اقرأ في هذا المقال
- ما هو اختبار الحمل المادي لتقييم قوة الهياكل الخرسانية؟
- كيف يتم تقييم قوة الهياكل الخرسانية مع اختبار الحمل المادي؟
- ترتيب الحمل لاختبار الحمل المادي على الهياكل الخرسانية
- معايير التحميل لاختبار الحمل المادي على الهياكل الخرسانية
ما هو اختبار الحمل المادي لتقييم قوة الهياكل الخرسانية؟
يتم إجراء تقييم حالة الهياكل الخرسانية المسلحة الحالية بشكل عام إذا كانت سلامة الهيكل موضع تساؤل أو إذا كان هناك قلق بشأن الهيكل الذي يلبّي متطلبات السلامة. ويمكن إجراء تقييم القوة، على سبيل المثال، بعد الأحداث المتطرفة (مثل الزلازل) أو إذا كان سيتم استخدام الهيكل لوظيفة جديدة. قد يلعب اختبار الحِمل في الموقع دورًا في عملية التقييم. حاليًا، يغطي معهد الخرسانة الأمريكي اختبار الحِمل في الموقع في معيارين منفصلين وهما: متطلّبات كود البناء للخرسانة الإنشائية و متطلّبات الكود لاختبار تحميل الهياكل الخرسانية الحالية.
تمت الإشارة إلى متطلّبات الكود لِتقييم وإصلاح وإعادة تأهيل المباني الخرسانية، بحيث تتضمن طرق اختبار الحِمل في الموقع تطبيق حِمل محدد مسبقًا بالإضافة إلى قياسات استجابة الهيكل. وقياس الاستجابة الرئيسي هو الانحراف، ولكن قد يتم تضمين الدوران والانفعال وعرض الشق والانبعاث الصوتي وقياسات أخرى. في هذه المقالة، سيتم شرح اختبار الحمل المادي لتقييم قوة الهياكل الخرسانية.
اختبار الحِمل في الموقع هو نهج يستخدم على نطاق واسع لتقييم قوة الهياكل القائمة. يمكن اتباع هذا النهج عندما تكون سلامة الهيكل موضع تساؤل أو بعد الأحمال القصوى أو ما إذا كان سيتم استخدام الهيكل لوظيفة جديدة أو لتقييم تعزيز وتعديل الهيكل. كما يمكن تقييم سلوك وقوة الهيكل أثناء اختبار الحِمل بوسائل مختلفة. لذلك، فإنّ توحيد بروتوكولات اختبار الحّمل وحدود القبول أمر بالغ الأهمية لتوجيه المهندسين في تقييم القوة والتأكد من أن الهيكل آمن للاستخدام المقصود.
نظرًا لأننا في فترة انتقالية حاليًا، فإنّ وجود معيارين منفصلين من معايير المعهد الأمريكي للخرسانة لاختبار الحِمل في الموقع يخلق حالة غير عادية للمهندس المحترف المرخص. كما أنه في المستقبل القريب، من المتصور أن متطلّبات كود البناء للخرسانة الإنشائية، المعتمد بالإحالة في كود البناء العام (كود البناء الدولي أو IBC)، سوف يعالج البناء والمباني الجديدة فقط بدون تصريح شغل.
وبالمثل، فإنّ متطلّبات الكود لاختبار تحميل الهياكل الخرسانية الحالية، بمجرد اعتماده من قبل قانون البناء العام للهياكل القائمة (كود البناء الدولي الحالي أو IEBC)، سوف ينظم تقييم البناء الحالي وإصلاحه. يمكن إجراء تقييم قوة الهياكل الخرسانية باستخدام طريقة اختبار الحِمل المادي. وقد يكون تقييم القوة مطلوبًا من وقت لآخر للتطبيقات المختلفة للهيكل الخرساني. ستتم مناقشة إجراءات اختبار الحِمل المادي للهيكل الخرساني في هذه المقالة.
كيف يتم تقييم قوة الهياكل الخرسانية مع اختبار الحمل المادي؟
يعتمد إجراء اختبار الحِمل على الهياكل الخرسانية المقدم هنا على المعهد الأمريكي للخرسانة. في حالة وجود شك حول متطلّبات السلامة للهيكل، يمكن لمهني التصميم المرخص أو مسؤول البناء أن يطلب تقييم القوة. في البداية، يتم النظر في طرق أبسط من اختبار الحِمل ويمكن تجنب اختبار الحِمل إذا كانت جميع الأطراف المعنية راضية عن نتيجة هذا التقييم.
مطلوب اختبار الحِمل على الهيكل الخرساني لتحديد قابلية الخدمة للهيكل عندما لا يكون وجود أو تأثير نقص القوة وتدابيره العلاجية معروفاً بالكامل أو عندما لا تتوفر الأبعاد المطلوبة وخصائص المواد للتحليل. عادة لا يتم إجراء اختبار الحِمل حتى يبلغ عمر جزء الهيكل الذي سيخضع للحمل 56 يومًا على الأقل. ولا يمكن إجراء الاختبار إلا في سن مبكرة إذا وافق مالك الهيكل والمقاول وجميع الأطراف المعنية.
يُعد اختبار الحِمل المادي أكثر ملاءمة لتوضيح الشكوك حول قوة القص أو قوة الرابطة ولكن يمكن استخدامه أيضًا للتحقق من أوجه القصور المتعلقة بالانثناء أو السعة المحورية. كما يفضل مقارنة نتائج اختبار الحِمل مع نتائج التحليل. إذا تم تحديد اختبار الحِمل كوسيلة لعملية تقييم القوة لمشروع معين، فإنّ الخطوة الأولى هي أن يقرر جميع الأطراف المعنية ويتفقون على المنطقة المراد تحميلها وحجم الحِمل وإجراء اختبار الحِمل المادي ومعايير القبول.
بالنسبة للهيكل الذي يعاني من تدهور كبير، يوصى بإجراء عمليات إعادة تقييم دورية حتى لو اجتاز الهيكل اختبار الحِمل. إذا كان الشك حول سلامة جزء أو كل هيكل ينطوي على تدهور، وإذا كانت الاستجابة المرصودة أثناء اختبار الحِمل المادي تفي بمعايير القبول، يُسمح للهيكل أو جزء من الهيكل بالبقاء في الخدمة لفترة زمنية محددة. كما أنه ما يتم إجراء عمليات إعادة التقييم الدورية في نهاية كل فترة محددة.
هناك خيار آخر للحفاظ على الهيكل في الخدمة وهو قصر الحِمل المباشر على مستوى محدد ليكون مناسبًا. بحيث تعتمد الفترة الزمنية بين عمليات التفتيش المتتالية على طبيعة المشكلة والآثار البيئية وطبيعة التحميل وتاريخ الخدمة للهيكل وبرنامج الإصلاح والصيانة ونطاق ومدى الفحص. كما أنه بعد كل تقييم، يُعلن أن المبنى صالح للخدمة لفترة محددة فقط.
في بعض الأحيان، يمر هيكل خرساني يُعتقد أنه معيب باختبار الحِمل. بحيث يرجع هذا الالتباس أو سوء الفهم إلى التصميم المتحفظ للهياكل الخرسانية وقوة التسليح الإضافية للتحكم في الانكماش والتشقق والتأثيرات الحرارية ونظريات التصميم المتحفظة والتقدير المفرط للأحمال وقوة الخرسانة الزائدة والمشاركة متعددة الاتجاهات للأحمال غير المعتادة تصميمات.
ترتيب الحمل لاختبار الحمل المادي على الهياكل الخرسانية:
- يتم النظر في الامتدادات واللوحات التي يكون لديها شك أكبر أثناء المسح.
- يتم تحديد عدد وترتيب الامتدادات أو الألواح المحملة لتعظيم الانحراف والضغوط في المناطق الحرجة للعناصر الهيكلية المراد اختبارها.
- يتم استخدام أكثر من ترتيب حِمل اختبار إذا كان الترتيب الفردي لا ينتج في نفس الوقت القيم القصوى لتأثيرات القوة المطلوبة لدراستها من أجل ملاءمة الهيكل.
- يتم تطبيق الحِمل في المواقع التي يكون تأثيرها فيها على العيب المشتبه به بحد أقصى. ومع ذلك، فمن الأفضل تطبيق نفس نوع الحِمل (حمولة نقطية أو حمولة موزعة بشكل موحد) كما هو متوقع على الهيكل قيد الفحص.
- يجب أيضًا مراعاة تحميل النموذج المتوقع للهيكل عند تحديد التحميل لإنتاج أقصى تأثير للحِمل في منطقة الهيكل قيد الاختبار.
معايير التحميل لاختبار الحمل المادي على الهياكل الخرسانية:
- يتم إجراء تقييم تحليلي تقريبي أولي قبل اختبار الحِمل لِتحديد موقع وحجم تحميل الاختبار وتخطيط الاختبار.
- قبل إجراء الاختبار، يجب التأكد من أن الهيكل لا ينهار بالكامل تحت حمولة الاختبار ويجب اتخاذ تدابير سلامة كافية لإنقاذ العاملين وأجزاء أخرى من المبنى في حالة حدوث عطل مفاجئ غير متوقع. يجب ألا تتداخل تدابير السلامة المعتمدة للاختبار مع إجراءات اختبار الحِمل ويجب ألا تؤثر على النتائج.
- يجب وضع معايير الفشل قبل الاختبار. هذا يعني في أي مرحلة من مراحل التحميل يجب إيقاف الاختبار وإعلان الهيكل غير آمن.
- التفكير بعناية في أنواع الشقوق المتوقعة وطريقة قياس عرض وطول الشقوق المتوقعة والمواقع المتوقعة حيث سيتم قياس الشقوق والحدود التقريبية لفتح وتطوير الشقوق.
- يتم تثبيت أجهزة قياس الانحراف على جميع الأقسام الحرجة مدعومة بالتدريج الذي يظل ثابتًا طوال مدة الاختبار. كما يجب إجراء القياسات في المواقع التي يتوقع فيها أقصى قدر من الاستجابة. يمكن إجراء قياسات إضافية إذا لزم الأمر.
- يتم تسجيل القيمة الأولية لجميع قياسات الاستجابة القابلة للتطبيق (مثل الانحراف والدوران والانفعال والانزلاق وعرض الشقوق) قبل ساعة واحدة من تطبيق زيادة الحِمل الأول.
- يجب تطبيق حمل مساوٍ للحِمل الميت للخدمة غير موجود بالفعل، مثل الحواجز والأسقف المعلقة والقنوات، ويجب أن يظل في مكانه حتى الانتهاء من اختبار الحِمل. بحيث تؤخذ قراءات الانحراف مباشرة بعد تطبيق هذا الحِمل الإضافي.
- يمكن بدء الاختبار بعد فاصل زمني مدته 48 ساعة، وَبعد استقرار انحرافات الحِمل الميت، يجب ملاحظة الشقوق الموجودة والعيوب الأخرى وتمييزها وتسجيلها. يتم تطبيق حِمل الاختبار المحدد أعلاه في أربع زيادات متساوية أو أكثر تقريبًا. من الأفضل إجراء فحص بصري للهيكل بعد كل زيادة في الحِمل.
- يتم تطبيق حِمل اختبار موحد بطريقة تضمن توزيع الحِمل بشكل موحد على جزء الهيكل الذي يتم اختباره. يجب ألا تحتوي وحدات التحميل الموضوعة على السطح على جسور أو تقوس بينها لأن هذا قد يجعل الحِمل غير منتظم مع تقليل الحِمل بالقرب من منتصف المسافة.
- يتم إجراء جميع قياسات الاستجابة بعد كل زيادة في الحِمل.
- إذا تجاوزت الانحرافات المقاسة القيم المتوقعة، فيجب إمّا إيقاف الاختبار أو الحصول على إذن كتابي من المهندس المشرف.
- بعد كل زيادة في الحِمل، يجب ملاحظة تكوين التشققات والضيق أو تفاقمها ووجود تشوهات مفرطة ودوران وما إلى ذلك. يجب على المحقق تحليل البيانات المرصودة بشكل تقريبي وتحديد ما إذا كان من الآمن متابعة الزيادة التالية. من المفيد أن يتم تطوير منحنيات انحراف الحمل أثناء اختبار الحمل لجميع النقاط الحرجة لقياسات الانحراف.
- الحفاظ على حِمل الاختبار الكامل على الهيكل لمدة 24 ساعة على الأقل وسجل كل قياس الاستجابة بعد هذا الفاصل الزمني.
- يتم إزالة الحِمل الاختباري الكلي في أقل وقت ممكن بعد إجراء جميع قياسات الاستجابة في الخطوة أعلاه.
- يجب الانتظار لمدة 24 ساعة بعد إزالة حِمل الاختبار بالكامل. يتم إجراء جميع قياسات الاستجابة بعد 24 ساعة مرة أخرى.
- يستخدم اختبار الحِمل المادي بشكل أساسي فقط لتقييم قوة الهيكل لأحمال الجاذبية الرأسية. مع ترك بعض الاستثناءات، لا يتم استخدام اختبار الحِمل في الموقع لتقييم قوة الهيكل مقابل الأحمال الجانبية.
