إجهاد القوة من الهياكل الفولاذية المعدلة

ما هو إجهاد القوة في الهياكل الفولاذية المعدلة؟

تم اقتراح صيغة للتنبؤ بمقاومة إجهاد الأعضاء المتآكلة ومفاصل الهياكل الفولاذية. حيث تمت دراسة مفهوم الصيغة لأول مرة من خلال آلية تم تحديدها مؤخرًا لإرهاق التآكل. ومن ثم، يتم تقديم منحنى قوة التعب المقابل (أي منحنى S N) للفولاذ المتآكل. كما تم تحسينه أيضًا لاشتقاق منحنى S ‐ N خطي أو ثنائي أو ثلاثي الخطوط للحصول على تفاصيل إنشائية متآكلة للهياكل الفولاذية.

يتم تحديد معلمات منحنى الفولاذ المتآكل S N بناءً على نتائج اختبار إجهاد التآكل لأنواع مختلفة من عينات الفولاذ في الهواء والمياه العذبة ومياه البحر. ومن ثم، فإنّ معلمات منحنى S ‐ N المشتق للتفاصيل الإنشائية المتآكلة يتم التنبؤ بها بناءً على المعلمات المذكورة أعلاه ويتم جدولة لفئات التفاصيل الواردة في الكودات الأوروبية.

تمت مقارنة معادلة منحنى S ‐ N المقترحة مع نتائج اختبار الإجهاد الكامل الحجم للعديد من التفاصيل الإنشائية، وتأكدت صحة الصيغة. التآكل هو أحد عمليات التدهور الهيكلي الرئيسية التي تؤثر على السلامة. حيث يتم تصنيف الكسور الناتجة عن الإجهاد الدوري في الوسائط المسببة للتآكل على أنها إجهاد التآكل (CF) وهو نوع من التكسير المدعوم بيئيًا.

تم الإبلاغ عن حدوث 40 في المائة من حالات الفشل في أنابيب النفط والغاز و 8% من الأعطال في الهياكل الفولاذية البحرية بسبب التدهور أو التدهور بسبب التآكل. حدث التآكل عادة في منطقة الرش من الهياكل البحرية حيث يختفي الطلاء في هذه المنطقة بعد سنوات قليلة من التركيب. حيث أنه تم ذلك في (RiverBridge) في عام 1990 وجسر مينيسوتا في عام 2007.

على الرغم من أن العديد من الجسور تقع على اليابسة، إلّا أن ملح إزالة الجليد قد يحاكي البيئة البحرية للجسور في المناطق المغطاة بالثلوج. كما تؤكد هذه الإخفاقات على أهمية المحاكاة الأكثر دقة لقوة CF للمفاصل الهيكلية والوصلات (أيّ التفاصيل الإنشائية) في البيئات المختلفة المسببة للتآكل.

ما هي شقوق التعب في الهياكل الفولاذية المعدلة:

إنّ قوة إجهاد الأعضاء المبرشمة غير حساسة نسبيًا لنمط البرشام أو نوع التفاصيل (تفاصيل لوحة الغلاف ولوحات لصق طولية وزوايا أو تفاصيل لصق القص). حيث أن الميزة الرئيسية للأعضاء المثبتة هي أنها زائدة عن الحاجة داخليًا. بينما التصدع الذي ينتشر من ثقب البرشام هو الظاهرة النموذجية للتلف الناتج عن التعب للأعضاء المثبتة.

نظرًا لأن الشقوق عادة لا تنتشر من مكون واحد إلى مكونات متجاورة، فإنّ تشقق التعب في الأعضاء المثبتة لا يكون مستمرًا كما هو الحال في الأعضاء الملحومة. وبعبارة أخرى، لا يتسبب التشقق الناتج عن الإجهاد في أحد مكونات عضو هيكلي مُبرشم عادةً في حدوث فشل كامل للعضو.

لذلك، من المرجح أن يتم الكشف عن شقوق التعب قبل فترة طويلة من استنفاد قدرة تحمل الأحمال للعضو المثبت بالبرشام. حيث أن تشققات التعب هي كما يلي:

• تشقق التعب النموذجي للعضو المبرشم.

• سطح التشقق على حافة ثقب البرشام.

• تشقق قوة إجهاد الأعضاء المتآكلة.

• تشقق التعب من درجة التآكل إلى ثقب البرشام.

بالنسبة للأعضاء شديدة التآكل حيث يوجد حز تآكل وعندما يكون التآكل شديدًا ويحدث حز، قد يبدأ صدع التعب من المنطقة المتآكلة. وفي الحالات التي يؤدي فيها التآكل إلى فقدان أكثر من 20 في المائة من المقطع العرضي، ينبغي أيضًا مراعاة الزيادة المقابلة في الإجهاد.

تم إجراء دراسة على مقاومة الإجهاد للأعضاء المشقوقة المتآكلة والمتدهورة. حيث نشأت الحاجة إلى هذه الدراسة من الاهتمام بالعدد الكبير من الهياكل المثبتة التي تعمل اليوم والتي لها درجات مختلفة من التآكل واحتمال التلف الناتج عن الإجهاد. كما تم إجراء سلسلة من اختبارات الإجهاد على موصلات الجسور الفولاذية التي يبلغ عمرها 80 عامًا مع مقطع عرضي مبني مثبت بالبرشام.

تآكلت الأوتار بشكل كبير على طول شفة الانضغاط ومحليًا عند شفة التوتر. كما تم اختيار نطاقات الإجهاد التي تم تطبيقها بين حدود التعب لفئتي التصميم C و D. حيث ثبت أن المنطقة المتآكلة من شفة التوتر هي الحالة الأشد، وتفاوتت بين الفئتين C و E.

لم يكن لتقليل فلنجات الضغط أي تأثير على أداء العضو. حيث وجد أن الرابطة الاحتكاكية القوية بين مكونات القسم لها تأثير مفيد على عمر التعب. كما أن سلسلة من اختبارات درجات الحرارة المنخفضة على سترينجر متصدع لم تسبب كسر المكون المتصدع وأكدت التكرار في المقاطع المبنية المبرشمة المصنوعة من الفولاذ الطري.