تدعيم الأعمدة الخرسانية

تقوية و تدعيم الأعمدة الخرسانية

الأعمدة الخرسانية معرضه بشكل أساسي الى احمال الضغط المحورية مع أو بدون إجهاد القص و إجهاد الإنحناء . في هيكل مقاوم للعزم ، يجب أن تكون الأعمدة قادرة على نقل الأحمال المحورية الى الأساسات ، و تحمل القوة الناتجة عن الزلازل . يجب أن تكون مقاومة الأعمدة اكثر من العتبات .وفقًا للوائح التصميم يجب أن تكون لتقوية الأعمدة الخرسانية  أبعاد عرضية كافية على الأقل. عندما تكون نسبة طول الى العرض في الأعمدة الخرسانية كبيرة ، فإنها تفشل تحت انحناء محور المزدوج . يتم تقوية العمود الخرساني من أجل زيادة مقاومة قوة المحورية والانحناء والقص ، بالإضافة إلى زيادة قابلية المطاوعة للعمود بالقرب من نقطة الاتصال بالعتبة وتقوية المناطق الضعيفة.

بعض المشاكل التي تحدث للأعمدة الخرسانية :

• إنشاء تشققات و تكسر
• تآكل حديد التسليح
• إستعمال أقل من المطلوب لحديد التسليح
• ضعف في مقاومة الخرسانة
• عندما لا تكون طول التوصيل كاف
• فشل الناتج عن القص
• فشل الناتج من الإنحناء و تفاعل الإنحناء و القص
• فشل عمود قصير
• مشكله ترحیل حدید التسلیح الرئيسي للأعمدة أثناء الصب

أساليب التدعيم الأعمدة :

في السنوات الأخيرة ، تم اقتراح طرق مختلفة لتقوية الأعمدة لتحسين مقاومة الانحناء و مقاومة القص وقابلية المطيلية للأعمدة من خلال زيادة التحيز الجانبي لمنطقة المفصل اللدن لكي تكون أداؤهم جيدة خلال الزلازل المختلفة . طرق تقوية العمود هذه:

• تدعيم باستعمال قميص الخرساني
• تدعيم باستعمال قميص الفولاذي
• تدعيم باستعمال FRP

في ما يلي ، سنشرح كل من الأساليب المذكورة أعلاه :

1- استعمال قميص الخرساني :

يشتمل قميص الخرساني على طبقة من حدید التسلیح صلب الطولي و الأطواق ( stirrups ) . قميص الخرساني يزيد من مقاومة الانحناء و القص للعمود ، و تكون الزيادة في قابلية المطيلية واضحة تمامًا في هذه الحالة. يتم استخدام قميص الخرساني لتقوية العمود في الحالات التي تكون فيها شدة الأضرار للعمود عالية أو لا يمتلك العمود قدرة كافية ضد مقاومة الجانبية.

اعتمادًا على الحالة ، يمكن استعمال القمیص الخرسانية حول العمود أو على جانب واحد منه. تعتمد ملاءمة تصميم السترة الخرسانية على ارتباطها و تماسكها بالعضو. إذا كانت سمك السترة الخرسانية منخفضة ، زيادة الصلابة لا تكون ملحوظة . قميص الخرساني يزيد من أبعاد العمود ، بالإضافة إلى مشاكل المعمارية ، يزيد أيضًا من وزن المبنى. في بعض الأحيان يتم توفير أداء المركب للخرسانة والقشرة القديمة فقط من خلال الالتصاق بينهما (بسبب خشونة السطح الخرساني القديم). إذا تم تطبيق سترة الخرسانية في العمود فقط في جزء من العمود ، فيجب لحام الأطواق القديمة و الأطواق الجديدة معا. إذا تم النظر في زيادة قدرة القص لسبب ما دون زيادة قدرة الانحناء ، فيمكن عدم اتصال القميص الخرساني بالسقف و العتبات ، وإذا تم النظر في زيادة قدرة الانحناء للعمود أيضًا ، فإن القميص يجب أن يلتصق بالسقف و العتبات  .

حين ما نستخدم قميص الخرساني لتدعيم المباني ، إذا كان النظر في زيادة مقاومة الانحناء للعمود ، حديد التسليح الطولي المضاف ، يجب تقييد و تثبيته في الأساس المبنى و من ثم المرور باستمرار عبر الأسطح . يوجد مثال على ذلك في الشكل. عادة ما يتم وضع حديد التسليح الطولي المضاف في أركان العمود الأربعة ويجب ألا تتصل بالعتبات عند عبور من السقف. تؤدي اضافة أطواق في زيادة قوة القص للعامود . نظرا لوجود الأعمدة ، لايمكن تطبيق الأطواق باستخدام حديد تسليح واحد ، و لتنفيذها من الضروري إستخدام  حديدان على الأقل .

طريقة التنفیذ :

لتنفیذ قمیص الخرسانی ، من الأفضل إستعمال القوالب مع الخرسانة ذاتية التسوية . ولكن اذا كان سمك الغطاء الخرساني قليلا ، فرش الخرسانة يكون افضل . يظهر في الشكل تطبيق قميص الخرساني باستعمال قوالب ، في هذه الطريقة بعد تثبيت و تقييد الأسياخ الحديد حول العمود ، يتم صب الخرسانة و شد القوالب على مراحل . صب الخرسانة بين العمود و السقف هي اصعب مرحلة . لتأكد من إلتصاق الجيد بين الخرسانة الجديدة و القديمة ، يجب زنبرة سطح الخرسانة القديمة أو إستعمال لواصق خاصه على سطح الخرسانة القديمة . أظهرت التجارب السابقة أن تخشين السطح الخرساني يكفي لإلتصاق الخرسانة القديمة والجديدة. إذا كان الغطاء الخرساني يحيط بالعمود ، فإن انكماش الخرسانة الجديدة ستؤدي إلى احتكاك بين الخرسانة القديمة والجديدة ولن تكون هناك حاجة لزراعة البراغي. إذا كانت قوة الخرسانة الجديدة أعلى من القديمة ، عند تحليل قوة الانحناء للعمود المقوى ، يمكن أخذ بالنظر زيادة المقطع العرضي للعمود و احتسابه ، ويمكن اعتبار المواد كمواد أولية للعمود . بافتراض الحمائية ، يمكن اعتبار قدرة الانحناء للعمود والعمود النهائي ما يصل إلى 90 ٪ من القيم المحسوبة. يمكن حساب زيادة قدرة القص على أساس عدد الأطواق المضافة.

2- إستعمال قميص الفولاذي :

يعد حصر الأعمدة الخرسانة بطقة فولاذية ، طريقة أخرى لتقوية الأعمدة الخرسانية . في هذه الطريقة ، هناك زيادة طفيفة في أبعاد العمود و وزنه ، تعتمد فعالية هذه الطريقة على الصلابة المناسبة للطبقة الجديدة ضد تغير الأشكال الجانبية للخرسانة . يتم لحام صفائح الفولاذ معًا على طولها بالكامل ويتم ملء المساحة الصغيرة بين الفولاذ والعمود بملاط خاص .لتحسين أداء المجموعة ، يمكن غرس حديد التسليح لنقل الإجهاد بين الطبقة والخرسانة . الطبقة الفولاذية تزيد من مقاومة القص و تسبب بحصر الأعمدة . إذا لم يكن هناك اتصال بين الطبقة الفولاذية في طوابق المختلفة ، فلن تزداد مقاومة المحورية للعمود . لن تزداد مقاومة الإنحناء للعمود حتى يمكن توصيل طبقة الغلاف الفولاذی بالأساس و يتم توصيله بين الطبقات التالية عن طريق البلاط . باستخدام التفاصيل المناسبة ، التي تظهرها الأمثلة في الشكل ، تزداد مقاومة الانحناء للأعمدة. إستعمال قميص الفولاذي ( بشكل مستطيل أو مربع )  ليست مناسبة لتقوية الأعمدة . تأثير الرئيسي لهذا النوع من المقصان هو زيادة قوة القص في العمود . يتطلب العمود المدعم لتحسين قوة القص ، عادة مرونة الانحناء ، والتي يتم توفيرها في السترات المستطيلة فقط في الزوايا . والسبب في ذلك هو المقاومة المنخفضة لهذا النوع من السترات للتوسع الجانبي للنواة الخرسانية. لتحسين السلوك الانحنائي للسترات الفولاذية المستطيلة ، يتم استخدام عناصر المقواة في ارتفاع العمود . باستعمال عناصر المقواة ، يصبح الضغط على الخرسانة أفضل و يمنع تورمها .  يعتمد أساس تصميم السترات و عناصر المقواة على زيادة مقاومة المطيلية لإنحناء العامود . سمك عناصر المقواة لديها دور مهم في زيادة قدرة القص للأعمدة ، بحيث من خلال زيادة سمك عناصر المقواة يزيد من مقاومة القص و صلابة للأعمدة

3- إستعمال الياف FRP :

تدعيم المنشآت الخرسانية بمواد FRP المركبة تعتبر من الأساليب الحديثة نسبيا . تتميز مواد FRP بخصائص فيزيائية جيدة ، مثل قوة الشد العالية وسمك المنخفض و وزن الخفيف. في الأعمدة الخرسانية ، فإن استخدام FRP ، ضمن زيادة قدرة القص للعمود ، يغير وضع الإنكسار من القص إلى الانحناء ويزيد من ليونة بشكل ملحوظ . لإحاطة العضو الخرساني ، من الضروري أن يكون اتجاه ألياف الكربون (أحادية الاتجاه)  متعامدًا قدر الإمكان على المحور الطولي للعضو. . في هذه الحالة ، تعمل الألياف الدائرية مثل الأطواق الحديدية في الخرسانة . عند حساب قوة الضغط المحورية للعضو ، يجب ان لا نأخذ بالنظر مقاومة الألياف المتوازية مع اتجاه الطولي للعمود .