آزمایشگاه تخصصی

سخن نخست

یکی از مراحل مهمی که در اخذ مجوز ساخت شهرداری و اخذ تاییدیه های نظام مهندسی بسیار تاثیرگذار است آزمایش خاک محل احداث پروژه ی ساخت و ساز است. باید بدانید که تست و آزمایش خاک نقش مهمی را در طراحی و ساخت یک ساختمان ایفا می کند. این امر می تواند باعث استحکام و ایمنی ساختمان ها شود. این آزمایش ها در آزمایشگاه های تخصصی انجام می گیرد و در آن جا به وضعیت خاک می پردازند. این امر باعث کاهش و بهینه سازی هزینه ها می شود. عدم انجام آزمایش خاک به جز هزینه  ی اقتصادی منجر به ایجاد  مواردی ایمنی و حوادث ساختمانی می گردد .از جمله این موارد به فرونشست زمین که منجر به حوادث ناگواری شده است. آزمایش خاک نظام مهندسی ساختمان به صورت صحرایی و آزمایشگاهی انجام می ­شود. در آزمایش ژئوتکنیک آزمایشگاهی ، خاک نمونه‌‌برداری شده را تحت تنش برشی قرار داده و واکنش آن ثبت می گردد. سپس براساس نتایج به دست آمده از ازمایش خاک ، تیپ خاک تعیین می ­شود. لازم به ذکر است که خاک تیپ یک سخت‌تر بوده و نسبت به سایر تیپ ­های خاک کیفیت بالاتری دارد.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

مقدمه

آزمایشگاه خاک از پرکاربردترین آزمایشگاه ها در شاخه مهم مکانیک می باشد. در آزمایشگاه خاک به بررسی و مطالعه خواص مختلف خاک و رفتار آن در محیط های مختلف و ایده آل پرداخته می شود. علم بررسی خاک علمی است که نیاز به تجربه و آزمایش دارد، خواص مهندسی خاک فقط از طریق آزمایش خاک امکان پذیر می باشد. اموری همانند طراحی و تحلیل سازه های خاکی، سد های خاکی، دیوار های حائل، شیروانی ها و انواع پی در آزمایشگاه خاک جهت انجام آزمایش خاک انجام می شود. برای طراحی شالوده ای که بار مشخصی از سازه را حمل می کند، مهندس طراح باید از طبیعت و رفتار خاک زیر شالوده مطلع باشد. هدف از انجام مطالعات ژئوتکنیک و آزمایشگاهی، تعیین اطلاعاتی از قبیل؛ تخمین ظرفیت باربری فونداسیون، تخمین نشست احتمالی سازه، تعیین پتانسیل های مسئله ساز خاک مثل قابلیت تورم و رمبندگی و تعیین فشار جانبی خاک برای طراحی سازه نگهبان می باشد.

بنابراین، در ساختمان برای مهندسی سازه به صورت تخصصی نیاز می باشد که تمام رفتار اجزای ساختمان و خاک و همچنین پی آن در برابر زلزله و سایر عوامل به طور دقیق بررسی شود. از کاربرد های دیگر آزمایشگاه خاک فراهم نمودن این بستر می باشد. برخی از آزمایش ها همچون آزمایش های مکانیکی و فیزیک خاک (همانند آزمایش سه محوری دینامیکی)، آزمایش های مربوط به پتانسیل روانگرایی، میرایی، مدول برشی خاک و مصالح دانه ای در آزمایشگاه خاک انجام می شود. فیزیک خاک شامل دانسیته و تخلخل، بافت، ساختمان، رنگ، نگهداری و حرکت آب در خاک می شود.در نتیجه، سبک بودن سازه و بهینه سازی آن  همواره یکی از موارد پر اهمیت مهندسین طراح محاسب ساختمان می باشد . سبک بودن سازه بودن منجر به کاهش چشم گیر هزینه های ساختمانی و صرف مصالح ساختمانی کمتر می گردد. جهت نیل به این هدف، انجام آزمایش خاک در صنعت ساختمان سازی و ساخت و سازهای دیگر نیز الزامی است.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

1- آزمایش صحرایی - آزمایش SPT

یکی از مهم ‌ترین آزمایش های خاک نظام مهندسی برای تعیین تیپ خاک آزمایش خاک ساختمان نفوذ استاندارد (SPT) است. نحوه اجرای این آزمایش خاک نظام مهندسی این گونه است که یک وزنه ۶۳.۵ کیلوگرمی از فاصله ۷۶ سانتی ‌متری سقوط‌ می ‌کند و تعداد ضربات لازم برای نفوذ وزنه در عمق مشخصی از خاک تعیین شده و براساس نتایج به دست آمده، تیپ خاک مشخص می‌شود. عدد اس پی تی بدست آمده به نوع خاک، دانسیته نسبی، تاریخچه تنش، روش استفاده شده و … وابسته است. هر چه عدد SPT بزرگتر باشد، سختی و تراکم خاک بیشتر خواهد بود.

عدد بدست آمده از این ازمایش خاک ساختمان برای موارد مختلفی مانند فشار سربار ، انرژی و … اصلاح می‌ گردد. همچنین روابط همبستگی بسیاری برای تخمین پارامتر های مختلف خاک مانند تراکم ، زاویه اصطکاک داخلی ، چسبندگی ، نسبت بیش تحکیمی ، مدول الاستیسیته و … برحسب عدد نفوذ استاندارد (NSPT) ارائه شده است.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

2- آزمایش صحرایی - آزمایش خاک بارگذاری صفحه PLT

آزمایش ژئوتکنیک بارگذاری صفحه (PLT) یکی از متداولترین آزمایش های خاک نظام مهندسی در مطالعات صحرایی است. با استفاده از نتایج آزمایش خاک ساختمان PLT می ‌توان ظرفیت باربری پی‌ ها را با مد نظر داشتن ملاحظات نشست ، مورد ارزیابی قرار داد. به عبارت دیگر، آزمایش خاک ساختمان PLT روشی برای تخمین میزان نشست بستر، ناشی از ساخت سازه و یا تعیین ظرفیت باربری نهایی بستر ساختگاه است. واضح است که ایده ‌آل ترین حالت برای تعیین نشست بستر ناشی از بار واقعی سازه ، حالتی است که بار معادل سازه بر سطحی به اندازه شالوده‌ واقعی اعمال شده و میزان نشست اندازه‌گیری شود؛ با توجه به هزینه و مشکلات تامین چنین شرایطی، آزمایش بارگذاری صفحه با اعمال بار طراحی پیشنهادی بر صفحه‌ ای با ابعاد کوچک، انجام می ‌شود. همچنین برای دستیابی به میزان نشست و ظرفیت باربری پی با ابعاد واقعی، از ضرایب تبدیل استفاده می ‌شود.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

4- آزمایش صحرایی - آزمایش پرسیومتری

آزمایش پرسیومتری یا فشار سنجی از جمله قوی ترین و پرکاربردترین آزمایش های صحرایی در ژئوتکنیک است که به سبب روش خاص بارگذاری در آن و اطلاعات مفید فراوانی که به ما می‌دهد، جایگاه ویژه ای در علم مکانیک پیدا کرده است. این آزمایش در خاک و سنگ قابل انجام است. مهم ترین خروجی آزمایش پرسیومتری، به دست آوردن سختی خاک در حین بارگذاری شعاعی است. از دیگر خروجی‌های مهم این آزمایش می‌توان به محاسبه ظرفیت باربری انواع پی‌ها، محاسبه پارامترهای مقاومت برشی در ماسه و رس و نیز محاسبه فشار جانبی موجود در خاک اشاره نمود.

همچنین یکی از خروجی‌های مهم این آزمایش، تعیین مدول الاستیسیته برجای خاک بوده که این عدد در طراحی سازه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. شایان ذکر است با توجه به این که این عدد حاصل از آزمایش خاک موجود بوده، منجر به کاهش هزینه های پروژه از فونداسیون تا اسکلت سازه می‌شود. بنابراین این آزمایش منجر به سبک‌تر شدن سازه و کاهش چشم گیر هزینه های ساختمانی (فونداسیون و اسکلت سازه) می‌شود.

** مفتخریم به استحضار مالکان و صنعتگران محترم ساخت و ساز برسانیم، آزمایشگاه کاراطوس با توجه به بکارگیری افراد متخصص و مجرب و نیز استفاده از یکی از برندهای معروف دستگاه پرسیومتری، می‌تواند با استفاده از نتایج این آزمایش، باعث کاهش چشمگیر هزینه های ساخت و ساز و مقرون به صرفه تر شدن پروژه از طریق سبک تر شدن سازه شود. همچنین شاین ذکر است که این آزمایشگاه هزینه‌ی اضافه‌ای بابت انجام این تست و مقدمات آن، از مالکان و کارفرمایان محترم اخذ نخواهد کرد.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

5- آزمایش خاک دانه بندی و هیدرومتری

زمایش دانه بندی خاک از آزمایش های مهم خاک است که بر اساس استاندارد ASTMD422-63 انجام می شود. آزمایش دانه بندی خاک ، معمولا به سه روش عمده که تابع اندازه ذرات خاک است، انجام می گیرد. روش اول که ازمایش دانه بندی خاک به روش الک انجام می گیرد، عمدتا برای خاکی قابل استفاده است که بیش از ۹۰ درصد دانه هایش بزرگتر از الک شماره ۲۰۰ باشند. آزمایش دانه بندی خاک با الک به دو روش تر و خشک قابل انجام است. برای انجام این نوع از آزمایشات خاک ، الک ها را از بزرگ به کوچک، از بالا به پایین روی هم قرار می دهند. برای لرزش الک ها می توان از دستگاه لرزاننده مکانیکی استفاده کرد. پس از اتمام لرزش، مقدار خاک باقی مانده بر روی هر الک را با استفاده از ترازوی دقیق اندازه گیری می کنند. در روش تر، خاک را بر روی الک ریخته و با فشار آب شستشو می دهند. این عمل تا زمانی که آب خارج شده از آخرین الک شفاف باشد ادامه داده می شود.

برای خاک هایی که بیش از ۹۰ درصد دانه هایش ریزتر از الک شماره ۲۰۰ باشند، از آزمایش هیدرومتری مکانیک خاک برای دانه بندی استفاده می گردد. بدین منظور از دستگاه آزمایش خاک با نام هیدرومتر استفاده می شود. دستگاه آزمایش خاک هیدرومتر دارای چگالی ثابت و معینی است. آزمایشات خاک هیدرومتری بر پایه قانون استوکس می باشد.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

6- آزمایش خاک ساختمان سه محوری

دیگر آزمایش خاک برای احداث ساختمان ، آزمایش سه محوری است. به عبارتی جهت بررسی مقاومت برشی خاک در خاک ‌های چسبنده، غیر چسبنده و دانه ‌ای از آزمایش سه محوری خاک استفاده می‌شود. در آزمایش سه محوری ، خاک بین دو صفحه فلزی قرار گرفته و به کمک پیستون در جهت عمودی و با استفاده از سیال در سایر جهات به آن نیرو وارد می گردد. آزمایشات خاک سه محوری با توجه به وضعیت شیر خروجی آب به سه دسته، تحکیم یافته زهکشی شده، تحکیم یافته زهکشی نشده، تحکیم نیافته زهکشی نشده، دسته بندی می شوند. آزمایش سه محوری واقعی از دیگر روش های انجام آزمایش خاک ساختمان سه محوری است.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

8- آزمایش خاک ساختمان تراکم

در آزمایش خاک تراکم که یکی دیگر از آزمایش های خاک نظام مهندسی ساختمان است، بررسی واکنش خاک در برابر نیروهای تراکمی به وسیله حذف گازهای هوای موجود در بافت خاک از طریق ضربه، اندازه ­گیری چگالی خاک و رسم نمودار انجام می­ شود. مهندسین ژئوتکنیک دریافته اند که اگر در هنگام متراکم کردن ، به خاک مورد نظر آب اضافه کنند، تراکم خاک راحت تر انجام می شود. چراکه افزودن رطوبت موجب روغنکاری و آسان شدن تراکم خاک می گردد. اما اگر مقدار آب از حدی بیش تر شود، چگالی خاک کاهش می یابد و تراکم به خوبی صورت نمی گیرد. به عبارتی هدف از انجام ازمایش تراکم خاک ، یافتن مقدار رطوبت بهینه است. هر چه تعداد دفعات تکرار آزمایش خاک ساختمان تراکم بیشتر باشد، نتیجه حاصله دقیق تر خواهد بود.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

9- آزمایش برش مستقیم آزمایشگاهی و برجا

مقاومت برشی خاک یکی از پارامترهای مهم در طراحی های ژئوتکنیکی است که در تحلیل مسائلی مانند محاسبه فشار جانبی خاک ، ظرفیت باربری پی ها، پایداری شیب ها، سدهای خاکی و دیگر مسائل ژئوتکنیکی به کار می رود. آزمایش برش مستقیم خاک به علت کاربرد فراوان در درک رفتار مکانیکی خاک بسیار مورد توجه است. ازمایش برش مستقیم برجا خاک یکی از قدیمی ترین ازمایش های تعیین مقاومت برشی خاک های غیرچسبنده و نیز خاک های تحکیم شده چسبنده است. در آزمایش برش مستقیم برجا ، تنش های وارد بر سطحی که در آن گسیختگی رخ می دهد، در سراسر آزمایش مستقیما کنترل می شود. ازمایش برش مستقیم برجا به سبب ساده بودن اجرا و کم هزینه بودن ازمایش ، جهت تعیین مقاومت برشی خاک در محل ، بسیار پرکاربرد است.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

10- آزمایش حدود اتربرگ

حدود اتربرگ، معیاری برای اندازه‌گیری رطوبت بحرانی خاک‌های ریزدانه هستند. حد انقباض، حد خمیری و حد روانی، به عنوان حدود اتربرگ شناخته می‌شوند. این حدود، مرز بین حالت‌های جامد تا نیمه‌جامد، نیمه‌جامد تا خمیری و خمیری تا روانی را مشخص می‌کنند. دستورالعمل اجرای آزمایش تعیین حدود اتربرگ (حد روانی و خمیری) در استاندارد ملی «INSO 10731» و استاندارد «ASTM D4318» آورده شده است. حد روانی خاک، به میزان کانی‌های رسی موجود در ترکیب آن بستگی دارد. برخی از کانی‌های رسی، از سطح ویژه بیشتری برخوردار هستند. با افزایش سطح ویژه، میزان جذب آب نیز افزایش می‌یابد. به این ترتیب، حد روانی بالا می‌رود. دو آزمایش متداول برای تعیین حد روانی خاک عبارت هستند از:روش کاساگرانده و روش نفوذ مخروط.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

3- آزمایش صحرایی - آزمایش دانهول DHT

شناخت کامل وضعیت لایه های زیرسطحی و مشخصات دینامیکی لایه های خاک ، از عوامل مهم در تحلیل دینامیکی یک سازه است. لذا به منظور تکمیل اطلاعات ژئوتکنیکی ، لزوم ارزیابی پارامترهای دینامیکی لایه های زمین و تعیین نوع زمین از نظر مهندسی زلزله ، ازمایش های لرزه ای درون گمانه ای با استفاده از ازمایش خاک ساختمان دانهول که یکی از روش های لرزه نگاری برای اندازه گیری مستقیم سرعت امواج کشسان است، انجام می گیرند. آزمایش ژئوتکنیک درون چاهی دانهول (DHT) به دلیل مزایایی که دارد، یکی از پرکاربردترین روش ‌های اندازه‌گیری سرعت امواج الاستیک بوده که زیرمجموعه روش‌ های لرزه ‌نگاری است.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

از اطلاعات حاصل از آزمایش دانهول می‌توان سرعت موج برشی و از سرعت موج برشی می‌توان تیپ خاک را نیز تعیین نمود. با توجه به تغییرات سرعت موج در خاک‌ هایی با جنس مختلف، امکان شناسایی لایه ‌بندی ، جنس خاک و نیز تخمین پارامترهای خاک وجود دارد. آزمایش خاک ساختمان دانهول در مقایسه با سایر روش های درون چاهی به دلیل سهولت، سرعت اجرا و هزینه پایین در مطالعات مهندسی ، کاربرد بیشتری دارد.

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان

7- آزمایش تحکیم

یکی دیگر از آزمایش های خاک نظام مهندسی ساختمان ، آزمایش تحکیم خاک است. از آزمایش تحکیم خاک برای سنجش واکنش خاک در برابر بارهای فشاری و برآورد میزان نشست خاک استفاده می ­شود. به عبارتی با انجام ازمایش تحکیم مکانیک خاک می توان به دو هدف دست پیدا کرد. به طوری که می توان با قرار دادن یک بار ثابت بر روی خاک تغییر شکل آن را با گذشت زمان اندازه گیری نمود. این اندازه گیری در ازمایش تحکیم خاک تا جایی ادامه می یابد که خاک مورد نظر تحت بار وارده، تغییر شکل ندهد. از طرفی با انجام ازمایش تحکیم مکانیک خاک می توان بار های مختلف را بر روی خاک اعمال نموده و تغییر شکل های نهایی خاک را در پایان هر مرحله اندازه گیری نمود تا در نهایت رابطه ای بین نشست و بارهای مختلف مشخص گردد.

هدف از انجام این آزمایش، تعیین پارامترهای موثر در پیش بینی نشست سازه هایی است که بر روی خاک های رسی ساخته شده اند

آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان
آزمایشگاه تخصصی کاراطوس آرمان