تقویه الأعمدة والعوارض الخرسانية باستخدام FRP

ما معنى تقوية العمود الخرساني؟

يعد التصميم المناسب للأعمدة والعوارض الخرسانية المسلحة أمرًا مهمًا جدًا لخلق قوة هيكلية في المبنى ، خاصةً ضد الزلازل والكوارث الطبيعية الأخرى.

عمود الخرسانة المسلحة عبارة عن عضو هيكلي مصمم لتحمل الأحمال الضاغطة. تستخدم الخرسانة مع إطار فولاذي مدمج للتقویه. لأغراض التصميم ، يتم تقسيم الأعمدة إلى فئتين: أعمدة قصيرة وأعمدة ضيقة.

يتم التحكم في قوة الأعمدة القصيرة من خلال قوة المادة والشكل الهندسي للمقطع العرضي. الأعمدة الضيقة مناسبة عندما يكون المقطع العرضي صغيرًا بالنسبة لطولها. على عكس الأعمدة القصيرة ، فإن الأعمدة الضيقة محدودة بشكلها الهندسي ، وتنحني قبل أن يكون لحديد التسليح الخرساني أو الفولاذي تأثير.

سلوك الانحناء للشعاع المقوى FRP

يعد تقوية الأعمدة الخرسانية مسألة مهمة يتم فيها التعبير عن مجموعة متنوعة من الأساليب في هذا المحتوى ويتم تنفيذها بواسطة بناه بیکران سازان.

يمكن فحص عوارض الخرسانة المسلحة تحت الانحناء وكذلك التغييرات التي تحدث في مراحل التحميل المختلفة في قيم الإجهاد والانفعال للأقسام تحت تأثير الأحمال المركزة. يحتوي منحنى الإزاحة بالقوة في هذه الحزم على ثلاثة منحدرات مختلفة ، ويرتبط الجزء الأول من المنحنى بحد تكسير الخرسانة الشد ، حيث تكون صلابة الحزمة عالية (على غرار العارضة غير المقواة). إلى حد التكسير للخرسانة القابلة للشد ، عندما يتدفق حديد التسليح ، يتناقص منحدر المخطط ، لكن صلابته لا تزال أكبر من تلك الخاصة بالحزمة غير المدعمة ، ويرتبط الجزء الثالث بقوة الخضوع لحدائد التسليح إلى تمزق FRP أو فصل FRP عن سطح الخرسانة.

نظرًا لمعامل المرونة العالي لمواد FRP ، فإن لصقها على الحزمة يزيد من الصلابة ويقلل من الشعاع. أيضًا ، تُظهر مواد FRP سلوك إجهاد – إجهاد خطي حتى لحظة التمزق ، وبدون تمزق الطاقة الكافية ونقص منطقة العائد المماثلة لمنطقة إنتاج الفولاذ ، فإنها تتمزق.

لذلك ، فإن تقويتها وتركيبها على العارضة يقلل من ليونة وكمية امتصاص الطاقة.تجدر الاشاره الی ان انخفاض الطاقه الممتصه یرجع الی استسلام المحلی حدائد التسلیح الطویله فی نطاق تمزقFRP  لانه فی العوارض غیر المقواه، تتشقق الحزمه فی نطاق واسع و تستسلم حدائد التسلیح، بینما فی الحزم المقواه، تکون حدائد التسلیح فقط فی مرحله التمزق، یتشوهFRPS  و یمتص الطاقه.

بشكل عام ، يتم تقليل ليونة الحزمة عن طريق زيادة طبقات FRP. لذلک، نظرا لحقیقه ان قیمه الانفعال النهائیه لنوادFRP عالیه جدا مقارنه بالفولاد، عندما یتم توصبل هذه المواد بسطح الشد بواسطه الایبوکسی للتقویه و التعزیز الانحناء، قبل ان یبدا مرکب FRP فی تحمل الاحمال العالیه، فولاذ یصل الی حاله استسلامه.

لذلك ، لا يمكن زيادة صلابة الحزمة أو حملها الناتج دون زيادة المقطع العرضي لـ FRP ، لمزيد من التعاون في حمل الحزمة قبل استسلام الفولاذ. بشكل عام ، يزيد للتقویه وتقوية الحزمة بنظام FRP من سعة المقطع العرضي النهائية.

سلوك القص للشعاع المقوى FRP

إذا كانت الشعاع الخرساني ضعيفًا في مقاومة القص أو بعد تقوية الانحناء ، فإن قدرته على القص تكون أضعف في مقاومة القص من قدرة الانحناء ، فيجب أيضًا مراعاة تقوية القص. تقوية القص في معظم الحالات ، يعتبر خطوة أساسية وأساسية في التقویه الفعال للحزم الخرسانية.

إن استخدام ركيزة FRP لتقوية الانحناء لحزم الخرسانة المسلحة له تأثير ضئيل على زيادة قوة القص ، لذلك يتم إهمال تأثير تقوية الانحناء للحزم عند تصميم تقوية القص.

يجب التأكيد هنا على أنه على الرغم من أن الألياف الملصقة على الأسطح الجانبية على طول الحزمة لا تساهم بشكل كبير في قدرة القص للحزمة ، إلا أن الألياف الملصقة على هذه الوجوه في زوايا أخرى تساهم في زيادة قوة القص في الحزم. تعد معظم الزوايا الخاصة بلصق الألياف بالجوانب ، بخلاف الزاوية الموازية لشقوق القص ، مفيدة وفعالة في تقييد وتقليل عرض الشقوق.

تم اقتراح تصميمات مختلفة لاستخدام مواد FRP في تقوية القص. تتضمن هذه التصميمات لصق FRP على الأسطح الجانبية للحزمة ، باستخدام غطاء على شكل حرف U للأسطح الجانبية (U-JACKET) والسطح السفلي للحزمة ، بالإضافة إلى لف المقطع العرضي باستخدام ألياف وشرائط FRP.

تقوية وزيادة مقاومة قص العارضة باستخدام طلاء على شكل حرف U للأسطح الجانبية (U-JACKET)

زيادة قدرة التشوه وتأثير العلبة على العمود المقوى بـ FRP

عندما يقترب الإجهاد من قوة الضغط للخرسانة ، تتشكل الشقوق داخل الخرسانة وتنفتح الخرسانة في اتجاه عمودي على اتجاه القوة المطبقة. في هذه الحالة ، إذا منعنا الحركة العرضية للخرسانة بواسطة حديد التسليح العرضي أو أي أداة أخرى ، فستزيد قوة ومرونة الخرسانة.

يوضح الشكل أدناه مثالاً لأداء غلاف الألياف الزجاجية (GFRP) في زيادة قوة وليونة العينات الأسطوانية. في هذه التجارب التي تم إجراؤها في جامعة الشريف للتكنولوجيا ، تمكنا من مضاعفة القوة النهائية بإضافة طبقات من الألياف الزجاجية ، ولكن أهم تأثير للألياف كان زيادة قدرة التشوه للخرسانة من حوالي 6000 ميكرون للخرسانة. الخرسانة: ازدادت العلبة إلى حوالي 35000 رافعة دقيقة للخرسانة المسلحة.

وبالتالي ، إذا قمنا بتقویه الحزم والأعمدة المجاورة لعقدة إطار خرساني بهذه الطريقة ، فيجب أن نتوقع أن تكون قدرتها على الإزاحة حوالي 5 أضعاف. وبعبارة أخرى ، فإن الحد المقبول لتشوه مثل هذه الهياكل في الزلزال يزيد من مستوى الخطر المطلوب بمقدار خمس مرات.

استخدم خاصية التثبيت لزيادة قوة الضغط في العمود

لماذا تحتاج الأعمدة الخرسانية إلى التقویه؟

لن يُظهر الهيكل مقاومة جيدة للقوى الجانبية إذا لم يتم ملاحظة النقاط الضرورية في عملية تصميم أو إنتاج أو تنفيذ أعمدة خرسانية أو حدوث أخطاء. في الحالات التي لا تكون فيها الخرسانة بالجودة المطلوبة ، تكون أبعاد العضو الحامل أصغر من المعيار المطلوب ، أو بسبب تغيير الاستخدام والقوى الجانبية ، يكون العمود الخرساني ملتويًا أو متحركًا خارج المحور الرئيسي ، من الضروري إجراء تغييرات زيادة قدرة الأعمدة الخرسانية للمبنى.

ماذا يحدث إذا لم تكن الأعمدة الهيكلية قوية؟

إذا لم تكن أعمدة هيكل أو مبنى قوية ، ولم تكن قوية ، فقد تحدث مشاكل كبيرة ، بعضها مذكور أدناه

• تقليل قوة الأعمدة
• تكسير الأعمدة (خاصة الأعمدة القصيرة)
• تآكل حديد التسليح
• التواء من حديد التسليح

تدعيم الأعمدة الخرسانية بالسترات الخرسانية

تعتبر السترات الخرسانية من أكثر الطرق شيوعًا المستخدمة في تقوية الأعمدة الخرسانية. السترات الخرسانية هي في الواقع طلاءات خرسانية مسلحه تتكون من طبقات خرسانية و حدائد التسلیح طولية ومفاصل مغلقة ، كما أن تطبيقها في الهياكل الإنشائية يزيد من قوة الانحناء وقص العمود.

تزيد السترات الخرسانية من ليونة العمود بشكل كبير وتستخدم عادةً في المواقف التي يكون فيها مقدار الضرر الذي يلحق بالأعمدة مرتفعًا أو لا تتمتع الأعمدة بالقدرة الكافية لتحمل القوى الجانبية للزلزال. اعتمادًا على ظروف المشروع ، يمكن استخدام السترات الخرسانية في كل مكان (حول) أو على جانب واحد فقط من العمود الخرساني.

إذا تم استخدام سترات خرسانية منخفضة السماكة ، فلن تكون الزيادة في الصلابة في عمود الخرسانة ملحوظة. يزيد هذا الغطاء الخرساني المسلح أيضًا من أبعاد العمود والوزن الإجمالي للمبنى.

عند استخدام طريقة تقوية العمود الخرساني بغطاء خرساني ، إذا كان الهدف هو زيادة قدرة الانحناء للعمود ، فيجب تقييد التقویه الطولي الإضافي بشكل صحيح في الأساس ويجب أن يمر عبر الأسطح.

يتم أيضًا وضع حدائد التسليح الطولية المضافة في عملية التقویه بشكل عام في الزوايا الأربع للعمود الخرساني. يجب ألا ن هذه الحدائد التسلیح بالدعامات الرئيسية عند المرور عبر السقف. نقطة أخرى مهمة يجب ملاحظتها وهي أنه من خلال زيادة الأحمال في الغلاف الخرساني ، يمكننا أن نرى زيادة في قوة القص لعمود الخرسانة. لذلك لا داعي لتوصيل الغطاء المستعمل بالسقف والعوارض.

تقوية العمود الخرساني مع سترة فولاذية

هناك طريقة أخرى شائعة تستخدم لتقوية الأعمدة الخرسانية وهي استخدام السترة الفولاذية أو المعدنية.

لتنفيذ هذه الطريقة ، يتم تغطية الأعمدة الخرسانية بطبقة من الفولاذ أو المعدن ، مما يزيد من مقاومة القص لعمود الخرسانة. لا تسبب طريقة الغلاف الفولاذي أي تغييرات كبيرة في بنية وأبعاد الهياكل مقارنة بالنوع الخرساني ، كما أن زيادة الوزن لا تذكر.

يستخدم اللحام لربط معظم أجزاء الغلاف الفولاذي ، ويتم ملء الفجوة بين الغطاء الفولاذی والعمود الخرساني بملاط متسع. باستخدام تقنية زراعة حديد التسليح ، من الممكن المساعدة في نقل قوة القص بشكل أفضل بين الكسوة الفولاذية والعمود الخرساني.

هذا يحسن الأداء العام لنظام السترة الفولاذية. إذا أردنا زيادة قدرة القوى المحورية في العمود ، فيجب مراعاة استمرارية الكسوة الفولاذية في فئات مختلفة.

إذا لم يكن هناك اتصال بين الكسوة الفولاذية في الفئات المختلفة ، فلن تتغير سعة القوة المحورية لعمود الخرسانة. من ناحية أخرى ، إذا لم نربط الصفائح الفولاذية بالأساس وقمنا بإنشاء اتصال بين قشرة الطبقات المختلفة بين البلاطة الخرسانية ، فلن تزداد قوة الانحناء لعمود الخرسانة.

تقوية الأعمدة الخرسانية بالزاوية

أحد أشكال تقویه الأعمدة الخرسانية باستخدام السترات الفولاذية هو الانعطاف. في هذه الطريقة ، يتم توصيل الزاوية بالعمود بمساعدة لاصق إيبوكسي ويتعرض لضغط وحرارة معينين في نفس الوقت. بعد أن يتم لحام الأشرطة الفولاذية معًا ، يتم ملء الفراغ بين المكونات بملاط مناسب.

سوالات مقاوم سازی ستون بتنی