تقييم ثبات الجاذبية للمنشآت الخرسانية

كيف يتم تقييم ثبات الجاذبية للمنشآت الخرسانية؟

تُستخدم طرق الفحص البصري حاليًا على هياكل الخرسانة الحالية. وبالتالي، من الصعب تقييم الصحة الهيكلية للجدران الاستنادية كمياً. في هذه الدراسة، سيتم إجراء سلسلة من الاختبارات النموذجية على الجدران الاستنادية لتطوير طريقة فحص للتقييم الكمي للجدران الاستنادية الحالية. لقد وجد من سلسلة الاختبارات النموذجية أن اختبارات الاهتزاز هي وسيلة فعالة لتحديد خصائص اهتزاز الجدران الاستنادية، والتي تعكس صحتها الهيكلية. أشارت نتائج الاختبار إلى أنه يمكن تطبيق اختبارات الاهتزاز على نطاق صغير لتقييم الصحة الهيكلية لهياكل الاستبقاء الحالية. سيتم مناقشة تقييم ثبات الهياكل الخرسانية للجاذبية مثل السدود والجدران الاستنادية لأسباب مختلفة مع طرق وإجراءات تقييم الثبات.

قد تكون هناك حاجة لتقييم الاستقرار لهياكل الجاذبية الخرسانية مثل السدود والجدران الاستنادية بسبب تعديلات المشروع، والتغيرات في ظروف الموقع، وتعزيز المعرفة ببيانات الموقع، أو التغييرات في معايير الاستقرار. يشير الاستقرار إلى المقاومة ضد الانزلاق والطفو والحد من الانحراف المركزي للأحمال المطبقة الناتجة والحد من قدرة تحمل مواد الأساس. منذ ذلك الحين، تعتبر التغييرات لتعزيز استقرار الهيكل الخرساني القائم بالجاذبية، على سبيل المثال السدود والجدران الاستنادية والجدران الفيضية ومحطات الضخ مكلفة.

لذلك، يجب استخدام عملية تقييم منهجية ومرحلية لتحديد ما إذا كان الهيكل يحتاج إلى تحسين الاستقرار أم لا. لمنع التعديلات، التي قد لا تكون مطلوبة، يجب مراعاة جميع أنواع إجراءات المقاومة مثل الاحتكاك الرأسي أو الاحتكاك الجانبي أو التأثيرات ثلاثية الأبعاد. إذا كان ثبات الهيكل الخرساني القائم بالجاذبية لا يفي بمواصفات البناء الجديد، فقد لا يكون مطلوبًا لتحسين ثباته على وجه التحديد إذا كان الهيكل لا يُظهر أي مشاكل في الاستقرار أو لم يكن عمره الافتراضي طويلًا.

تظهر نتائج الاختبارات التقييم المنهجية والمرحلية الحالية توافق جيد مع النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام طرق التوازن الحدي وتحليل العناصر المحدودة. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها بناءً على آلية الفشل المقترحة أن هندسة وأبعاد الجدار تؤثر على عوامل أمان استقراره، وشكل آليات الفشل الحرج والضغط النشط على الجدار. سيتم مناقشة إجراءات تقدير الثبات وتحسين الهياكل الخرسانية الحالية للجاذبية في الأقسام التالية.

طرق وإجراءات تقييم ثبات الهياكل الخرسانية:

فيما يلي إجراءات تقييم الاستقرار للهياكل الخرسانية القائمة بالجاذبية:

1. التحليل والتقييم الأولي لثبات الهياكل الخرسانية.
   
2. الدراسة والتحقيق والتحليل الشامل لثبات الهياكل الخرسانية.
   
3. الدراسات التحليلية المتقدمة وتحليل الموثوقية لثبات الهياكل الخرسانية.
   

يتم تطبيق الإجراءات المتوفرة لتقييم ثبات الهيكل الخرساني وتحديد ما إذا كان يحتاج إلى اتخاذ الإجراءات اللازمة لمعالجة قضايا الاستقرار. يوصى باستخدام منتج تقييم الاستقرار كدليل وليس استبدال الحكم الهندسي. مطلوب مراجعة تقييم الاستقرار عندما تكون هناك تعديلات كبيرة في ظروف التحميل وأضرار جسيمة نتيجة للحوادث والتدهور والشيخوخة وأوجه القصور الهيكلية ومراجعة معايير الاستقرار لجعلها أكثر أمانًا.

1- التحليل الأولي وتقييم الهياكل الخرسانية:

يجب إجراء تحليل أولي لا يعتمد فقط على البيانات المتاحة ولكن أيضًا على الظروف الفعلية للهيكل قيد الدراسة. يجب جمع بيانات الأساس والبيانات الجيولوجية وكامل المعلومات المُتاحة للمبنى وخطط التصميم والخطط المبنية وتقارير الأضرار وتقارير الفحص الدوري وخطط التعديل السابقة للمبنى وبيانات الأجهزة وسجلات الحركة وجميع المعلومات الأخرى ذات الصلة و مراجعة بشكل صحيح قبل إجراء التحليل.

قد يكون مطلوبًا فحص الهيكل وفحصه لتقدير ظروفه الحالية. إجراء تحليلات أولية ثنائية الأبعاد هو الخطوة الأولى في تقييم استقرار الهيكل الحالي. يجب تقدير تأثير ضغوط الرفع وزاوية الاحتكاك الداخلي والتماسك على عامل الأمان من خلال دراسة بارامترية. ما لم تكن نتائج المرحلة الأولى مقبولة وكان الهيكل لا يُلبّي متطلّبات الاستقرار والأداء، يجب دراسة الخيارات المختلفة للوصول إلى متطلّبات السلامة والأداء المطلوبة.

2- دراسة واستقصاء وتحليل شامل للمنشآت الخرسانية:

يجب وضع خطة عمل لتقييم ثبات المفصل لِهياكل الجاذبية بعد الانتهاء من التحليل الأولي يوضح أن الهيكل لا يُلبّي أهداف السلامة والأداء. يجب تحديد حجم برنامج الفحص والاختبار اللازم لتحديد معلمات الأساس، والبرنامج التحليلي المطلوب لتحديد ظروف التحميل، وتقنية التحسين التي سيتم استكشافها، وحجم أي دراسة بارامترية إضافية بشكل دقيق في الخطة. عند الضرورة، يجب وضع برنامج للاستكشاف وأخذ العينات والاختبار والأجهزة لتحديد الحجم وحدود التباين المقبولة للمعلمات التي تؤثر بشكل كبير على سلامة وأداء الهيكل على النحو الذي تحدده الدراسة البارامترية.

يجب الحصول على أكبر قدر عملي من بيانات قوة القص للأساس ومواد الردم من خلال الاختبارات في المختبر. يتم استخدام كل من قوة المواد وبيانات القوة التي تم الحصول عليها من برنامج أخذ العينات والاختبار لإجراء تحليل كامل للثبات. إذا أظهرت الدراسة البارامترية التي أجريت في المرحلة الثانية أن الهيكل يفي بشروط السلامة والأداء، فلن يتم النظر في التدبير العلاجي.

3- دراسات تحليلية متقدمة وتحليل موثوقية الهياكل الخرسانية:

تشمل مرحلة دراسات تحليلية متقدمة وتحليل موثوقية الهياكل الخرسانية ما يلي:

1- دراسة تحليلية متقدمة لثبات الهياكل الخرسانية:

إذا كانت سلامة الهيكل موضع شك بعد إجراء تحليل أولي وكامل أو من خلال التحليل، فمن الضروري إجراء دراسة تحليلية متقدمة. في هذا التحقيق، يتم استخدام طريقة العناصر المحددة ثنائية وثلاثية الأبعاد لفهم وتوضيح التفاعل بين الأساس والردم والبنية. كما أنها تستخدم لتحديد قدرة النظام الهيكلي على توزيع الأحمال على الدعامات المجاورة والوحدات المتراصة.

فقط في ظروف خاصة، يمكن استخدام التحليل الميكانيكي للكسر لتقييم التصدع والتطور التدريجي لضغط الرفع على طول مستويات الفشل المحتملة. هذا لأنه لا يوجد تحليل غير خطي سهل التنفيذ ولا يتوفر برنامج ميكانيكي كسر بسهولة للاستخدام.

2- تحليل الموثوقية لثبات الهياكل الخرسانية:

يتم استخدام تحليل الموثوقية كأدوات بديلة لتقدير ثبات الهياكل الخرسانية الحالية للجاذبية. في هذا التحليل، يقوم المهندسون بتقييم احتمال فشل الاستقرار بمساعدة كل من المعلومات المعروفة حول الهيكل والنطاقات المقبولة للمجهول. على الرغم من أنه يتم استخدامه بشكل عام لإنشاء قرارات استثمارية حول المشاريع المتنافسة على صناديق إعادة التأهيل الكبرى، يمكن استخدام العملية لتقييم المخاطر المتعلقة بالهياكل التي، عند تحليلها من خلال الإجراءات الحتمية العادية، تظهر احتمال فشل الاستقرار.

3- القص العمودي لدراسة ثبات الهياكل الخرسانية:

هناك العديد من الهياكل الخرسانية التي تحتفظ بالجاذبية الأرضية والتي لا تصل إلى ظروف الاستقرار ولكنها تؤدي بشكل مرضي لسنوات عديدة. يذكر أن قوة القص العمودي تتولد في جدران الجاذبية الصلبة المبنية على الصخور بسبب استقرار مواد الردم. تساهم قوة القص العمودي هذه في تثبيت جدار الاحتفاظ بالجاذبية المبني على الصخر وتحتاج إلى أخذها في الاعتبار أثناء تقييم ثبات الهيكل الحالي. يمكن حساب قوة القص العمودي عن طريق استخدام برامج محدودة غير خطية على سبيل المثال برنامج (Soil Struct) كجزء من تحليل المرحلة الثالثة.