درحالی که اندازه گیری مستقیم بازتاب ضربه در حوزه زمانی برای المان های سازه ای نسبتا بزرگ همچون فونداسیون شمع ها مناسب می باشند، اندازه گیری المان های بتنی نازک مثل دال ها یا دیوارها منجر به بازتاب های چندگانه ی کوتاه مدت و بازتاب های چندگانه که اندازه گیری آنها زمان بر بوده و تفسیر آنها می تواند سخت باشد، به دست می آیند. یک رویکرد ساده تر و سریع تر انجام متناوب تحلیل سیگنال برگشتی می باشد. سیگنال با استفاده از تکنیک انتقال سریع فوریه از حوزه زمانی به حوزه فرکانسی تغییر یافته است. پدیده هایی همچون حفره ها و یا لایه لایه شدن توسط جابجایی در دامنه اجزای با فرکانس بالاتر سیگنال برگشتی کشف می شوند (شکل 8-14).
در این مقاله که توسط ما در کلینیک بتن ایران تهیه شده است با اندازه گیری محدوده فرکانسی بتن و تحلیل داده ها آشنا خواهید شد.
شکل 8-14 تحلیل دامنه فرکانس سیگنال پالس-بازتاب
حضور لایه ای از میلگردهای تقویتی منجر به سیگنال های با اجزای فرکانس بالا می شود، که از انعکاس سطح بالایی میلگردهای فولادی ناشی می شوند. با کاهش مدت ضربان های فرستاده شده تاثیر این میلگردها می تواند تقویت شود. با افزایش مدت این ضربان ها میلگردها را می تواناز دید محو کرد، بنابراین کشف حفره ها در زیر آرماتور راحت می شود. استفاده از ضربان طولانی مدت به هر حال وضوح حفره ها را به اندازه ای بزرگتر از اندازه قطر میلگرد محدود می کند.
روش های پالس-بازتاب همچنین برای کشف از بین رفتن تماس بین سطح بالایی آرماتورها و بتن های اطراف آنها استفاده می شود. اما کشف کمبود تماس در طرف دیگر آرماتور دشوار می باشد. سیستم های تجاری پالس-بازتاب از تولیدکنندگان متعددی مناسب برای استفاده در میدان (شکل 8-15) در دسترس می باشد.
شکل 8-15 دستگاه اثر DOCter – بازتاب
در آمریکا برای نظارت ضخامت و یکپارچگی بتن در دیوارها و پیاده روها و همچنین برای کشف ترک در تیرها استفاده می شده است. با ضرباتی به مدت 20-80 در ثانیه، مقاطعی با ضخامت m1 مطالعه شده است. مطالعات بر روی تکنیک های پالس-بازتاب برای پیدا کردن حفرات هوا که ناشی از تزریق ناکافی دوغاب در مجرای فولاد پیش تنیده می باشد، انجام شده است و تحقیقات اخیر بر روی استفاده از شبکه عصبی هوش مصنوعی برای تسهیل در تفسیر نتایج دامنه های پیچیده فرکانسی انجام شده است.
همچنین تحقیقاتی در مورد گستره ای از دیگر کاربردهای متصور نظیر ارزیابی مقاومت زودهنگم بتن، ارزیابی آسیب عرشه پل ها و دیگر المان ها و نوارهای پوششی گزارش شده است. بهبودهای بالقوه د رتحلیل براساس پردازش سیگنال و مدل سازی عددی هم توسط آبراهام گزارش شده است. باید توجه کرد که بیشتر کاربردهای موفق این رویکرد المان های صفحه ای است در حالی که تفسیر نتایج با پیچیده تر شدن هندسه ی المان پیچیده تر می شود. به هر حال این روش چیزی است که به احتمال اصلاحات بیشتر و استفاده میدانی بیشتر در آینده را دارد و در نوشته های راهنمایی آژانس بزرگراه ها برای کشف حفره ها در مجراهای پیش تنیده کردن آورده شده است.
آخرین مطالب تکمیلی کلینیک تخصصی بتن ایران را در این بخش دنبال نمایید
جدول عیار بتن چیست؟
اندازه گیری و تفسیر نتایج آزمون بتن
تکنیک های اندازه گیری کرنش بتن و روش ها
تحلیل امواج سطحی
1. تحلیل طیفی: تبدیل فوریه در واکنش های ضربه ای برای تحلیل سازه ای موج های سطحی هم استفاده می شود، که از طریق یک دستگاه به طور جانبی در یک محیط منتقل می شوند. یک جفت مبدل سطحی در مجاور مکان ضربه تعبیه شده است (شکل 8-16).
شکل 8-16 تحلیل طیفی امواج سطحی
که برای اندازه گیری تغییرات سرعت موج سطحی در فرکانس هلی متفاوت استفاده می شود. نتایج به منظور تشخیص ضخامت و ضریب ارتجاعی مواد و لایه های زیرین تحلیل می شوند. این تکنیک پتانسیل کشف کیفیت بتن با لایه های با کیفیت و بی کیفیت را نیز دارد، اما روند پیچیده ی پردازش سیگنال منجر به استفاده میدانی کمتری شده است، تلاش ها برای خودکار کردن تحلیل ننایج در حال انجام می باشد.
این تکنیک نسبتا جدید است که موضوع بسیاری از تحقیقات جاری در جهان، شامل اصول تئوری توزیع موج سطحی ناشی از گستره ای از منابع ممکن است. مشخصات بهینه منبع تحت تاثیر سختی لایه ها و عمق مورد بررسی است، همین طور که تحت تاثیر فاصله بین دو دریافت کننده است. کاربردهای بالقوه، برای سازه های صفحه ای، که در تحقیقات آزمایشگاهی مدنظر قرار گرفته اند شامل ارزیابی بتن آسیب دیده و مقاومت فشاری در محل است.
2. زمان ارزیابی عمق ترک پیوسته: بعضی توسعه های اخیر، شامل تحقیقات تئوری و آزمایشگاهی، بر روی استفاده از موج های سطحی برای تعیین عمق ترک های روی سطح، تمرکز می کنند. فرآیندهاا شامل منبع ضربه و دریافت کننده ی متقارن در سمت مخالف ترک که شبیه فرآیند استفاده از اولتراسونیک های نشان داده شده در شکل 3-20، یا دریافت کننده ی متقارن در هر دو سمت ترکی با اثر بر هر دو سمت که هر دوشان متقارن از دریافت کننده هستند می باشد. این حالت آخری اجازه ی اندازه گیری عبور موج از بازه ای از فرکانس هایی که خود جبران کننده است را می دهد. در هر حال هر دوی این تکنیک هااحتمال مواجهه با مشکلات استفاده عملی نظیر آنچه در ارزیابی اولتراسونیک عمق ترک که در مقالات دیگر کلینیک بتن ایران بحث شده را دارد.
آزمایش ساختمان های بزرگ مقیاس
آزمایش پاسخ دینامیک کل یک ساختمان ها ممکن است به طور مشابه شامل ضربات چکش و یا به کاربردن بارهای لرزه ای باشد. در هر دو حالت پاسخ توسط شتاب سنج ثبت شده و ابزار پیچیده پردازش سیگنالی نیاز است. مگور و سورن تکنیک های ضربه چکش را برای ساختمان های متنوعی که دارای دودکش و تیر اتصال بوده اند توضیح داده اند. روش های لرزاننده توسط تعدادی نویسنده گزارش شده اند از قبیل ویلیامز و مگور که در بازار در دسترس می باشند. تحلیل مودال و رویکردهای سختی دینامیک در حال توسعه در انگلستان و دیگر کشورها می باشد، اما هنوز به طور گسترده در کارگاه ها استفاده نشده اند. یک گزارش جدید تیر بتنی مسلح مدل سازی شده و دال عرشه بتنی را برای ارزیابی اثرات بارگذاری گام به گام استفاده می کند، اما محدودیت هایی در فرآیندها برای مقایسه مدل های لرزش برای حالات مختلف آسیب را شناسایی می کنند.
اندازه گیری محدوده فرکانسی بتن و تحلیل داده ها
هدف آزمایش معمولا بررسی تغییرات سختی در اثر ترک خوردن، تخریب و یا تعمیر می باشد. اثر دینامیک سازه ممکن است با مقایسه در فاصله های زمانی مختلف بدست آید. این به خصوص وقتی ارزشمند می شود که تاثیرات اضافه بار یا خستگی بر اثر زمان را بررسی می کنیم و لایه لایه شدن رویه ی دال ها کشف می شود. در بعضی موارد مقایسه با فرکانس های لرزش و سختی اعضای حساب شده از طریق روابط تئوری ممکن است.
انواعی از روش های لرزش و شوک نیز به تکرار برای تست شمع به کار می رود. اصول کلی توسط استاین توضیح داده دشه است و به ما اجازه می دهد سختی دینامیک سر شمع، مساحت سطح مقطع و مقادیر حد نهایت سختی شمع ها را در درجات متنوع تخمین زد. به عنوان تکنیک های انعکاسی ضربه ای، فایده اصلی سرعت تست در مقایسه با روش های ثابت قدیمی می باشد.