تقوية جدران القص الخرسانية
الجدران الخرسانية هي أحد العناصر الرئيسية في تحمّل الأحمال الجانبية في المباني. هذه الجدران لا توفر فقط المقاومة الكافية، بل تزيد أيضًا من مرونة المباني، مما يمنع حدوث الفشل الهش في العناصر الإنشائية.نظرًا لأن الجزء الأكبر من صلابة المباني مرتبط بصلابة الجدران القصية، فإن أي نقص أو ضعف في صلابة، مقاومة، ومرونة هذه الجدران يعتبر عيبًا عامًا في نظام التحمل الجانبي للمبنى. لذلك، يعتبر تعزيز وتقوية هذه الجدران أمرًا مهمًا في عملية تقوية المباني.
الأضرار التي تلحق بالجدران الخرسانية
أنواع الأضرار التي تلحق بالجدران الخرسانية هي كما يلي:
- تشققات قصية على شكل X
- انزلاق على طول فواصل البناء
- أضرار ذات طبيعة انحنائية (تشققات أفقية وتفتت منطقة الضغط)
التشققات القصية على شكل X:
ظهور التشققات القصية على شكل X في الجدران الخرسانية هو النوع الثاني من الأضرار المحتملة في الجدران الخرسانية.هذا الضرر القصي يعتبر نوعًا من الانهيار القصور.بسبب نمط ترتيب التشققات، تحت تأثير الأحمال الرأسية، تميل المثلثات المتساوية الساقين التي تتشكل على الجانبين إلى الانفصال عن الهيكل، مما يؤدي في النهاية إلى انهيار الهيكل.
انزلاق على طول فواصل البناء:
النوع الأكثر شيوعًا من الأضرار الزلزالية في الجدران هو ظهور التشققات على طول الفواصل التنفيذية.حدوث هذا النوع من الأضرار يرجع أساسًا إلى أن الخرسانة القديمة لم تتصل بشكل جيد بالخرسانة الجديدة أثناء التنفيذ. جميع اللوائح الحديثة للزلازل تؤكد على ضرورة تحقيق الاستمرارية في الخرسانة عند توقف العمليات الإنشائية.
الأضرار ذات الطبيعة الانحنائية:
من النادر حدوث أضرار بسبب عزوم الانحناء للجدران . ويرجع ذلك بشكل عام إلى أنه عزوم الإنحناء الموجودة عادة ما تكون أقل من قيم التصميم .
طرق تقوية الجدران الخرسانية
إذا كان الانحناء أو قوة القص أو المطيلية أو جساءة جدار القص منخفضًا لأي سبب من الأسباب ، يمكن تدعيم الجدار بالطرق التالية.الأضرار من نوع الانحناء في الجدران تحدث نادرًا. هذا يعود عمومًا إلى أن العزوم الانحنائية التي تتكون عند قاعدة الجدران أقل مقارنة بالقيم المصممة.
طرق تعزيز الجدران الخرسانية:
إذا كانت مقاومة الجدران القصية للانحناء، والقص، والمرونة، أو الصلابة منخفضة لأي سبب، يمكن تقوية الجدار باستخدام إحدى طرق تعزيز الهياكل:
استخدام الغلاف الخرساني:
إحدى الطرق الشائعة لتقوية الجدران الخرسانية هي استخدام طبقة خرسانية .أحد الطرق الشائعة لتعزيز الجدران الخرسانية هو استخدام الغلاف الخرساني، أو ما يُعرف بتعزيز الجدران بطريقة القمیص الخرساني.
يمكن تنفيذ الغلاف الخرساني بطرق مختلفة. أنواع طرق التعزيز باستخدام الغلاف الخرساني تشمل ما يلي:
- زيادة سمك الجدار باستخدام الخرسانة الرش
- إنشاء جدران قصية جديدة بجانب الجدار القديم
- ملء الفتحات بالخرسانة المسلحة
في هذه الطريقة، يمكن تحقيق الاتصال بين الخرسانة القديمة والجديدة من خلال تثبيت المسامير. كما يتم أيضًا زرع التسليح الجديد داخل الألواح والأعمدة.
استخدام الألواح الفولاذية:
توصيل الألواح الفولاذية بالجدران الخرسانية باستخدام المسامير يمكن أن يزيد من مقاومة الجدران ومرونتها من جانب واحد أو من كلا الجانبين. ومع ذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن تعزيز الجدران يجب أن يمنع حدوث الفشل القصي الهش، بل يجب أن يتم تصميمه بحيث يحدث الفشل بشكل انحنائي مرن.
استخدام الألياف المركبة (FRP):
لتأمين السعة والأداء المطلوبين، يمكن استخدام نظام الألياف المركبة (FRP) لتقوية وترميم وتعزيز الجدران الخرسانية وكذلك الجدران المبنية.استخدام نظام تعزيز الجدران القصية بالألياف المركبة (FRP) لا يعزز فقط المقاومة الانحنائية والقصية، بل يساهم أيضًا في توزيع الإجهادات على كامل السطح بدلاً من التركيز في نقطة معينة.لذا، يتم حماية الجدار ضد الأحمال الجانبية الديناميكية، والحركات المتكررة الناتجة عن الزلازل، والبيئات القابلة للتآكل.بإجمال، يمكن تحقيق الأمور التالية باستخدام مواد الألياف المركبة (FRP):
- زيادة المقاومة الانحنائية: تعزيز قدرة الجدران على مقاومة الأحمال الانحنائية
- زيادة المقاومة القصية: تحسين مقاومة الجدران للأحمال القصية
- زيادة الصلابة: تحسين صلابة الجدران وتعزيز قدرتها على التحمل
- زيادة المقاومة ضد الانفجارات: تعزيز القدرة على تحمل تأثيرات الانفجارات
- التحكم في انتشار التشققات: الحد من انتشار التشققات وتعزيز استقرار الجدران
- زيادة المتانة والعمر الافتراضي: تحسين مقاومة الجدران للتآكل وزيادة عمرها الافتراضي
- العزل المائي والحراري: توفير الحماية من الماء والعزل الحراري باستخدام FRP
- زيادة المرونة: تحسين قدرة الجدران على التكيف مع التشوهات والحركات
- ترميم التآكل: إصلاح الأضرار الناتجة عن التآكل باستخدام FRP
تعزيز الهياكل الجدارية باستخدام ألياف FRP
يمكن تقوية أنواع مختلفة من الجدران الهيكلية المسلحة وغير المسلحة باستخدام طريقة التعزيز بألياف FRP، والتي تشمل:
- تعزيز الجدران القصية الخرسانية باستخدام ألياف FRP
- تقوية الجدران الخرسانية غير المسلحة باستخدام ألياف FRP
- تعزيز الجدران المبنية باستخدام ألياف FRP
تقوية الجدران الخرسانية المقاومة باستخدام مواد FRP
لتعويض ضعف القص في الجدار، يتم تثبيت ألياف FRP أحادية الاتجاه بمحاذاة طول الجدار وبالتوازي مع التسليح العرضي بشكل أفقي على كلا وجهي الجدار.يعمل FRP على النحو التالي، بعد حدوث تشقق قصي في الخرسانة، يزداد التشوه في منطقة FRP، وتنتقل القوى إلى FRP.تشير النتائج إلى أن تعزيز القص في الجدران باستخدام ألواح FRP يؤدي إلى زيادة مقاومة الخضوع، المقاومة النهائية، والمرونة للجدار. وتحدد قدرة القص للـ FRP في هذه الحالة بناءً على قدرة القص للمقاطع المستطيلة المغلفة بألياف FRP.
تعزيز الانحناء للجدران القصية الخرسانية المعززة بألياف FRP
لتعويض ضعف الانحناء في الجدار، يتم تثبيت الألواح والألياف FRP على طول ارتفاع الجدار بشكل عمودي وبالتوازي مع التسليح الطولي.طريقة التثبيت عادةً ما تكون على النحو التالي: يتم تثبيت ألياف FRP على كلا وجهي الجدار.طريقة تعاون ألياف FRP في تحمل الأحمال الانحنائية على الجدار تشبه دور القضبان الرئيسية (الطولية) داخل الجدار. إذا كانت ألياف FRP تستخدم لزيادة المقاومة الانحنائية على الجدار بشكل عمودي، فمن الضروري تأمين نهاياتها بشكل مناسب في قاعدة الجدار لضمان انتقال القوى الموجودة في هذه الألواح إلى قاعدة الجدار. لتأمين نهايات الألواح الانحنائية، يمكن استخدام مقطع زاوي فولاذي بالقرب من قاعدة الجدار حيث يتم تثبيته بالبراغي، أو يمكن استخدام لوحة قص FRP عمودية على طبقة FRP الانحنائية في نهاية الطبقة.حالة فشل الجدار الذي يعاني من ضعف في الانحناء تبدأ بتكون تشققات شدّية أفقية على حواف الجدار بالقرب من قاعدة الجدار، ومن ثم يتعرض القضبان الشدّية الخارجية للتسليح.تقوية الانحناء للجدار باستخدام ألواح FRP تؤدي إلى زيادة مقاومة التشققات، مقاومة الخضوع، الصلابة الثانوية عند الخضوع، وزيادة المقاومة النهائية للجدار. كما أن نوع الفشل يكون في حالة الانحناء القابل للتشوه، حيث يحدث الفشل على شكل تحطم في قاعدة الجدار تحت الضغط. قبل حدوث تشققات في الخرسانة وجريان الفولاذ داخل الجدار، تكون مساهمة ألياف FRP في تحمل الأحمال الواردة منخفضة. ولكن بعد جريان الفولاذ الانحنائي وتشققات الخرسانة الشدّية، تزداد مساهمة FRP بشكل ملحوظ في تحمل الانحناء المؤثر على العنصر.حالة الفشل في هذا النوع من التعزيز تكون قابلة للتشوه حتى اللحظة التي تنفصل فيها ألياف FRP عن سطح الخرسانة. بعد ذلك، يحدث انخفاض حاد في قدرة التحميل للعضو. إذا تم استخدام تعزيز الانحناء والقص معًا، عن طريق تثبيت ألياف FRP بشكل أفقي وعمودي على الجدار، فإن الزيادة في مقاومة الخضوع، الصلابة الثانوية، المقاومة النهائية، والمرونة تكون أكبر مقارنةً بالحالات السابقة.في هذا النظام من التعزيز باستخدام FRP، يكون وضع الألياف بشكل أفقي هو الذي يعزز الألياف الانحنائية ويثبتها.
زيادة مرونة الجدار القصي الخرسانة المعزز بألياف FRP
نقص المرونة يُعدّ من أبرز نقاط الضعف في الجدران القصية عند مواجهة القوى الجانبية الناتجة عن الزلازل.من أبرز أسباب هذا النقص يمكن الإشارة إلى وصلة القضبان الطولية في المناطق القابلة لتكوين المفاصل البلاستيكية، وعدم كفاية التقييد في المناطق الحدودية، وعدم كفاية تأمين القضبان العرضية.حالة الفشل في هذه الحالات تكون مفاجئة وهشة، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في قدرة التحميل.بشكل عام، لتحقيق مرونة مناسبة، من الضروري تجنب جميع حالات الفشل الهشة.
إذا كان FRP القصي يحيط بالجدار بالكامل (تقييد خارجي) أو يتصل بـ FRP القصي، فإن ذلك يساهم في تقييد القضبان. في هذه الحالة، يقوم الالتفاف بـ FRP بتقييد وتقليل التشققات التي تتكون على طول القضبان الطولية. بشكل عام، يجب أن تكون قدرة القص للجدار المعزز بـ FRP كافية لتكوين مفصل بلاستيكي على طول الجدار دون حدوث فشل قصي.سلوك القوة – الإزاحة لجدار معزز بـ FRP عند موضع الوصل باستخدام الحلقات الهيستيرية يُظهر أن هناك مقداراً كبيراً من الانحناء غير المرن يحدث في قاعدة الجدار، مما يؤدي إلى امتصاص كمية كبيرة من الطاقة.كما يُظهر سلوك الهيستيريا لجدران معززة بـ FRP باستخدام مخططات القوة – الإزاحة، فإن التعزيز بـ FRP هو طريقة فعالة لزيادة تقييد العناصر الحدودية وتأمين القضبان العرضية للجدار.
لزيادة فعالية تأثير المركب FRP في تعزيز الجدران الخرسانية، يمكن إحاطة الجدار داخلياً. لتحقيق ذلك، يجب تقسيم الجدار إلى عدة أقسام عن طريق زراعة القضبان والتسليح بشكل مستمر. في هذه الحالة، يتم إحاطته داخلياً باستخدام البراغي وخارجياً باستخدام ألياف FRP.
قواکم الله عندی سوال ممکن تقوية جدران القص بدون إخلاء المبنى؟
شکراً في بعض الحالات يمكن تنفيذ أعمال التقوية بدون إخلاء المبنى، ولكن يعتمد ذلك على مدى تعقيد الأعمال ومدى تأثيرها على استخدام المبنى.