أنظمة الإرساء في الخرسانة مسبقة الإجهاد

ما هي الخرسانة مسبقة الإجهاد؟

الخرسانة سابقة الإجهاد: هي نظام بناء قابل للتطبيق للجسور، ممّا يوفر للمهندسين والمالكين المرونة في تصميم الجسور والاستخدام العام. وعلى الرغم من مزاياها وحسن استخدامها بشكل عام، إلا أن مشاكل متانة التآكل الموثقة تستمر في توضيح الصعوبات في تطبيقات الجسر.

هنالك مجموعة متنوعة من المواد ومكونات الأجهزة المستخدمة في الخرسانة سابقة الإجهاد واسعة، وكذلك العديد من التطبيقات لمكونات الجسر. كما يمكن أن تختلف آليات التآكل للفولاذ المسبق الإجهاد عن طريق العوامل المعقدة بما في ذلك المكونات الهيكلية وتقنيات الإجهاد المسبق وممارسات البناء وأوجه القصور في مواد البناء والبيئات الطبيعية والخدمية.

توفر التغييرات المستمرة في الابتكار والمواصفات تحسينات ولكنها تأتي أيضًا مع تحديات جديدة. كما تبرز مشاكل متانة التآكل التي واجهتها أثناء التطبيق الحديث للخرسانة سابقة الإجهاد الحاجة إلى النظر الشامل في: اقتصاديات التصنيع والبناء، التصميم الهيكلي، أداء المواد والمتانة، ممارسات البناء، جودة البناء التي يمكن تحقيقها وأدوات الصيانة لضمان نجاح بناء الجسور والمرافق.

كيفية تنفيذ الخرسانة سابقة الإجهاد:

الآن نفهم الحاجة إلى الإجهاد المسبق وقيمته. حيث يكون كيفية القيام بذلك إدخال الضغوط الانضغاطية التي تعطي الخرسانة سابقة الإجهاد ثباتها بشكل عام بإحدى طريقتين: الشد المسبق أو الشد اللاحق. وعند استخدام الشد المسبق، يتم شد الفولاذ قبل صب الخرسانة.

يستلزم ذلك وضع أوتار فولاذية بين دعامتين، ثم تتمدد إلى ما يقرب من 80% من قوتها. ومن ثم، يتم سكب الخرسانة في قوالب حولها وعلاجها. بحيث عندما يتم معالجة الخرسانة وبالقوة المناسبة، يتم تحرير الفولاذ. وسيحاول الفولاذ العودة إلى طوله الأصلي، ممّا يخلق إجهاد الشد الذي يصبح قوة ضغط في الخرسانة.

الشد اللاحق مشابه، لكن الصلب لا يتمدد إلا بعد تصلب الخرسانة. وهنا، يتم صب الخرسانة حول الفولاذ غير الممدود، ولكن ليس في اتصال مباشر معها. بشكل عام، يتم تشكيل مجاري الهواء داخل الوحدة عبر أشكال فولاذية رقيقة الجدران.

بعد أن تمتد الخرسانة إلى الطول المناسب، يتم إدخال هذه الأوتار الفولاذية وتمددها مقابل الوحدة. وهذا يخلق ضغط في الخرسانة. حيث أن هذه هي الطريقة المفضلة للتركيب المصبوب في المكان وكذلك بعض المشاريع الكبيرة الموجودة هناك، مثل الجسور وألواح الأرضيات.

مع الشد اللاحق، هناك أيضًا بشكل عام خطوة إضافية يجب القيام بها، تتعلق عمومًا بالقنوات. هذا إمّا بناء مستعبدين أو بناء غير مرتبط. حيث يتضمن البناء المرتبط ملء الفراغ بين الوتر والقناة بجص الأسمنت. ويتم القيام بذلك بشكل عام لمساعدة الفولاذ على تقليل التآكل، ولكنه يزيد أيضًا بشكل عام من القوة الكلية للهيكل أيضًا.

يتكون هذا الجص الخاص من الأسمنت والماء وأحيانًا خليط من دون رمل. كما أن البناء غير المربوط هو عندما لا يتم استخدام الجص بين تلك المساحة. في هذه الحالة، لتقليل التآك ، يتم استخدام طريقة الجلفنة المقاومة للماء بدلاً من ذلك.

المرسى في الخرسانة سابقة الإجهاد:

الإرساء كما يشير الاسم هو أحد مكونات نظام الشد اللاحق الذي يستخدم لتثبيت الأوتار في الخرسانة أثناء إنهاء أو ضم وترين. حيث تتمثل الوظيفة الرئيسية للإرساء في نقل قوة الضغط إلى الخرسانة بمجرد اكتمال عملية الضغط. كما أنه أحد أهم 5 مكونات لأنظمة ما بعد الشد. الإرساء جزء لا مفر منه من نظام الإجهاد المسبق. بحيث تؤثر كفاءة المراسي على عمر خدمة الهيكل المجهد.

مكونات المراسي في الخرسانة سابقة الإجهاد:

المكونات المهمة للرسو هي لوحة المرساة أو رأس المرساة، غطاء الحشو القابل للإزالة، وحدة نقل كتلة الحديد أو القوة، تعزيز الانفجار، مخروط الانحراف ومقرن القناة. حيث يتم تطبيق قوة الإجهاد المسبق على الجدائل ويتم تثبيتها في مكانها بواسطة الأوتاد الموجودة في رأس المرساة والتي يتم دعمها على وحدة نقل القوة المصبوبة في الخرسانة.

تضمن وحدة نقل القوة نقل قوة الإجهاد المسبق إلى الخرسانة. كما تضمن وحدة نقل القوة ومخروط الانحراف الانحراف الصحيح للخيوط من رأس التثبيت إلى القناة.

أنواع المراسي الخرسانية سابقة الإجهاد:

1- مراسي الحمل الحي في الخرسانة سابقة الإجهاد:

في الإجهاد المسبق، يُشار إلى جانب الوتر الذي يتم إجهاده بالنهاية الحية. كما في كلا نظامي الإجهاد الجانبي، يكون طرفي الأوتار نهايات حية. والمراسي الحية هي تلك التي تُستخدم في نهاية الوتر المجهدة دات الحمل الحي.

2- مراسي العزل الخارجي والكهربائي في الخرسانة سابقة الإجهاد:

تشتمل بعض الأنواع الأخرى من المراسي الحية على المراسي المعزولة كهربائياً والأنواع الخارجية. حيث يتم استخدام المراسي المعزولة كهربائياً في حالة الحاجة إلى حماية كابلات الإجهاد المسبق من العوامل المسببة للتآكل. كما يتم تغليف الكابل بالكامل بغطاء واقي من العوامل الخارجية من بداية كتل التثبيت. وتستخدم مادة عازلة للكهرباء مصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة لتغطية الأوتار.

3- مراسي الشد اللاحق الخارجي في الخرسانة سابقة الإجهاد:

يتم استخدام النوع الخارجي مع الكابلات الخارجية حيث يلزم الاستبدال الكامل وحماية الأوتار. بحيث يمكن فك النظام واستبداله من خلال وجود فولاذ داخلي. ومخروط يفصل بين الخيوط والحقن الواقي الداخلي عن العناصر المحيطة في منطقة التثبيت.

يمكن أن تقلل الأوتار الخارجية من الازدحام في الخرسانة ومقاومة أفضل للتآكل لأنها تجعل الفحص والاستبدال ممكنًا. كما تكون خسائر الاحتكاك في حدها الأدنى مقارنةً بالأوتار الداخلية حيث يحدث الاحتكاك عند المحولات ونقاط التثبيت.

4- المراسي القابلة للتعديل بعد الشد في الخرسانة سابقة الإجهاد:

يتم استخدام المراسي القابلة للتعديل حيث يلزم ضبط القوة وإعادة الضغط، اعتمادًا على سلوك الهيكل واحتياجات البناء. كما يوفر إمكانية مراقبة الأحمال،خاصة في الفترة التي تلي تركيب الكابلات، حيث يمكن أن تؤثر إمّا استرخاء الخيوط أو التأثيرات اللزجة للخرسانة على تقييم القوى.

للسماح بفحص الحمولة وضبطها، تتكون هذه المراسي من مرسى ملولب مع صمولة، وكلها محمية بغطاء مملوء بالشحم. كما يتم تنفيذ عملية ضبط الحمل عن طريق شد الخيط وفكه بمقبس حلقي خاص، مصمم خصيصًا لهذه التطبيقات. وهذا النظام قابل للاستبدال بالكامل.

5- نظام المراسي المسطحة في الخرسانة سابقة الإجهاد:

هذا النظام من المراسي هو نظام مسطح يستخدم بشكل أساسي في الألواح وللتشديد المستعرض في أسطح الجسر. بحيث يمكن استخدامه أيضًا في عوارض النقل وهياكل الاحتواء والتطبيقات المدنية الأخرى ولكل من خيوط 13 مم و 15 مم. كما يربط النظام خيوطًا عارية تمر من خلال مجرى بيضاوي مسطح من الصلب أو البلاستيك. ويتم التأكيد على الخيوط بشكل فردي باستخدام جكات خاصة.

6- مراسي الحمل الميت في الخرسانة سابقة الإجهاد:

تستخدم مراسي الطرف المسدود في نهاية الوتر غير المجهدة. ويتم استخدامها حيث يتم دفن نهاية كابل الإجهاد في الخرسانة أو يتعذر الوصول إليها أثناء عملية إجهاد الوتر. حيث أن تكوينات الإرساء المسدود هي نفسها المستخدمة في التثبيت القياسي لأنها تستخدم نفس وحدة الأنبوب لتوجيه الخيوط.