NIST به‌روزرسانی‌هایی را در مورد تحقیقات Champlain Towers South ارائه می‌کند

گیترزبورگ، Md. – در جلسه عمومی کمیته مشورتی تیم ملی ایمنی ساخت و ساز امروز، اعضای تیم موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) که در حال بررسی ریزش جزئی مجتمع مسکونی Champlain Towers South در سال 2021 در سرفساید، فلوریدا است، اعلام کردند که پیش‌نویس گزارش آن پیش‌بینی شده است. تا در سال 2026 به جای 2025 آماده بررسی عمومی شود.

ما همچنان متعهد به انجام اقدامات تحقیقاتی لازم هستیم تا اطمینان حاصل کنیم که درک درستی از فروپاشی تا جایی که از نظر فنی امکان پذیر است داشته باشیم و توصیه های قوی و عملی برای بهبود کدها، استانداردها و شیوه های ساختمانی ارائه دهیم که درس های Champlain را در بر می گیرد. تراژدی برج جنوبی» جودیت میترانی-ریزر، سرپرست تحقیق، گفت. متأسفانه ما با تاخیرهای فنی و برنامه‌ای مواجه شده‌ایم که باعث شده تا جدول زمانی خود را تنظیم کنیم. ما گزارش خود را برای اظهار نظر عمومی به محض اجازه علم منتشر خواهیم کرد و به اطلاع رسانی جوامع در Surfside و Miami-Dade County از پیشرفت خود ادامه خواهیم داد.

در یک جلسه عمومی مجازی، Mitrani-Reiser و یکی از همکاران تحقیقاتی Glenn Bell گزارش دادند که تیم بیش از 1000 آزمایش و بررسی نمونه‌های بتن و میلگردهای تقویت‌کننده (میلگرد) گرفته شده از محل ریزش را تکمیل کرده است. نتایج آزمایش‌ها شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای تیم NCST را تقویت می‌کند که توانایی ساختمان در مقاومت در برابر نیروهای تجربه شده قبل از فروریختن جزئی را مشخص می‌کند.

با تکمیل این کار، میترانی-ریزر گفت که NIST روند بازگرداندن نمونه های شواهد را به اداره پلیس میامی داد آغاز کرده است.

جدول زمانی اصلاح شده شاهد تکمیل کار فنی تا پایان ماه مه 2025 خواهد بود و پیش‌نویس گزارش انتظار می‌رود در بهار سال 2026 منتشر شود.

NCST Insider | شاهکار فهیم صدک

کار فنی که هنوز در حال انجام است شامل بررسی سوابق، ارزیابی خواص مواد بخش‌های مختلف ساختمان، تجزیه و تحلیل دوام و پیری بتن، مشخص کردن خوردگی فولاد تقویت‌کننده، ارزیابی هرگونه عوامل احتمالی ژئوتکنیکی در شکست، تکمیل مدل‌های محاسباتی است که برهمکنش خاک و سازه را توضیح می‌دهد. انجام آزمایش‌های ساختاری باقی‌مانده، ترکیب داده‌های ساخته شده در مدل‌های موجود و اجرای شبیه‌سازی‌های کامپیوتری مدل های فروپاشی این تیم همچنین مصاحبه با شاهدان عینی و آشنایان با ساختمان را پس از توقفی در تابستان امسال در حوالی سالگرد ریزش از سر گرفته است.

یکی از پروژه های اصلی که هنوز در حال انجام است، و اکنون با تاریخ تکمیل بعدی، آزمایش اتصالات دال-تیر-ستون در مقیاس بزرگ (به عنوان مثال، عرشه استخر و زیر مجموعه های ساختاری سطح لابی) و ساخت و آزمایش اتصالات دال-ستون است. به عنوان مثال، زیر مجموعه های ساختاری عرشه استخر). این اجزا با مواد و مشخصاتی مشابه آنچه در ساخت اصلی Champlain Towers South استفاده شده است، بر اساس اطلاعات جمع‌آوری‌شده از آزمایش و ارزیابی شواهد فیزیکی ساخته می‌شوند. قبل از اینکه اتصالات دال-ستون تا حد شکست آزمایش شوند، برخی از آنها تحت فرآیند خوردگی میلگردهای فولادی تقویت‌کننده قرار می‌گیرند تا سطح خوردگی را که در برخی از شواهد فیزیکی به‌دست‌آمده از محل فروپاشی مشاهده شد، منعکس کند. این آزمایش ها به درک استحکام اجزای مختلف و نحوه عملکرد آنها در ساختمان کمک می کند.

بل گفت: “این یکی از پیچیده ترین بررسی های خرابی ساختمان است که تاکنون انجام شده است.” ما تا آنجا که می توانیم به کار خود ادامه خواهیم داد تا اطمینان حاصل کنیم که کامل هستیم و نتایج ما درست است، به طوری که بتوانیم پاسخ های دقیق و کاملی به آنچه باعث این فاجعه شده است ارائه دهیم، و توصیه های مناسبی را ارائه کنیم که به دیگران کمک کند. ساختمان‌ها امن‌تر هستند.»

تست مکانیکی شواهد فیزیکی کامل شد

ساختمان Champlain Towers South اساساً از بتن مسلح شده با فولاد ساخته شده بود که یکی از همه کاره ترین و پرکاربردترین مصالح ساختمانی در جهان است. این ترکیب موثر است زیرا این دو ماده نقاط ضعف یکدیگر را کاهش می دهند. فولاد تقویت کننده به مقاومت در برابر کشش یا جدا شدن بتن کمک می کند و بتن استحکام بالاتری را در فشار یا رانده شدن ایجاد می کند و از فولاد در برابر عوامل محیطی محافظت می کند که می تواند باعث زنگ زدگی آن شود.

B-Roll Reel #7: Champlain Tower South NIST Investigation | تست میلگرد

آزمایشی که اخیرا توسط تیم ملی ایمنی ساخت و ساز تکمیل شده است، درک دقیقی از مقاومت و تغییر شکل‌پذیری بتن و مواد فولادی تقویت‌کننده جمع‌آوری‌شده از قسمت‌های مختلف ساختمان ارائه می‌دهد. خواص مواد می تواند به دلیل تفاوت در مواد تشکیل دهنده مواد و فرآیندهای ساخت و تغییرات در روش های ساخت متفاوت باشد. آنها همچنین می توانند به دلیل اینکه چگونه قسمت های مختلف ساختمان در معرض محیطی قرار گرفته اند که می تواند باعث پیری یا خرابی مصالح شود، متفاوت باشد. خواص بتن، به ویژه، می تواند به طور گسترده ای متفاوت باشد. این تیم تعداد زیادی نمونه را برای اطمینان از دقت در اندازه‌گیری‌ها و تغییرات آنها و مدل‌های رایانه‌ای که پشتیبانی می‌کنند، آزمایش کردند.

این آزمایش شامل چندین روش مختلف است که در زیر توضیح داده شده است.

تست فشرده سازی

محققان NCST استوانه های بتنی را از بقایای ساختمان سوراخ کردند و از آنها نمونه های آزمایشی به اندازه یک قوطی بلغور جو دوسر تهیه کردند. سپس نمونه‌ها را در یک پرس هیدرولیک قرار می‌دهند که نمونه را تحت فشار زیاد فشار می‌دهد تا زمانی که بشکند. فشاری که برای شکستن بتن لازم است، «نقطه شکست»، ویژگی مهمی است که در مدل‌های کامپیوتری استفاده می‌شود.

تست های تنش

آزمایش کشش روی بتن میزان مقاومت یک ماده در برابر شکافتن یا جدا شدن را اندازه می‌گیرد. این آزمایش به خودی خود کمی غیر منطقی است: یک پرس هیدرولیک به آرامی نمونه استوانه ای را (در سمت منحنی آن به جای صفحه صاف) می فشارد تا در داخل بتن تنش ایجاد کند که باعث شکافتن آن می شود. مهندسان حداکثر بار را در هنگام شکست ثبت می‌کنند، نحوه تغییر شکل نمونه را مشاهده می‌کنند و پس از اتمام آزمایش، ظاهر آن را ارزیابی می‌کنند.

برای آزمایش کشش فولاد تقویت‌کننده، انتهای نمونه با گیره‌ها گرفته می‌شود و به آرامی از هم جدا می‌شوند تا میله تقویت‌کننده شکسته شود. علاوه بر حسگرهای سنتی که نیرو و تغییر شکل را در طول آزمایش ثبت می‌کنند، یک دوربین با وضوح بالا حرکت لکه‌های رنگی را که قبل از آزمایش اعمال می‌شود، ردیابی می‌کند تا تفاوت‌ها در نحوه تغییر شکل فولاد در مکان‌های مختلف در طول نمونه را ردیابی کند. این آزمایش میزان کشش میل تقویت کننده قبل از شکستن و استحکام شکست آن را اندازه گیری می کند.

پتروگرافی

تکه‌های شواهد عینی از ساختمان برج‌های جنوبی Champlain تحت یک میکروسکوپ پرقدرت در فرآیندی به نام پتروگرافی مورد بررسی قرار گرفت. کارشناسان NCST از این روش برای بررسی وضعیت خمیر سیمان و سنگدانه های سازنده بتن استفاده کردند. پتروگرافی به دنبال شواهدی از آسیب است، مانند آسیب ناشی از قرار گرفتن در معرض آب دریا، که می تواند بتن را ضعیف کند، یا کربناته شدن، یک واکنش شیمیایی بین دی اکسید کربن موجود در هوا و عناصر موجود در بتن، که می تواند توانایی بتن برای محافظت را کاهش دهد. فولاد تقویت کننده از خوردگی

تست های حمل و نقل

در حالی که بتن به خوبی از میلگرد فولادی در برابر عناصر محافظت می کند، بتن سوراخ های ریزی دارد که باعث می شود مانند یک اسفنج عمل کند و آب را جذب کند. اگر بتن به سرعت آب را جذب کند یا هرگز فرصتی برای خشک شدن نداشته باشد، فولاد تعبیه شده در آن ممکن است خیس شده و شروع به خوردگی کند. اگر آن آب حاوی یون های شیمیایی مانند کلرید باشد، می تواند باعث زنگ زدن بیشتر آرماتور فولادی شود. ساختمان‌هایی که در نزدیکی اقیانوس ساخته می‌شوند، مانند Champlain Towers South، اغلب در معرض اسپری‌های دریایی حاوی کلرید سدیم هستند که یون‌های کلرید خورنده را وارد بتن می‌کنند.

آزمایشات حمل و نقل آزمایشگاهی نشان می دهد که آب و مواد شیمیایی که با خود حمل می کند با چه سرعتی می توانند به آرماتورهای فولادی داخل بتن برسند. برای این آزمایش، نمونه‌های بتن به‌اندازه هاکی از ساختمان در آب غوطه‌ور شدند تا محتوای آب استانداردی داشته باشند و تیم سرعت خشک شدن آنها را اندازه‌گیری کرد. سپس محققان نمونه‌ها را دوباره در آب غوطه‌ور کردند تا اندازه‌گیری کنند که چقدر طول می‌کشد تا آب به طور کامل در بتن جذب شود. سپس نمونه‌ها خشک شدند تا ببینند آب با چه سرعتی از بتن خارج می‌شود. حدود دو هفته برای اندازه‌گیری میزان جذب آب و دو هفته برای اندازه‌گیری سرعت خشک شدن طول می‌کشد، بنابراین حتی اگر برخی از نمونه‌ها را می‌توان به طور همزمان آزمایش کرد، هر آزمایش جذب و خشک کردن حدود یک ماه طول می‌کشد، از جمله تهویه‌سازی نمونه.

رسانایی الکتریکی

زنگ یک واکنش الکتروشیمیایی است، درست مانند واکنشی که در باتری اتفاق می افتد. همانطور که یک باتری فقط زمانی کار می کند که هر دو انتها به هم متصل باشند، زنگ زدگی فقط زمانی شروع می شود که الکترون ها بتوانند از یک قسمت فلز به قسمت دیگر حرکت کنند. زمانی که الکترون‌ها راحت‌تر در مواد حرکت می‌کنند، زنگ سریع‌تر شکل می‌گیرد. برای آزمایش رسانایی نمونه های بتن Champlain Towers South، محققان بتن را خیس کردند و سپس جریان الکتریکی را از طریق آن اعمال کردند. هر چه بتن خیس رسانایی بیشتری داشته باشد، حرکت الکترون ها در ماده آسان تر است، که باعث می شود زنگ سریعتر تشکیل شود.

خوردگی در Fast Forward

محققان همچنین به دنبال تعیین میزان تخریب نمونه های فولادی تقویت کننده از برج های Champlain South در طول عمر ساختمان بودند. از آنجایی که زنگ فولاد را از بین می برد، یک قطعه میلگرد زنگ زده سبک تر از یک قطعه بکر است. با مقایسه وزن نمونه‌های تقویت‌کننده زنگ‌زده از ساختمان با نمونه‌های بکر هم‌اندازه، محققان توانستند میزان فولاد حذف شده توسط زنگ‌زدگی را اندازه‌گیری کنند.

برای درک اینکه چگونه تشکیل زنگ روی میله‌های تقویت‌کننده می‌تواند استحکام سازه را کاهش دهد، این تیم خوردگی سریع در عناصر آزمایش سازه ایجاد کرد تا شرایطی را ایجاد کند که می‌توانست در Champlain Towers South رخ دهد. اعضای تیم میله‌های تقویت‌کننده را در بتن تعبیه کردند، بتن را در آب نمک خیس کردند و برق را از آن عبور دادند، که باعث شد آرماتور به سرعت شروع به زنگ زدن کند و چندین دهه خوردگی را در چند هفته تکرار کند.