اختبار التحميل للعناصر الانشائية

ما هو اختبار التحميل للعناصر الانشائية؟

يمكن استخدام اختبار الحمل لتحديد قدرة الهيكل على حمل أحمال إضافية ولتحديد سلامة الهياكل وللتحقق من التعزيز ولاكتساب المعرفة بسلوك الهيكل الخرساني وتكملة نماذج العمل التحليلي والتحقق من صحتها أو تنقيحها، يوجد هناك بروتوكولات لاختبار التحميل، في الولايات المتحدة هناك بروتوكولين لاختبار تحميل الهياكل الخرسانية (Monotonic) و(Cyclic). كما يتم توحيد بروتوكولات اختبار الحمل هذه بواسطة رموز معهد الخرسانة الأمريكي في متطلبات قانون البناء للخرسانة الإنشائية والتعليق وتقييم قوة الهياكل القائمة.

يتضمن بروتوكول تقييم قوة الهياكل القائمة اختبار الحمل الأحادي مع بعض التعديلات وبروتوكول لاختبار الحمل الدوري، يعتمد اختيار بروتوكول اختبار الحمل عادةً على معلمات مختلفة مثل أهداف اختبار الحمل وظروف الموقع وقيود الوقت والتكاليف والإلمام ببروتوكول اختبار الحمل، كما أنه تم استخدام بروتوكول اختبار الحمل الأحادي لعدة عقود من أجل التقييم الهيكلي للهياكل الخرسانية، يتضمن الإجراء بشكل أساسي تحميل الهيكل بطريقة رتيبة من خلال تطبيق الحمل تدريجيًا حتى الوصول إلى حجم حمل الاختبار والذي يتم الحفاظ عليه لمدة 24 ساعة.

يتم تسجيل القياسات قبل تطبيق أيّ حمل بعد كل زيادة في الحمل عندما يتم تحقيق الحمل الأقصى بعد 24 ساعة من التحميل المستمر و 24 ساعة لاحقة لإزالة حمل الاختبار، يتم تقييم البُنية بناءً على أقصى انحراف مُسجّل وكمية استرداد الانحراف، يمكن تحقيق التحميل الأحادي باستخدام الأوزان الميتة أو الرافعات الهيدروليكية، تم استخدام بروتوكول اختبار التحميل الدوري في الخمسة عشر عامًا الماضية ويوفر للمهندسين بديلاً لاختبار الحمل في الموقع.

يتضمن بروتوكول اختبار الحمل الدوري تحميل الهيكل دوريًا من خلال تطبيق الحمل بزيادات تشمل دورات متعددة من التحميل والتفريغ الإضافيين باستخدام الرافعات الهيدروليكية حتى تحقيق حجم حمل الاختبار، ويتم مراقبة استجابة الهيكل باستمرار أثناء اختبار الحمل وتقييم البُنية باستخدام معلمات مثل الخطية للانحرافات ودوام الانحرافات، لا يتطلب بروتوكول اختبار الحمل هذا الاحتفاظ بحمل الاختبار لمدة 24 ساعة، نظرًا لأن البنية يتم تحميلها وتفريغها عند مستويات تحميل مختلفة، فإنَّ اختبار الحمل الدوري يوفر مزيدًا من المعلومات حول سلوك الهيكل.

اختبار الحمل لألواح الجلوس المتدهورة:

كشف تقييم حالة ملعب لكرة القدم الخرسانية المسلحة التي تم بناؤها في أوائل الثلاثينيات من القرن الماضي عن تشقق داخلي واسع النطاق وخرسانة ملوثة في ألواح الجلوس، نظرًا لقرب موسم كرة القدم تم إجراء اختبارات الحمل لتحديد ما إذا كان التدهور الداخلي قد أضر بقدرة ألواح الجلوس على حمل الأحمال الحية للتصميم بأمان، تم اختيار ثلاث مناطق تمثيلية تظهر تدهورًا شديدًا لاختبار الحمل بناءً على حالة الخرسانة في الجانب العلوي والسفلي من المقاعد.

تم استخدام إجراء اختبار الحمل الأحادي لمدة 24 ساعة لتقييم ألواح الجلوس، نظرًا لأنه لم يكن عمليًا تحميل جميع صفوف المقاعد، كان يجب تطبيق الحمل في منطقة محدودة من المقاعد. وبالتالي، قبل إجراء اختبارات الحمل تم إجراء تحليل هيكلي لتحديد حجم ومدى أحمال الاختبار التي سيتم تطبيقها على الهيكل، كان على أحمال اختبار نمط التصحيح أن تنتُج قوى داخلية في صفوف مقاعد مختارة تتوافق مع القوى الناتجة عن حمل موحد يُطبّق على جميع الصفوف.

اختبار تحميل عوارض مزدوجة محمولة مسبقة الصب:

أدى وجود تشققات القص بالقرب من النهايات المغطاة لـ 1400 عوارض خرسانية مسبقة الإجهاد في مرآب للسيارات إلى التشكيك في كفاءتها الهيكلية، أظهر التحليل الإنشائي أن قدرات القص للمحملات المزدوجة كانت ناقصة وتحتاج إلى تعزيز لمقاومة أحمال التصميم، كما أنه تم اختيار شرائح بوليمر مقوى بألياف الكربون المترابطة خارجياً لتقوية القص من المحملات المزدوجة، بسبب حداثة استخدام البوليمر كمادة تقوية في وقت هذا المشروع، كانت اختبارات الحمل للأعضاء المعززة مطلوبة لإثبات كفاءة ألياف الكربون المترابطة تم اختيار عشرون قمزة مزدوجة ممثلة لاختبار الحمل.

تم اختبار المحمّلات المزدوجة بعد بروتوكول اختبار الحمل الدوري، وقد تم إجراء كل اختبار تحميل باستخدام طريقة الحلقة المغلقة على عوارض مزدوجة معزولة محملة في وقت واحد واستخدام قضيب فولاذي للتفاعل مع نقطة الإنقلاب الحالية، تم رصد الحمل والانحرافات باستخدام خلايا الحمل، أظهرت اختبارات الحمل فعالية نظام تعزيز ألياف الكربون المترابطة وقدرة الحزم على حمل أحمال التصميم الخاصة بها.

اختبار حمل ألواح خرسانية مقواة ثنائية الاتجاه بعد الشد:

كشف تقييم الحالة والتحليل الهيكلي للألواح الخرسانية ذات الاتجاهين بعد التوتر في مرآب وقوف السيارات عن أوجه قصور مرتبطة بالبناء أثرت على قدرتها الهيكلية، كانت أوجه القصور هذه مرتبطة بشكل رئيسي بالوضع غير الصحيح للأوتار وتقوية الفولاذ المطرفة في مناطق اللحظات السلبية، ممّا يتطلب تعزيزًا ثنيًا لمناطق اللحظة السلبية والإيجابية وتقوية القص (التثقيب) لتقاطعات الألواح إلى الأعمدة.

اختبار الحمل لنظام مقاومة الحمل الجانبي للملعب:

أثارت دراسة أولية لهيكل استاد خرساني مقوى تم بناؤه في أوائل الثلاثينات من القرن الماضي مخاوف من أن التعديلات على جدران حوائط البناء الحجرية خلال عملية تجديد رئيسية أثرت سلبًا على مقاومة الحمل الجانبي لهيكل الاستاد، ينقسم الاستاد إلى 36 قسمًا مستقلاً من الناحية الهيكلية يشكل شكلًا بيضاويًا، يتكون كل قسم من نظام مقاومة الحمل الجانبي من عوارض خرسانة مسلّحة وعوارض أرضية مدعومة بأعمدة خرسانية مسلّحة وبعضها يتم تثبيته بشكل جانبي بواسطة عوارض ربط وتدعم العوارض المدورة بدورها لوح الجلوس الخرساني لهيكل الاستاد.

تضمن مشروع التجديد إزالة بعض جدران البناء هذه وتوسيع فتحات موجودة في عدد من جدران الحفر لتحسين الوصول من وإلى المدرجات، بالتأكيد غيرت هذه التعديلات مقاومة الحمل الجانبية الموازية لهذه الجدران، لكن أهميتها لم تكن واضحة. لذلك، تم التخطيط لاختبار الحمل الجانبي في الموقع لتقييم مقاومة الحمل الجانبي، تم استخدام بروتوكول اختبار تحميل دوري لتحميل قسم استاد تمثيلي، تم تطبيق الأحمال الجانبية على الهيكل باستخدام الرافعات الهيدروليكية الموضوعة على طول خطوط العمود.