آزمایش بارگذاری صفحه‌

روش انجام آزمایش بارگذاری صفحه

مطابق ASTM D1194 برای انجام آزمایش بارگذاری صفحه، گودالی به قطر چهار برابر قطر صفحه آزمایش تا عمق Df (عمق پی) حفر شده و صفحه در مرکز سوراخ قرار داده می شود. برای جلوگيری از دست‌خوردگی زمين زير صفحه، می‌توان به عنوان پيش بارگذاری چند بارگذاری تناوبی سريع با فشارهای كم، اعمال كرد.

سپس بار توسط جک با افزایش پله‌ای بر صفحه اعمال می‌شود. گام‌های بارگذاری حداکثر مساوی یک چهارم تا یک پنجم بار نهایی تخمین‌زده شده است. در هر گام بارگذاری، نشست شالوده توسط گیج با دقت 0.25 میلی‌متر اندازه‌گیری می‌شود. بار هر گام حداقل به اندازه یک ساعت حفظ می‌شود.

آزمایش بارگذاری صفحه تا لحظه گسیختگی یا وقوع نشست 25 میلی‌متر و یا زمانی که تنش صفحه به دو یا سه برابر بار طراحی پیشنهادی برای پی اصلی برسد ادامه پیدا می‌کند. باید مراقب بود تا میزان نشست از حد ظرفیت اندازه‌گیر عقربه‌ای فراتر نرود. افزایش بار باید تقریباً یک پنجم ظرفیت باربری تخمینی خاک باشد. فواصل زمانی بارگذاری نباید از یک ساعت کمتر باشد و طول زمان در تمامی مراحل بارگذاری باید تقریباً یکسان باشد. همچنین پس از برداشتن بار باید برجهندگی (بازگشت) الاستیک خاک را برای مدت زمانی حداقل معادل با طول زمان یک مرحله افزایش بار ثبت کرد. ثبت نشست ها برای یک ساعت اول هر 5 تا 10 دقیقه انجام می گیرد.

نتایج آزمایش بارگذاری صفحه

نتایج اندازه‌گیری‌ها، به طور معمول به دو صورت منحنی زمان نشست و منحنی بار شست ارائه می‌گردد. در شکل زیر نمونه‌ای از منحنی‌های مذکور ارائه شده است.

تعیین خصوصیات خاک با استفاده از نتایج آزمایش بارگذاری صفحه

۱. ظرفیت باربری

ظرفیت باربری پی همان ظرفیت باربری به دست آمده در محل برای صفحه بارگذاری است.

این شرایط صرفاً برای رس‌های اشباع زه‌کشی نشده و یا رس‌های عادی تحکیم یافته می‌تواند صادق باشد و برای رس‌هایی که در طول عمر مفید سازه همواره تحکیم یافته، خشک و با زه‌کشی شده هستند زاویه اصطکاک داخلی آن‌ها از مقدار قابل ملاحظه‌ای برخوردار است و این فرض صحیح نیست.

در عمل برای برون یابی آزمایش‌های بارگذاری صفحه در ماسه‌ها (اغلب با چنان ترکیبی که جمله Nq نادیده گرفته می‌شود) از معادله زیر استفاده کنید:

استفاده از این معادله در شرایطی توصیه می‌شود که نسبت عرض شالوده به عرض صفحه آزمایش خیلی بیشتر از 3 نباشد. در زمانی که این نسبت 6 تا 15 است، برون‌یابی آزمایش بارگذاری صفحه نتایجی تقریبی به دست می‌دهد که آن نتایج را می‌توان با استفاده از روابط همبستگی SPT یا CPT نیز به دست آورد.

۲. محاسبه نشست پی

برای این منظور چندین رابطه ارائه شده است. بر مبنای پیشنهاد ترزاقی و پک روابط زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای شدت بار مشخص q0 داریم:
– برای خاک‌های رسی

– برای خاک‌های ماسه‌ای

Bf و Bp به ترتیب ابعاد پی و صفحه آزمایش هستند و بر حسب متر است.

۳. محاسبه مدول الاستیسیته

برای محاسبه مدول الاستیسیته از روی نتایج آزمایش بارگذاری صفحه، استاندارد BS 5930:1981 پیشنهاد کرده است که از رابطه زیر استفاده شود:

در این رابطه v و E به ترتیب مدول الاستیسیته و ضریب پواسون خاک، B عرض صفحه، q فشار اعمال شده بین صفحه و خاک و ρ نشست صفحه است.

۴. محاسبه مدول عکس العمل بستر

مدول عکس العمل بستر در واقع مقدار تنشی است که اگر به صورت عمود بر صفحه پی وارد گردد به میزان یک واحد در پی نشست ایجاد می‌کند. به‌عبارت دیگر مدول عکس‌العمل بستر شیب منحنی تنش نشست است و به‌صورت زیر نوشته می‌شود:

که در آن q میزان تنش وارده بر پی برحسب کیلونیوتن بر مترمربع و ∆ نشست حاصله بر حسب متر در زیر پی به ازای q و k مدول عکس‌العمل بستر بر حسب کیلونیوتن بر متر مکعب است.
روابط زیر برای تبدیل مدول عکس‌العمل صفحه‌ای یک فوتی به پی با عرض B و همچنین تبدیل مدول عکس‌العمل بستر پی مربعی به مدول یک پی مستطیلی ارائه شده است: (Das, 1990)
– برای پی بر روی خاک‌های رسی

– برای پی بر روی خاک‌های ماسه‌ای

– برای تبدیل پی مربعی به عرض B به پی مستطیلی به ابعاد B و L

که در آن B و L عرض و طول پی بر حسب متر و k0.3 مدول عکس‌العمل بستر حاصل از آزمایش بارگذاری بر صفحه به عرض 30 سانتی‌متر است.