في البناء والصناعات واسعة النطاق ، غالبًا ما تلعب الهياكل الخرسانية المسلحة دورًا رئيسيًا ، حيث تعمل كإطارات وأسقف ومنصات وظيفية للمباني المختلفة. إنها تحمل أحمالًا متعددة الأطنان تعمل في أوضاع ثابتة وديناميكية. بمرور الوقت ، لا يمكن للضغط إلا أن يؤثر على حالة الهيكل. نتيجة لذلك ، فإن تعزيز الهياكل الخرسانية المسلحة مطلوب بطريقة أو بأخرى. تعتمد المنهجية المحددة لتنفيذ مثل هذه العمليات على ظروف تشغيل المنشأة والمعايير الفنية والمادية ومتطلبات التخطيط.
ما هي الهياكل الخرسانية المسلحة؟
بادئ ذي بدء ، يجب أن تقرر ما هو الهيكل الخرساني المسلح من حيث المبدأ. في بناء رأس المال ، هذاجزء من الهيكل الذي يتحمل الأحمال التشغيلية المتزايدة. يتكون أساس الهيكل من هيكل خرساني ، وتستخدم قضبان التسليح كتعزيز أساسي لها. في الوقت نفسه ، يمكن تقوية وترميم الهياكل الخرسانية المسلحة بشكل شامل وجزئي. إذا تم تحديد منطقة معيبة على السطح من خلال التشخيص ، فسيكون الإصلاح متعلقًا بشكل أساسي بهذا الجزء ، على الرغم من أنه يجب التحقيق أولاً في أسباب التدمير ، وهو ما يمكن أن يبرر جدوى إعادة بناء أقسام أخرى من الهيكل.
ما المقصود بالتضخيم على هذا النحو؟ هذه عملية فنية في البناء ، بسببها يتم تمديد العمر التشغيلي للمباني والهياكل الفردية على وجه الخصوص. هناك طرق مختلفة لإصلاح وتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة. كل منهم ، بدرجات متفاوتة ، تنطوي على حل المهام التالية:
- زيادة قوة العقد والمكونات الحاملة للهيكل من خلال تضمين عناصر جديدة. يمكن أن يكون الأخير عبارة عن عوارض ، عتبات ، أجزاء ناتئ ، مقويات ، إلخ.
- تفريغ أو إعادة توزيع الكتلة التي تعمل على قاعدة الخرسانة المسلحة. في هذه الحالة ، يتأثر ترتيب الهياكل التي تؤثر ميكانيكيًا على منطقة التحصين المستهدفة. يقلل التفريغ من متطلبات الهياكل الخرسانية المسلحة.
- زيادة خصائص القوة الأساسية للكائن وعناصره عن طريق الاستبدال.
عندما يكون من الضروري تعزيز RC-التصاميم؟
حتى في مرحلة تركيب الإطار الداعم ، يتم اختيار الحلول التقنية ومواد البناء وفقًا للأحمال المستقبلية مع توقع التشغيل على المدى الطويل. بمرور الوقت ، وبسبب عوامل مختلفة ، تتدهور الحالة الفنية للهيكل وهناك حاجة لدعم عناصره الحاسمة. يجب تنفيذ التعزيز الكامل للهياكل الخرسانية المسلحة في الحالات التالية:
- فقدان قوة التصميم بسبب تقادم المواد وإرهاقها. هذا ينطبق بشكل خاص على الهيكل الخرساني ، الذي يتعرض لتأثيرات كيميائية سلبية وضغط ميكانيكي طبيعي.
- إعادة تصميم المبنى ، ونتيجة لذلك تم تغيير تكوين الجدران الحاملة ، والعوارض ، والأعمدة ، والدعامات ، ووحدات التحكم. قد تكون هناك حاجة للتقوية أو الإغاثة الجماعية في نقاط الربط الهيكلية.
- تغيير عدد الطوابق. هناك أيضًا إعادة توزيع للوزن على الأعمدة والأسقف والجدران ، الأمر الذي يتطلب مراجعة وقدرة تحمل عناصر الهيكل.
- حركات الأرض التي شوهت بالفعل أو غيرت تكوين التأثير على الأساس ، وبالتالي على العقد الحاملة للإطار. مطلوب أيضًا استعادة توازن القوة بين الهياكل.
- تدمير أو تلف جزئي للأجزاء الحاملة أو العناصر الفردية بسبب الحوادث أو الكوارث الطبيعية أو الزلازل أو الكوارث من صنع الإنسان.
- عند اكتشاف أخطاء في مرحلة التصميم أو تحديدها بالفعل أثناء تشغيل المبنى
في هذه الحالة ، الرئيسي والأكثرالأسباب الشائعة التي تستلزم الحاجة إلى تعزيز الهياكل الخرسانية المسلحة بطريقة أو بأخرى. يجب تحديد الطبيعة المحددة للتلف أو التلف خلال مسح شامل ، على أساسه يتم تطوير مشروع لتقوية الهيكل ويتم اختيار أفضل طريقة لتنفيذه.
تشخيص واستكشاف الأخطاء وإصلاحها في التصميم
يتم إجراء الفحص الفني وفقًا للجدول الزمني أو غير مجدول في حالة وجود علامات واضحة على تدمير المبنى. يتم تنظيم هذا الجزء من الأنشطة من خلال معايير الاختبار غير المدمرة وفقًا لـ GOST 22690 و 17624. يتم إجراء التقييم بناءً على نتائج المسح وفقًا لمجموعة القواعد (SP) بشأن تعزيز الهياكل الخرسانية المسلحة بموجب الرقم 63.13330.
تبدأ إجراءات التشخيص بفحص بصري ، يتم خلاله اكتشاف الضرر الخارجي - العيوب ، والرقائق ، والشقوق ، وما إلى ذلك. لاكتشاف الضرر الخفي ، يتم استخدام طرق اختبار غير مدمرة. يتم حل هذه المهام عن طريق معدات خاصة ، على سبيل المثال ، باستخدام كاشفات الخلل الكهرومغناطيسية أو فوق الصوتية. على وجه الخصوص ، غالبًا ما تستخدم أجهزة الموجات فوق الصوتية التي تعمل بواسطة أساليب georadar و echo-pulse لاستكشاف أخطاء الخرسانة المسلحة وإصلاحها. أثناء الفحص ، الفراغات ، وجود مكونات عدوانية في الهيكل ، تدمير قضبان التسليح ، آثار التآكل ، إلخ.
بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، تم تطوير إستراتيجية أخرى لإزالة الضرر أو الإصلاح أو الاستعادة أوإعادة توزيع الأحمال. في نفس المرحلة ، يمكن لعلماء العيوب تقديم توصيات بشأن تقوية الهياكل الخرسانية المسلحة ، مع مراعاة خصائص الضرر الذي لا يمكن إصلاحه إلا عن طريق أدوات الاختبار غير المدمرة. سيتم لعب دور مهم في تحديد كيفية تقوية الهيكل من خلال المعلمات التقنية والفيزيائية المحددة التي يتم تشغيل الهيكل عليها.
اكتساب المواصفات
قد تختلف معلمات التعزيزات اعتمادًا على تكوين تطبيق القوة الإضافية والمتطلبات المحددة لدعم الهيكل. أكثر الخصائص شيوعًا هي معامل مرونة الدعم وقوة الشد. وبالتالي ، فإن التعزيز الأمثل للهياكل الخرسانية المسلحة بالمواد المركبة يوفر في المتوسط مرونة في نطاق 70.000-640.000 ميجا باسكال ومؤشرات قوة الشد - من 1500 إلى 5000 ميجا باسكال. بالطبع ، ليس من الضروري في كل حالة السعي لتحقيق أقصى قدر من الأداء. يعتمد اختيار إمكانات الطاقة المحددة لعناصر الدعم والتعزيز على الحالة الحالية لهيكل الخرسانة المسلحة.
بالنسبة لمعلمات الأبعاد ، فإنها ستعتمد على مخطط التقوية ، الذي يتم تجميعه على أساس حل التخطيط. على سبيل المثال ، يمكن إجراء تقوية مجزأة للبلاطة الخرسانية المسلحة عن طريق دعم إضافي لوحدة غير ملحومة متجانسة بسمك 300 مم. عادةً ما تحتوي أعمدة التسليح على قسم متوسط يبلغ 400 × 400 مم ويتم وضعها تحت الأرضية بزيادات تتراوح من 5 إلى 7.5 م.تحددها حالة الإجهاد والانفعال للأرضيات والجدران الحاملة.
في شكل معقد ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة بألياف الكربون الخصائص التقنية التالية:
- سمك العنصر 0.3 مم
- العرض - 300 ملم
- الوزن - 500 جم / م2.
- معامل المرونة - 230000 نيوتن / مم2.
- الكثافة - 1.7 جم / سم3.
- قوة الشد - 4000 نيوتن / مم2.
- قوة القص للهيكل - 7 نيوتن / مم2.
- قوة الانضغاط للمواد - 70 نيوتن / مم2.
- تشوه عند كسر الهيكل - 1.6٪.
- التصاق الألياف المركبة بالهيكل الخرساني - 4 نيوتن / مم2.
- معامل يونغ - 400 نيوتن / مم2.
خصوصية استخدام المواد المركبة الحديثة تعود إلى حقيقة أن التركيب اللاصق يلعب دورًا مهمًا في عمليات التجميع معهم. غالبًا ما تعمل كوسيلة إحكام واستعادة مستقلة لتقوية الهيكل الخرساني. على سبيل المثال ، قد تؤدي مركبات الإيبوكسي وظائف سد اللحامات والمفاصل التكنولوجية بشكل جيد.
اللوائح
في عملية حساب وتصميم وتنفيذ أعمال التركيب ، يجب أن يسترشد المرء بالعديد من GOSTs ، من بينها 31937 و 22690 و 28570. تنظم هذه الوثائق بدرجات متفاوتة صيانة وإعادة بناء المباني والهياكل. من الضروري أيضًا مراعاة معايير المستند SP 63.13330 ، الذي يعطي تعليمات محددة بشأنتنظيم وتنفيذ إجراءات الإصلاح والترميم ، بما في ذلك تعزيز الهياكل الخرسانية المسلحة بالمواد المركبة. سيساعد SP 164.1325800 أيضًا في استخدام مواد بلاستيكية وألياف زجاجية أخرى للتعزيزات. اللوائح العامة التي يجب الانتباه إليها هي كما يلي:
- تطوير مشروع التعزيز يجب أن يتم فقط على أساس البيانات من المسح الميداني للمنشآت
- بحلول وقت حساب المواد وتكوين أعمال التثبيت ، يجب إعداد معلومات حول حجم الكائن المستهدف ، وحالته ، وطرق التعزيز ، وقوة الخرسانة ، وما إلى ذلك.
- بعد الفحص ، يتم اتخاذ قرار أساسي بشأن قبول الهيكل للإصلاح مع مزيد من العمليات.
- يجب تنفيذ تدابير التعزيز بحيث توفر الألياف المركبة أو القضبان المعدنية عملًا مشتركًا مع الهيكل الخرساني.
- لا يسمح بتعزيز الهياكل التي بها جيوب من التآكل.
- في عملية تحضير المشروع ، من المهم أيضًا حساب الحاجة إلى توفير خصائص حماية إضافية للمادة ، على سبيل المثال ، لتضمين الطلاء المقاوم للحرارة أو المقاومة للرطوبة في الهيكل.
فوائد الخرسانة المسلحة
إلى جانب القواعد التي تحكم إصلاح وترميم هياكل المباني ، سيكون من المفيد إعداد قاعدة من المواد المنهجية التي ستساعد في البدايةحل المهام في الممارسة. حتى الآن ، هناك العديد من الإرشادات المرئية التي تصف التقنيات خطوة بخطوة وبشكل مرئي لتطبيق طرق محددة لإعادة بناء هياكل معينة. على سبيل المثال ، تقدم LLC "Interaqua" و "NIIZHB" دليلاً شاملاً لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة بمواد مركبة بناءً على مجموعة القواعد SP 52-101-2003. تصف المادة اختيار الحلول الهيكلية ، ومبادئ حساب تقوية الجدران والأسقف ، فضلاً عن الأساليب التكنولوجية لاستخدام أجزاء الكربون.
إذا كنا نتحدث عن المنشآت الصناعية ، فيمكن استخدام أدلة إرشادية عالية التخصص ، والتي تركز أيضًا على ظروف التشغيل الخاصة للهياكل. على وجه الخصوص ، تقدم Far East PromstroyNIIproject LLC تعليمات لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة لسلسلة 1.400.1-18. تسلط هذه المادة الضوء على الفروق الدقيقة في تقوية الجدران والأسقف الحاملة في هيكل المباني الصناعية.
تطوير مشروع التعزيز الهيكلي
المهمة الرئيسية لهذه المرحلة هي تقديم حل تقني محدد لتنفيذ تقوية هيكل الكائن المستهدف. أثناء عملية التطوير ، يسترشد المتخصصون ببيانات عن خصائص مواد البناء ، ومعاييرها الهندسية ، وظروف التشغيل والأضرار الحالية. في الوقت الحالي ، تم تطوير مبادئ التصميم التالية لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة:
- ربط المكونات. الخطأ الشائع الذي يحدث أثناء البناء هو النظر في موقع العملبشكل منفصل. أي ، الجدار الحامل ، على سبيل المثال ، سيتم حسابه بناءً على الأحمال المباشرة عليه دون التركيز على عوامل التأثير القريبة. في الواقع ، لا يمكن تصميم نظام متين وعالي الجودة إلا مع مراعاة شاملة لجميع عوامل التشغيل.
- التحسين. يمكن حل مهام تقوية الهياكل بطرق مختلفة ، وفي كل حالة تقريبًا يوجد حل يسمح للمنشأة بالحفاظ على حياة عمل عالية. ولكن في الوقت نفسه ، من المستحسن السعي لتقليل مقدار العمل وكتلة الأجزاء الداعمة المساعدة وترشيد استخدام المواد الاستهلاكية. كلما انخفضت درجة التدخل في هيكل الهيكل ، زادت موثوقيته. بالمناسبة ، التقنيات الحديثة لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة بمواد مركبة ، وهي أصغر حجمًا ووزنًا مقارنة بنظيراتها المعدنية ، تسمح فقط بتقليل حجم تضمين العناصر الأجنبية.
- الترشيد الاقتصادي. حتى لو كان من الممكن استخدام موارد مالية كبيرة في تنفيذ مشروع التعزيز ، فمن المهم مراعاة أن الحلول التقنية المعقدة والواسعة تتطلب دائمًا تكاليف عالية بالفعل في عملية الصيانة أثناء تشغيل الهيكل.
- الامتثال للمتطلبات المحددة. يجب أن تأخذ كل مرحلة تصميم في الاعتبار كلاً من القواعد المعيارية العامة والمتطلبات المحددة للجهاز الفني والهيكلية فيما يتعلق بالمبنى المستهدف.
قواعد حساب تقوية الهياكل الخرسانية المسلحة
الحساب الفني للهياكل هو أساس أعمال التصميم ، حيث ترتبط الأحمال الفعلية بإمكانيات الطاقة للمواد المستخدمة في التعزيز. البيانات الأولية للحساب المعقد مأخوذة من مخطط التصميم وأبعاده وأحمال التمثيل وطبيعة الضرر. المقالات المنفصلة في تقييم المواد لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة هي مؤشرات محسوبة لقوة الضغط ، ارتفاع منطقة الضغط ، الاستقرار على طول المقاطع المائلة ، إلخ.
القيمة الأساسية للتصميم ، والتي تحدد القدرة على التعامل مع الأحمال الفعلية ، ستكون لحظة الانحناء الأقصى. لحسابها ، يتم استخدام عوامل الموثوقية للمواد والحمل. يتم أيضًا تحديد طبيعة توزيع الضرر على المقطع العرضي للهيكل ، مع مراعاة درجة مرونته. إذا تجاوزت لحظة الانحناء القصوى الأولية عملية التكسير على طول المقطع ، فيجب إجراء الحساب بنفس الطريقة المتبعة في القسم الذي به تشققات ، دون مراعاة إمكانية تطور التشوه.
تُستخدم القيم الثابتة للمواد المستهدفة أيضًا في الحسابات لتقوية الهياكل. المبادئ التوجيهية الحديثة لتعزيز الهياكل الخرسانية المسلحة ، على وجه الخصوص ، تعتمد على المؤشرات التالية:
- القوة - تتراوح من 1000 إلى 1500 ميجا باسكال ، ولكن ليس أقل.
- معامل المرونة - من 50 إلى 150 جيجا باسكال.
- درجة حرارة انتقال الزجاج (المستخدمة للمركبات) - لا تقل عن 40 درجة مئوية.
يتم تحديد معلمات الأبعاد وتكوين التركيب بشكل فردي فيما يتعلق بملفتصاميم
تصنيف طرق التعزيز
التقنيات الحديثة تجعل من الممكن استخدام قائمة واسعة من وسائل التعزيز الفني للهياكل المختلفة ، والتكيف مع ظروف التشغيل المحددة. على المستوى الأساسي ، يجدر تقسيم جميع الطرق لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة بناءً على حالتها المادية. على وجه الخصوص ، يمكن تمييز العناصر السائلة والمنسوجة والصلبة. في الحالة الأولى ، سيتم إجراء التعزيز وفقًا لطريقة إصلاح الضرر الخارجي. يمكن أن يكون هذا هو القضاء على التشققات عن طريق ملاط الأسمنت الرملي ، وختم الوصلات بمركبات البناء اللاصقة. يتم استخدام مواد النسيج بشكل أقل تكرارًا وغالبًا كعامل تقوية ، والذي يتم تطبيقه على المنطقة المصبوبة بنفس حلول التقوية.
أما بالنسبة للمواد الصلبة ، فهي أجزاء هيكلية متكاملة أو متراكبة بطريقة ما على هيكل تالف. في هذه الحالة ، يمكن تقسيم طرق تقوية الهياكل الخرسانية المسلحة حسب نوع المواد المستخدمة (معدن ، مركبات ، حجر) وتكوين التثبيت. الطريقة الأكثر شيوعًا للتعزيز بالمنتجات الصلبة هي تقوية الحزام ، حيث تشبك الوسادات الجانبية المنطقة التالفة. لكن هذه ليست الطريقة الوحيدة لاستخدام مثل هذه المنتجات.
الطرق الأساسية لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة
اعتمادًا على نتائج المسح الأولي وبناءً على قرار التصميميمكن استخدام الطرق التالية لتعزيز الهياكل الخرسانية المسلحة:
- وضع جبس ترميم لترميم هيكل السطح الخرساني. إذا كانت هناك مناطق مفتوحة لمرور التسليح ، يتم أيضًا إغلاقها بمخاليط أولية أو جص.
- إدخال ملاط خرساني في التجاويف والشقوق والفراغات والعيوب الهيكلية الداخلية الأخرى التي تم اكتشافها بواسطة الاختبار غير المدمر.
- الخرسانة المرشوشة مع مزيج الخرسانة. يتم تطبيق ملاط خرساني على السطح بمدافع خاصة بسرعة عالية. تسمح آليات معالجة المناطق المتضررة بتشكيل طبقات تقوية كثيفة ذات قوة عالية.
- تعزيز الأساس الذي يقوم عليه الهيكل. يتم ذلك من خلال المشابك الخرسانية المسلحة والأحزمة المعدنية وأربطة التثبيت وعناصر صلبة أخرى.
- تقوية الأعمدة والعوارض والجدران الخرسانية المسلحة من خلال تركيب مقاطع تسليح وإطارات وقمصان معقدة. في مثل هذا الجهاز ، يمكن استخدام عناصر التعزيز والقوالب والخرسانة المرشوشة. نظرًا لأن هذه الطريقة تنطوي على إنشاء هياكل إضافية مهمة إلى حد ما ، فإن التوصيات لتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة توصي بحساب الحد الأقصى للحمل على السقف بعناية. خلاف ذلك ، بعد مرور بعض الوقت سيكون من الممكن اكتشاف الشقوق الموجودة بالفعل في هيكل العناصر الحاملة ذات المستوى السفلي.
- زيادة نقطة في متانة العارضتين ، والحزم ، والأعمدة والعناصر الداعمة مع المركبات. لهذه الأغراض ، يتم تصنيع الأجزاء الصغيرة ، ولكن المتينة من ألياف الكربون ، والكيفلار ، والكربون وإلخ
كما تظهر الممارسة ، فإن الحل الأكثر فاعلية في دعم إمكانات الطاقة لهياكل الخرسانة المسلحة هو على وجه التحديد التغيير الهيكلي في أساسها. على العكس من ذلك ، فإن إضافة الجدران والأسقف بعناصر دعم خارجية مثل الدعامات تعتبر غير فعالة وغير مجدية من الناحية التكنولوجية. لكن مرة أخرى ، يجب اتخاذ قرارات محددة على أساس مسح شامل وحساب.
التعزيز بالفولاذ والمركبات - أيهما أفضل؟
يعتمد التقسيم الأساسي في العديد من الطرق لتقوية هياكل البناء على نوع المواد المستخدمة. قضبان الطاقة الصلبة والعناصر الهيكلية هي أكثر تجهيزات التسليح شيوعًا ، ولكن يمكن تصنيعها على أساس سبائك الصلب التقليدية ، وباستخدام البلاستيك الحديث. ايهما افضل
تشمل مزايا المعدن تنوعه وقوته العالية وتكلفته المعقولة. بالمناسبة ، يمكن أن يكلف تقوية الهياكل الخرسانية المسلحة بألياف الكربون ، مع جميع الصفات التقنية والفيزيائية الإيجابية ، 20-30 ٪ أكثر من استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة. ما الذي يبرر هذه التكاليف؟ ومع ذلك ، تُظهر المركبات قوة شد غير مسبوقة تتجاوز حتى الفولاذ. أيضًا ، على عكس الخرسانة ، تتميز ألياف الكربون بمصدر قوة إجهاد أعلى ، مما يلغي إجراءات الترميم الوسيطة أثناء التشغيل طويل المدى للمبنى. هل هناك عيوب في المواد المركبة بجانب السعر المرتفع؟ هناك فروق دقيقة في الخصائص البيئية ، منذ ذلك الحينلا يزال البلاستيك هو أساس المادة ، لكن أهمية تأثير المضافات الاصطناعية ضئيلة من حيث الخطر على البشر.
الخلاصة
تدابير إصلاح وترميم وتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة ، كقاعدة عامة ، تتطلب الكثير من التكاليف التنظيمية والمالية. هذا بسبب تعقيد تصميمها والمشاكل التكنولوجية لأداء عمليات التثبيت. يجب تنفيذ حتى الإجراءات التجميلية البسيطة على عدة مراحل - من استكشاف الأخطاء وإصلاحها مع تحضير كائن للعمل إلى التخلص المباشر من التلف أو زيادة خصائص قوة المواد. لذلك ، في التوصيات المتعلقة بتصميم تقوية الهياكل الخرسانية المسلحة ، يشير الخبراء إلى الحاجة إلى النظر في الخيارات الأكثر مرونة من الناحية الفنية لحل المشكلة. على سبيل المثال ، فإن أبسط استبدال للحديد الصلب بقطر 12 مم بقضيب من ألياف الكربون بسمك 8 مم مع نفس تأثير التعزيز سيقلل حتى 50٪ من تكاليف الطاقة. لكن بالطبع ، هذا التحسين ليس ممكنًا دائمًا. في أي حال ، يجب أن تبرز مبادئ الحفاظ على القوة والمرونة والصلابة المطلوبة للهياكل. إن اتباع الخطط المعيارية وخطط التثبيت عالية الجودة سيجعل من الممكن إجراء التعزيز بشكل عقلاني ، قدر الإمكان ، تأجيل الوقت اللازم لاستكمال إعادة بناء المبنى مع استبدال الهيكل الخرساني المسلح.
