سنجش تنش باقی‌مانده کابل‌های خورده‌شده پل‌ها با پرتو ایکس

پژوهشگران ایتالیایی روش پراش پرتو ایکس (XRD) را برای سنجش بدون تخریب تنش باقی‌مانده در کابل‌های پیش‌تنیده خورده‌شده پل‌ها آزمودند. به گزارش نشریه تخصصی ایتالیایی INGENIO که ۲۴ مهر ۱۴۰۵ منتشر شد، کارلو پتورسو این پژوهش را در کنفرانس FABRE 2026 ارائه کرد؛ کاری که بخشی از پروژه پژوهشی PRIN 2022 با مشارکت پلی‌تکنیک میلان و دانشگاه‌های پیزا و پادوا است. پرسش اصلی پژوهش این است: وقتی خوردگی کابل‌های پیش‌تنیده پل شروع می‌شود، چه مقدار از نیروی پیش‌تنیدگی هنوز باقی است؟

روش و آزمایش

در روش XRD، تغییر فاصله صفحه‌های بلوری فلز اندازه‌گیری می‌شود و از آن کرنش الاستیک و در نتیجه تنش برآورد می‌شود. مزیت اصلی روش این است که مستقیماً روی فلز کابل کار می‌کند و نیازی به بریدن یا رها کردن سیم‌ها ندارد؛ اما اندازه‌گیری آن موضعی است. نمونه‌ها ۱۰، ۲۰، ۲۹ و ۳۷ روز در اتاقک اسپری نمک خورده شدند، سپس بارگذاری شدند و محصولات خوردگی با عملیات شیمیایی پاک شد. اندازه‌گیری در پنج سطح تنش اعمالی بین ۴۰۰ تا ۱۲۰۰ مگاپاسکال انجام شد و با خط ایده‌آلی که تنش اندازه‌گیری‌شده و اعمالی در آن برابرند مقایسه شد.

نتایج

• خطای نسبی کلی حدود ۱۳ درصد بود
• در تنش‌های حدود ۸۰۰ مگاپاسکال و بالاتر، روش تنش واقعی را کمی کمتر برآورد کرد
• در سطوح بار پایین‌تر، اندازه‌گیری‌ها پراکنده‌تر بود
• بین میزان خوردگی و خطای اندازه‌گیری همبستگی روشنی دیده نشد
• بدون زدودن محصولات خوردگی، اندازه‌گیری ممکن نبود

پژوهشگران تأکید می‌کنند نتایج مربوط به شرایط کنترل‌شده آزمایشگاه و خوردگی شبیه‌سازی‌شده است و تکرارپذیری روش در شرایط واقعی پروژه هنوز باید ثابت شود. برنامه پژوهش در سه مرحله است: تک‌سیم، کابل کامل و تیر در مقیاس واقعی.

چرا برای مهندسان مهم است؟

بخش بزرگی از پل‌های بتنی ایران با تیرهای پیش‌تنیده ساخته شده‌اند و بسیاری از آن‌ها در مناطق مرطوب جنوب یا مناطق با نمک‌پاشی زمستانی قرار دارند. ارزیابی وضعیت واقعی کابل‌ها ـ بدون تخریب پل ـ یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های بازرسی پل‌هاست. این پژوهش نشان می‌دهد XRD هنوز ابزار قطعی نیست، اما اگر تنش اندازه‌گیری‌شده به‌طور غیرمنتظره پایین باشد، می‌تواند نشانه‌ای برای ارزیابی سازه‌ای دقیق‌تر باشد.

اصول ارزیابی سازه‌های موجود ـ برداشت وضعیت، تعیین ظرفیت باقی‌مانده و برنامه نگهداری ـ در مبحث بیست‌ودوم مقررات ملی ساختمان (مراقبت و نگهداری از ساختمان‌ها) آمده و ضوابط دوام و پوشش بتن در برابر خوردگی در مبحث نهم (بتن‌آرمه) مبنای طراحی است. مهندسانی که در بازرسی پل و ساختمان‌های بتنی فعالیت می‌کنند، باید بدانند خوردگی کابل پیش‌تنیده از خوردگی آرماتور معمولی خطرناک‌تر است: کابل‌ها تحت تنش بسیار بالاتر کار می‌کنند و کاهش سطح مقطع کوچک هم ظرفیت را به‌شدت کم می‌کند. برای بررسی سریع محاسبات مقاطع، ماشین‌حساب‌های مهندسی بنا۳۶۰ در دسترس است.