دانلود تحقیق معرفی کفهای قوی و ملحقات آن

مقدمه
امروزه مطالعه و تحقیق روی رفتار سازه ها به منظور دسترسی به حداکثر ایمنی، همزمان با معیارهای در سراسر جهان رشد فزاینده ای یافته است.

به طوریکه آزمایش روی تک تک اجزاء و یا ترکیبی از چند جزء یک سازه، در مقیاسهای بزرگ و واقعی، یک از مهمترین و اساسی ترین نکات مورد توجه پژوهشگران صنعت ساختمان است.

وسایل آزمایشگاهی موجود در کشور ما را ملزم می سازد که روی نمونه های با ابعاد کوچک و یا نمونه هایی با مقیاس کوچک آزمایشهایی صورت گیرد که این کار حداکثر می تواند گویای رفتار تک تک عناصر تشکیل دهنده سازه بدون در نظر گرفتن عملکرد واقعی آنها در سازه اصلی و در کنار دیگر عناصر ساختمان باشد و بررسی نحوه تاثیر بعضی از عوامل موثر بر موضوع مورد مطالعه محدود گردد.

عملکرد نمونه مورد آزمایش به نکاتی که اهم آنها به قرار زیر است، بستگی دارد:
 هندسه سازه
 اندازه سازه
 استفاده همزمان از مصالح گوناگون در کنار یکدیگر
 تاثیر نوع اتصال و پیوستگی اجزاء و مصالح به یکدیگر
لذا در هنگام آزمایش بیاد موارد فوق کاملاً مدنظر گرفته شود، تا نتایج حاصل، واقعی و با درصد بالایی قابل اعتماد باشند.

به عنوان مثال، ‌برای بررسی رفتار یک پل بایستی تنشها و تغییر شکلهای ناشی از نیروهای شامل وزن پل، تردد وسایل نقلیه، ارتعاشات، باد، تغییرات درجحه حرارت و … در نظر گرفته شوند.

شایان ذکر است، که تمامی اینها با آزمایشهای ساده کششی و فشاری، روی یک قسمت کوچک از نمونه مصالح به کار فته در یک عضو از سازه پل بدست نمی آید.

همین طور استفاده از فرمولهای محاسباتی و تعمیم آنها به نکات تازه و ناشناخته، ما را ملزم می سازد که اعضای واقعی سازه و یا در مواقعی حتی،‌خود سازه را تحت اثر بارهای بهره برداری مورد آزمایش قرار دهیم، تا بتوان براساس نتایج آزمایش به آگاهیهای معتبری دست یابیم.

داشتن اطلاعات دقیق و معتبر بخصو برای تولید انبوه حایز اهمت فراوان است.

با توجه به مشکلات گوناگون در جوامع بشری، که صنعت ساختمان به سوی تولید انبوه روی آورده است، طرح یک عضو سازه ای با ظرفیت باربری بیش از حد لازم، علاوه بر اتلاف مصالح با ارزش ساختمانی، زیانهای اقتصادی فراوانی به دنبال خواهد داشت.

از سوی دیگر، تکیه بر آزمایشهای کلاسیک سازه ای، عدم آگاه دقیق از کارکرد هماهنگ اجزای یک سازه و به فرمولهای به دست آمده و نتایج تجربیات گذشته بسنده‌کردن، راه را برای پژوهشهای آتی و پیشرفت، مسدود خواهد کرد.

با وجود اینکه روشهای عددی مثل روش المانهای محدود، ابزار خوبی جهت مطالعه رفتار سازه های ساختمانی هستند و بسیاری از پیش بینی های طراحی، نظریات و توصیه‌ها بر پایه نتایج آنها استوار است.

با وجود این، استفاده از همین روشها هم، فرضیاتی ساده کنده که گاهی دور از واقعیت اند را شامل می شود.

باتوجه به موارد مذکور، به گوشه ای از اهمیت کاربرد استفاده از آزمایشگاه سازه پی می بریم.

به طوری که حتی، بسیاری از کشورهای جهان سوم مانند اندونزی، یمن، عربستان، الجزایر، تونس و سنگاپور نیز اقدام به راه اندازی چنین آزمایشگاه هایی در کشورهای خود کرده اند.

ایران در میان کشورهای در حال توسعه، نخستین کشوری بود، که پژوهشگران آن به مطالغه و پژوهش در زمینه های علمی، روی آوردند.

ولی به علت کمبود امکانات و تجهیزات آزمایشگاهی، پژوهشهای در دست مطالعه، روند مطلوب را نداشته و در بسیاری از موارد به حال تعلیق درآمده اند.

امروزه، برای تحقیق در زمینه های سازه ها، از دو روش بنیادی به شرح زیر که در آزمایشگاههای انجام می پذیرد، استفاده می شود:
اول : آزمایش اعضای سازه با اندازه واقعی در ماشین های آزمایشی (یونیورسال تست) با ظرفیت زیاد و ابعاد بزرگ.

دوم: آزمایش سازه با اندازه واقعی آن با استفاده از یک سیستم معادل، شامل کف قوی ، قابهای بارگذاری و تجهیزات تکیه گاهی .

در پایان، ذکر این نکته را لازم می داند که وقتی درباره اهمیت آزمایش در مقیاسهای بزرگ سخن به میان می آید معنایش این نیست، که همواره به چنین آزمایشهایی (با صرف وقت و هزینه زیاد) نیاز داریم، بلکه این گونه آزمایشگاه را وقتی تأئید نهایی مورد نیاز باشد، یا اینکه بخواهیم تئوریهای موجود را اصلاح کرده و شناخت دقیقتری از رفتار سازه به دست آوریم، انجام می دهیم.

هدف به منظور آزمایش بر اجزای ساختمانی در اندازه های حقیقی و بزرگ و بررسی رفتار آنها، احداث آزمایشگاه سازه در مراکز علمی و دانشگاهی کشور، امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.

از جمله مهمترین عناصر تشکیل دهنده یک آزمایشگاه سازه، کف قوی و قابهای استوار شده بروی آن است.

هدف از پروژه مورد بحث در این گزرش طرح یک کف قوی و سازه های مربوط به آن و همچنین تحقیق بر روی مصالح جهت ساختن این گونه کف قوی است که ایجاد یک آزمایشگاه سازه مجهز را توصیه می نماید.

فصل اول معرفی کفهای قوی و ملحقات آن 1-1- مقدمه آزمایشگاههای تحقیقاتی سازه که در اغلب کشورهای جهان ساخته شده، دارای امکانات گوناگون و پیشرفته ای هستند.

این آزمایشگاه ها، برای تحقیق و مطالعه پژوهشگران تسهیلات لازم را فراهم می آورند و حصول نتایج مطمئن و واقعی را ممکن می سازند.

از جمله تجهیزات ضروری برای مجهز ساختن و راه اندازی آزمایشگاه سازه عبارتند از: کف قوی دیوار قوی قابهای بارگذاری ماشینهای آزمایشی (یونیورسال تست) تجهیزات تکیه گاهی سیستم های کنترل کامپیوتری سیستمهای هیدرولیکی و جکها با بررسیهای انجام شده از مراکز علمی و تحقیقاتی کشور، مشخص شد که در کشور ما نه تنها برای آزمایش خود سازه، بلکه حتی برای آزمایش اعضای آن در اندازه واقعی خود، آزمایشگاهی وجود ندارد و احساس می شود که برای فراهم نمودن زمینه های جدید تحقیقاتی وجود آزمایشگاههای سازه لازم و ضروری است، و گام اول در راه ایجاد چنین آزمایشگاهی، باید در جهت داشتن یک کف قوی و مناسب باشد، تا بتواند نیازهای پژوهشگران را از نظر ابعاد و ظرفیتهای بارگذاری گوناگون تأمین کند.

این فصل به معرفی انواع کفهای قوی، قابهای بارگذاری و مثالی از یک آزمایشگاه سازه می پردازد.

1-2- خلاصه ای از پیشرفتهای جهانی در این زمینه برای انجام دادن مطالعه و تحقیق روی رفتار سازها و عملکرد اجزای آنها، اصولاً‌دو روش موجود است.

روش اول، کارهای آزمایشگاهی و روش دوم، کارهای تحلیلی و آنالیتیکی است.

در روش آزمایشگاهی، مقیاس اجزای سازه تعیین و ساخته می‌شوند و پس از پیوستن آنها به هم و ایجاد سازه های موردنظر، سازه ها تحت انواع بارگذاریها و حالات تکیه گاهی مورد آزمایش قرار می گیرند و سرانجام نتایج با رفتار واقعی سازه ها تصحیح می‌شوند.

در روش تحلیلی از فرمول های خالص ریاضی حاصل از پدیده های فیزیکی مدل شده جهت یک آنالیز عددی به کمک کامپیوتر استفاده می شود.

امروزه آزمایشگاه های تحقیقاتی سازه که در اغلب کشورهای جهان ساخته می شوند دارای امکانات گوناگون پیشرفته ای هستند.

مثلاً آزمایشگاه بزرگی که برای دانشگاه شهر سرپونگ در کشور اندونزی تاسیس شده است.

دارای امکانات متعددی برای آزمایش روی مصالح، اجزاء سازه، و سازه‌های واقعی است.

در این آزمایشگاه که مساحت ساختمان آن بالغ بر 8800 مترمربع است.

یک کف قوی بتن آرمه به ابعاد 40 متر در 40 متر (1600 مترمربع) ساخته شده است.

در این آزمایشگاه علاوه بر قابهای بارگیذاری نصب شده روی کف قوی با ظرفیت باربری KN 4000، تجهیزات دیگری نیز ساخته شده است که قسمتهای مختلف آن به شرح زیر است: آزمایشگاه ماشین‌های کوچک آزمایشگاهی آزمایشگاه دستگاههای آزمایشی استاندارد آزمایشگاه دستگاههای آزمایشی استاتیکی آزمایشگاه تست‌های غیرتخریبی NDT آزمایشگاه ماشین‌های تشدید آزمایشگاه اندازه‌گیری وارفتگی و افت مصالح آزمایشگاه اشعه ایکس و ایزوتوپ آزمایشگاه متالوگرافی و عکسبرداری کارگاههای جوشکاری، مکانیکی و الکترونیکی کلیه این قسمتها دارای سیستم تغذیه روغن هیدرولیک تحت فشار مرکزی است.

در ضمن یک سیستم کامپیوتری مرکزی تمام عملیاتی را که انجام می‌گیرد در کنترل دارد.

همین‌طور در آزمایشگاه سازه دانشگاه شهر بوخوم در آلمان، یک کف قوی به مساحت 300 متر مربع وجود دارد که قادر است ستونهای تا ارتفاع 10 متر را زیر بار فشاری MN 20 و یا بار کششی MN 10 و یا تحت بار دینامیکی MN8+ قرار دهد.

1-3- معرفی کفهای قوی کف قوی، سازه ای است صلب که دارای تجهیزات مخصوص برای نصب و مهار قابهای بارگذاری و تجهیزات تکیه گاهی است.

اعضای سازه و یا خود سازه با ابعاد دواقعی و یا مدل کوچکتر شده اش بروی این کف قوی و در زیر قابهای بارگذاری تحت آزمایشهای گوناگون استاتیکی و دینامیکی فشار، کشش و خمش قرار می گیرد، تا ظرفیت باربری و عملکرد مصالح گوناگون در کنار یکدیگر در نقاط مختلف سازه و در اتصالات بررسی و مطالعه شود.

کف قوی معمولاً‌براساس 51231 DIN طرح می شود.

طراحی یک کف قوی مخصوصاً بستگی به حالت محلی براساس نیروهای اعمال شده به آن دارد.

کف قوی در سه تیپ مختلف ساخته و عرضه می شود: کف قوی تمام فولادی کف قوی بتن آرمه کف قوی بتن پیش تنیده دو مورد آخر (ردیفهای 2و3) دارای شبکه بولت ای فولادی جهت مهار و مونتاژ قابهای بارگذاری و تجهیزات تکیه گاهی هستند که بست قورباغه ای نامیده می شود.

جایی که ابعاد نمونه کوچک است و لنگرهای خمشی نسبتاً کم هستند.

کف قوی فولادی مناسبتر و سیستم مهار و مونتاژ قابهای بارگذاری ریلی است.

در حالیکه ابعاد نمونه مورد آزمایش اگر بزرگتر باشند، لنگرهای خمشی بزرگی اعمال می شود و کف قوی پیش تنیده مناسبتر است.

معمولاً کفهای قوی را همراه را با یک دیوار قوی می سازند که کفهای افقی برای آزمایش سازه ها تحت اثر بارهای قائم و دیواره های قائم جهت آزمایش سازه ها، تحت اثر نیروهای افقی مورد استفاده قرار می گیرند.

در آزمایشگاههایی که کفهای قوی و دیواره های قوی باهم ساخته می شوند.

معمولاً‌ دیواره بروی یکی از اضلاع کناری کف قرار می گیرد، ولی بسته به نوع آزمایش می‌‌تواند در هر محل مناسبی طراحی و اجرا شود.

قابهای بارگذاری با روشهای گوناگون که مفصلاً شرح داده خواهد شد روی کف قوی نصب و مهار می شوند.

همچنین تجهیزات تکیه گاهی نیز برای آزمایش های خمش روی کف به همان ترتیب نصب و مهار می‌گردند.

1-4- معیارهای طراحی کفهای قوی معیارهایی که در طرح یک کف قوی می توان در نظر گرفت، عبارتند از: 1-4-1- مصالح ساخت کفهای قوی کفهای قوی را بسته به نوع شکل سازه ای و همچنین ابعاد و موارد مصرف آنها می‌توان از فولاد، بتن آرمه، بتن آرمه پیش تنیده، بتن آرمه مختلط با فولاد ساخت.

1-4-2- ابعاد کف قوی ابعاد کفهای قوی تابعی از اندازه قطعاتی هستند که باید تحت آزمایش قرار گیرند.

باید در نظر داشت که قطعات متعددی ممکن است به طور همزمان مورد آزمایش قرار بگیرند.

همچنین بایستی طول به عرض کف، طوری رعایت شود که پایداری سازه کف بر اثر بارهای وارده تأمین گردد.

در حالتی که کف قوی از نوع بتن پیش تنیده یا بتن آرمه باشد، انتخاب صحیح ابعاد کف حایز اهمیت است.

زیرا ابعاد این نوع کفها، ابعاد ساختمان آزمایشگاه را تعیین می‌کنند.

همچنین محل نصب سایر تجهیزات آزمایشگاهی در ارتباط با محل استقرار کف قوی خواهد بود.

چنانچه در نظر داشته باشیم در یک ساختمان آزمایشگاه موجود، یک کف قوی بسازیم و یا ابعاد کف موجود را گسترش دهیم، در صورتی که کف موردنظر از بتن آرمه یا بتن پیش تنیده باشد، بعلت مشکلات اجرایی امکان پذیر نخواهد بود.

برای ساختن این نوع کفها زیرسازیهای بخصوصی تدارک دیده می شود که امکان اجرای آن در یک ساختمان موجود با دشواری صورت خواهد گرفت.

همچنین ساختن یک کف قوی از این نوع، عملیات ساختمانی حجیمی را به همراه دارد که اجرای آن در زیر سقف یک آزمایشگاه مشکلاتی را بوجود می آورد.

گسترش کفهای موجود نیز از نظر تأمین یکپارچگی کف و مشکلاتی که در تدارک آزمایشهای دقیق بوجود خواهد آورد، نامممکن خواهد بود، بخصوص در مورد کفهای پیش تنیده به جهت مسیرهای انتخاب شده برای کابل های پیش تنیدگی (تندان)، گسترش کف عملی نمی باشد.

بنابراین در طرح ابعاد یک کف قوی از نوع بتن آرمه یا بتن پیش تنیده بایستی نیازهای موجود و خواسته های قابل پیش بینی در نظر گرفته شود.

1-4-3- شکل سازه ای کفهای قوی کفهای قوی از نظر شکل سازه ای به سه دسته به شرح زیر تقسیم می شوند: کفهای قوی با سیستم یک بعدی کفهای قوی با سیستم دو بعدی کفهای قوی با سیستم سه بعدی 1-4-3-1- کفهای قوی با سیستم یک بعدی (خطی) این گونه کفها به منظور آزمایشهای خمش روی تیرهای فلزی، بتنی، چوبی و … ساخته می شوند.

قابهای بارگذاری بروی این کفها، فقط در امتداد طولی کف جابجا می‌شوند و از این رو باید به هنگام طرح کف، چگونگی کار آن را کاملاً در نظر گرفت.

کشل مقطع کفهای قوی با سیستم یک بعدی طبق آیین نامه 51231 DIN یکی از چهار شکل به شرح زیر است: مقطع مربع مستطیل توپر ، مقطع مربع مستطیل توخالی ، مقطع I شکل ، و مقطع H شکل .

جنس مصالح کفها قوی با مقطع مربع مستطیل توپر عموماً بتنی است.

اما کفهای قوی در سه مورد دیگر (مقطع مربع مستطیل توخالی، مقطع I شکل و مقطع H شکل) تماماً از فولاد ساخته می شود.

از معیارهای انتخاب مقطع های گوناگون، علاوه بر جنس مصالح، مقدار مجاز بیشینه لنگر خمشی عرض کف در واحد طول آن است.

جدول (1-1) برای هر کدام مقاطع مقادیر مجاز لنگرهای خمشی را طبق استاندارد 51231 DIN ارائه می‌دهد.

جدول 1-1- شکلهای ساختمانی کف های قوی مطابق DIN 51231 1-4-3-2- کفهای قوی با سیستم دوبعدی این نوع کف نسبت به کفهای یک بعدی از عرض نسبتاً زیادی برخوردار است.

بطوریکه علاوه بر امتداد طولی، امکان جابجایی قابهای بارگذاری در جهت عرض کف نیز وجود دارد.

همچنین عرض زیاد این نوع کفها، این اجازه را می دهد، که قابهای بارگذاری عریض برای انجام دادن آزمایش روی صفحه ها نصب شوند.

شکل سازه ای کفهای دوبعدی عمدتاً می تواند به صورت باشد: الف) مقطع مربع مستطیل که مستقیماً روی زمین قرار می گیرد (گسترده) این نوع کفها در جایی ساخته می شوند که خاک بستر از مقاومت بالایی برخوردار است.

جنس مصالح ساخت این نوع کفها می تواند فولاد و یا مقاطع بتنی (بتن آرمه، بتن پیش تنیده، ترکیب بتن و فولاد) باشد.

ب) مقطع مربع مستطیل که بدون گیرداری بروی دیوارها و شمع ها قرار می گیرد.

در این نوع کفها، گیرداری بن کف و دیواره یا شمع ها وجود ندارد و در جایی ساخته می شود که خاک بستر دارای مقاومت بالایی نباشد.

این نوع کفها بیشتر فولادی هستند، ولی از بتن پیش تنیده نیز ساخته می شوند.

مقادیر بیشینه لنگر خمشی مجاز برای این دو نوع کف در جدول (1-1) داده شده است.

1-4-3-3- کفهای قوی با سیستم سه بعدی این نوع کفها که کفهای صندوقه ای نامیده می شوند از متداولترین نوع کفهای ساخته شده در دنیا به حساب می آیند.

مقطع این نوع کفها به سه شکل نشان داده شده در جدول (1-1) ساخته می شود.

جنس مصالح آنها معمولاً بتنی بوده و بیشتر، بتن پیش تنیده است.

مقدار مقاومت خمشی این نوع کفها بسیار بالاست، و برای نصب قابهای بارگذاری با ظرفیت زیاد مناسب اند.

مقادیر لنگرهای خمشی مجاز برای این نوع کفها در جدول (1-1) آمده است.

شکل (1-2) نمایی از یک کف با سیستم جعبه ای (صندوقه ای) 1-4-4- سیستم مهاربندی بروی کف قوی در این سیستم، قابهای بارگذاری، تجهیزات تکیه گاهی و در صورت لزوم قطعه مورد آزمایش باید به ترتیبی در کف قوی مهار شوند.

سه نوع روش مهاربندی برای کفهای قوی وجود دارد: 1-4-4-1- صفحه های مهار در این حالت تمام سطح کف قوی از صفحه هایی که بخوبی در خود کف مهار شده اند پوشانیده می شود (شکل 1-3)، روی این صفحه ها سوراخها و شیارهایی وجود دارد که پایه های قاب بارگذاری توسط میله هایی در این سوراخها مهار می شوند.

این نوع سیستم برای بارگذاریهای کوچک و کفهای قوی با ابعاد خیلی کوچک مناسبتر است.

شکل (1-3) در قسمت بالای شکل کف قوی مجهز به سیستم مهار با ریل و در قسمت پایین شکل، کف قوی مجهز به سیستم صفحه های مهار نشان داده شده است.

1-4-4-2- ریل های مهار در این سیستم مهاربندی، سطح روی کف قوی از ریل های موازی هم پوشانیده می‌شود و قابهای بارگذاری به این ریل ها مهار می شوند.

از برتریهای مهم استفاده از این سیستم این است که، قابهای بارگذاری بسادگی در راستای ریل ها جابجا می شوند.

بنابراین در آزمایشگاههایی که قطعه های آزمایشی با طولهای متفاوت مورد بررسی قرار می گیرند استفاده از این نوع مهاربندی تسهیلاتی را فراهم می سازد.

همچنین در کفهای یک بعدی خطی، قابهای بارگذاری تنها در امتداد طول کف جابجا می شوند و استفاده از سیستم ریلی متداولتر است.

یکی از معایب سیستم ریلی این است که جابجایی قابها در امتداد عمود بر جهت ریل‌ها به دشواری صورت می گیرد.

همچنین انتخاب جهت ریل ها، که در واقع در امتداد طول کف باید باشد، امکان نصب و مهار قابهای بارگذاری در دو راستای عمود بر هم و یا به صورت مایل را از بین خواهد بود.

شکل (1-4) نصب ریل های مهار روی کف قوی چفت و بست پایه های قاب در ریل ها، اگرچه بسیار ساده است، به علت ظرافت و سادگی توان تحمل نیروهای بسیار زیاد را ندارد و برای قابهای بارگذاری با ظرفیت خیلی زیاد که در آنها نیروهای بزرگی در محل اتصال پایه به کف قوی ایجاد می شود، سیستم ریلی توصیه نمی شود.

ریل های مهار از نظر شکل مقطع در دو نوع است که در زیر شرح داده می شود: الف) ریل های هالفن این نوع ریل مخصوص کفهای بتونی است و توسط شاخکهایی در داخل بتن مهار می‌شود.

چگونگی مهار ریل در بتن و همچنین جایگیری پایه قاب در ریل در شکل (1-5) نشان داده شده است.

ریل های هالفن برای بارگذاری استاتیکی کوچک به کار می روند (حداکثر تا KN/m 20).

ب) ریل های مهار با ظرفیت بارگذاری زیاد این نوع ریل ها هم برای کفهای فولادی و هم برای انواع کفهای بتنی به کار می روند، و ظرفیت باربری بیشتری نسبت به ریل های هالفن دارند.

شکل مقطع این ریلها در شکل (1-6) نشان داده شده است.

گل میخهای فولادی جوش داده شده به بدنه ریل ها، فقط به منظور مهار ریل در داخل کف بتنی است.

روش مهار پایه های قاب در ریل ها همانند ریل های هالفن است.

هنگام مونتاژ ریل ها در محل خود، پیش از عملیات بتن ریزی و یا جوشکاری، بایستی اطینان کامل یافت که ریل ها به موازات و همتراز یکدیگر قرار گرفته اند، تا در جابجایی و مهار قابها، مشکلی پیش نیاید.

1-4-4-3- بولت های مهار برای مهار قابهای بارگذاری با ظرفیت های زیاد، از سیستم مهار بولتی استفاده می شود.

این شیوه از مهار قابها، دارای مزایای ویژه ای است و برای کفهای قوی از جنس بتن آرمه بسیار مناسب است.

در این روش مهار قابها و سایر تجهیزات در کف قوی به شرح زیر است: پایه‌های قابهای بارگذاری در قسمت زیرین، خود دارای صفحه‌هایی هستند که سوراخهایی با فواصل 1000 میلیمتری روی این صفحه ها تعبیه شده است.

در کف قوی به هنگام ساخت، غلافهایی از لوله های فولادی با تجهیزات خاص تعبیه گردیده است.

این لوله ها به صورت قائم با فواصل منظم و با دقت زیاد در ردیفهای طولی و عرضی به فاصله 1000 میلیمتر ازیکدیگر قرار داده شده و پس از کنترل خطاها در جای خود محکم می شوند.

سپس بتن ریزی کف انجام می پذیرد.

ارتفاع این لوله ها برابر ارتفاع بتن کف قوی است.

(شکل 1-7) بولت های ویژه ای طراحی و ساخته می شود.

شکل (1-8) جزئیات یکی از این نوع بولت ها را نشان می دهد.

شکل (1-7) اتصال لوله های مهار به یکدیگر پس از مونتاژ و کنترل خطاها بولتهای مهار پیش تنیده المان پیش تنیدگی مهره فوقانی پایه قالب صفحه نگاهدارنده پیچ تنظیم غلاف مهار کننده صفحه زیرین سرچکشی حلقه نگهدارنده شکل (1-8) جزئیات بولت های مهار یکی از دو انتهای این بولت ها، به شکل چکش مکعب مستطیل است که به «بولت سرچکشی» معروف است.

این نوع بولت، از صفحه ای که در وسط آن سوراخی مکعب مستطیل (چکش مانند) تعبیه کرده اند و کاملاً‌ در داخل لوله مهار گیردار شده است می‌گذرذ، و با یک گردش 90 درجه ای که به بولت داده می شود، سرچکشی بولت به صفحه داخل لوله مهار چفت شده و بدین طریق، بولت در داخل لوله مهار می شود.

دو سوراخ تعبیه شده در پای هر ستون از قاب، بر دهانه لوله های مهار منطبق می‌گردند و بولت از هر دوی این سوراخها عبور داده شده و در لوله مهار می گردد.

سپس توسط مهره ای که در انتهای فوقانی بولت وجود دارد پایه قالب به کف قوی مهار می گردد.

مهره ای با دندانه های ریزتر بر روی مهره قبلی سخت می شود، تا هرگونه لقی و دررفتگی و جابجایی در محل اتصال قاب به کف را، استحکام بخشد.

جنس بولتها، لوله های مهار و صفحه های جوش شده از فولاد نرم انتخاب می‌شود.

ولی بهتر است که برای محدود کردن تغییر شکلها و ظریفتر شدن مقاطع از فولادهای مرغوب استفاده شود.

شکل (1-9) نمونه ای از لوله های غلاف بولت نیروی مجاز کششی استاتیکی وارده به هریک از بولت ها ( نیروی طراحی) برابر 25 تن در نظر گرفته می شود.

مزایای ویژه سیستم مهار بولتی این است که، قابهای بارگذاری در هر نقطه دلخواه بروی کف قوی به سه صورت طولی ـ عرضی و مورب قابل نصب هستند.

همچنین دیواره‌های قائم فلزی نیز می توانند در هر قسمت دلخواه بروی کف قوی به وسیله سیستم بولتی به کف قوی مهار شوند و بدین ترتیب بروی یک کف قوی بتنی امکان بارگذاری افقی نیز فراهم می گردد.

1-4-4-4- بولت های مهار پیش تنیده این بولتها همانند بولت های معمولی هستند، با این تفاوت که به جای سفت کردن پایه های قاب با مهره، از یک جا هیدرولیکی استفاده می شود.

بر اثر نیروی وارده بولت کشیده شده و پایه قاب به کف قوی محکم می گردد.

بهره گیری از این بولت ها، علاوه بر سهولت نصب قابهای بارگذاری به علت نیروی مالشی زیادی که بین سطح صفحه زیرین پایه قاب و رویه کف قوی ایجاد می گردد، از هر گونه جابجایی و تغییر مکان افقی و قائم بین دو سطح مذکور به مقدار زیادی کاسته می شود.

بولت قسمت هیدرولیکی مهره فوقانی پایه قاب مهره چفت کننده واشر شکل 1-11- قسمت وارد کننده نیروی هیدرولیکی در بولت های پیش تنیده بتن مسلح قاب چوبی که در داخل بتن باقی می ماند.

بتن ضعیف بتن ضعف شن متراکم شده شکل 1-12- جزئیات یک غلاف بولت مهار پیش تنیده (ابعاد برحسب mm) بولت با سرچکشی دستگاه تنیدن هیدرولیکی پایه قاب بارگذاری صفحه تقویتی سخت کننده فولادی خمیر اپکسی پیچ تنظیم صفحه زیرین گیره مهار بتن مسلح یا بتن پیش تنیده بتن ضعیف کانال دسترسی شکل 1-13- جزئیات مهار با بولت مهار پیش تنیده 1-5- مقایسه چند نوع از کفهای قوی و سیستم های مهاربندی آنها 1-5-1- کف های قوی فولادی این نوع کفها که به شکلهای یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی ساخته می شوند دارای اسکلت و بدنه فولادی هستند.

در کفهای فولادی که قابهای بارگذاری با ظرفیت کم را روی خود تحمل می کنند، ساختمان کف از چند تیر طولی و عرضی که کاملاً به یکیدیگر گیردار شده اند تشکیل می‌یابد.

ولی در مورد کفهای فولادی قویتر استفاده از صندوقه های فولادی که در کنار هم قرار داده می شوند مناسبتر است.

غالباً در کفهای فولادی، از سیستم مهار ریلی استفاده می شود، ولی در صورت استفاده از سیستم مهار بولتی محل قرار گرفتن غلاف بولت ها در حد فاصل چهار سطح صندوقه‌ای مجاور هم خواهد بود.

(شکل 1-15) در مهندسی راه و ساختمان این نوع کفها بیشتر برای آزمایش یک عضو منفرد از سازه یا مدل های کوچک شده آن به کار می رود.

زیرا به علت مصرف زیاد فولاد، ابعاد آن محدودیت دارد ولی در مهندسی مکانیک این نوع کفها کاربرد بیشتری دارد.

شکل 1-14- کف قوی فولادی با سیستم مهار بولتی لوله های مهار محل عبور کابلهای تندان ضربه گیر پی آزمایشگاه زمین (خاک) دالهای پوششی دیواره صلب قائم برای بارگذاریهای افقی شکل 1-15- مقطع یک کف فولادی کف های قوی فولادی مزایای زیر را دارند: این نوع کفها را می توان پس از احداث ساختمان آزمایشگاه در آن نصب نمود و یا ابعاد آن را می توان در یک ساختمان آزمایشگاه موجود توسعه داد.

سیستم کفهای فلزی کاملاً مستقل از سازه ساختمان است.

نصب و استفاده از سیستم مهار صفحه ای و ریلی این نوع کفهای عملی تر است.

فاصله نقاط مهار در سیستم مهار بولتی می تواند خیلی نزدیک به هم باشد و این اندازه معمولاً نصف فاصله نقاط مهار در کفهای قوی بتنی است.

برای افزایش سختی سازه و پایین آوردن تواتر طبیعی آن می‌توان پس از نصب کف، ‌قسمتهای داخلی بدنه آن را با بتن پر کرد.

همچنین برای افزایش صلبیت آنها کفهای فولادی را پس از نصب از هد دو سو پیش تنیده می کنند.

این نوع کفها، هم به صورت افقی و هم بصورت قائم ساخته می شوند.

استفاده از دیوارهای قائم فولادی به علت سادگی سیستم سازه ای آنها و سهولت اجرایی مطلوبتر است.

کفهای ساخته شده فولادی بروی قطعات ضربه گیر، که از جنس ویسکو ـ الاستیک ساخته شده باشند قرار می گیرند.

برای آن که دسترسی به سطح این کفهای قوی به سهلوت میسر باشد، معمولاً‌ آنها را همسطح با سطح محوطه آزمایشگاه نصب می کنند.

رویه خارجی کفهای فولادی پس از مونتاژ کامل، از مواد پلاستیکی غیرلغزنده و دورکننده گرد و خاک پوشیده می شود.

این پوشش علاوه بر محافظت فلز سازه، راحتی کار کردن بروی سطح کف را نیز فراهم می کند.

1-5-2- کفهای قوی بتنی این نوع کفها بسته به مقاومت خاک بستری که روی آن قرار می گیرند به سه نوع هستند: کفهای قوی که مستقیماً روی زمین قرار می گیرند.

کفهای قوی که بروی شمع ها یا دیوارهای بتنی قرار می گرند.

کفهای قوی که به صورت سازه های جعبه ای ساخته می شوند.

کلیه کفهای قوی بتنی می توانند جهت افزایش مقاوت بتن و در نتیجه ظریفتر شدن مقاطع و همچنین کاهش تغییر مکانهای نسبی از هر دو جهت پیش تنیده شوند.

1-5-2-1- کف قوی بتنی نوع اول ساده ترین نوع کفهای بتن آرمه از نظر اجرایی آن، کفهای قوی هستند که مستقیماً‌ بروی زمین قرار می گیرند.

در این صورت حداقل مقاومت خواسته شده برایخ اک بستر این نوع کفها Kg/cm2 5/1 است.

از مزایای این نوع کفها، اجرای سریع و راحت آنهاست که نیاز به امکانات وسیع اجرایی ندارد.

و از هر لحاظ قابل توجه است.

بتن مورد استفاده برای این نوع کفها به علت حجم زیاد آن بایستی به هنگام گرفتن در نتیجه عمل هیدراتاسیون حرارت کمتری ایجاد کند.

از این رو، توصیه می شود که از سمانهای دیرگیر با حرارت پایین برای این نوع کفها استفاده شود.

عیب عمده این نوع کفها در این است که ، سطح زیرین کف غیرقابل دسترسی است و در مورد سیستم های مهرای که قسمت زیرین آن نیاز به بازرسی و سرویس دارد، مناسب نیست.

در صورت استفاده از این سیستمها، کانالهای ویژه ای در زیر نقاط مهار پیش بینی می‌شود، تا امکان دسترسی به قسمتهای زیرین بولتهای مهار وجود داشته باشد.

1-5-2-2- کفهای قوی بتنی نوع دوم کفهای قوی که بروی شمع با دیوار قرار می‌گیرند، بیشتر در محلهایی که خاک زیر کف تا عمق زیادی مقاومت خوبی ندارد استفاده می شود.

در این حالت، زمین زیر کف قوی در دو جهت طولی و عرضی به طور منظم شمع کوبی و کف، روی شمع های بتنی ساخته می شود.

این نوع کفها به علت مشکلات و هزینه‌های اجرایی زیاد و همچنین به دلیل مزایای غیرقابل انکار کفهای جعبه ای، زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرند.

سطح کف غلاف مهار بتن مسلح کانال دسترسی بتن ضعیف شکل 1-16- مقطع یک کف بتنی که بر روی زمین قرار می گیرد.

1-5-2-3- کفهای قوی بتنی نوع سوم یکی از پیشرفته ترین انواع کف قوی که دارای مزایای متعددی نسبت به سایر انواع دیگر کفهاست، کفهای قوی جعبه ای بتن آرمه پیش تنیده است.

این کفها به شکل جعبه‌ای با مقطع مربع مستطیل ساخته می شوند.

تعداد این مربع مستطیل ها به ابعاد کف و ارتفاع آن بستگی دارد.

این نوع کفها امتیازات ویژه ای دارند که در زیر به آنها اشاره می شود: استفاده از مقطع های جعبه ای (سلولی) فشار کمتری روی پی و خاک زیر آن ایجاد می کند.

بنابراین اجرای آن در زمینهای با مقاوت خاک پایین نیز امکان‌پذیر است.

مدول مقطع این نوع کفها نسبت به جرم آن بسیار زیاد و مقاومت خمشی آن بالاتر از سایر انواع کفهاست.

فضای داخل جعبه ها، محل مناسبی است برای نصب دستگاههای جانبی آزمایشگاه از قبیل سیستم های تغذیه هیدرولیکی و لوله های انتقال روغن هیدرولیک و … در بعضی آزمایشگاهها فضای داخل جعبه ها به قدری بزرگ است که خود به صورت یک کف قوی کوچک برای نصب قابهای بارگذاری کم ظرفیت عمل می نماید.

در این صورت سطح فوقانی برای نصب قابهای بارگذاری بزرگ با بولت های مهار به کار می‌رود و سطح تحتانی برای نصب دستگاههای کوچک با ریل های مهار مورد استفاده قرار می گیرد.

در مورد بولت هایی که در زیر غلاف ها بسته می شوند، دسترسی و بازرسی صفحه مهار تحتانی غلافف به سهولت امکان پذیر است.

سطح بالائی کف قوی از هر دو سو تنیده می شود و دیواره ها و کف تحتانی فقط در امتدا طولی خود تنیده می شوند.

تنشهای دو محوری ناشی از تنیدن بتن کف قوی سبب می شود که بتن مقاومت بالایی را کسب کند و همچنین از تغییر مکانهای ناشی از وارفتگی و افت بتن کاسته شود.

در صورت استفاده از کفهای جعبه ای نیز هماند سایر انواع کفها برای جذب لرزشهای ناشی از بارهای دینامیکی، مصالح ضربه گیر در زیر بتن تحتان جعبه ها تعبیه می شود.

شکل 1-17- تصاویری از اجرای یک کف بتنی جعبه ای لوله های غلاف مهار محل عبور کابلهای تندان عرضی محل عبور کابلهای تندان طولی لایه جداکننده شن پی آزمایشگاه زمین دالهای پوششی فضای خالی قابل دسترسی شکل 1-18- مقطع یک کف قوی جعبه ای بتنی پیش تنیده 1-6- قابهای بارگذاری برای کفهای قوی بتنی امروزه، از دو سیستم اساسسی بارگذاری جهت آزمایشهای با مقیاس بزرگ و ظرفیت بالا استفاده می شود.

آزمایش با مقیاس واقعی اجزای سازه ای توسط دستگاههای یونیورسال با ظرفیت بلاا و ابعاد بزرگ.

آزمایش با مقیاس واقعی سازه ها توسط سیستم های مدولار، شامل کف قوی و تجهیزات تکیه گاهی و بارگذاری با امکان مانور و مونتاژ مناسب برای آزمایشهای مختلف و موردنظر دستگاههای یونیورسال بیشتر برای آزمایش روی مصالح و اعضای سازه ای با بارگذاریهای بالا، تنها در یک جهت استفاده می شود.

برای نمونه های خیلی بزرگ و بارگذاریهای خیلی متنوع و ترکیب بارگذاریها این نوع دستگاهها نمی توانند مورد استفاده قرار گیرند.