قواعد البايلات الفولاذية المستخدمة للمنشآت الخرسانية

ما هي قواعد البايلات الفولاذية المستخدمة للمنشآت الخرسانية؟

يمكن أن تكون قواعد البايلات الفولاذية مقطعًا ملفوفًا أو شكلًا ملفقًا أو قطعة من قاعدة صفائح. وقد يتم توصيل قسمين أو أكثر من قواعد الألواح معًا في شكل صندوق ويتم دفعها كقاعدة واحدة. حيث أن أهم ميزة لاستخدام قواعد البايلات الفولاذية هي قدرتها على تحمل الأحمال. كما يمكن أن تستوعب قواعد البايلات الفولاذية ما يصل إلى 100 طن لكل قاعدة. وتستخدم قواعد البايلات الفولاذية بشكل شائع لأساسات الهياكل الكبيرة ذات الأحمال الثقيلة.

تختلف تسمية الأساسات باختلاف الأعماق الموجودة على الأرض. إنّها أساسات ضحلة وأساسات عميقة. كما يتكون الأساس الضحل طالما أن ظروف الأرض مناسبة. أنواع الأساس الضحلة هي: الأساس الفردي، الأساس الشريطي وأساس الطوافة. حيث يتم عمل أساسات عميقة عندما تكون ظروف الأرض غير مناسبة للأساس الضحل. أنواع الأساسات العميقة هي: أساسات البايلات والقيسونات وأساسات القدم العميقة.

قواعد البايلات الفولاذية هو قواعد عميقة للغاية. وهذه القواعد مصنوعة من الفولاذ والخرسانة والأخشاب. حيث أن طول قواعد البايلات الفولاذية 4 أضعاف عرضها. قواعد البايلات الفولاذية تكون عمودية داخل الأرض. كما أن المزايا الرئيسية لقواعد البايلات الفولاذية هي قدرة التحميل العالية ومقاومة التآكل. وهناك عيب في قواعد البايلات الفولاذية أيضا الأحماض التي يمكن أن تلحق الضرر بالخرسانة وقد تحدث تفاعلات المياه المالحة.

في هذا البحث، سيتم دراسة أشكال الإنتاج ومناطق الاستخدام لقواعد البايلات الفولاذية والأساسات المكدسة. حيث أنه يتم استخدام قواعد البايلات الفولاذية في ما يلي:

1. قواعد البايلات الفولاذية تنقل الحمل من الهياكل الفوقية.
   
2. إذا كان هناك تربة عليها، فلا يمكننا إبقاء المبنى محصنًا عليها، لذلك يتم استخدام قواعد البايلات الفولاذية.
   
3. قواعد البايلات الفولاذية اقتصادي من غيره المقترحة.
   
4. إذا كان منسوب المياه الجوفية مرتفعًا تحت الهيكل يتم استخدام قواعد البايلات الفولاذية.
   
5. إذا كانت حالة التربة سيئة للغاية ولا يمكن حفر التربة للعمق المطلوب.
   

مزايا قواعد البايلات الفولاذية:

1. قواعد البايلات الفولاذية لديها قدرة تحمل كبيرة.
   
2. يمكن أن تخترق قواعد البايلات الفولاذية طبقات صلبة أو صخور.
   
3. حجم التربة المزاحة أثناء قيادة قواعد البايلات الفولاذية أقل.
   
4. قواعد البايلات الفولاذية يمكن أن تصمد أمام التعامل القاسي.
   

عيوب قواعد البايلات الفولاذية:

1. قواعد البَايلات الفولاذية لديها احتمال كبير للتلف من التآكل والتحليل الكهربائي.
   
2. قواعد البايلات الفولاذية باهظة الثمن نسبيًا ما لم تتمكن طبقة المحمل من تطوير سعة كبيرة للركام.
   
3. قواعد البايلات الفولاذية أقل فعالية من قواعد البايلات الخرسانية.
   

الأنواع الشائعة من قواعد البايلات الفولاذية:

قواعد الشكل (H) وقواعد الأنابيب هي الأنواع الأكثر استخدامًا.

1- قواعد البايلات الفولاذية ذات الشكل (H):

قواعد البايلات الفولاذية ذات الشكل (H) بشكل خاص لتحمل ضغوط الصدمات الكبيرة أثناء القيادة الصعبة. حيث يتم درفلة الفلنجات والشبكة بسماكة متساوية من أجل القضاء على التلف الذي يحدث على الأجزاء الرقيقة. كما أن عرض الحافة مصنوع بنسبة 85% على الأقل من عمق قسم الوبر من أجل توفير الصلابة في المحور الضعيف.

2- قواعد الأنابيب الفولاذية:

قواعد الأنابيب الفولاذية مصنوعة من أنابيب غير ملحومة أو ملحومة وغالبًا ما يتم ملؤها بالخرسانة. وقد تكون مدفوعة بنهاية مغلقة أو مفتوحة. كما قد يتم دفع الركائز المفتوحة إلى العمق المطلوب، ويتم تنظيف التربة داخل الأنبوب. حيث يتم تشكيل الركائز المغلقة عن طريق تثبيت نقطة قيادة في طرف الكومة. أمّا بالنسبة للأعمدة الرئيسية، يجب أن يكون قطر قواعد الأنابيب الفولاذية 10 بوصات على الأقل، ويجب ألا يقل سُمكها عن 5/16 بوصة.

يعتمد الاختيار بين أنواع النهاية المفتوحة وأنواع النهاية المغلقة على ظروف التربة في الموقع. في بعض الحالات، يمكن دفع أنبوب مفتوح الطرف إلى عمق أكبر حيث يمكن تنظيف التربة داخل الأنبوب مع تقدم القيادة. وإذا تمت مصادفة صخور أو عوائق أخرى قبل الوصول إلى العمق المطلوب، فيمكن إزالتها بواسطة ريشة تقطيع أو في حالة الأنابيب ذات القطر الكبير، عن طريق التفجير. حيث أنه في الحالات الأخرى التي يكون فيها تنظيف التربة داخل الأنابيب صعبًا، يجب استخدام الأنابيب المغلقة.

وصلات قواعد البايلات الفولاذية:

يتم تقطيع قواعد البايلات الفولاذية ذات الشكل (H) بنفس طريقة تقطيع الأعمدة الفولاذية. كما يمكن استخدام الوصلة الملحومة أو المثبتة بمسامير (براغي عالية التوتر) اعتمادًا بشكل أساسي على تفضيل المهندس أو المعدات المتاحة. وإذا كانت الوصلة فوق سطح الأرض، أو إذا كانت لحظة الانحناء الكبيرة ستؤثر على القاعدة، فيجب تصميم الوصلة لمقاومة مثل هذه الضغوط.

في الحالات العادية، حتى عندما لا تتعرض القواعد للدفع الأفقي أو لحظة الانحناء، فهناك قدر معين من إجهاد الانحناء في القواعد. القواعد ليست مستقيمة تمامًا أبدًا وقد تنثني بسبب القيادة. وهذا يمكن أن يسبب لحظات الانحناء في القواعد.

ومن ثم، فمن المعتاد تصميم اللصق لمقاومة لحظة تساوي ثلث إلى نصف سعة اللحظة لقواعد البايلات الفولاذية ذات الشكل (H). كما تتطلب بعض قوانين البناء لصقًا لتطوير القوة الكاملة لقواعد البايلات الفولاذية ذات الشكل (H) أو قواعد الأنابيب الفولاذية. حيث يمكن تقطيع قواعد الأنابيب باللحام التناكبي أو باستخدام جلبة.

التآكل في قواعد البايلات الفولاذية:

التآكل مشكلة كبيرة مع قواعد البايلات الفولاذية. فيما يلي بعض الطرق المستخدمة لحماية قواعد البايلات الفولاذية من التآكل.

1- سماكة إضافية لقواعد البايلات الفولاذية:

تتطلب هذه الطريقة، التي تستخدمها معظم الرموز، أن يحتوي قسم الوبر على سُمك إضافي معين (عادة حوالي 1/16 بوصة) يزيد عن مساحة المقطع حسب ما تتطلبه القوة. كما يمكن تحقيق ذلك إما بخصم 1/16 بوصة من سُمك المعدن الفعلي أثناء حساب سعة الوبر أو ربط قطعة أخرى من الفولاذ بطول الغطاء حيث يتوقع حدوث تآكل.

2- إزالة التربة المسببة للتآكل لقواعد البايلات الفولاذية:

يمكن إزالة التربة العضوية أو حشو الرماد أو الكربون غير المحترق أو النفايات الصناعية القريبة من سطح الأرض واستبدالها بتربة غير قابلة للتآكل. وهذه الطريقة اقتصادية فقط عندما تكون هذه التربة في أعماق ضحلة.

3- تغليف خرساني لقواعد البايلات الفولاذية:

بالقرب من سطح الأرض حيث تكون الرطوبة والأكسجين وفيرة، يمكن حماية الأكوام بشكل فعال للغاية عن طريق تغليفها بالخرسانة. إنّ التغليف الخرساني الممتد إلى عُمق كبير هو طريقة مكلفة.

4- الحماية الكاثودية لقواعد البايلات الفولاذية:

نظرًا لأن التآكل هو عملية مستمرة لإزالة الإلكترونات من القواعد، فإنّ طريقة منع هذا الإزالة ستكون فعالة. حيث يتم ذلك بالطريقة الكاثودية حيث يتم إدخال تيار بطيء نحو القواعد الفولاذية بدلاً من الابتعاد عنها. وتجدر الإشارة هنا إلى أن الطلاء أو أنواع الطلاء الأخرى المطبقة قبل القيادة ذات قيمة مشكوك فيها لأن الطلاء في الجزء المضمن من المحتمل أن يتضرر من التآكل أو المناولة.

يجب طلاء القواعد الفولاذية البارزة في الغلاف الجوي بشكل دوري. كما يجب حماية القواعد الفولاذية البارزة في المياه الملوثة بغلاف خرساني أو طلاء قطران الفحم. حيث أنه في المياه العذبة، يجب حماية الجزء القريب من سطح الماء.