مقاله تحلیلی: ارزیابی غیر مخرب ترک‌ ها در تیرهای بتنی

در این مقاله به بحث درباره ارزیابی غیر مخرب ترک‌ها در تیرهای بتنی و اصلی‌ترین دلایل وقوع ترک‌خوردگی می‌پردازیم. همچنین به یک رویکرد سیستماتیک برای ارزیابی وضعیت فعلی تیرها اشاره خواهیم کرد. با استفاده از روش‌های غیر مخرب می‌توان ویژگی‌های خاصی از ترک‌ها همچون عرض و عمق آن‌ها را اندازه‌گیری کرد. از اسکن GPR هم می‌توان برای تعیین جزئیات تیرها مثل موقعیت آن‌ها، فاصله خاموت ها و همچنین ضخامت کاور استفاده کرد. سرعت پالس اولتراسونیک در ارزیابی عمق ترک کاربرد دارد و از انعکاس پالس اولتراسونیک برای تعیین ضخامت کلی یک المان استفاده می‌شود. نهایتاً از تست چکش اشمیت به‌منظور بررسی یکنواختی و مقاومت بتن استفاده می‌شود.

ترک چیست؟

در این مقاله قصد داریم به توضیح چگونگی آزمایش غیر مخرب برای ارزیابی ترک‌ها در تیرهای بتنی بپردازیم. ترک‌ها معمول‌ترین نشانه وجود نقص یا عیب در یک المان بتنی هستند. بااین‌حال همه ترک‌ها مثل هم نیستند. درحالی‌که ترک‌های غیرفعالی تأثیر جدی بر دوام یا عملکرد سازه ندارند اما ترک‌های فعال ممکن است نشان‌دهنده یک مشکل یا عیب در سازه باشند. ابتدا اجازه دهید ببینیم ترک چیست؟!

ترک درواقع یک شکست خطی در بتن است که به‌صورت کلی یا جزئی گسترش می‌یابد. بتن در فشار نسبتاً عملکرد خوبی دارد اما وقتی تحت تنش کششی قرار بگیرد به‌راحتی دچار شکست می‌شود.

چرا ترک‌خوردگی در بتن اتفاق می‌افتد؟

مواد متعددی ممکن است منجر به ترک‌خوردگی بتن شوند که عبارت‌اند از:

• بارهای خارجی بیش‌ازحد
• نیروهای مهاری خارجی
• نیروهای مهاری داخلی
• جابجایی تفاضلی
• نشست
• خوردگی آرماتورها

در یک تیر بتنی اساساً آرماتورها و بتن در برابر تنش‌های کششی وارده مقاومت می‌کنند اما وقتی این تنش‌ها از ظرفیت کششی تیر فراتر روند، بتن ترک می‌خورد. در این مرحله نیروی کششی به‌طور کامل به آرماتورهای فولادی منتقل می‌شود. در یک تیر بتنی عرض ترک‌ها و توزیع آن‌ها عمدتاً به آرماتورهای عرضی یا خاموت ها بستگی دارد.

ترک‌های ناشی از اعمال بارهای خارجی در ابتدا به شکل ترک‌های مویی ظاهر می‌شوند. بااین‌حال ازآنجاکه آرماتورها تحت تنش بیشتری قرار می‌گیرند، ترک‌های اولیه باز می‌شوند و به‌تدریج ترک‌هایی با عرض بیشتر شکل می‌گیرند.

حال که می‌دانیم ترک‌ها چرا و چگونه در بتن ایجاد می‌شوند، اجازه دهید به سؤال اول بازگردیم. چگونه می‌توان ترک‌های بتن را ارزیابی کرد؟

ارزیابی ترک‌ها در تیرهای بتنی

۱- بازرسی مستقیم و از فاصله نزدیک

یک ارزیابی اصولی اغلب با بازرسی بصری مستقیم و دقیق از المان بتنی شروع می‌شود. ترک‌ها و دیگر نقص‌های سطحی مشخص و علامت‌گذاری می‌شوند. برای هر ترک اطلاعات زیر ثبت می‌شود:

• عرض ترک
• عمق ترک

۲- اندازه‌گیری عرض ترک

عرض ترک معمولاً نشان‌دهنده میزان بحرانی بودن ترک است. عرض ترک را می‌توان به‌راحتی با یک خط‌کش ساده اندازه‌گیری کرد. از سایر روش‌های مدرن همچون تکنیک پردازش عکس یا اسکن لیزری می‌توان به‌منظور بررسی نحوه توزیع ترک‌ها و عرض آن‌ها استفاده کرد.

باوجوداینکه ممکن است ترک‌های مویی خطر جدی برای یکپارچگی سازه نداشته باشند اما ترک‌هایی که عرض بیشتری دارند نشانه یک مشکل جدی هستند که مستلزم تعمیر و بهسازی است.

۳- اندازه‌گیری عمق ترک

با استفاده از عمق ترک‌های می‌توان یکپارچگی و دوام تیرهای بتنی را بررسی کرد. یکی از روش‌های غیر مخرب ساده برای ارزیابی عمق ترک‌ها، سرعت پالس اولتراسونیک یا UPV است.

در این روش مبدل فرستنده در یک‌طرف ترک و مبدل گیرنده هم در سمت دیگر قرار می‌گیرد. ابتدا سنسورها در فاصله D قرار می‌گیرند و زمان انتقال اندازه‌گیری می‌شود. سپس فاصله به مقدار 2D افزایش داده می‌شود و تست تکرار می‌گردد. نهایتاً از نتایج برای برآورد عمق ترک استفاده می‌شود.

عمق ترک نشان می‌دهد که آیا نقص سطحی در عمق المان گسترش می‌یابد یا در سطح محدود می‌شود؛ بنابراین با اندازه‌گیری عمق ترک می‌توان یکپارچگی سازه را ارزیابی کرد.

۴- رادار نفوذ به زمین

یکی دیگر از تکنولوژی‌های کاربردی در ارزیابی سازه‌ها، رادار نفوذ به زمین است. از اسکن رادار نفوذ به زمین می‌توان در تعیین موقعیت خاموت ها استفاده کرد. این تکنولوژی به مهندسان سازه این امکان را می‌دهد که کافی بودن آرماتورها به لحاظ بارهای اعمالی بررسی کنند.

از رادار نفوذ به زمین می‌توان در تعیین جزئیان سازه ازجمله فاصله میلگردها و ضخامت کاور بتنی هم استفاده کرد.

۵- انعکاس پالس اولتراسونیک

روش انعکاس پالس اولتراسونیک برای ارزیابی ضخامت المان‌های موجود استفاده می‌شود. این روش به‌خصوص برای المان‌هایی مه تنها از یک سمت دسترسی به آن‌ها ممکن است، اهمیت دارد. به‌طور مثال می‌توان به تیرهای طره‌ای، دیوارهای حائل و مخازن بتنی اشاره کرد.

درروش انعکاس پالس اولتراسونیک برآورد عمق ترک‌ها، موقعیت حفره‌ها و عیوب داخلی و همچنین ضخامت المان با استفاده از امواج برشی انجام می‌شود.

۶- چکش اشمیت

از چکش اشمیت می‌توان به‌منظور شناسایی نقاط ضعف یک المان بتنی استفاده کرد. همچنین می‌توان از آن برای برآورد مقاومت فشاری بتن استفاده کرد.

برای تخمین دقیق‌تر مقاومت بتن می‌توان از روش‌های دیگر مثل SonReb به همراه تست‌های غیر مخرب استفاده کرد. این باعث به حداقل رساندن تعداد آزمایش‌ها و مداخلات غیرضروری می‌شود. محققان مدل‌های ریاضی ارائه کرده‌اند که در تعیین مقاومت فشاری به‌وسیله ترکیب روش‌های سرعت پالس اولتراسونیک و چکش اشمیت کاربرد دارند.

نکات پایانی

• بازرسی بصری اولین گام در ارزیابی وضعیت تیرهای بتنی است.
• عرض ترک‌ها را می‌توان به‌واسطه خط کش تعیین و از آن برای تشخیص شدت ترک‌ها استفاده کرد.
• با استفاده از روش UPV می‌توان علاوه بر سنجش کیفیت بتن، عمق ترک‌ها را هم ارزیابی کرد.
• از رادار نفوذ به زمین می‌توان برای تعیین موقعیت خاموت ها و برآورد ضخامت کاور بتنی استفاده کرد.
• رویکرد UPE اطلاعات مهمی در خصوص ضخامت المان بتنی در اختیار می‌گذارد و همچنین به شناسایی عیوب بالقوه زیرسطحی کمک می‌کند.
• با روش چکش اشمیت می‌توان یکنواختی و مقاومت المان بتنی را ارزیابی کرد.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.