پیدایش ترک در ساختمان Occurrence crack building

به شکل 1 نگاه کنید. «آیا این ترک جدّی است؟». این سؤال را یک روز پیش از این که نسبت به لغو قرارداد خرید ساختمان اقدام نمایید از دست اندرکاران محلی تعمیرات ساختمان ها بپرسید. این سؤال یکی از اساسی ترین سؤالات پرسیدنی است، اما برای مهندس عمران، لااقل وقتی که از طرف صاحبان املاک و مستغلات پرسیده شود، یکی از سخت ترین پرسش ها برای جواب دادن است.

بسیاری از ساختمان ها در طول عمر مفیدشان ترک می خورند. ظهور ترک ها بیانگر وجود ضعف در اسکلت بناست. غالباً، پدیده ی ترک خوردگی پیامد کم اهمیتی است و تازمانی که ترک غیرفعال باشد، همه آن کاری که نیاز است انجام شود شامل: ترمیم ساده ی ترک با پرکردن یا بندکشی مجدد است. اما یک ترک می تواند نخستین نشانه ی وجود یک ضعف جدی در ساختمان باشد به طوری که قابلیت بهره برداری یا پایداری سازه را تحت تأثیر قرار دهد.

ظاهر شدن ترک ها همچنین می تواند در قابلیت اعتماد و فروش ساختمان مؤثر باشد. ایجاد ترک در ساختمان همچنین می تواند موجب اقامت دعوی حقوقی شود. بنابراین، ارزیابی صحیح اهمیت ترک بسیار لازم و ضروری است؛ لیکن این کار دور – از – سادگی است و غالباً مشغولیتی درونی و ذهنی است. بدیهی است که ارزیابی نادرست می تواند به انجام کارهای ترمیمی پرهزینه و غیرلازم منجر شود. در برخی موارد، کارهای ترمیمی می تواند موجب وخیم تر کردن مشکلات حاصله تا آن زمان و گسترش بیشتر ترک خوردگی شود.

پس اگر ترک ها مهم هستند مهندس عمران چه می کند؟ پرفسور مالکولم هولیس می گوید: «نقشه برداری ساختمان ها یک هنر، اما اثبات علت تخریب آن ها یک علم است». بنابراین توسعه ی یک متدولوژی یا یک روش سیستماتیک که هر راهکاری که قرار است دنبال شود مناسب با دلایل انتخاب آن راهکار باشد بسیار حائز اهمیت است. متدولوژی پیشنهادی زیر را نباید مو به مو دنبال نمود زیرا هر مورد مزیت متفاوتی خواهد داشت، اما در عین حال یک روش سیستماتیک برای گردآوری اطلاعات و سپس ارزیابی اهمیت ترک ها را فراهم می کند.

اولین گام در این متدولوژی، بازرسی اولیه است. طی فرآیند بازرسی اولیه، توصیه می شود که تحت تأثیر فشار کارفرما قرار نگیرید. بهتر است نظرات خود را به پرسیدن سؤالات به عنوان بخشی از فرآیند جمع آوری داده ها محدود کنید. در این مرحله، پرداختن به خود ترک ها اهمیت زیادی ندارد؛ چرا که به شما هیچ سرنخی از دلیل تشکیل شان نمی دهد. بهتر است عقب بایستیم و از فاصله بیشتر به کل ساختمان نگاهی بیاندازیم. اطراف ساختمان قدم بزنیم و شرایط ساختمان های مجاور و سایر ویژگی هایشان را همانند اجزای یک درخت بنگریم. هدف این است که نگاهی دقیق از یک منظر عمومی به مسأله داشته باشیم. تغییرات سازه ای روی ساختمان ها یا هر تعبیری که بر تمامیت و استحکام بنا اثر می گذارد باید شناسایی و تعیین شوند. به عمر بنا دقت داشته باشید. همچنین اگر ساختمان قبلاً توسعه داده شده یا برخی از قسمت های آن حذف شده است. همه عوامل را در نظر بگیرید. مثلاً نسبت به آن دسته از تغییرات داخلی بنا که به تازگی انجام شده اند مشکوک باشید چرا که می توانند ترک های موجود را مخفی کنند.

ترک نمونه ی نشان داده شده در شکل 2 بزگتر از حد معمول است. به خوبی پیداست که این ترک از قبل احتمالاً با ملات سیمان پر شده است. دیوار در اصل از چیدن درهم سنگ های آهکی و ملات آهک ساخته شده است. انجام تعمیر برروی قسمتی از دیوار با استفاده از ملات سیمانی قویتر و شکننده تر می تواند وضعیت رفتاری دیوار را تغییر دهد.

الگوی ترک ها باید مطالعه شود. اکثر ساختمان های کم ارتفاع در انگلستان از مصالح بنایی که در مقابل کشش ضعیف هستند ساخته شده اند. بنابراین، ترک خوردگی ها در مصالح بنایی به صورت عمود بر راستای نیرو ظاهر می شوند، هر چند این امتداد می تواند در اثر سختی نسبی المان های موجود در ساختمان منحرف شود. ترک ها تمایل دارند از خطوط و مسیرهای ضعیف پیروی کنند؛ به عنوان مثال، ترک ها معمولاً در پانل های دیواری در فصل مشترک بین بازشوهای در و پنجره ظاهر می شوند.

در مثال نشان داده شده در شکل 3، پی ساختمان تحت اثر ریشه های درخت در حال نشست است. خط مسیر نیرو به صورت قطری است و ترک ها به صورت عمود بر امتداد آن در حال شکل گرفتن هستند. ترک ها همچنین خطوط ضعیف در مجاورت قاب پنجره ها را دنبال می کنند.

در صورت امکان، مصالح ساختمانی و عمر ترک ها بایستی مورد دقت و بررسی قرار گیرند. مالک یا ساکن ساختمان می توانند اطلاعاتی در این باره ارائه کنند. لبه ی ترک های قدیمی اغلب هوازده اند و داخل آن ها به وسیله ی گرد و خاک و شن و ماسه و تار عنکبوت پرشده است. بعضی از آن ها عرض های یکسان دارند، برخی دیگر باریک شونده اند که باید به جهت باریک شدن شان دقت شود. ترک های ایجاد شده به وسیله ی نیروهای برشی تمایل دارند تکه هایی از یک لبه خود را جدا کنند (شکل 4). گاه گاهی آن ها به صورت پیش آمده تحت فشار اتفاق می افتند (شکل 5)

اینک، فرضیه ی تعیین ارتباط بین نشانه و علت ترک خوردگی توسعه می یابد. در این مرحله از بررسی، معمولاً اطلاعات در دسترس جهت تشخیص کامل علت ترک خوردگی، کافی نیستند. بنابراین بهتر است یک مدل مفهومی را توسعه دهید. این کار به شما کمک می کند تا بدانید ساختمان مورد بحث چگونه رفتار می کند و همچنین یاری تان می کند تا راهبردی منظم جهت به جلو بردن تحقیقاتتان را گسترش دهید. این راهبرد همان فرایند تکرار شونده ای است که در طی بازرسی ها، بررسی و اصلاح شده است.

تصویر 6 یک مدل مفهومی را نشان می دهد. ترک های بالای نمای ساختمان عریض تر از پایین آن هستند. به عنوان پیشنهاد می توان آزمایش نشست را برای تمام محدوده ی پی تا سقف شیروانی در نظر گرفت. همچنین شاید مرکز ساختمان تحت تأثیر نیروی بالابرنده قرار داشته باشد. این گونه مشاهدات قطعی و یقین آور نیستند. اما می توانند برای مرحله ی بعدی مطالعه و تحقیق مؤثر باشند.

مرحله ی بعد این است که وضع موجود ترک ها را بررسی کنید. عرض ترک ها باید اندازه گیری شوند. مطلوب آن است که از گِیج ترک سنج مخصوص (شکل 7) در این کار استفاده کنید و سپس مشخصات هر ترک بر روی نقشه یا شمای ساختمان ترسیم شود (شکل 8). ویژگی هایی که باید ثبت شوند عبارت اند از: عرض، امتداد (جهت)، نحوه ی باریک شدن، تعداد و موقعیت ترک.

در صورت امکان، قائل شدن تفاوت بین ترک های کششی، فشاری و برشی مفید خواهد بود. ترکی که در سمت مقابل (پشت) دیوار قرار دارد را می توان به صورت خط چین شکسته (خط ندید) نمایش داد. ترسیم ترک ها بر روی یک نمای کلی از ساختمان می تواند به تعیین الگوی کلی حرکت ها کمک کند.

پایش ترک حتی الامکان بایستی بسیار زود آغاز شود. هر چه طول دوره پایش بیشتر باشد، داده های بیشتری جهت تشخیص علت ایجاد ترک به دست خواهد آمد. پایش باید در تمام مدت جمع آوری داده ها، تحقیقات و انجام عملیات تعمیری و نیز فراتر از تکمیل عملیات مذکور ادامه یابد تا عملکرد آن مورد تأیید باشد.

انجام پایش بسیار مهم است؛ به عنوان مثال، از مراجع محلی برای تقویت زیر یک فونداسیون، ادعای خسارت شده بود، لیکن این ادعا معتبر نبود؛ زیرا مهندس سازه ای که این تقویت را پیشنهاد داده بود، ترک ها را پایش نکرده بود که تشخیص دهد آیا این ترک ها رو به گسترش هستند یا نه.

مرحله ی بعد، تصمیم گیری نوع وسایل مورد استفاده در پایش ترک ها است. گِیج ترک سنج مخصوص یا «خبرچین» (Tell-Tales) یک ابزار ارزان و سهل النصب برای پایش ترک می باشد (شکل 9). همواره مطمئن باشید از نوع تأیید و ساخته شده طبق استاندارد ISO 9002 استفاده کنید. شما در موقعیتی قرار دارید که اعتماد زیادی به قرائت هایتان وجود دارد. همچنین باید مطمئن باشید که کارهای تعمیری غیرلازم و در نتیجه، دستور کار نهایی غیرقابل اطمینانی را توصیه نمی کنید.

خبرچین ها باید تا دقت 1 میلی متر و قابلیت درون یابی تا 0/5 میلی متر را دارا باشند. آن ها همچنین باید قادر به ثبت میزان باز و بسته شدن ترک و نیز حرکات برشی قائم باشند. برخی از این وسایل برای ترسیم امتداد و جهت حرکت و تعیین کفایت عملیات تعمیر، ایده آل هستند. همچنین امکان قرائت اعداد با دوربین نقشه برداری یا دوربین دوچشمی، وقتی خبرچین در فاصله ی دوری نسبت به محل قرائت نصب شده باشد؛ باید وجود داشته باشند.

عموماً، گیج ها باید به گونه ای انتخاب شوند که افزایش میزان دقت قرائت در آن ها از تا 0/1 میلی متر توسط کولیس فراهم باشد (شکل 10). با این روش، سرعت دوره های پایش؛ هنگامی که حرکت در عرض ترک را بخواهیم، افزایش می یابد.

ترک ها معمولاً در گوشه ها در محل اتصال دیوارها به وجود می آیند. در این جا باید از گیج های ترک سنج لولایی مطابق شکل 11 استفاده شود. اکثر گوشه های دیوارها دقیقاً 90 درجه نیستند ولی ترک سنج لولایی به آسانی در هر کنج با هر زاویه حتی در مجاورت پنجره ای با زاویه 45 درجه جا می گیرد. اگر این وسایل اندازه گیری به صورت جفتی و دستی به کار روند امکان اندازه گیری حرکات ترک در سه بعد نیز فراهم می گردد.

همان طور که در بالا اشاره شد، کولیس های دقیق را می توان برای پایش دقیق تر به کار برد. یک کولیس مدرج چه دستی و چه دیجیتالی می تواند به دقتی در حدود 0/1 میلی متر دست یابد. فاصله بین دو نقطه ثابت شده مبنا، روی لبه های طرفین ترک به وسیله ی فک های کولیس اندازه گیری می شود (شکل 12). از سه نقطه ی مبنا می توان برای اندازه گیری حرکات قائم در عرض ترک استفاده نمود. نقاط مبنای نشان داده شده در شکل 12 از قرص فولادی ضد زنگ با قطر 6 میلی متر هستند که سوراخی در وسط، آن ها را به فک های کولیس وصل می کند.

*تاریخچه ی محل – بررسی عکس های هوایی و بازنگری نقشه های قدیمی، مصالح انبار شده و اسناد معتبر.
*زمین شناسی محل – مطالعه ی نقشه های زمین شناسی مربوط و سرگذشت ها.
*بازدید از محل – بازدید از محلات بدون تابلو و خیابان های بدون نام، آزمایش ترانشه های باز، پوشش گیاهی، ساختمان های مجاور، قسمت های مختلف زمین های همجوار و بازدید کانال های زهکش های ساخته شده جهت ملاحظه ای نشت احتمالی آب. اگر ترک های ظاهر شده به دلیل نشست یا فرو نشست های پی بوده است چاهک های آزمایش باید حفر شوند تا وضعیت پی و پایه ساختمان و قرارگیری آن ها روی بستر خاکی مشخص شده و نمونه های خاک لازم جهت آزمایش به دست آیند. حفاری با مته نیز می تواند برای انجام عملیات و تعیین وضعیت عمومی خاک در اعماق بیشتر مورد استفاده قرار گیرد. آزمایش با شاقول و لوازم برداشت مسطحاتی می تواند به منظور سنجش انحراف دیوارها از راستای قائم و به عنوان شاهدی بر وجود یا عدم وجود فرونشست پی مورد استفاده قرار گیرند. اگر واکنش های شیمیایی به عنوان دلیل منتظر باشند بایستی نمونه های لازم جهت انجام آزمایش اخذ شوند.

بیشتر ساختمان های کم ارتفاع در انگلستان با استفاده از آجر، بلوک های بتنی یا سنگی به همراه ملات ساخته می شوند. این مصالح از مقاومت فشاری قابل توجهی برخوردارند اما توانایی شان در تحمل کشش محدود است. با گسترش کشش، ترک های زیادی پدیدار می شوند. دلایل بسیار زیادی برای ترک خوردگی وجود دارد ممکن است یک دلیل واحد یا ترکیبی از چند دلیل عمده در ترکیب با چندین عامل شرکت کننده وجود داشته باشند.

انتشارات بسیاری وجود دارند که به شرح جزئیات و دلایل مختلف ترک خوردگی در ساختمان های کوتاه پرداخته اند. اما برای کارفرما این سؤال وجود دارد که: «آیا این ترک جدی است؟» طی فرایند جمع آوری شواهد و دلایل، ممکن است به سادگی دیدگاه مؤثر کارفرما در طرح سؤال فوق را فراموش کنیم. نتایج بازرسی اولیه، بررسی ترک، پایش ترک و جمع آوری داده ها باید به پرسش های زیر پاسخ گوید.

این پرسش می تواند به دلایل ممکن زیر اشاره کند: تقویت زیر پی های یک ساختمان جدید، انقباض اولیه مصالح ساختمانی یا خیز ناشی از بارگذاری بار مرده در تیرها و دال ها.

این مسأله ممکن است ناشی از تغییرات دما، انقباض فصلی خاک رس و تورم اثرگذار بر روی پی های سطحی یا ناشی از تشکیل بلورهای یخ در دسته ی مخصوصی از خاک ها به دلیل تأثیرات انبساط و انقباض بر روی پی های سطحی باشد.

این مسأله می تواند ناشی از گسترش سقف با فرونشست و نشست پی به دلیل نفوذ آب های سطحی، خاکریزی (خاک دستی)، وجود خاک نباتی تراکم پذیر، انقباض خاک و تورم ناشی از ریشه درختان، رانش خاک روی شیب و ناپایداری، واکنش شیمیایی، حمله ی سولفات ها، کربناسیون، واکنش سیاسی – قلیایی یا خوردگی اتصالات دیوار باشد.

برخی از ترک ها فقط در زیبایی ظاهری تأثیرگذار هستند و تأثیری در کاربری ساختمان یا پایداری سازه ی آن ندارند. شکل 13 نمونه ای از ترک که صرفاً خسارتی به زیبایی ساختمان ایجاد نموده است را نشان می دهد.

چنانچه ترک خوردگی بر روی کاربری ساختمان یا تک تک اعضای آن تأثیرگذار باشد – مثلاً ساختمان پس از ترک خوردگی دیگر ضد آب نباشد، کارکرد و سرویس دهی زهکش ها با اشکال مواجه شود، شیشه ی پنجره ها شکسته یا درها به درستی باز و بسته نشوند – چنین خسارتی، به عنوان خسارت بر قابلیت سرویس دهی توصیف می شود. در مثال نشان داده شده در شکل 14، عرض ترک مجاور چهارچوب پنجره حدود 60 میلی متر است. ساختمان به وضوح خاصیت ضد آب بودن خود را از دست داده و عایق بندی حرارتی نیز به خطر افتاده است. در چنین مواقعی، مصالح تشکیل دهنده ی بنا در معرض اضمحلال قرار می گیرند.

به ندرت، خسارت ناشی از ترک خوردگی به ساختمان یا سازه به اندازه ای می رسد که بر روی پایداری کلی آن تأثیرگذار باشد، لیکن چنانچه حرکت اجازه داشته باشد که بدون کنترل ادامه داشته باشد، اجزای تکی سازه ممکن است ناپایدار شوند؛ به عنوان مثال کاهش نشیمنگاه یک تیر به دلیل حرکت های متفاوت در تکیه گاه هایش، در شرایط وخیم ماننده شک 15، پانل دیوار در سمت چپ ترک به سمت بیرون متمایل شده و حداقل قید جانبی سقف شیروانی طبقه اول را دارد. این مقطع از دیوار می تواند به عنوان بخش ناپایدار منظور شود.

ترک پیش رونده	ترک سیکلیک	ترک ساکن
		ت	مؤثر در زیبایی
			مؤثر در قابلیت سرویس دهی
			مؤثر در پایداری

به منظور تمرکز بر ذهنتان درخصوص ارزیابی اهمیت ترک ها، ماتریس تصمیم گیری مطابق جدول 1 روشی را برای تصمیم گیری بهتر ارائه می کند. همه ی عواملی که در ترکیب با یکدیگر در ترک خوردگی تأثیرگذار هستند به شکل علامت تیک ( - ) در جدول مشخص می شوند.