تدعيم الوصلات الخرسانية باستخدام FRP
لضمان الليونة الكافية للعناصر و كذلك الوصلات الخرسانية امام الأحمال الواردة ، تم إدخال قواعد خاصة في لوائح و الكودات المختلفة فمن الضروري مراعاتها في بناء الهياكل الخرسانية المسلحة ، هذا في حين أن العديد من المباني الخرسانية التي تم بناؤها حول العالم في نصف قرن الماضي لم يطبقو أقل المعايير الهندسية الحالية . لذلك ، من الضروري تدعيم المباني لمنع حدوث الأضرار المحتملة أثناء الزلزال.من ناحية أخرى ، بعد الزلزال ، العديد من المباني الخرسانية التي لم تراعي معايير التسليح المستعرض لقد عانت من أضرار هيكلية و في معظم الحالات ، يكون مستوى الضرر منخفض بحيث لا يكون استبدال المبنى الموجود بمبنى جديد امرا اقتصاديًا . ومع إحدى تقنيات الإصلاح أو التدعيم الأقل تكلفة ، يمكن إعادة تجهيز هيكل المبنى لتحمل الأحمال الزلزالية .
بعد الزلازل المدمرة في السنوات الماضية ، نوقشت مسألة تدعيم هياكل القائمة ، وأجري بحث مكثف لتوفير طرق فعالة لتقوية مختلف عناصر الهيكل . في هذا الصدد ، تم تحديد المناطق الضعيفة من الهياكل الفولاذية و الخرسانية . يعد وصلات العمود مع العتبة ، وخاصة في الهياكل الخرسانية ، أحد أكثر المناطق حساسية ، و يمكن أن يؤدي عدم الاهتمام الكافي بتصميمه الدقيق إلى تدمير الهيكل بأكمله . لذلك ، يظهر هذا الموضوع أهمية تدعيم الروابط . عادة ما في مرحلة التصميم للحصول على المقاومة و الليونة اللازمة في الوصلات ، تستخدم أطواق خاصة ، و في تدعيمها يتم استخدام صفائح فولاذ أو FRP . تتناول هذه المقالة كيفية تدعيم الوصلات مع ألياف الکربون(FRP).
الیاف الکربوم او ال FRP تلصق مع لواصق و راتنجات خاصه و برایمر خاص لکی تزید المقاومة الشد و استحکام الالیاف.
لا تتمتع العديد من الهياكل القائمة بحماية كافية ضد الزلازل بموجب شرائح التصميم الجديدة . كما أن عدد وتنوع هذه الهياكل و متوسط عمر استخدامها ،آخذ في الازدياد . لذلك ، إصلاح و تقوية الهياكل أمر لا يمكن اجتنابه . يتطلب الاستبدال الشامل للهيكل أيضًا عبئًا ماليًا ثقيلًا وبالتأكيد إذا كان من الممكن إصلاح وتقوية المبنى بالإضافة إلى كونها اقتصادية ، فإنها ستحافظ أيضًا على الموارد البيئية . إذا اختاریت الطريقة الصحيحة ، اعادة تأهيل الزلزالي للهياكل القائمة هي الطريقة الأكثر فعالية للحد من مخاطر الزلازل . في السنوات الأخيرة ، تم إجراء العديد من الدراسات حول طرق تحسين أداء الزلزالي للهياكل وقد تم دراسة واقتراح طرق مختلفة . اعتمادًا على نوع وحالة الهيكل ، يمكن اختيار طريقة التدعيم المناسبة . بالطبع ، بالإضافة إلى كيفية عمل نظام التدعيم ، بعض القضايا مثل التكلفة ، وقت التنفيذ والتكنولوجيا المتاحة من حيث المواد والتنفيذ ، تؤثر على الاختيار . في هياكل العزم ، وصلات الأعمدة مع العتبات تكون من اكثر المناطق الحرجة و ذلك بسبب ان الوصلات تكون تحت الجهود المتبادلة خلال الزلزال .
في الزلازل ، فإن وصلات العتبة بالعمود في هياكل العزم للخرسانة المسلحة تعاني الكثير من الإجهادات . نتيجة لهذه الإجهادات ، غالبًا ما تتضرر عقدة الاتصال أو حتى تنكسر في بعض الأحيان . يمكن أن يتسبب فشل عقدة الاتصال في انهيار المبنى بأكمله . بالنظر إلى هذه المشكلة في السنوات الأخيرة معظم اللوائح الزلزالية أبدوا اهتمام خاص للوصلات و السبب في ذلك هو تعقيد سلوك الوصلات العتبة و العمود والعوامل التي تؤثر عليه . في لوائح التصميم الزلزالية ، فلسفة التصميم ، تكون على اساس أن آخر منطقة تتضرر بسبب الزلازل يجب أن تكون الوصلات ، ونتيجة لذلك ، يعد تدعيم الاتصال أحد أهم أجزاء لإعادة تأهيل الزلزالي . ليس هناك شك في أن تحسين أداء الوصلات ستحسن أداء النظام بأكمله . يعتمد النجاح في إعادة تأهيل الزلزالي على استخدام تقنيات ومهارات التدعيم الجديدة . من بين هذه الابتكارات ، اهتم المهندسون الى FRP بشكل خاص . في الماضي ، تم إجراء العديد من الدراسات حول تدعيم الوصلات العتبة بالعمود في إطارات الخرسانة المسلحة باستخدام مواد FRP وقد أجريت معظم هذه الدراسات في الوضع الجزئي و على قوة القص و المطيلية و تم اقتراح طرق لتحسينها ، و لكن هناك بحوث اقل عن كيفية سلوك الزلزالية للوصلات المدعمة باستخدام FRP .
في المنشآت الخرسانية مع وصلات الصلبة إن مهمة نقل القوى و العزوم هي مسؤلية الوصلات ، يمنع تشكيل تشوهات طفيفة عند الوصلة هذه الوظيفة من الاكتمال . ملاحظات بعد الزلزال تظهر أن ، تكون العيوب الهيكلية في الغالب في منطقة الوصلات و الفشل في العناصر الهيكلية الخرى تكون اقل . من خلال تدعيم وتقوية الوصلات الخرسانية باستخدام FRP ، يمكن زيادة قدرة الانحناء وكذلك قدرة القص للوصلات . نظرا لتطويق الخرسانة ، تزيد من قوة المطيلية ايضا . يمكن استخدام FRP دون زيادة أبعاد الوصلات لزيادة مقاومتها . استخدام تدعيم الخرسانة المسلحة مع FRP يرجح على قميص الحديدي لأن تدعيم مع FRP ، على عكس الحديد فإنه لا يعاني من التآكل . ويمكنها تحمل تآكل الأحماض و القواعد و مواد المماثلة على نطاق واسع من درجات الحرارة. نتيجة لذلك ، ليست هناك حاجة لأنظمة الحماية من التآكل و تجهيز الأسطح قبل قبل تدعيم العنصر مع FRP و صيانتها ، أسهل من صفائح الفولاذ.
إذا كان في تدعيم وتقوية الوصلات الخرسانية مع FRP تم تدعيم نهايات الأعضاء المتصلة عند تقاطع العتبة والعمود ، يتم تقوية القص في منطقة المفصل اللدن للعتبة والعمود لكن نواة الوصلة لا تكون مدعمة من حيث القص .وإذا كان FRP مستخدما في سطح العلوي للعتبة ( لتدعيم الإنحناء) ، (بالنظر إلى أن FRP لا يمر عادةً من العتبة إلى اخرى من خلال الوصلة ، ولكن يتم ربطها من العتبة الى العامود ) من الناحية العملية ، لا يتم التحكم في قوة الشد ضمن نطاق الوصلة لذلك تم التوصل إلى الاستنتاج الى أن لايمكن تدعيم الوصلة لزيادة قوة الإنحناء فإذن حين التدعيم لا يتم زيادة في الصلابة الوصلة .
كأحد الحلول للوصول إلى داخل الوصلة استخدام مساند الألياف داخل الثقوب الصغيرة داخل الوصلة . مع اخذ نظر بأن عزم الإنحناء يكون سالبا في الوصلة و تحدث أكبر كمية من الإنحناء عند الروابط ، لذلك ، لا يمكن فصل الأشرطة أو صفائح FRP المتصلة بالأعمدة أو العتبة للتدعيم عند الوصلة أو قبلها . بدلاً من ذلك ، يجب تقييد صفائح FRP بشكل صحيح في نهاية الوصلة . وفقًا لظروف التدعيم وشكل العارضة والعمود ، هنالك تصميمات و طرق مختلفة لتدعيم و التي شركة افزير وصلت لها خلال تجربياتها .
بسبب وجود حديد تسليح داخلي في قسم الاتصال ، يمكن استخدام هذا النوع من التدعيم فقط إذا كان عرض الورقة أو شريط FRP صغيرًا بحيث يمكن وضعها في الثقوب التي تم إنشاؤها بين حديد التسليح داخل الجدار. تركز معظم الطرق التقليدية أيضًا على الطريقة التي تثبت نهاية FRP بهذا الشكل . أظهرت النتائج أن هذا النوع من التثبيت يعمل بشكل جيد ، ويجب إعادة ملء الثقوب التي تم إنشاؤها باستخدام ملاط الإيبوكسي بعد وضع FRP . ملاط الأسمنت غير مناسب لملء هذه الثقوب لأن انخفاض الاسمنت له تأثير سلبي على مقاومة FRP التكريم.