آزمایش بارگذاری طراحی باید حداقل یک سال قبل از آگهی پروژه تکمیل شود تا مهندسان پی و سازه بتوانند طراحی نهایی را بهینه کنند.

آزمایش بارگذاری شمع در طراحی مزایای متعددی دارد:

  1. امکان آزمایش بارگذاری انواع شمع و انتخاب اقتصادی ترین شمع.
  2. اطلاعات نصب و اجرای شمع را می توان در اختیار شرکت کنندگان در مزایده قرار داد.
  3. پتانسیل و میزان ادعاهای ناشی از مشکلات کوبش شمع را تا حد زیادی کاهش می دهد، به ویژه برای شمع هایی که وصله آنها دشوار است.
  4. صرفه جویی در هزینه شمع (به عنوان مثال اجازه استفاده از ضریب اطمینان کمتر، اجازه تغییر در بار طراحی و تعداد شمع ها).

2. حین ساخت

به طور معمول، هدف اصلی آزمایش های بارگذاری انجام شده در هنگام ساخت تأیید این نکته است که بار طراحی از ظرفیت مجاز شمع تجاوز نکند. در شمع هایی که به غیر از روش کوبش با چکش ضربه ای نصب شده اند (به عنوان مثال لرزش)، می توان برای تأیید اینکه خاک و شمع می توانند با اطمینان بار طراحی را تحمل کنند، از آزمایش بارگذاری در حین ساخت استفاده کرد.

  • محدودیت های آزمایش بارگذاری

قبل از بحث در مورد طراحی یک آزمایش بارگذاری، باید بدانیم که آزمایش بارگذاری انجام شده روی یک شمع واحد:

  1. برای نشست بلند مدت در نظر گرفته نمی شود.
  2. اصطکاک منفی در شمع های نشست کننده را در نظر نمی گیرد.
  3. به اثرات عملکرد گروهی شمع ها توجه نمی کند.
  4. نیاز به تحقیقات مناسب برای فونداسیون را حذف نمی کند.
محدودیت های آزمایش بارگذاری پی های عمیق (شمع)
محدودیت های آزمایش بارگذاری

سایر مقاله ها

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست ؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW یکی از [...]


بیشتر بخوانید

خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با [...]


بیشتر بخوانید

ظرفیت باربری پی (Bearing Capacity of Foundation)

خاک باید بدون آنکه دچار گسیختگی برشی شود، توانایی تحمل [...]


بیشتر بخوانید

نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)

پی (شالوده یا فونداسیون) یک سازه وزن زیادی دارد و [...]


بیشتر بخوانید