الأساس المنطقي والأهداف لاختبار الحمل المادي للمنشآت الخرسانية

الأساس المنطقي لاختبار الحمل المادي للمنشآت الخرسانية:

في حين أنه من الممكن عادةً إثبات سلامة هيكل قائم من خلال الحسابات القائمة على المبادئ الهندسية العامة المقبولة، فإنّ هذا ليس هو الحال دائمًا. في بعض الأحيان توجد هياكل قد لا تكون الحسابات وحدها كافية لإثبات ملاءمة الإشغال أو الاستخدام المقصود. كما في مثل هذه الحالات، يمكن أن يوفر اختبار الحمل في الموقع معلومات قيمة حول أداء الهياكل القائمة، ويمكن أن يستفيد من السلوك الهيكلي المفيد الذي لا يظهر بسهولة مع الأساليب الحسابية التقليدية.

الهدف الأساسي من اختبار الحمل هو إثبات سلامة الهيكل الخرساني، حيث أنه لا تحدد اختبارات الحمل قوة التصميم أو حد حمل الحمولة. بشكل عام، يمكن استخدام اختبارات الحمل لتحديد قدرة الهيكل على دعم الأحمال الإضافية، لإثبات سلامة الهياكل التي بها عيوب في التصميم أو البناء أو الهياكل مع التلف أو التدهور، للتحقق من صحة مناهج التصميم وفعالية مخططات التعزيز.

بالإضافة إلى ذلك، اكتساب المعرفة حول سلوك الهيكل عن طريق المحاسبة عن الآثار المفيدة لمسارات الأحمال المخفية، ولتكملة العمل التحليلي أو التحقق من صحته أو ضبطه الذي يهدف إلى فهم سلوك الهيكل. يناقش هذا الجزء من هذه المقالة الأساس المنطقي والأهداف لاختبار الحمل في الموقع ضمن التقييمات الهيكلية للهياكل الخرسانية.

أهداف اختبار الحمل المادي للمنشآت الخرسانية:

تتمثل أهداف أي تقييم هيكلي في تحديد الحالة الحالية للهيكل، وتحديد المشكلات التي تؤثر على الأداء الهيكلي، وتطوير وتنفيذ أي إجراءات علاجية مطلوبة. في كثير من الأحيان، يتطلب تقييم الهيكل الحالي إجراء تحليل هيكلي للتحقق من قدرة الهيكل والمكونات على مقاومة متطلبات الحمل المنصوص عليها في قانون البناء الحاكم. وفي كثير من الأحيان، يتطلب تقييم الهياكل القائمة تقييم الحالة الميدانية لتحديد حالة الهيكل.

يتم استخدام المعلومات التي يتم جمعها في الميدان لاستكمال التحليل الهيكلي الذي تم إجراؤه لتحديد مدى كفاية هيكل أو مكونات الهيكل المعني. ومع ذلك، في بعض الحالات، قد لا تكون نتائج التحليل الهيكلي قاطعة ولا يمكن تحقيق مستوى عالٍ من الثقة في النتائج. حيث أنه في مثل هذه الحالات، قد يكون اختبار الحمل في الموقع مطلوبًا لاكتساب مزيد من المعرفة حول سلوك الهيكل لإثبات كفاءته بشكل قاطع.

يمكن أن تكون برامج اختبار الحمل باهظة الثمن، وعلى هذا النحو، يجب استخدامها فقط عندما يتم استنفاد الموارد التحليلية وعندما تكون هناك ثقة عالية في أن نتائج اختبار الحمل يمكن أن تساعد في الإجابة على الأسئلة المتعلقة بالسلوك الهيكلي غير الواضح من التحليلات الأخرى.

برنامج اختبار الحمل المادي للمنشآت الخرسانية:

بشكل عام، يتضمن برنامج اختبار الحمل أداء المهام الموضحة أدناه.

1- تعريف أهداف اختبار الحمل المادي للمنشآت الخرسانية:

يجب على المهندس تحديد أهداف اختبار الحمل بوضوح، ويجب أن تكون الأهداف والفوائد والمخاطر المرتبطة ببرنامج اختبار الحمل واضحة لجميع الأطراف المعنية (أي المالكين ومسؤولي المباني). عادةً ما يكون لاختبارات التحميل الأهداف التالية:

1. إثبات أن الهيكل أو العنصر الهيكلي يمكنه مقاومة أحمال التصميم بأمان مع عامل أمان مناسب ضد الفشل.
   
2. إثبات أن أحمال الخدمة لا تسبب انحرافات أو شروخًا تتجاوز الحدود القياسية للصناعة، أو قيمًا معدة مسبقًا لتشغيل هيكل معين.
   

2- اختيار عناصر اختبار الحمل المادي للمنشآت الخرسانية:

تتطلب القيود الناجمة عن الوصول إلى الموقع وتكلفة التنفيذ ووقت التنفيذ وما إلى ذلك أن يكون عدد مناطق الاختبار أو عناصر الاختبار محدودًا. لذلك، يجب أن يكون جزء الهيكل أو العناصر الهيكلية المختارة للاختبار ممثلًا لمناطق أو عناصر متشابهة في الهيكل بحيث يمكن استقراء نتائج اختبار الحمل في مناطق أخرى. كما تتطلب عملية الاختيار مراجعة شاملة من قبل المهندس للظروف الحالية، والتي قد تشمل تقييم المعلمات مثل:

1. الهندسة التمثيلية (المقاطع العرضية المبنية والمسافات، والتعزيز).
   
2. المشاكل تمثيلية (أنماط التشقق، التدهور، الانحرافات).
   
3. نسب قدرة الطلب التمثيلية.
   

3- تطوير بروتوكول اختبار التحميل المادي للمنشآت الخرسانية:

يتضمن بروتوكول اختبار الحمل إجراءات التحميل ووسائل تقييم أداء الهيكل أثناء اختبار الحمل وعند الانتهاء من اختبار الحمل. يتكون بروتوكول اختبار الحمل من مكونين يعتمد كل منهما على الآخر: إجراء التحميل ومعايير القبول. حيث أنه يصف إجراء التحميل كيفية تحميل الهيكل وخطوات التحميل المطلوبة للوصول إلى حجم حمل الاختبار النهائي ومدة كل خطوة تحميل ومتطلبات التحميل والتفريغ وفترة الاحتفاظ بحجم حمل الاختبار.

تصف معايير القبول المعلمات لتقييم أداء ومقبولية الهيكل. كما يمكن أن تكون هذه المعلمات نوعية أو كمية. المعلمات النوعية هي تلك التي يمكن تقييمها بصريًا، بما في ذلك تكوين شقوق جديدة، أو اتساع الشقوق الموجودة، أو غيرها من الأضرار التي تسببها الأحمال المطبقة. المعلمات الكمية هي تلك التي يمكن قياسها جسديًا ويمكن أن تشمل الانحرافات والسلالات وزوايا الانحدار وعرض الشقوق. كما تحدد بوابة كود البناء الأمريكية بروتوكولين لاختبار الحمل للهياكل الخرسانية، اختبار الحمل الأحادي واختبار الحمل الدوري.

4- اختيار طريقة تحميل التطبيق لاختبار التحميل المادي للمنشآت الخرسانية:

يجب أن يكرر حمل الاختبار المطبق تأثيرات ظروف حمل التصميم (الأحمال المنتظمة عادةً). يمكن استخدام الأوزان الميتة مثل أكياس الرمل أو المياه في الحاويات أو الأجهزة الميكانيكية مثل الرافعات الهيدروليكية لتحميل العناصر الهيكلية. كما أنه يعتمد اختيار طريقة تطبيق الحمل على أهداف اختبار الحمل وظروف الموقع والقيود الزمنية وتوافر المعدات وما إلى ذلك.

بشكل عام، يتطلب استخدام الأحمال الميتة أو الرافعات الهيدروليكية قيام المهندس بإجراء تحليل هيكلي مفصل لتحديد حمل الاختبار المناسب التخطيط وإعداد اختبار الحمل لتطبيق تلك الأحمال. يتم وصف أنواع مختلفة من طرق تطبيق الحمل المستخدمة في اختبار الحمل في الموقع لاحقًا.

5- التحليل الهيكلي قبل اختبار التحميل المادي للمنشآت الخرسانية:

يتطلب أي اختبار حمل إجراء تحليل هيكلي قبل اختبار الحمل وبعده. عادةً ما يتم إجراء تحليلات اختبار ما قبل التحميل لتقدير أحمال الاختبار ولتحديد تخطيط التحميل، بحيث توفر هذه التحليلات الأولية أيضًا معلومات حول كيفية تصرف الهيكل أثناء اختبار الحمل، وتعمل بمثابة فحص لتقييم ما إذا كان الهيكل يمر بضغوط مفرطة أثناء الاختبار.

على سبيل المثال، قد يشير اختبار الانحرافات الأكبر بكثير من الانحرافات التحليلية إلى تلف الهيكل بسبب أحمال الاختبار، ممّا قد يتطلب إيقاف الاختبار. تسمح تحليلات اختبار ما بعد الحمل، التي يتم إجراؤها بفهم أفضل للسلوك الفعلي للهيكل، بإثبات سلامة الهيكل أو تحديد تصنيف حمل أقل، في حالة عدم استيفاء معايير القبول.