يعد تدعيم الفتحات في المباني الخرسانية أحد المواضیع التي حظيت باهتمام كبير في السنوات الأخيرة . في البداية ، كان يتم التدعيم باستخدام الصفائح و المكونات الصلبة ، ولكن بدأ استخدام ألياف FRP تدريجيًا في أواخر الثمانينيات . نظرًا لأن تدعيم الفتحات في مباني الخرسانية باستخدام ألياف FRP تعد ظاهرة جديدة في تدعيم المباني ، يجب القيام بذلك بعناية فائقة لتحقيق الجودة و السلوك المطلوب أثناء حمل التشغيلي للمبنى .
تدعيم فتحات البلاطة الخرسانية باستخدام FRP :
أدت فوائد عديدة للبلاطات الخرسانية المسلحة إلى الاستخدام الواسع لهذه النواع من العناصر . في غضون ذلك ، يتم انشاء فتحة على سطح البلاطة لأسباب مثل تغيير نظام الخدمة ، قيود معمارية ، تمرير أنابيب و تجهيزات و ما إلى ذلك . وجود فتحات في البلاطة الثنائية المحور ، قد تسبب مشاكل في قدرة انحناء البلاطة ، والتحكم في قوس (انحناء) و التحكم في القص عند البلاطة.
لا تقلل الفتحات من الصلابة و القوة البلاطة فحسب ، بل قد تغير أيضًا في آلية إنهيارها . تأثير الفتحات على السلوك الهيكلي للبلاطة يعتمد على شكل البلاطة و حجمها وموقعها . يسمح بعمل فتحات مع إجراء الحسابات الإنشائية المناسبة ، هناك قضايا يجب مراعاتها عند عمل فتحات في البلاطة بعد الصب . أولاً ، قد تزيل مثل هذه الفتحات مسار نقل حمل الرئيسي ، وغالبًا ما يكون المسار الثانوي غير كافٍ ، ثانيًا ، تختلف قوة الانحناء و عزم الإنحناء التي تم إنشاؤها بواسطة الأحمال الداخلية في البلاطة ذو الفتحة . لذلك تقوية هذه الألواح تكون أصعب من غيرها .
لحسن الحظ ، تتيح لنا تقنية تدعيم FRP طريقة لزيادة قوة الانحناء و بناء مسار نقل الحمولة المطلوبة .
خصائص الممتازة مثل مقاومة العالية نسبة الى الوزن ، صمود امام التآكل ، سهولة النقل و سرعة التركيب إلى التوسع السريع في استخدام مواد FRP .
أنماط التدعيم المختلفة :
من أجل تحقيق التصميم الأمثل لتقوية الفتحات ، يمكن استخدام ثلاثة أنواع مختلفة من ترتيب الألياف. يظهر موضع الألياف في الشكل أدناه.
وفقًا لنتائج التجارب و النمذجة و مقارنة الرسم البياني ، تم الوصول الى أن التدعيم مع صفائح CFRP تزيد من صلابة الانحناء للبلاطة ، و تحسن من قوة البلاطة . من بين العينات المدعمة ، يوضح المثالان O و P أعلى و أقل قيم لقدرة الحمولة ، على التوالي . من بين العينات ، تنتمي أقل كمية من قدرة التشوه إلى العينة M . أيضًا ، تنتمي معظم الطاقة الممتصة و حد المطيلية إلى نمط التدعيم O .
بمقارنة جميع النسب لجميع الأنماط ، يمكن القول أن نمط O يظهر أفضل أداء . و السبب في ذلك هو وضع ألياف FRP في الاتجاه العمودي على الشقوق . لأن الشقوق تبدأ من زوايا الفتحات حيث تكون تركيز الإجهاد أعلى وتغطي تدريجيا البلاطة بأكملها و هذا يجعل ألياف FRP تعمل بشكل أفضل و تستخدم على النحو الأمثل .
التحقيق في تأثير نوع مواد التقوية على سلوك البلاطة مع الفتحة :
عادة ما تُستخدم ألياف GFRP لتدعيم الهياكل و ذلك بسبب التمدد العالي أثناء الإنهيار لزيادة مقاومة القص . في المقابل ، يتم استخدام ألياف CFRP لتدعيم الإنحناء بسبب قوة الشد العالية. ومع ذلك ، وفقًا لنتائج التجارب و النمذجة ، تتمتع ألياف AFRP بأفضل أداء بين المواد .
تأثير مساحة عناصر المقاومة على سلوك البلاطة :
بشكل عام ، من خلال زيادة نسبة مساحة الألياف ، تزداد قدرة تحمل البلاطة التي لديها فتحة . عن طريق زيادة مساحة عناصر المقاومة ، تنخفض قدرة الإنحراف للبلاطة و تميل إلى الحد الأدنى . الحد الأدنى للإنحراف بلاطة المدعمة هو 0.0055 م
أيضا مع زيادة مساحة العناصر المقاومة ، بشكل عام ، يتم تقليل الطاقة الممتصة للبلاطة و بعد ما تصل نسبة مساحة الألياف إلى مساحة الفتحة الى الضعف ، مع زيادة مساحة الألياف ، ستستمر الطاقة الممتصة إلى الأعلى نسبيًا .
تدعيم فتحات جدران الخرسانية باستخدام FRP :
جدران قص الخرسانية المسلحة هي عناصر التي تم تصميمها وبناؤها كعنصر رئيسي في تحمل حمل الجانبي مثل أحمال الزلزال بسبب صلابتها ، وقدرة تحملها وقدرة المطيلية العالية . بعض جدران القص الحالية لا تستوفي اكواد تصميم الجديدة بسبب مرور الوقت و التغييرات في اكواد التصميم ، عدم تنفيذ الصحيح ، الفشل في تحقيق قوة المطلوبة في الخرسانة أو إجراء تغييرات غير متوقعة في هندسة الجدار مثل إنشاء فتحات . في هذه الحالات ، من الواضح أن التدعيم ، إعادة تأهيل الزلزالية ، وتقوية هذه الجدران هي أحد اهتمامات المصممين .
عززت الأبحاث في مجال تدعيم الزلزالي لجدران القص المسلحة باستخدام FRP بسبب العديد من الفوائد لهذه المواد في مجال تدعيم الزلزالي للمنشآت ، بما في ذلك معامل المرونة العالية للغاية مقارنة بالفولاذ ، قوة شد عالية جدًا على طول الألياف ، وزن خفيف للغاية ، متانة عالية ، سهولة التنفيذ عند استخدام الهيكل بالإضافة إلى سهولة التنفيذ في العتبات ، العمود و جدران القص ، قد أدى إلى الاستخدام الواسع النطاق لهذه المواد بأشكال مختلفة و استخدام أنواع مختلفة من الألياف في تحسين الزلازل للجدران .
أحد أهم عيوب استخدام مواد FRP هو حدوث الانفصال ، المشكلة الأكبر هي أن لم يتم تطوير الطرق الدقيقة حتى الآن لمنع الانفصال لأسباب مختلفة . بسبب امكانية حدوث تمزق في الـ FRP أو انفصالها في القص ، يوصى بوضعها قطريًا في اتجاه شقوق القص.
يؤثر تركيب الفتحات في الجدار بوضوح على خصائص الجدار ، مثل آلية نقل الحمولة ، وتقليل القوة والصلابة ، وخفض مستوى المطيلية . شكل و موقع الفتحة لن يؤثر على قدرة التحمل الجانبي فحسب ، بل سيؤثر أيضًا على طريقة تكوين الشقوق في الجدار وسيؤثر على ظروف التدعيم و التحسين الزلزالي . نتائج التجارب على الجدران هي كالتالي: في جدار بأبعاد 1000 * 1500 مم ، في حال كانت مساحة الفتح 6٪ من سطح الجدار ، فإن نسبة انخفاض الحمل 23٪ وفي حالة مساحة الفتح 33٪ ، مستوى الفتح 67٪. سيكون هناك انخفاض في حمل الجانبي .
اعتمادًا على هندسة كل الجدار و ظروف التدعيم ، ستكون أنماط تكوين الشقوق و التوسعها مختلفة . أيضًا ، نظرًا لاحتمال العالي للانفصال ، لا يمكن بالضرورة أن يكون استخدام المزيد من الطبقات فعالًا في التقوية . تستخدم ألياف CFRP في الغالب في تقوية جدران القص ، والتي تحسنت بنسبة 52 ٪ إلى 155 ٪ على استعادة خصائص الجدار الضعيف بسبب الفتحات .