كيف يتم تقوية حزم وعوارض الخرسانة المسلحة؟
بسبب الزيادة السكانية في المدن، هناك طلب مرتفع للغاية على الشقق. علاوة على ذلك، بسبب الاتجاه المستمر نحو الانتقال إلى المدينة، هناك زيادة حادة في عدد سكان المدينة وبالتالي هناك حاجة إلى مناطق سكنية جديدة لتلبية الطلب المتزايد. جنبا إلى جنب مع الازدهار السكاني، ظهرت الحاجة إلى المزيد من المباني العامة، مثل المرافق الاجتماعية والمدارس. لذلك، من أجل استخدام الموارد على النحو الأمثل، يجب استكشاف طرق إصلاح وتقوية المباني المتضررة.
يتضمّن مصطلح إصلاح، تعديلات في مبنى تالف وظيفيًا أو بصريًا لجعله وكأنه جديد. يتضمن التعزيز تعديلات في المبنى لزيادة قدرته على تحمّل الأحمال والصلابة والليونة والاستقرار. تركز هذه المقالة على دعم التعزيز. لم يتم وضع الرِّكاب وفقًا لقيم التباعد الواردة في خطة البناء، وعدم كفاية التعزيزات الرئيسية الطولية والتعزيزات غير المثبتة بشكل غير كافٍ والتثبيت العرضي للتعزيزات وانهيار الجدران والمداخن غير الحاملة واستخدام الخرسانة منخفضة الجودة هي بعض الأسباب الناتجة في الحاجة إلى تعزيز.
هناك حاجة إلى طريقة التعزيز هذه بحيث لا يحتاج سكان المبنى، أثناء عملية التعزيز، إلى تفريغ المبنى. لا تتأثر المباني المجاورة بالتقوية، ويتم الانتهاء من التعزيز في فترة زمنية قصيرة. علاوة على ذلك، من خلال طريقة التعزيز الخاصة هذه، من المتوقع أن يكون المبنى أقوى ومؤهلًا جيدًا من حيث لوائح مقاومة الزلازل. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون هذه الطريقة الخاصة متوافقة مع الحالة الجمالية الحالية ويجب أن تكون أيضًا ميسورة التكلفة.
تم إجراء العديد من الأبحاث واستخدام أعضاء فولاذية خارجية لتعزيز كل من قدرات الانحناء والقص لعوارض الخرسانة المسلحة التي لديها قدرة قص غير كافية. تم تحضير نوعين من الكمرات، أحدهما بدون ركّاب. تم تقوية هذه الحزم بمشابك فولاذية خارجية ابتكرها المؤلفون وبتعزيزات طولية خارجية. على الرغم من أن استخدام المشابك وحدها لم يكن له تأثير كبير على قدرة تحمّل الأحمال للعوارض المختبرة، زادت الليونة بمقدار عشرة أضعاف تقريبًا وتغير سلوك الفشل من هش إلى ليّن.
على الرغم من أن استخدام المشابك والتعزيزات الطولية معًا لم يؤدي إلى زيادة كبيرة في ليونة الحزم، إلّا أنه ضاعف من سعة حمولتها تقريبًا. تمت مقارنة نتائج الدراسة التجريبية بالنتائج التي تم الحصول عليها من تحليل العناصر المحدودة غير الخطية (NLFEA) ولوحظ أنها متوافقة. أخيرًا، يمكن استنتاج أن الطريقة المبتكرة يمكن تطبيقها على الأعضاء الهيكلية كبديل للطرق في التطبيق بسبب الخفة والتكلفة المنخفضة وسهولة التطبيق والموثوقية. الهدف من هذه الدراسة هو ابتكار طريقة تقوية بديلة لتلك المتوفرة في الطرق التقليدية.
تُستخدم مركّبات البوليمر المقوى بالألياف (FRP) على نطاق واسع في تكنولوجيا الخرسانة المتقدمة نظرًا لتفوقها على التعزيزات الفولاذية التقليدية. تمتلك هذه المواد قدرة عالية على القوة ومقاومة للتآكل ويمكن استخدامها كتعزيزات رئيسية بالاشتراك مع المواد اللاصقة والمثبتات لتقوية أعضاء كمرات الخرسانة المسلحة (RC). تم تصميم عوارض الخرسانة المسلحة لتوفير مقاومة ضد الانثناء والقص والالتواء والتعب والصدمات وتحميل الانفجار.
يمكن تحسين قوة وليونة حزم الخرسانة المسلحة عبر تقنيات تقوية مركّبات البوليمر المقوى بالألياف (FRP) باستخدام مزيج من الألياف. يتم التحكّم في القوة الكلية لمركّبات البوليمر المقوى بالألياف في حزم الخرسانة المسلحة بواسطة نوع الألياف والتكوين والمواد وتقنية التقوية.سيتم ذكر خصائص وسلوكيات حزم الخرسانة المسلحة المعززة بمركّبات البوليمر المقوى بالألياف في ظل ظروف تحميل مختلفة. كما تقدم مركّبات البوليمر المقوى بالألياف النموذجية مع الخصائص والميزات والتطبيقات.
توضح هذه المراجعة أنه يمكن استخدام مركّبات البوليمر المقوى بالألياف لاستعادة قوة الحزم التالفة والمتآكلة وإظهار المتانة الجيدة وأداء العزل. كما يوفر منظورًا مباشرًا لتقوية وتقنيات التعديل التحديثي لحزم الخرسانة المسلحة باستخدام مركّبات البوليمر المقوى بالألياف. تحتاج عوارض الخرسانة المسلحة إلى تقوية عندما تكون القضبان الفولاذية الموجودة في العارضة غير آمنة أو غير كافية، أو عندما تزداد الأحمال المطبقة على العارضة. في مثل هذه الحالات، هناك حلول مختلفة يمكن اتباعها:
1- إضافة حديد التسليح إلى الفولاذ الرئيسي بدون زيادة المنطقة القطاعية لتقوية عوارض الخرسانة المسلحة:
يتم تنفيذ هذا الحل عندما لا تكون قضبان التسليح الفولاذية قادرة على تحمّل الضغوط المطبّقة على العارضة. يجب اتباع الخطوات التالية:
- يتم إزالة الغطاء الخرساني لكل من القضبان الفولاذية العلوية والسفلية.
- يتم تنظيف القضبان الفولاذية جيدًا وتغليفها بمادة مناسبة تمنع التآكل.
- تصنع ثقوب، في كامل امتداد الحزمة تحت البلاطة، على بعد 15-25 سم، وقُطرها 1.3 سم وتمتد إلى العرض الكلّي للحزمة.
- تملأ الفتحات بمادة إيبوكسي ذات لزوجة منخفضة وتركيب موصلات فولاذية لتثبيت الركائب الجديدة.
- موصلات فولاذية مثبتة في الأعمدة من أجل ربط القضبان الفولاذية المضافة إلى العارضة.
- يتم إغلاق الركائب المضافة باستخدام أسلاك فولاذية ويتم تثبيت الفولاذ الجديد في هذه الركائب.
- يتم بعد ذلك طلاء السطح بمادة إيبوكسي الرابطة.
- يُسكب الغطاء الخرساني فوق الفولاذ الجديد والركاب الجديد.
2- زيادة القضبان الفولاذية المعززة في منطقة قطاعية من الخرسانة لتقوية عوارض الخرسانة المسلحة:
يتم اختيار هذا الحل عندما لا يستطيع كل من الفولاذ والخرسانة تحمّل الأحمال الإضافية المطبّقة على العارضة. في مثل هذه الحالات، يجب اتباع الخطوات التالية:
- يجب فك الغطاء الخرساني وكشط سطح الكمرات وتنظيف قضبان حديد التسليح وطلائها بمادة مناسبة تمنع التآكل.
- عمل ثقوب في كل امتداد وعرض القضيب تحت البلاطة عند 15-25 سم.
- ملء الفتحات بملاط أسمنتي منخفض اللزوجة وتركيب موصلات فولاذية لتثبيت الركائب الجديدة.
- تركيب موصلات فولاذية في الأعمدة من أجل ربط القضبان الفولاذية المضافة إلى العارضة.
- غلق الركائب المضافة باستخدام أسلاك فولاذية وتركيب الفولاذ الجديد في هذه الركائب.
- طلاء السطح الخرساني بمادة ايبوكسية مناسبة تضمن الترابط بين الخرسانة القديمة والجديدة قبل صب الخرسانة بالضبط.
- صب الغلاف الخرساني باستخدام الخرسانة منخفضة الانكماش.
3- إضافة ألواح الحديد إلى القضبان الفولاذية المعززة لتقوية حزم وعوارض الخرسانة المسلحة:
عندما يتطلّب الأمر تقوية مقاومة الحزمة ضد اللحظة المطبّقة أو إجهاد القص، يتم تصميم الألواح الفولاذية بالحجم والسماكة المناسبين. ثم يتم توصيل تلك اللوحات بالعارضة كما يلي:
- تخشين وتنظيف السطوح الخرسانية حيث سيتم تثبيت الألواح.
- طلاء السطوح الخرسانية بمادة ايبوكسي رابطة.
- عمل ثقوب في الأسطح والألواح الخرسانية.
- وضع طبقة من مونة الايبوكسي فوق الألواح بسُمك 5 مم.
- ربط الصفائح الفولاذية بالخرسانة باستخدام البراغي.
في بعض الحالات، من الضروري تقليل الحِمل على العارضة التي تحتاج إلى تقوية قبل تنفيذ الخطوات السابقة، إمّا بالتفريغ الجزئي أو الكامل. لا يتم ذلك عن طريق وضع عوارض فولاذية أعلى أو أسفل الحزم الخرسانية.
