ما هي العوامل التي تؤثر على انحراف الكمرات والألواح الخرسانية؟
هناك العديد من العوامل التي تؤثّر على انحرافات الكمرات والألواح الخرسانية المسلّحة والتي يجب مراعاتها وتقييمها بشكل مناسب أثناء التصميم والبناء. يمكن تقسيم هذه العوامل إلى مجموعتين بما في ذلك المعلمة المعروفة قبل البناء والعوامل غير المعروفة قبل البناء. ثبت أن العوامل المجهولة أكثر تأثيرًا من تلك التي كانت معروفة قبل البناء. علاوة على ذلك، يمكن تقييم تباين الانحراف المحتمل للعوارض والألواح الخرسانية المسلّحة من خلال حساب الانحرافات باستخدام القيم القصوى والدنيا الواقعية للمعلمات. في هذه المقالة يتم مناقشة أهم العوامل المؤثرة.
فيما يلي العوامل التي تؤثر على انحرافات أعضاء الانحناء (الحزم والألواح) في الهياكل الخرسانية المسلحة:
- أخطاء في حساب الانحراف لأعضاء الانحناء.
- تحميل أعضاء الانحناء.
- تصلب الانحناء لأعضاء الانحناء.
- العوامل المؤثرة على ثبات أعضاء الانحناء.
- اختلافات البناء لأعضاء الانحناء.
- الزحف والانكماش في أعضاء الانحناء.
1- أخطاء في حساب الانحرافات لحزم وألواح الخرسانة المسلّحة:
بشكل عام، يتم إجراء العمليات الحسابية من قبل الإنسان وهذا هو السبب في أن التناقض بين الانحرافات الفعلية والمحسوبة يمكن أن ينشأ أساسًا من الأخطاء الحسابية. سيتم مناقشة وتوضيح عدد مثل هذه الأخطاء الحسابية في الأقسام التالية. هناك العديد من خطوات حساب الانحراف التي يجب مراعاتها لتحقيق نتيجة الانحراف النهائية. أي خطأ في أي خطوة يمكن أن يكون له تأثير ضار كبير على النتيجة النهائية.
على سبيل المثال، عندما يكون احتمال الخطأ 1% في كل خطوة، فإنّ احتمال الأخطاء في النتيجة النهائية يكون حوالي 10%. علاوة على ذلك، يُعتبر أن أخطاء الحساب بين 25-50% غير شائعة. يمكن تقليل الطول والتفاصيل المعقدة لحساب الانحراف عن طريق تطبيق برنامج كمبيوتر. يجب أن يأخذ البرنامج مُعظم المعلمات، التي تؤثر على انحراف العضو الانثناء في الاعتبار وأن يحسب بمصداقية ويتوقع انحرافًا هيكليًا في نطاق واسع من الظروف بدقة كبيرة.
أخيرًا، من المهم أن يقارن المهندس العملي الانحراف المحسوب وانحراف الأداء من أجل تحقيق وتطوير مهارات حكم قوية. يُعَد استخدام الأحمال أو اللحظات المحسوبة عن غير قصد بدلاً من أحمال الخدمة الفعلية أو اللحظات في حساب الانحراف مصدرًا آخر للأخطاء في حساب انحراف الحزم والألواح (أعضاء الانحناء). أخيرًا، يمكن استخدام اللحظات النهائية من المعاملات اللحظية لحمل النمط بدلاً من اللحظات الفعلية لظروف التحميل في الاعتبار.
2- عمليات التحميل على عوارض وألواح الخرسانة المسلّحة:
هناك عدد من العوامل بناءً على الأحمال التي تؤثر على انحرافات عوارض وألواح الخرسانة المسلّحة، مثل:
- من المهم أخذ تاريخ التحميل نظرًا لحقيقة أن معامل المرونة والتمزق الخرساني يختلف باختلاف الأعمار وبالتالي يؤثر على الانحراف الفوري.
- استخدم الأحمال الفعلية بدلاً من الأحمال التي تم وضعها في الاعتبار في تصميم القوة. علاوة على ذلك، من الشائع أن تجد أن الأحمال الحية التي تحددها أكواد البناء لا يتم الوصول إليها أبدًا في المواقف الحقيقية.
- يجب الوضع في الاعتبار نسبة التحميل على المدى الطويل مقابل التحميل المؤقت. نظرًا لأن الانحراف الزاحف يحدث عندما تستمر الأحمال لبعض الوقت، فإنّ الأحمال الحية الدائمة تؤدي إلى مزيد من الانحراف الزاحف مقارنة بالأحمال الحية العابرة. علاوة على ذلك، قد تبقى بعض الأحمال الحية لفترة طويلة إلى حد كبير وتكون مسؤولة عن انحراف كبير في حين أن تلك التي تبقى لفترة لا يمكن أن تسبب انحرافًا يمكن قياسه على المدى الطويل.
- تقييم الحمل الحي بشكل صحيح، عندما يكون الحمل المباشر للخدمة الفعلية أقل من الحمل المباشر للتصميم، ستكون اللحظة المطبّقة على نسبة لحظة التكسير أصغر. قد ينتج عن هذا لحظة فعالة أعلى من القصور الذاتي، وبالتالي سيكون انحراف الحمل الميت والحي أقل.
- النظر في التكرار، على سبيل المثال، عندما يكون انتقال عنصر الخرسانة المسلّحة إلى الامتداد الرئيسي قد يؤدي إلى بعض الأحمال، وبالتالي يتم تقليل اللحظة ممّا يؤدي في المقابل إلى تقليل انحراف العضو قيد الدراسة.
3- صلابة الانحناء لعوارض وألواح الخرسانة المسلّحة:
يوصى باستخدام كل من معامل المرونة الفعلي (Ec) ومعامل التمزق (fr) نظرًا لتأثيرهما على الانحراف. يحدد كود معهد الخرسانة الأمريكي نسبة معامل التمزق (fr) بحيث يكون مساويًا بنسبة 7.5 ومع ذلك يعتمد على عدد الأبحاث التي تتغير النسبة من 7.5 إلى 10. ستزداد لحظة القصور الذاتي بنسبة 75% إذا زاد معامل التمزق بمقدار الثلث. قيمة كود معهد الخرسانة الأمريكي متحفّظة، لذا فإنّ الانحراف المحسوب أكبر من الانحراف الفعلي.
علاوة على ذلك، في حالة عدم السماح بوجود شقوق سابقة لأوانها بسبب أحمال البناء، يُنصح باستخدام لحظة فعالة من القصور الذاتي في جميع مراحل التحميل بناءً على مقدار التكسير في تلك المرحلة. علاوة على ذلك، يلزم إجراء حساب واحد فقط للصلابة الانحناء ويتم أخذ حالة تكسير واحدة، عندما يتم الوصول إلى الحد الأقصى للحمل، في الاعتبار إذا حدث الحمل النهائي أثناء البناء.
لا يتم دعم هذا الافتراض فقط من خلال مراقبة الموقع التي تحدث فيها حالة التحميل القصوى أثناء البناء عندما يتم فرض الأحمال المساندة من الطوابق العلوية وأحمال البناء الأخرى على الهيكل، ولكنّها توفر أيضًا حسابًا أبسط وأسهل. علاوة على ذلك، يجب استخدام الموقع الفعلي للتعزيز كما تم بناؤه عند استكشاف الهيكل تمامًا خاصة عند حدوث انحراف كبير بين الموقع المبني والموضع المحدد.
تطبيق الموقع الفعلي ومقدار تعزيز الضغط لحساب عزم القصور الذاتي الإجمالي والمتصدّع. وبالمثل، استخدام الموقع الفعلي ومقدار تقوية التوتر من أجل تقدير العزم المتصدّع للقصور الذاتي. أخيرًا وليس آخرًا، يجب الوضع في الاعتبار تأثير الحافة حتى لو كانت صغيرة. كل من عزم القصور الذاتي غير المتشقق والمتشقق صغير ويكون الانحراف المحسوب مرتفعًا عند استخدام المقطع المستطيل بدلاً من المقطع (T).
أخيرًا، يتم القيام بإنتاج تقييم معقول حول مساهمة صلابة المنطقة النهائية في الصلابة الكلية بدلاً من متوسط صلابة النهاية والمتوسطة. قد يوفر تطبيق الصلابة متوسطة المدى نتائج مرضية لإجراء حساب عادي وبسيط، ولكن يمكن زيادة دقة الحساب الممتد من خلال تضمين صلابة المنطقة النهائية.
4- ثبات عوارض وألواح الخرسانة المسلّحة:
يجب مراعاة دوران الدعم في الكابول لأن دوران الدعم يمكن أن يخلق حركة أكبر من الانحراف الانحناء للعضو. علاوة على ذلك، قد يؤدي الدوران إلى رفع أو خفض في النهاية بناءً على التحميل وأبعاد الامتداد الخلفي. علاوة على ذلك، يجب الوضع في الاعتبار ضبط النفس القريب الذي يتم توفيره من خلال الأعضاء المتوازية التي تم تفريغها من خلال الصلابة الشديدة للحزم الداعمة. والقيام بتأسيس توزيع اللحظة على الصلابة الفعلية وظروف التحميل للعضو بدلاً من العناصر المنشورية المقترحة.
تدبير آخر يجب أخذه في الاعتبار هو توفير بدل لتصلب المفاصل ما لم تكن قوية أو لديها تقوية راسية كافية. هذا التأثير مشابه لتأثير دوران الدعم في الكابول. لا توجد أدوات تحليلية تتعامل بشكل مرض مع هذا الاعتبار. أخيرًا، يجب تحليل امتدادات النهاية بحذر نظرًا لأنها حساسة لافتراضات اللحظة في الأقسام الحرجة. إذا تم اقتراح أن يكون للدعم النهائي صلابة صغيرة، فإنّ اللحظة الإيجابية في الدعم النهائي تكون عالية وبالتالي يكون الانحراف المحسوب كبيرًا، بغض النظر عن توفير المزيد من القضبان الفولاذية لتحمل العزم الأعلى.
هذا هو السبب في أن المصممين قد يستخدمون حزمًا أوسع ومزيدًا من التعزيزات في الامتدادات النهائية للتحكّم في الانحراف بدلاً من متطلّبات القوة. بالإضافة إلى جميع العوامل المذكورة أعلاه، يجب التحكّم بدقة في إجراءات التدعيم وإعادة البناء بسبب التأثير الكبير لتوزيع العزم على اختلاف الانحراف. يمكن أن تؤدي الإجراءات غير المناسبة إلى لحظات قد تكون أكثر حدة من تلك التي تم تصميم الهيكل من أجلها.
5- اختلافات البناء لعوارض وألواح الخرسانة المسلّحة:
بشكل عام، لا يستطيع المصمّم فعل الكثير بشأن اختلافات البناء بصرف النظر عن تحديد التفاوتات والإجراءات. توفر مواصفات التفاوتات في البناء الخرساني والمواد تفاوتات في تركيب الفولاذ ومخطط الخرسانة وخصائص المواد. عندما يتم استخدام الحد الأقصى من الاختلافات في نفس الاتجاه لحساب الانحراف، يمكن أن يكون تأثيرها مرتفعًا بشكل كبير. ومع ذلك، فمن المحتمل أن تُلغي الاختلافات بعضها البعض ولن يكون تأثيرها مرتفعاً ما لم تؤثر على بعضها البعض في نفس الاتجاه.
يتم شرح عدد الاختلافات الشديدة للغاية في البناء وَالتي تؤثر على انحرافات عوارض وألواح الخرسانة المسلّحة في الأقسام التالية:
- يمكن أن تؤدي تفاوتات المخطط التفصيلي الملموسة إلى مقارنة عضو أصغر أو أكبر بالعنصر المحدد.
- نتيجة للجاذبية، قد يكون الغطاء الخرساني أرقّ ممّا هو محدد. تزداد لحظة القصور الذاتي المتشقق مع زيادة العمق الفعال. يؤدي تأثير الجاذبية إلى زيادة غطاء القضيب العلوي وتقليل العمق الفعال ولحظة القصور الذاتي.
- معامل التمزق الخرساني أكثر قابلية للتغيير من مقاومة الانضغاط. قد يختلف على طول العضو ومن المرجّح أن يصل إلى متوسط تأثيره على الانحراف.
- يمكن أن تكون مقاومة الانضغاط للخرسانة أعلى بنسبة تصل إلى 15% من المحدد وتزيد من معامل المرونة بنسبة 7%. إذا تم تحميل الهيكل قبل أن يصل إلى قوة التصميم، فقد يكون التأثير الضار على الانحراف أكثر خطورة ممّا يظهره انخفاض قوة الخرسانة لأن معامل الزحف يمكن أن يكون أكبر بنسبة تصل إلى 50% لنسب الإجهاد. وهذا هو السبب في ضرورة منع هياكل التحميل الحساسة للانحراف قبل أن تصل إلى قوة التصميم.
- إذا كانت أرقام الشريط السفلي أقل أو أكثر من المحدد، فسيكون التأثير متناسبًا عند كسر العنصر.
6- الزحف والانكماش في عوارض وألواح الخرسانة المسلّحة:
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على الزحف والانكماش مثل عمر التحميل والحد الأدنى من السماكة والرطوبة النسبية ونسبة الحجم إلى السطح ومحتوى الأسمنت والركام ومحتوى الهواء ودرجة الحرارة المحيطة والمضافات. تمت مناقشة هذه العوامل في مقالة أنواع الانكماش في الخرسانة والزحف.
