تاثیر بارگذاری بیش از حد بر سازه بتنی

بارگذاری بر سازه‌های بتنی

برخی از سازه‌ها علی الخصوص پل‌های بتنی در معرض بارهای سیکلی (رفت و برگشتی) قرار دارند که گاهی اوقات نیز این بارها به دلیل متغیر بودن جریان ترافیکی بیش از حد پیش بینی شده می‌باشند. موضوعات اعمال بار بیش از حد و خستگی اعضای سازه در اثر تکرار بارها، مواردی هستند که در آیین نامه‌ها و تحقیقات چندان به آن‌ها اشاره ای نشده است.

اعمال بار به صورت تکراری باعث باز توزیع تنش در اعضای سازه بتنی می‌گردد که این پدیده پیش بینی موقعیت شکست و تخریب عضو را دشوار می‌کند.

به طور کلی یک عضو بتنی باید چهار فاکتور مهم را داشته باشد:

1. مقاومت استاتیکی
2. مقاومت خستگی
3. پایداری
4. تغییر شکل مجاز

البته برای اعضای بتنی پیش تنیده، مقاومت استاتیکی نهایی از اهمیتی بیشتر از سایر فاکتور ها برخوردار می باشد و اگر عضو تحت بارهای زیاد و تکراری قرار گیرد، مقاومت خستگی نیز به همین میزان اهمیت می‌یابد.

حال باید به این سوال پاسخ بدهیم که چه زمانی به یک سازه ی ساختمانی بار بیش از اندازه وارد می‌گردد (اصطلاحا overloaded می‌شود) و در اثر این اتفاق چه نشانه هایی در سازه پدیدار می‌گردد؟

یکی از دلایل عمده‌ی وارد شدن بار بیش از مقدار مجاز تغییر کاربری یک سازه می‌باشد. برای مثال امروزه ساختمان‌های زیادی را در سطح شهر میبینیم که از حالت مسکونی تغییر کاربری داده و به مدرسه، کلاس زبان، موسیقی و … تبدیل شده اند. این سازه‌ها در زمان طراحی و محاسبه با ضرایب و بارهای خاص خود که آیین‌نامه‌ها معین نموده اند، طراحی شده و حال با تغییر کاربری نیازمند تقویت و مقاوم سازی هستند. نشانه‌های وارد شدن بار بیش از اندازه بروز ترک‌های بزرگ و تغییر شکل‌های زیاد و مشهود است.

حوادث و رخداد‌های متنوعی میتوانند باعث ایجاد بار بیش از حد شوند که هم منابع انسانی دارند و هم ممکن است توسط شرایط محیطی بوجود آمده باشند. برای مثال بروز زلزله، طوفان شدید و یا برفی سنگین تر از حد معمول نمونه هایی از بارهایی هستند که طبیعت به سازه اعمال می‌نماید. همچنین مثالی که در ارتباط با تغییر کاربری عنوان شد، منشا انسانی دارد.

به همین دلیل در حین طراحی ضرایب افزاینده ای هم برای بار مرده و هم زنده در نظر می‌گیرند که واضح است در ارتباط با بار زنده باید ضریب اطمینان بزرگتری لحاظ نمود.

مانند سازه‌های در حال استفاده، سازه‌های در حال ساخت نیز در معرض بار های بیش از اندازه هستند و نکته مهم این است که خرابی این بارها در سازه‌های در حال ساخت، شدید تر و مخرب تر می‌باشد. در این گونه سازه‌ها باید به حمل، بارگذاری و اجرای اعضای پیش ساخته توجه ویژه ای نمود زیرا مستعد تر از اعضایی هستند که در کارگاه بتن ریزی و اجرا می‌شوند به حدی که حتی استفاده از ابزار نامناسب برای برداشتن و بلند کردن این اعضا، میتواند منجر به آسیب شود.

ترک‌ها در سازه‌های بتنی :

عموما دو نوع ترک در اعضای بتنی بوجود می‌آید:

• ترک‌های سازه ای: این نوع ترک‌ها برای ما اهمیت بیشتری دارند زیرا به پاسخ سازه در برابر بارهای وارده مربوط اند.
• ترک‌های غیر سازه ای: بر خلاف ترک‌های سازه ای، برای ما اهمیت چندانی ندارند زیرا همانطور که از نامشان پیداست، مربوط به پاسخ سازه نیستند.

زمانی که ترک سازه ای، به اندازه بیش از 0.3 میلیمتر در اعضا دیده شود، نشان دهنده بار بیش از اندازه می‌باشد و باید بررسی‌های لازم انجام شود تا از آسیب‌های احتمالی بعدی جلوگیری به عمل آید. البته فهمیدن اینکه ترک، قطعا به دلیل بارگذاری بیش از حد بوده به راحتی امکان پذیر نیست و مطالعات و بررسی‌های بلند مدت لازم است.

یک راه دیگر برای فهمیدن بارگذاری بیش از اندازه، این است که ببینیم ترک‌ها فعال هستند یا غیرفعال.

فعال یا غیرفعال بودن ترک بدین معناست که اگر ابعاد ترک با گذر زمان افزایش پیدا کرد آن ترک فعال است و در غیر این صورت به آن ترک غیر فعال گوییم.

ترک‌های غیر فعال که پس از مدتی افزایش ابعاد آن‌ها متوقف میگردد، نشان از بارگذاری بیش از حد موقتی دارند در صورتیکه ترک‌های فعال میتوانند نشانه ای از بارگذاری بیش از حد مجاز و طولانی مدت باشند.

جمع بندی :

طبق آنچه بیان شد بارگذاری‌های بیش از اندازه میتوانند منشا انسانی یا طبیعی داشته باشند.

برای پیشگیری از هر دو دسته باید ضریب اطمینان‌های موجود در آیین نامه‌ها را در حین طراحی و محاسبه رعایت نمود. همچنین در صورت تغییر کاربری و پیش بینی افزوده شدن باربری سازه باید اقدامات لازم جهت مقاوم سازی سازه انجام گیرد.