اقرأ في هذا المقال
- كيف يتم تقوية الهياكل الخرسانية عند الحاجة؟
- متى يتم طلب تقوية الهياكل الخرسانية؟
- تقوية ليونة الهياكل الخرسانية
- الحاجة إلى التعزيز الإنشائي للمنشآت الخرسانية
- استراتيجيات التقوية الهيكلية للمباني الخرسانية
كيف يتم تقوية الهياكل الخرسانية عند الحاجة؟
لا يفضل تمديد البناء في الكثير من البلدان، ولا يعرف الكثير من الناس مزايا هذه الطريقة لأن المهندسين المعماريين والمهندسين يميلون إلى نقص المعرفة والخبرة. فأن الهدف من هذه المقالة هو شرح طريقة حول كيفية تقوية هيكل بناء خرساني يمكن للناس استخدامه وتعلمه كطريقة أفضل لتقليل التكلفة المحتملة وتوفير الوقت.
في هذه الدراسة، حسب المهندسون أن إجهاد الشد لعمود الخرسانة المسلحة الحالي والحزمة ليست قوية بما يكفي لتعزيز الحِمل المطبّق على امتداد المبنى. لذلك، يمكن تطبيق طريقة الغلاف الفولاذي لتحسين قوة العمود وقضبان التسليح والليونة. كما تثبت نتيجة دراسة الحالة أن هذه إحدى أفضل الطرق لتوسيع المباني المطبقة في العديد من البلدان.
يجب مراعاة تقوية الهياكل الخرسانية عندما يتدهور الهيكل الحالي أو يجب إجراء أي تعديل على الهيكل بسبب قد يفشل الهيكل في خدمة الغرض منه. يجب الاهتمام بالمواد الموجودة، والتي غالبًا ما تكون في حالة متدهورة، والأحمال أثناء التقوية والهندسة الحالية. وفي بعض الحالات، قد يكون من الصعب أيضًا الوصول إلى المناطق التي تحتاج إلى التعزيز.
عندما يتم إجراء تعزيز هيكلي ملموس، يجب تقييم جميع أنماط الفشل. قد يؤدي تقوية الهيكل للثني إلى فشل القص بدلاً من إعطاء قدرة تحمل الأحمال المتزايدة المطلوبة. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه ليس فقط وضع الفشل للعضو المعزز هو المهم. إذا تم تعزيز عضو حاسم في الهيكل، يمكن أن يصبح عضو آخر هو العضو الحاسم. بسبب الصلابة المتغيرة في نظام هيكلي غير محدد، يجب فحص الهيكل بأكمله.
يجب أيضًا تصميم التعزيز مع مراعاة تقليل احتياجات الصيانة والإصلاح. عندما يتم تصميم التعزيز، يجب أيضًا مراعاة العواقب المترتبة على فقدان فعالية التعزيز من خلال الحرائق والتخريب والاصطدام وما إلى ذلك. غالبًا ما يكون التوثيق الحالي للهيكل سيئًا جدًا وأحيانًا خاطئ. قد يكون من الضروري إعادة تصميم الهيكل باستخدام الرموز السابقة المحتملة التي كانت نشطة عندما تم بناء الهيكل.
يمكن أن يعطي هذا معرفة كافية حول نمط العمل الهيكلي، وإلا يجب إجراء تحقيقات ميدانية لتوفير فهم للهيكل. ومع ذلك، يجب أن يفي تصميم التعزيز بالمتطلّبات الواردة في قوانين اليوم. ليس فقط الجوانب المالية والهيكلية هي التي يجب أن تشكل الأساس لقرارات أسلوب التعزيز، ولكن يجب أيضًا مراعاة الجوانب البيئية والجمالية.
يتأثر الهيكل الخرساني الحالي بعوامل مختلفة مثل البيئة الطبيعية وبيئة الاستخدام. يظهر درجات مختلفة من العيوب مثل قدرة تحمل غير كافية وتمسخ كبير. يشير التعزيز الهيكلي إلى تقوية الهيكل المشدد الأصلي، وذلك لتلبية المتطلّبات الجديدة والسلامة، وتوفير التكاليف وتقليل الاستثمار.
متى يتم طلب تقوية الهياكل الخرسانية؟
- إذا تم تغيير وظيفة المبنى الأصلي، ويحتاج بعض أعضاء الهيكل إلى التعزيز.
- بسبب تغيير التصميم أو أخطاء البناء، هناك حاجة إلى تقوية الموقع الجزئي في مشاريع البناء.
- عندما يضاف المبنى الأصلي إلى السطح أو الداخل. بسبب زيادة الحِمل، تحتاج المكونات الهيكلية ذات الصلة إلى التعزيز.
- المباني القائمة في حالة خدمة ممتدة، لكن لا توجد شروط لهدم وإعادة بناء المباني. يحتاج الجسم الرئيسي إلى التعزيز.
- الأجزاء الأصلية في المبنى تُعيق الاستخدام وتحتاج إلى الهدم. تتغير طريقة نقل الهيكل الأصلي وتحتاج إلى تعزيز.
- ستتم إضافة المعدات الميكانيكية والكهربائية الجديدة والمصاعد والسلالم المتحركة وغيرها من المعدات إلى المبنى. سوف يزداد الحمل حتى يتم زيادة أساس المعدات، لذلك نحتاج إلى التعزيز.
- تم تغيير موضع الطائرة للمصعد والدرج. تم هدم الدرج الأصلي، وتحتاج الفتحات والفتحات الجديدة للأرضيات المانعة للتسرب إلى التعزيز.
تقوية ليونة الهياكل الخرسانية:
معظم مركّبات الألياف عبارة عن مادة مرنة خطية بدون أي نقطة إنتاج محددة. من ناحية أخرى، يجب تصميم الهياكل بحيث تفشل بطريقة مطيلة أو على الأقل بإشارات تحذير كافية تسبق الانهيار المحتمل. يمكن تعريف الليونة على أنها قدرة الهيكل على التشوه مع استمرار حمل الحمولة حتى عندما يتم تجاوز الحد الأقصى لسِعة التحمّل. من المهم التمييز بين ليونة المواد والليونة الهيكلية.
يمكن أن تكون قضبان الحديد ذات الإرساء القصير مثالاً على حالات الفشل الهشة على الرغم من اعتبار الفولاذ مادة مطيلة. لا تعتمد خصائص المواد والليونة الهيكلية بشكل مباشر، وقد تزيد المواد المرنة الخطية من ليونة الهيكل. غالبًا ما يُنظر إلى العارضة الخرسانية المقواة بالثني بقضبان فولاذية على أنها سلوك مطيل للغاية. ومع ذلك، ضع في اعتبارك أن القضيب نفسه يتعرض لحِمل إجهاد يسبب إجهادًا عاليًا في الفولاذ في كل من الضغط والتوتر.
سوف يؤدي التحميل إلى فشل الهيكل بطريقة هشة، ولكنه يؤدي إلى سوء السلوك الطبيعي للهيكل. ضع في اعتبارك نفس الحزمة، مع حِمل التعب، وتقويتها بمادة مرنة خطية، بسبب تقوية الضغوط في القضبان الفولاذية ستنخفض ولن تفشل في التعب، وبدلاً من ذلك يتم إعادة تبرير سلوك الدكتايل. تم تنفيذ العمل على العديد من أنواع الهياكل المختلفة لاستعادة أو زيادة قدرة الانحناء، ممّا يعطي الهيكل تحميلًا قريبًا من قدرة القص القصوى.
أحد الاهتمامات الرئيسية هو أن فشل القص غالبًا ما يكون هشًا للغاية مع عدم وجود، أو تحذيرات صغيرة فقط تسبق الفشل بسبب الطاقة المرنة العالية المتراكمة مقارنة بما كانت عليه قبل التعزيز. ومن ناحية أخرى، يمكن تقوية الهيكل الذي يعاني من فشل هش في القص بحيث يتغير وضع الفشل إلى وضع أكثر سهولة ودقة.
الحاجة إلى التعزيز الإنشائي للمنشآت الخرسانية:
يجب تعزيز الهياكل الخرسانية لأي من الأسباب التالية:
- يزداد الحمل بسبب زيادة الأحمال الحية أو زيادة أحمال العجلات أو تركيبات الآلات الثقيلة أو الاهتزازات.
- تلف الأجزاء الهيكلية بسبب تقادم مواد البناء أو أضرار الحريق وتآكل حديد التسليح وتأثير المركّبات.
- تحسينات في ملاءمة الاستخدام بسبب الحد من الانحرافات وتقليل الضغط في تقوية الفولاذ وتقليل عرض الشقوق.
- تعديل النظام الإنشائي بسبب إزالة الجدران والأعمدة و الفتحات المقطوعة من خلال الألواح.
- أخطاء في التخطيط أو البناء بسبب أبعاد التصميم غير الكافية و عدم كفاية حديد التسليح.
استراتيجيات التقوية الهيكلية للمباني الخرسانية:
عندما يتم تعزيز الهيكل، هناك العديد من الجوانب التي يجب مراعاتها. وذلك عندما يكون الهيكل لا يملك أي قدرة تحمّل حمولة كافية بسبب خطأ في التصميم موجود بالفعل قبل إدخاله في الخدمة. ومن ثم يتم تقوية الهيكل قليلاً فوق مستوى الأداء المطلوب. بعد مرور بعض الوقت، يتعرض الهيكل للتلف بسبب حادث أو تصادم أو حريق أو حمل زائد أدّى إلى إتلاف النظام إلى مستوى لم يتم فيه الوفاء بمتطلّبات الأداء.
بعد ذلك، يتم إصلاح الأضرار إلى مستوى أداء مرضٍ جديد. في وقت لاحق، تم تغيير المطالب على الهيكل، وكان مطلوبًا قدرة تحمل أعلى، وكان الهيكل بحاجة إلى التعزيز إلى مستوى أداء أعلى لتلبية هذه المتطلّبات. ومن خلال التعزيز الثالث، كان من الممكن تلبية المتطلّبات الجديدة والحفاظ على الهيكل في الخدمة. بدون التفكير في التدهور، قد لا تكون الحاجة إلى التعزيز بهذه التعقيد.
يمكن تحديد الأداء غير الكافي بسبب خطأ في التصميم أو حادث أو زيادة الطلبات بوضوح. عندما ينتشر التدهور بشكل كبير يصبح الأمر أكثر تعقيدًا. بالنسبة للهيكل الجديد غير الملائم بسبب التصميم أو الخطأ الإنشائي، فإنّ حجم المشكلة معروف جيدًا إلى حد ما ويمكن أيضًا التعبير عن العمر المطلوب للهيكل بوضوح. ومع ذلك، يمكن أن يكون اختيار طرق التقوية المناسبة أمرًا معقدًا.
بالنسبة للهياكل القديمة التي تحتاج إلى تعزيز، يصبح الوضع أكثر تعقيدًا. إحدى القضايا المهمة هي العمر المتبقي للهيكل. ليس من الصالح دائمًا تقوية جزء هيكلي لمنحه 50 عامًا من العمر المتبقي إذا كانت الأسس، على سبيل المثال، ستعمل فقط لمدة 10 سنوات أخرى. على سبيل المثال، قد يتم تغيير شبكة الطرق في غضون 5 سنوات بسبب مشروع بنية تحتية أكبر.
إذا احتاج الجسر الخرساني على الطريق إلى الإصلاح لتوفير موثوقية مرضية في هذه الأثناء، فسيكون استبدال الجسر القديم بجسر جديد غير فعال من حيث التكلفة. في هذه الحالة، يجب إصلاح الجسر، إن أمكن، ولا يحتاج الجسر الذي تم إصلاحه إلى أن يكون عمره أطول من 5 سنوات. مع وضع التدهور في الاعتبار، تصبح استراتيجية التعزيز أكثر تعقيدًا.
يتناقص مستوى أداء الهيكل ببطء، لكنه لا يزال يفي بمتطلّبات الأداء الخاصة به. يتم وضع متطلّبات جديدة على الهيكل، ولكن في الوقت الحالي لا يزال يفي بمتطلّبات الأداء. سيؤدي انخفاض الأداء في المستقبل القريب إلى عدم كفاية الهيكل، وتمييزه بعلامة (X)، ويمكن أن يختلف معدل التدهور في حالات مختلفة. ومع ذلك، يجب ترقية الهيكل، في هذه الحالة عن طريق التعزيز.
