آزمایش زمین سازه

آزمایش زمین سازه

zip

30 f 2016

آزمایش زمین سازه

آزمایش زمین سازه

شناخت خصوصیات و قابلیت های زمینی که قرار است سازه ای بر روی آن ساخته شود از مهمترین مواردی است که باید در مورد توجه و دقت قرار گیرد و لذا قبل از پرداختن به موارد دیگر، بحث مختصری درباره شناخت زمین خواهیم داشت.
زمینی که می خواهیم در آن ساختمانی بسازیم باید قبلاً مورد شناسایی و بررسی کامل قرار گرفته باشد و از خصوصیات،قابلیت ها و نکات ضعف ان آگاه باشیم.موضوع شناسائی زمین حتی قبل از طرح نقشه باید مورد توجه قرار گیرد.طراحی که مسئولیت طرح پروژه ای را به عهده دارد.باید از وضع توپوگرافی و عوارض طبیعی و مصنوعی موجود در زمین و هم چنین موقعیت محلی آن از نظر وضعیت آب و هوا و نوع مصالح وضعیت فرهنگی – اقتصادی منطقه و نوع ساختمانهای مجاور اطلاع داشته و آنها را مد نظر قرار دهد.
اطلاع از وضعیت خاک و زمینی که قرار است سازه ای بر روی آن بان شود از عوامل اساسی طرح پی و محاسبه آن است.صرفه جویی مختصر،نسبت به کل مخارج پروژه،در عدم شناسایی و وضعیت و خصوصیات زمین ممکن است باعث شود که پس از اجرای پروژه هیچ راهی جز تخریب آن وجود نداشته باشد.و از این بابت خسارات هنگفتی را باعث شود.
میزان مخارج قابل قبولی که برای شناسائی زمین باید هزینه کرد،بستگی به نوع پروژه و سازه ایکه قرار است بر روی آن احداث شود و همچنین میزان اطلاعات قبلی موجود از منطقه و محوطه اصلی دارد.
منظور اصلی از شناسایی زمین بدست آوردن اطلاعات لازم در موارد زیر است:
– تعیین سطح آبهای زیر زمینی و تعیین موارد و مناطقی که ممکن است برای پی کنی و پی سازی مسئله ای ایجاد نماید.
– مقاومت خاک
– انتخاب عمق پی و مقایسه انواع مختلف پی هایی که ممکن است در نظر گرفته و ساخته شوند و انتخاب مناسبترین آنها.
– تعیین پارامترها و مواد متشکله خاک به نحوی که بتوان قابلیت های زمین و روشهای مناسب اجرا را مشخص نمود.
– پیش بینی نشت
– مسائل و مشکلات احتمالی در رابطه با ساختمانها و سازه های مجاور در موقع گودبرداری،پی کنی و اجرای سازه جدید.
معمول ترین روش شناسائی زمین ایجاد حفره هائی در زمین برای برداشت و انتخاب نمونه هائی است جهت مشاهده و بررسی مستقیم و یا بر حسب مورد انجام آزمایشهای لازم در آزمایشگاه بر روی آنها.
شناسایی زمین را می توان به دو مرحله کلی شناسائی اولیه و شناسایی جزئیات تقسیم کرد:

شناسایی اولیه
این مرحله معمولاً از طریق حفر چاهکهائی (گمانه) در نقاط مختلف زمین برای ملاحظه مستقیم جنس و ضخامت لایه های متشکله زمین در عمقی محدود صورت می گیرد.
برای پروژه های کوچک ممکن است این مرحله از شناسائی برای مشخص کردن وضعیت زمین و خصوصیات پی کافی باشد و در این گونه موارد شناسائی زمین در مرحله خاتمه یافته تلقی می شود.
چون معمولاً قشر مقاوم در عمق یک تا دو متری سطح زمین قرار دارد.در مواردیکه زمین سست و ریزشی باشد ممکن است ضرورت داشته باشد که دیواره های گمانه ها را با کمک چوب بست یا لوله های بتنی مخصوصی،که اصطلاحاً آنها را کپر گویند،نگهداریم. اگر زمین آبدار باشد باید بطریقی نظیر استفاده از تلمبه،آب داخل گمانه ها را خارج ساخت.چنانچه نفوذ آب نسبتاً زیاد باشد ممکن است برای انجام و ادامه گمانه زنی از لوله های فولادی مخصوص استفاده کرد.در این موقع لوله های فولادی را داخل زمین فرو برده و جنس خاک داخل آنها را مورد بررسی و آزمایش قرار می دهند.
گاهی در ساختمانهای کوچک محل گماه ها را در محل پی ها انتخاب می کنند تا از خرج اضافی ظاهری ناشی از گمانه زنی جلوگیری کنند.این کار به علت آنکه غالباً عمق گمانه ها از عمق پی ها بیشتر است باعث می شود که در موقع پی سازی حجم اضافی گمانه را با مصالحی نظیر بتن پرکنند این عمل علاوه بر خنثی شدن صرفه جوئی مختصر قبلی باعث عدم یکنواختی نشیت ساختمان می گردد.به همین علت توصیه می شود که محل گمانه ها خارج از محل پی انتخاب شود.

شناسایی جزئیات
برای پروژه های بزرگ و ساختمانهای با اهمیت،یا در مواقعی که زمین مورد نظر از نظر کیفیت ضعیف و کاملاً نامشخص است،لازم است که شناسائی آن با دقت بیشتری صورت گرفته و جزئیات آن مورد توجه و آزمایش قرار گیرد.در این موارد لازم است که نمونه های خاک برای آزمایشات مختلف و تعیین خصوصیاتی نظیر مقاومت برشی،نفوذ پذیری و غیره انتخاب و به آزمایشگاه ارسال شود.
نمونه برداری در اینگونه موارد بطرق مخصوص و بوسیله دستگاههای ویژه صورت می گیرد.این دستگاهها که بدون ته بوده و بصورت چرخشی و یا فشاری وارد خاک می شوند نمونه های خاک را بصورت ستونهایی باریک برداشت کرده و ارائه می دهند.نمونه ها را معمولاً در لوله های استوانه ای شفاف قرار می دهند.در این صورت ضخامت لایه های متشکله زمین قابل رویت است.
نمونه های خاک بر حسب میزان پاشیدگی به نمونه های دست نخورده و دست خورده طبقه بندی می کنند.
بطور کلی هیچ نمونه ای را نمی توان برداشت و تهیه نمود به نحوی که کاملاً مطابق وضعیت طبیعی زمین بوده و به اصطلاح کاملاً دست نخورده باشد،ولی میزان تغییرات نمونه از وضع طبیعی را می توان با اعمال روشهائی سنجیده در محل و استفاده از دستگاههای مناسب به حداقل رساند.
در مواقعی که منظور اصلی طبقه بندی خاکها باشد نمونه های دست خورده مناسبترند،زیرا تهیه آنها ارزانتر تمام می شود و استفاده از آنها برای رسیدن به هدف فوق قابل قبول است.
برای تعیین روابط تنشی و کششی نمونه های دست نخورده خاک لازمند.برای تهیه چنین نمونه هائی که جوابگوی هدف مذکور باشد باید دقت کافی مبذول داشت. مهمترین مشکلاتی که برای تهیه نمونه های کاملاً دست نخورده وجود دارد عبارتند از:
– انقباض و یا پاشیدگی نمونه در موقع برداشت و تخلیه.
– موقعی که نمونه بوسیله دستگاههای گردشی برداشت و داخل استوانه های مربوط قرار می گیرد امکان جابجائی ذرات متشکله خاک در اثر تماس با بدنه استوانه ها وجود دارد.
– نمونه های برداشت شده پائین تر از سطح آب در موقع تخلیه و خارج کردن از دستگاه مقداری از رطوبت خود را از دست می دهند.
– تغییرات در منافذ و یا فشار هوا باعث تغییرات ناشناخته ای در نمونه می شود.
– اصطحکاک جانبی ظروف برداشت نمونه عاملی برای تغییراتی در وضع طبیعی نمونه است.
در خاکهای ماسه ای یا شنی مسئله از هم پاشیدگی و عدم تطبیق وضعیت نمونه با وضع طبیعی خود به مراتب بیشتر است.

طبقه بندي زمين چند نوع است :
1) زمين هايي كه با خاك ريزي دستي پر شده است :
اين نوع زمين ها كه عمق بيشتري دارند و با خاكهاي دستي محل گودال ها را پر كرده اند اگر سالهاي متمادي هم بگذرد باز نمي توان جاي زمين طبيعي را بگيرد و اين نوع زمين براي ساختمان مناسب نيست و بايد پي كني در آنها به طريقي انجام گيرد كه پي ها به زمين طبيعي يا زمين سفت برسد .
2) زمينهاي ماسه اي :
زمينهاي ماسه اي بيشتر در كنار دريا وجود دارد . اگر زمين از ماسه خشك تشكيل شده باشد ، تا يك طبقه ساختمان را تحمل مي كند و 1.5 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع مي توان فشار وارد آورد . ولي در صورتي كه ماسه آبدار باشد قابل ساختمان نيست ، چون ماسه آبدار حالت لغزندگي دارد و قادر نيست كه بار وارد را تحمل كند بنابراين ماسه از زير پي مي لغزد و جاي خالي خود را به پي مي دهد و پايه را خراب مي كند .
3) زمينهاي دجي :
زمين دجي زميني است كه از شنهاي درشت و ريز و خاك به هم فشرده تشكيل شده است و به رنگهاي مختلف ديده مي شود :دج زرد ، دج سياه ، دج سرخ ، اين نوع زمين ها براي ساختمان مرغوب و مناسب است .
4) زمينهاي رسي :
اگر رس خشك و بي آب و فشرده باشد ، براي ساختمان زمين خوبي محسوب مي شود ، و تحمل فشار لازم را دارد . ولي اگر رس آبدار و مرطوب باشد قابل استفاده نيست و تحمل فشار ندارد ، خصوصاً اگر ساختمان در زمين شيب دار روي رس آبدار ساخته شود فوري نشست مي كند و جاهاي مختلف آن ترك بر مي دارد و خراب مي شود . و اگر ساختمان در زمين آبدار با سطح افقي ساخته شود به علت وجود آب فشار را به همه نقاط اطراف خود منتقل مي كند و ديوارهاي كم ضخامت آن ترك بر مي دارد .
5) زمينهاي سنگي :
زمينهاي سنگي بيشتر در دامنه كوهها وجود دارد و از تخته سنگها ي بزرگ تشكيل شده و براي ساختمان بسيار مناسب است .
6) زمينهاي مخلوط :
اين نوع زمينها از سنگ درشت و شن و خاك رس تشكيل شده اگر اين مواد كاملا به هم فشرده باشند براي ساختمان بسيار مناسب است و اگر به هم فشرده نباشد و بايد از ايجاد ساختمان به روي اين نوع زمينها احتراز كرد .
7) زمينهاي بي فايده :
زمينهاي بي فايده مانند باتلاق ها و زمينهاي جنگل كه از خاك و برگ درختان تشكيل شده است . در اين نوع زمين ها بايد زمين آنقدر كنده شود تا به زمين سفت و طبيعي برسد .

امتحان مقاومت زمین
یک صفحه بتنی 20*20*20 یا 20*50*50 از بتن آرمه گرفته و روی آن به وسیلهُ گذاشتن تیرآهنها فشار وارد می آورند . وزن آهنها مشخص و سطح صفحه بتن هم مشخص است فقط یک خط کش به صفحه بتنی وصل می کنند و به وسیله میلیمترهای روی آن میزان فرورفتگی زمین را از سطح آزاد مشخص و اندازه گیری می کنند ولی اگر بخواهند ساختمانهای بسیار بزرگ بسازند باید زمین را بهتر آزمایش کنند . برای این منظور با دستگاه فشار سنج زمین را اندازه گیری می کنند و آزمایش فوق برای ساختمانهای معمولی در کارگاه است .

بررسی نشست ها :
الف) نشست زمین بر اثر تغییر سطح ایستایی
ب) نشست زمین ناشی از حرکت ولغزش کلی در زمینهای ناپایدار
پ) نشست ناشی از ناپایداری زمین بر اثر گود برداری خاکهای مجاور و حفر چاه.
ت) نشست ناشی از ارتعاشات احتمالی که از تاسیسات خود ساختمان با ابنیه مجاور آن ممکن است ایجاد شود. تعیین تاب

مقاومت فشاری زمین :
برای روشن کردن وضع زمین در عمق، باید چاه های آزمایشی ایجاد گردد این چاهها باید به عمق لازم و به تعداد کافی احداث گردد و تغییرات نوع خاک طبقات مختلف زمین بلافاصله مورد مطالعه قرار گیرد و نمونه های کافی جهت بررسی دقیق به آزمایشگاه فرستاده شود. برای بررسی و تعیین تاب فشاری زمین در مورد خاکهای چسبنده نمونه های دست نخورده جهت آزمایشگاه لازم تهیه می گردد و برای خاکهای غیر چسبنده آزمایشهای تعیین دانه بندی و تعیین وزن مخصوص خاک و آزمایش بوسیله دستگاه ضربه دار در محل انجام می گیرد در حین گمانه زنی باید تعیین کرد که آیا زمین محل ساختمان خاک دستی است یا طبیعی و تشخیص این امر حین عملیات خاکبرداری با مشاهده مواد متشکله جدا محل خاکبرداری و وجود سوراخها ومواد خارجی ( نظیر آجر، چوب، زباله و غیره ) مشخص می شود. به منظور تعیین تاب مجاز زمین می توان از تجربیات محلی مشروط بر آن که کافی بوده باشد استفاده کرد. ابعاد پی ساختمانهای ساخته شده قرینه ای برای تعیین تاب مجاز زمین خواهد بود. هنگامی که نتایج تجربی در دسترس نباشد و از طرف تعیین تاب مجاز زمین با توجه به اهمیت ساختمان مورد نیاز نباشد، می توان تاب مجاز را با تعیین نوع خاک توسط متخصص با استفاده از جداول موجود تعیین نمود. قراردادن پی ساختمان روی خاکریزهایی که دارای مقدار قابل توجهی مواد رسی بوده ویا به خوبی متراکم نشده باشد صحیح نبوده و باید از آن خود داری کرد در صورتی که پی سازی در این نوع زمین به عللی اجباری باشد، باید نوع و جنس زمین مورد مطالعه و آزمایش قرار گرفته و سپس نسبت به پی سازی متناسب با این نوع زمین اقدام گردد.

لغزش زمین :
از احداث ساختمان روی شیبهای ناپایدار و همچنین زمینهای که دارای لغزش کلی می باشند باید خود داری نمود، زیرا جلوگیری از لغزش این نوع زمینها تقریبا غیر ممکن است و این گونه زمینها غالبا با مطالعات زمین شناسی قابل تشخیص می باشند.
چنانچه احداث ساختمان در اینگونه زمینه ضرورت داشته باشد باید تدابیری لازم پیش بینی شود تا حرکات لفزشی زمین موجب بروز خرابی در ساختمان نگردد.