اختبار الدفع للخرسانة

ما هو اختبار الدفع للخرسانة؟

إنَّ اختبار الدفع شَكل آخر مُشابه لِاختبار الاقتلاع (الشد) لكن بدل الشد يُستخدم الدفع (الضغط)، حيث أن معدات الاختبار المصمّمة ستُنتِج قوى ضغط على عينة الفحص بدلاً من الشد، تُعتبر الدعامات الملحومة أكثر الموصلات العملية لتحقيق العمل المركب بين عوارض الحديد والألواح الخرسانية بسبب تقنية اللحام السريعة والأداء الميكانيكي المتميز، وفي الهياكل الفوقية للجسر المركّب يبلغ قُطر الأسياخ الملحومة الشائعة الاستخدام 19 مم أو 22 مم.

لأن هذه الأسياخ الملحومة كافية لتحقيق اتصال القص الكامل بين عوارض الحديد والألواح الخرسانية، قد تم التحقيق في الأداء الميكانيكي للأسياخ الملحومة التي يبلغ قطرها 19 مم و 22 مم من قبل العديد من الباحثين، تتضمن بعض الأبحاث التمثيلية اقتراح معادلة لحساب قوة القص للأسياخ الملحومة ومنحنى لوصف علاقة الانزلاق وطرح معادلة تجريبية أخرى لحساب صلابة القصّ لموصلات مسمار اللحام.

قام أحد المهندسين بإجراء 72 اختبارًا ثابتًا للدفع على الأسياخ الملحومة لتحديد قوة القص لموصلات مسمار اللحام المضمنة في الألواح المجوفة، ولقد تم استعرض عددًا كبيرًا من اختبارات الدفع والسحب للخارج على موصلات الدعامات الملحومة والصيغ المقترحة للحالات المحددة لوصلات الدعامة الملحومة المعرضة لقوة القص وقوة التوتر وقوة الشد، كما درس سلوك موصلات اللحام الملحومة المعرّضة للتوتر المشترك وأحمال القص.

وفي السنوات الأخيرة يتم استخدام مراسي الكابلات المصنوعة من الحديد والخرسانة بشكل متزايد في بناء جسور طويلة الكابلات المعلّقة، خاصة في الصين وعادةً ما يتم ترتيب موصلات مسمار اللحام التي يبلغ قُطرها 19 مم و 22 مم بكثافة عند الواجهة بين صندوق التثبيت للحديد وجدار الصرح الخرساني لنقل قوة الكابل الضخمة إلى الصرح الخرساني. ومع ذلك، فإنَّ ترتيبات مسمار اللحام الكثيفة في الواجهة لها بعض العيوب، مثل الحد من قوة القص لموصلات الدعامة والصعوبات في ترتيب التعزيزات وصب الخرسانة الصلصالية.

قد يكون القطر الأكبر والأسياخ الملحومة ذات القوة الأكبر وبدائل ممتازة، حيث يمكن لكل منهما زيادة قوة القص لموصل مسمار واحد وبالتالي تقليل العدد المطلوب من الأسياخ الملحومة، في هذه المقالة سيتم تنفيذ اختبارات الدفع على ثلاث مجموعات من عينات موصل مسمار اللحام، بما في ذلك الأسياخ الملحومة التقليدية 22 مم والأسياخ الملحومة 22 مم مع قوة أعلى بكثير والأسياخ الملحومة 25 مم والأسياخ الملحومة 30 مم، تم التحقيق في قوة القص وصلابة القص وليونة هذه الموصلات المرصّعة الملحومة ومقارنتها مع التنبؤات من خلال المعادلات الموصى بها في رموز التصميم الحالية.

عينات اختبار الدفع:

تم تحديد ثلاث مجموعات من عينات الدفع، المشار إليها باسم العينة رقم 22 والعينة رقم 25 والعينة رقم 30، كانت العينات في كل مجموعة متطابقة تمامًا، تم اختبار عينات مجموعات 22 و25 و30 مع 22 مم و25 مم و30 مم دعامات ملحومة للتحقق من تأثير أقطار مسمار على أداء القص، قوة الشد الاسمية لهذه المجموعات الثلاث من الأسياخ الملحومة هي 400 ميجا باسكال وهي قوة الشد العادية المحددة في رمز التصميم.

تم اختبار عينات المجموعة 22 ومقارنتها بعينات المجموعة 25 لفحص تأثير قوة الشد على أداء القص، كانت قوة الشد الاسمية لهذه المجموعة من دعامات اللحام هي 650 ميجا باسكال وهي قوة شد أعلى بكثير من دعامات اللحام التقليدية، ويبلغ ارتفاع مسمار اللحام الإجمالي 200 مم لجميع العينات، تتكوّن كل عينة من قطعة فولاذية مدفوعة ومجمعة واثنين من الكتل الخرسانية وأربعة موصلات ملحومة.

يبلغ التباعد العرضي للأسياخ الملحومة 150 مم والتباعد من الأسياخ الملحومة إلى أعلى وأسفل الكتلة الخرسانية كلاهما 230 مم، يبلغ سُمك البلاطة الخرسانية في العينة لاختبارات الدفع القياسية الموصى بها في تصميم الحديد المركّب والهياكل الخرسانية 150 مم فقط وقد تؤدي البلاطة الخرسانية الأقل سمكًا إلى وضع الفشل في تقسيم البلاطة الخرسانية بدلاً من كسر موصلات مسمار بسبب قوة القص أعلى من قطر كبير وموصلات مسمار عالية القوة.

إلى جانب ذلك، يمكن أن يكون سُمك الجدار الصخري الخَرساني والدعامة الخرسانية المتكاملة وألواح السطح الخرسانية في الجزء المعلق 400 مم على الأقل. لذلك، يتم تعيين سُمك الكتل الخرسانية في عينات الدفع إلى 400 مم، بينما يبلغ عرض وارتفاع الكتل الخرسانية في عينات الدفع 460 مم، يبلغ سُمك الصفيحة الفولاذية لقطعة الحديد المسطحة 20 ملم ويبلغ ارتفاع القطعة الفولاذية المدفوعة 460 مم وعرض الحافة والشبكة 350 مم و 220 مم على التوالي.

خصائص مواد الاختبار:

تم صب ست عينات خرسانية مكعبة (150 مم × 150 مم × 150 مم) في نفس وقت صب الكتل الخرسانية لتحديد خواص مواد الخرسانة، كما تمت معالجة الهواء في جميع العينات المكعبة جنبًا إلى جنب مع عينات الدفع. أيضاً تم اختبار ثلاث عينات في اليوم الثامن والعشرين وتم اختبار الثلاث الأخرى في يوم الاختبار.

إجراء اختبار الدفع:

تم اختبار عينات الدفع باستخدام آلة اختبار هيدروليكية، من أجل تطبيق الحمل بشكل موحد، تم وضع مكوّن نقل فولاذي صلب على الجزء العلوي من قطعة الصلب المدفوعة. يتم نشر الرمال الناعمة على سطح القاعدة لتجنّب التحميل غير المتساوي، كما تم اعتماد التحكم في القوة قبل 70% من حمل الفشل المتوقع ومعدل التحميل هو 6 كيلو نيوتن لكل دقيقة.

بعد ذلك، تم استخدام التحكّم في الإزاحة حتى انخفض الحمل إلى 80% من الحمل الأقصى أو فشل العينة مع معدل تحميل يساوي 0.5 مم لكل دقيقة، وتم تركيب أربعة مستشعرات للإزاحة عند نفس ارتفاع موصل مسمار اللحام لقياس الانزلاق النسبي بين لوح الخرسانة والحزمة الفولاذية.

نتائج اختبار الدفع:

إنَّ أوضاع الفشل لثلاث مجموعات من عينات موصل مسمار اللحام متطابقة تقريبًا وهي كسر عرقوب مسمار مع سحق الخرسانة المحلية الظاهرة تحت جذر الساق من الأسياخ الملحومة، لم يُلاحظ فشل لحام الدعامة في جميع اختبارات الدفع وكذلك ظاهرة تقسيم الخرسانة لأن الكتل الخرسانية لديها قوة وسمك كافيين. لُخّص أنه يمكن أيضًا تحقيق أوضاع الفشل اللدن لموصلات مسمار اللحام ذات القطر الكبير والقوة العالية عند استخدام نفس تقنية اللحام وقوة الخرسانة المستخدمة لموصلات مسمار الربط التقليدية.