اليوم ، تعد قضية الدفاع السلبي و زيادة مطيلية و مقاومة الهياكل ضد الانفجار و الاصطدام ، أحد الاهتمامات الرئيسية للمنظمات الحكومية في جميع أنحاء العالم . هياكل الحيوية التي يجب مراعاة الدفاعات السلبية تجاهها ، تشمل المباني الحكومية و البنوك و الجسور و المباني العسكرية و السفارات وما إلى ذلك . بالإضافة إلى الانفجارات التي يسببها الإنسان ، فإن الانفجارات التي تسببها الحوادث في محطات الطاقة و البتروكيماويات و غيرها هي مصدر قلق كبير . في مثل هذه الحالة ، من الضروري التأكد من أن الأجزاء المهمة من الهيكل ، مثل غرفة التحكم ، تستمر في العمل بعد وقوع الحادث . لذلك ، يجب أن يتمتع الهيكل بالمرونة الكافية ضد الانفجار و الاصطدام . كما أن الاهتمام بقضية الفشل التدريجي في السنوات الأخيرة قد أبرزة أهمية تدعيم الهياكل ضد الأحمال المفاجئة مثل الانفجارات .  ومع ذلك ، فإن معظم الهياكل الحالية لا تتمتع بالقوة والمرونة الكافية ضد الانفجار و الصدمات . في مثل هذه الحالة ، يوصي خبراء شركة افزیر  باستخدام طبقات بوليمر FRP المركبة  و قماش FRP من أجل تقوية الهياكل ضد الانفجار و الصدمات . لهذا الغرض ، يتم تطبيق طبقات رقيقة (حوالي 1/3 مم) من مركب البوليمر FRP على الأجزاء الهيكلية مثل الجدران . يتم احتساب عدد طبقات FRP و اتجاهها و كذلك كيفية توصيلها بدقة من قبل مهندسي شركة افزیر و يتم تقديم الخطط التفصيلية و التفاصيل إلى العميل . اعتمادًا على احتياجات صاحب العمل و شدة الانفجار و الاصطدام و تأثيرهما ، يتم تخصيص تصميم الهياكل لتحمل الانفجار و الصدمات من مهندسي شركة أفزير.

ما هو الانفجار؟

الانفجار هو زيادة مفاجئة في الحجم مصحوبة بانطلاق كمية كبيرة من الطاقة حيث يتم ذلك بصورة بالغة الشدة . عادة مع تولد حرارة مرتفعة وانطلاق غازات. من أبرز الأمثلة على الانفجارات: الانفجارات الكيميائية و النووية و الثورات البركانية، مثل انفجار مادة تي إن تي . تتكون موجة الصدمة من هواء مضغوط للغاية ينتج عنه انتشار شعاعي للموجة من سطح المتفجرات إلى البيئة المحيطة ، والتي تتحرك بسرعات ما فوق صوتية . مع توسع موجة الصدمة ، ينخفض ضغط الناتج من الصدمة . عندما تصل الموجة إلى مستوى أو عائق في مسار الانفجار ، تنعكس ، مما يضاعف الضغط الناتج عن الانفجار . على عكس الموجات الصوتية ، التي لها تكبير يبلغ حوالي 2 ، يمكن تضخيم موجات الصدمة حتى 20 مرة بسبب السرعة فوق الصوتية لموجة الصدمة . يمكن أن يكون الضرر الناتج عن موجة الصدمة على قسمين ، التأثيرات المباشرة بسبب الانفجار و الآثار الناتجة عن الفشل التدريجي . تعتبر التحليلات الديناميكية للهياكل تحت حمل الانفجار معقدة للغاية بسبب تأثيرات معدلات الإجهاد العالية و السلوك غير الخطي للمواد و عدم اليقين في حسابات حمل الانفجار و التشوهات التي تعتمد على الوقت.

تدعيم المباني لمقاومة احمال الناتجة من الإنفجار باستخدام FRP

نظرا لشروط المذكورة ، فإن حماية الأعضاء الهيكلية من تأثيرات الانفجار لها أهمية كبيرة ، خاصة إذا كان الهيكل المعني في وضع خاص من حيث الأهمية . لهذا السبب ، فإن زيادة مقاومة الهياكل للأحمال المتفجرة للهياكل الحالية ، و التي لم يتم تصميمها بشكل عام لتحمل هذا النوع من الأحمال ، موضوع خاص حاليًا . من أجل زيادة مقاومة الهياكل للأحمال المتفجرة ، هناك حلول قائمة و مشتركة ، و أهمها استخدام تدعيم المحلي مثل قمصان الفولاذية و الخرسانية للأعضاء الهيكلية و إضافة أنظمة إنشائية جديدة مثل الفولاذ و الخرسانة و جدران القص أو تركيبها معا . تتمثل إحدى عيوب هذه الأساليب ، أولاً ، في أنها تفرض أحمال جاذبية كبيرة على الهيكل و بالتالي للأسس ، وثانيًا ، تتطلب الكثير من الوقت للتنفيذ ، فهي غير مجدية اقتصاديًا . من الطرق الفعالة و غير المكلفة نسبيًا لتحقيق هذا الهدف هو استخدام مركبات بوليمر المدعم بألياف الکربون (FRP) .

تم استخدام مركبات FRP في الهندسة الإنشائية منذ حوالي 50 عامًا في مجالات تدعيم الهياكل و تقوية و ترميم و تحسين أداء الزلزالي للهياكل القائمة .  على مدى العقد الماضي ، كانت هناك زيادة كبيرة في استخدام مواد FRP ، وهي نوع متقدم من المركبات .  الألياف في مركب FRP هي الأعضاء الحاملة الرئيسية و تظهر قوة و صلابة عالية جدًا طالما أنها في حالة شد .  تتمثل إحدى طرق لتحسين الهياكل الخرسانية ضد الأحمال المتفجرة في استخدام شرائح FRP في المناطق ذات إمكانية تشكل المفاصل . لف المكونات الهيكلية بـ FRP يزيد من قدرة التحمل بالإضافة إلى زيادة ليونة الهيكل .

تعتبر مركبات FRP بديلاً مناسبًا للصلب نظرًا لقوتها العالية و مقاومتها الكبيرة للتآكل و سهولة النقل و التركيب . تتمتع العديد من المواد المركبة بمقاومة التعب العالية . على عكس الفولاذ ، في الأحمال الديناميكية لا تخضع مركبات FRP لليونة التدريجية أو تقليل الصلابة قبل حدوث الشقوق . كميزة مهمة للغاية وعلى عكس الفولاذ ، تتمتع مركبات FRP بمقاومة عالية للتآكل . مواد المركبة ، نظرًا لوجود معامل التمدد الحراري المختلفة في كلا الاتجاهين في اتجاه الألياف ولاتجاه العمودي على اتجاه الألياف ، تعمل أيضًا بشكل تقويمي تحت الحمل الحراري و بالتالي لا تعاني الفشل من إجهاد حراري . ومع ذلك ، في مواد مثل الفولاذ ، بسبب خصائصها  الموحدة ، يحدث ضرر شديد بسبب الضغوط الحرارية ، ويمكن لهذه المواد أن تتكيف بسهولة مع الظروف المحلية وتظهر الأداء الأمثل . أيضًا ، يمكن أن يؤدي استخدام هذه المواد إلى زيادة قوة الهيكل على تحمل الانفجار و تقليل آثار التصدع بشكل كبير.

ميزات استخدام طبقات FRP المركبة في تقوية الهياكل أمام الانفجار و الصدمات

• القدرة على تقوية الجدران و الأرضيات و الأعمدة
• زيادة طفيفة في أبعاد العناصر الهيكلية (عادة حوالي 13 ملم)
• سرعة عالية في التدعيم
• بعد التطبيق ، يمكن تغطية الطبقات بحيث لا تكون مرئية.
• من بين مزايا استخدام طبقات البوليمر المركبة FRP في الهياكل الخرسانية هو تقليل التشوه الإنشائي والتوترات وتأثيرات التدمير في الخرسانة.تقلل المواد المركبة FRP من الضغط في حديد التسليح داخل الخرسانة وتمنع تدفق القضبان.وفقًا للمقارنة بين ألياف FRP المختلفة لمقاومة الانفجار ، فإن ألياف الكربون و الزجاج و الأراميد على التوالي لديها أفضل أداء بوليمري .

تكلفة تدعيم و تقوية الهياكل ضد الانفجار و الصدمات

اتصل بخبراء شركة افزیر  للحصول على المشورة والمعلومات حول تكلفة تدعيم و تقوية الهياكل ضد الانفجار والصدمات .