الطوب الخرساني سابق الإجهاد

ما هو الطوب الخرساني سابق الإجهاد؟

بشكل عام، يعتبر البناء قويًا جدًا في الضغط ولكنه ضعيف إلى حد كبير في التوتر وهذا هو سبب الحد من استخدام البناء في الأعضاء الهيكلية التي تخضع لقوة التوتر. كما أن البناء المجهد يجعل هياكل البناء قوية في التوتر. علاوة على ذلك، يمكن معالجة القيود المفروضة على استخدام البناء عن طريق إدخال قضبان مقواة أو مسبقة الإجهاد.

يمكن الحصول على أعمال البناء المجهدة مسبقًا من خلال توفير الضغطات مسبقًا بالدرجة المطلوبة للعمل عكس التوتر الذي يتعرض له البناء تحت أحمال الخدمة. حيث أنه في هذه المقالة سيتم مناقشة مزايا البناء المسبق الإجهاد وطرق الإجهاد وتطبيقاته في الأقسام التالية.

مزايا البناء الخرساني سابق الإجهاد:

الإجهاد المسبق لديه القدرة على زيادة قوة الانحناء وقوة القص والصلابة لعنصر البناء. بالإضافة إلى زيادة قوة عنصر ما، يمكن لقوى الإجهاد المسبق أيضًا إغلاق أو تقليل تكوين بعض الشقوق. علاوة على ذلك، في حين أن البحث يشير إلى أنه يتم تعزيز قدرة الليونة وتبديد الطاقة من خلال الإجهاد المسبق، فإنّ متطلبات كود البناء لهياكل البناء لا تأخذ هذا الأداء في الاعتبار.

يمكن أن يكون البناء بعد التوتر بديلاً اقتصاديًا للبناء المعزز تقليديًا. كما تتمثل إحدى الميزات الرئيسية للإجهاد المسبق في أنه يسمح بتعزيز الجدار دون الحاجة إلى الجص. أيضًا، قد يكون عدد أوتار الإجهاد أقل من عدد قضبان التسليح المطلوبة لنفس قوة الانحناء. بينما ينطبق البناء اللاحق للشد بشكل أساسي على الجدران، على الرغم من أنه يمكن استخدامه أيضًا للحزم والأرصفة والأعمدة.

يعتبر الشد العمودي اللاحق أكثر فاعلية لزيادة السعة الهيكلية للعناصر المعرضة لأحمال محورية منخفضة نسبيًا. كما تشمل التطبيقات الإنشائية الجدران الاستنادية والجدران العازلة للصوت والمخازن العالية وصالات الألعاب الرياضية والمباني التجارية، بالإضافة إلى الجدران الاستنادية والجدران العازلة للصوت. والشد اللاحق هو أيضًا خيار لتقوية الجدران الموجودة.

البناء المجهد مقارنة بالبناء المقوى:

1. التطبيق الفعال للمواد:

كما هو معروف، في البناء المقوّى، فإنّ المنطقة الواقعة فوق المحور المحايد تعمل وفعالة ضد اللحظة المطبقة. علاوة على ذلك، للتحكم في الشقوق وإبقائها في نطاق مقبول، يجب الحفاظ على إجهاد منخفض في حديد التسليح وهذا يؤدي إلى منع استخدام السعة النهائية للقضبان الفولاذية عالية الشد. ومع ذلك، فإنّ القسم بأكمله في البناء المجهد فعال ويعمل ضد اللحظة المطبقة.

2. زيادة قوة القص للبناء المجهد:

تكون مقاومة القص التي تزداد بسبب الأوتار المجهدة أكبر من تلك الموجودة في قضبان التسليح. حيث أن قوة القص لعوارض الطوب سابقة الإجهاد والمعززة فيما يتعلق بذراع القص إلى نسبة العمق الفعالة. ويمكن ملاحظة أن قوة القص لصف تجويف الطوب المرصوف المقوى وشعاع الطوب المقوى أصغر بكثير من قوة القص لصف الطوب المجهد بالكامل مع الأوتار المستعبدة.

قد يجادل المرء في أن هذا البيان مرتبط بحزمة البناء بالطوب ولكنه ينطبق على أنواع أخرى من عناصر الانحناء للبناء.

3. الخدمة المحسنة وسلوك الحمل الزائد:

من الممكن التحكم في كل من الشقوق والانحراف في أعمال البناء سابقة الإجهاد بشرط تطبيق درجة مناسبة من الإجهاد المسبق. علاوة على ذلك، في ظل ظروف حمل الخدمة، من المحتمل تحقيق منع كامل للتصدع والانحراف عند الضغط المسبق على العنصر تمامًا.

إضافة إلى ذلك، يتم القضاء على التشققات الناتجة عن التحميل الزائد تقريبًا ومقاومة عالية للإجهاد. كما يوفر البناء المجهد مقاومة كبيرة ضد التعب لأن الإجهاد في الفولاذ المجهد يكون صغيرًا إلى حد كبير عند تغيير الأحمال المطبّقة.

طرق الإجهاد المسبق للبناء:

هناك طريقتان تستخدمان للضغط المسبق وهي مشابهة لتلك الخاصة بالخرسانة سابقة الإجهاد:

1. تقنية الشد المسبق:

يتم شد الأوتار بين المراسي الخارجية بدرجة معينة. وعندما يحقق البناء ومواد الحشو قوة كافية، يتم تحرير الأوتار بعناية. كما في هذه العملية، يتم نقل القوى الموجودة في الأوتار إلى مادة الحشو ثم يتم نقلها إلى البناء من خلال الرابطة بين البناء ومواد الحشو الخاصة به.

2. تقنية ما بعد الشد:

بعد أن يصل البناء إلى القوة الكافية، يتم شد الأوتار من خلال استخدام وسائل مناسبة مثل الرفع ضد البناء. كما يتم نقل القوى في الأوتار إلى البناء إمّا عن طريق لوحة تحمل الكتل خارجية أو كتل تثبيت مثبتة في الخرسانة. علاوة على ذلك، هناك حالات يتم فيها نقل القوة الموجودة في الوتر إلى البناء من خلال صواميل ملولبة تحمل حلقات فولاذية على صفيحة فولاذية صلبة توزع القوة المبذولة.

يمكن ربط الأوتار أو فك ارتباطها وينصح بحماية الأوتار عن طريق الحشو أو أي وسيلة أخرى لتوفير متانة أفضل. وهذه الطريقة هي الأنسب للبناء بالطوب وهي بسيطة وسهلة الاستخدام في الممارسة العملية. كما من المفيد تغيير الانحراف اللامركزي لقوة الإجهاد المسبق على طول طول العضو المثني للبناء.

على سبيل المثال، من الأفضل توفير أقصى قدر من الانحراف المركزي في منتصف امتداد الحزمة المدعومة ببساطة حيث تكون اللحظة المطبقة أكبر وتوفر انحرافًا صفريًا عند الدعم. علاوة على ذلك، ما لم يتم تشكيل وحدات محددة من الطوب الطيني لتناسب ملف تعريف الكبل لتلبية الانحناء المطبق في أقسام مختلفة.

قد يكون تطبيق الطوب الطيني مقيدًا بسبب انخفاض مستوى الإجهاد الذي يتحمل إجهاد الشد في الجدار الناتج عن حمل الرياح، والمستوى العالي من عناصر الإجهاد المسبق التي تحمل أحمالًا بسبب الانحناء. على سبيل المثال الجدران الاستنادية والعوارض ذات الامتداد الصغير إلى المتوسط.

تطبيقات الطوب الخرساني سابق الإجهاد:

من المحتمل أن يؤدي البناء المسبق للإجهاد إلى تسريع البناء لأنه لا يحتاج فقط إلى كمية أقل من الأوتار الفولاذية مقارنة بتقوية البناء التقليدية ولكنه يتطلب أيضًا كمية أقل من الجص. وقد يتم تعويض هذا التخفيض في التكلفة جزئيًا بتكلفة التثبيت. حيث يتم توفير تطبيقات مختلفة من أعمال البناء سابقة الإجهاد في الأقسام التالية:

• يمكن استخدام البناء المسبق الإجهاد لبناء جدران مائلة للجدار النحيل.

• يمكن استخدام جدران القص سابقة الإجهاد في المناطق منخفضة الزلازل كما هو موصى به من قبل رموز الولايات المتحدة.

• يعتبر البناء المجهد مناسبًا بشكل كبير للجدران المكونة من طابق واحد أو طابقين. وهي مثالية لمباني البيع بالتجزئة والمستودعات والمكاتب وصالة الألعاب الرياضية والمدارس والمباني عالية الجدران بالإضافة إلى استخدامها لواجهة هيكل مواقف السيارات.

• بالإضافة إلى إنشاء الهياكل باستخدام البناء المسبق الإجهاد، يتم استخدام الإجهاد المسبق لتقوية وإصلاح هياكل البناء المتدهورة.

يشمل تقوية البناء التقليدي القطع في الجدار المفتوح ثم تركيب الفولاذ ثم صب النقرس في النهاية. على العكس من ذلك، تم تقوية هذا الجدار بعدد أقل بكثير من الفتحات وبدون استخدام الجص. إنّ إزالة أعلى الأعضاء النهائيين بسبب مشكلة هيكلية ناتجة عن كونها طويلة جدًا ونحيلة. كما يتم إعادة بناء هذه العناصر باستخدام الإجهاد المسبق لتثبيتها على الجدران.