في معظم الحالات، عند تصميم الكمرات والأسقف الخرسانية المسلحة يتم الاعتناء بتقليل الترخيم أو الهبوط بدرجة أكثر أهمية من الجوانب الأخرى في التصميم نظرا لخطورة تأثير تشوهات الترخيم والانحناء على سلامة الكمرات وبلاطات الأسقف. في هذه المقالة يتم شرح التدابير والإرشادات المختلفة للتحكم في ترخيم الكمرات والأسقف الخرسانية.
إذا تم تنفيذ هذه الخيارات والتدابير بشكل صحيح ، فقد تكون النتيجة أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بالعناصر الخرسانية التي تظهر تشوه الترخيم وبالتالي تتطلب إعادة تأهيل وترميم باهظ الثمن أو عناصر خرسانية لم تصمم بالشكل المناسب لمقاومة ومنع الترخيم (سهم الانحناء) الكبير ما يجعلها خطرة وغير آمنة تحت ظروف التشغيل.
قبل التطرق إلى هذه التقنيات والأساليب بشكل كامل ، يحتاج المصممون إلى معرفة مدى ومستوى تأثر القطاعات الخرسانية تحت الإجهاد، سواء كان العضو الخرساني لم تظهر به شروخ أو متصدع بالكامل. يفترض أنه يتم تشرخ الأعضاء الخرسانية بالكامل عندما تكون العزوم المطبقة في المناطق الموجبة (أسفل القطاع) أكبر من عزم التشقق أو التشرخ بمرتين.
علاوة على ذلك ، سيتم مناقشة تأثير هذه الأساليب والخيارات على الترخيم ، ومدى تأثيرها على تقليل مقدار الترخيم (سهم الانحناء)، وآلية تطبيق هذه التقنيات والخيارات في الظروف المناسبة لكل مشروع.
تنقسم هذه الخيارات إلى ثلاث فئات رئيسية تشمل تقنيات التصميم وتقنيات البناء واختيار المواد. في هذه المقالة سيتم مناقشة خيارات وتقنيات التصميم للحد من الترخيم.
اقرأ أيضا: أنواع شروخ الكمرات الخرسانية وأسبابها
كيف تقلل من ترخيم الكمرات والأسقف الخرسانية المسلحة؟
فيما يلي تقنيات التصميم لتقليل ترخيم الكمرات والبلاطات الخرسانية المسلحة (سهم الانحناء).
- زيادة عمق القطاع
- زيادة عرض القطاع
- زيادة حديد الضغط
- زيادة حديد الشد
- تطبيق أو زيادة الإجهاد المسبق
- تغيير مسار الأحمال وتقليلها
- مراجعة معايير وحدود الترخيم المسموح بها والمناسبة
١- زيادة عمق قطاع الكمرات والبلاطات
قد يكون من الصعب أو المستحيل تعديل أبعاد العناصر الخرسانية بعد إنشاء التصميم المعماري، ولكن هناك حالات أخرى يمكن فيها تنفيذ زيادة عمق القطاع بسهولة وبتقبل من المعماري.
يقال أن تقليل الترخيم وزيادة عزم القصور والجساءة يتناسب طرديا مربع العمق الفعال للقطاعات المتشققة ويتناسب طرديا مع مكعب العمق الكلي للقطاعات غير المتشققة.
تحسين الصلابة والجساءة عن طريق زيادة العمق هو أكثر فعالية في المقطع المستطيل غير المتشقق مقارنة مع المقاطع ال T غير المتشققة. وذلك لأن الشفة لا تتغير ولا تؤثر على جساءة المقاطع غير المتشققة ولا تزيد الجساءة مع زيادة العمق.
عندما يتم زيادة عمق القطاع إلى حد قد يؤدي إلى انخفاض إجهاد الشد ، بحيث يصبح الجزء المتشقق متصدعًا جزئيًا أو غير متشقق ، مم يؤدي إلى زيادة صلابة قطاع العضو بشكل كبير.
أخيرًا ، يمكن أن تكون جساءة العنصر غير المتشقق أعلى ثلاث مرات من جساءة العنصر المتشقق جزئيًا.
٢- زيادة عرض قطاع الكمرات والبلاطات
إذا كان العنصر غير متشقق، فيؤدي زيادة عرض القطاع إلى زيادة الصلابة بشكل متناسب. ومع ذلك ، فإن زيادة عرض العضو المتصدع لن يؤدي إلى تحسين الصلابة بدرجة ملحوظة في العنصر ما لم يصبح القطاع غير متشقق بعد زيادة عرضه.
لا يمكن تنفيذ هذه التقنية في البلاطات والكمرات مع قيود مادية على عرضها. ومع ذلك، فإن هذا الخيار قابل للتطبيق وفعال بشكل كبير لزيادة الصلابة عندما تمنع الاعتبارات المعمارية أي تعديل وزيادة في عمق الكمرات.
٣- توفير حديد الضغط في الكمرات والبلاطات الخرسانية
لن تؤثر إضافة أسياخ الضغط وفقًا لإجراء ACI Code على الترخيم الفوري (immediate)، ولكنها ستؤثر على نصف الترخيم طويل المدى (long term).
على سبيل المثال ، إذا كان ترخيم العنصر على المدى الطويل والقصير ٢٥ مم و ١٢ مم على التوالي، (الترخيم الكلي ٣٧ مم)، فإن إضافة تسليح ضغط بنسبة ٢٪ سيقلل الترخيم طويل الأجل بنسبة ٥٠٪ يعني ١٢.٥ مم والترخيم الكلي للعضو سيكون ٢٤.٥ ملم.
سيكون تأثير حديد تسليح الضغط أعلى إذا تم وضعه بالقرب من وجه الضغط أي يقترب من السطح العلوي المعرض للضغط، وهذا هو السبب في أن هذه التقنية أكثر تأثيرًا في الكمرات العميقة أكثر من المخدات أو البلاطات إذا كان لكلا العضوين نفس الغطاء الخرساني.
على الرغم من أن هذا الخيار مفيد لجميع القطاعات المعرضةللانحناء ولكنه فعال إلى حد كبير ومفيد إلى حد أكبر في قطاع ال T حيث يكون محور التعادل قريبًا من وجه الضغط العلوى.
٤- زيادة حديد الشد في الكمرات والبلاطات
تعتبر إضافة قضبان تسليح الشد فعالة إلى حد كبير وتقلل الترخيم بشكل نسبي تقريبًا في (الترخيم فوري بالإضافة إلى ترخيم المدى الطويل) مع زيادة التسليح في الأجزاء المتشققة بالكامل.
على العكس من ذلك ، تأثير إضافة تسليح الشد في ترخيم القطاعات غير المتشققة يقترب من لا شيء. على سبيل المثال ، إذا كان ترخيم القطاع ٣.٨ سم، يمكن أن ينخفض إلى حوالي ٢.٨ سم عن طريق إضافة خمسين بالمائة من مساحة تسليح الشد.
لا ينبغي تجاوز الحد الأقصى للتسليح الذي أوصت به ACI Code بإضافة أسياخ الشد.
هذه الطريقة لها تأثير كبير في البلاطات السوليد والمعصبة الهوردي المسلحة بتسليح خفيف. وهي غير مناسبة للكمرات المسلحة بشكل كثيف ما لم يتم إضافة حديد ضغط مناسب. وأخيرًا ، يمكن اعتماد هذه التقنية بشكل فعال مع مراعاة اشتراطات وحدود التسليح القصوى لتجنب انهيار الضغط.
٥- تطبيق تقنيات الشد السابق واللاحق
يتم تصميم معظم أعضاء الإجهاد المسبق أو اللاحق لموازنة الأحمال المطبقة ؛ هذا يعني أن رد الفعل الصاعد للكابلات سابقة ولاحقة الإجهاد يساوي تقريبًا الأحمال الميتة وغيرها من الأحمال المستمرة والدائمة. الترخيم الناتج عن الحمل الحي هو نفسه في كل من قطاعات الخرسانة المسلحة سابقة الإجهاد والعادية.
عندما يجعل الإجهاد السابق أو اللاحق القطاع في حالة غير متشققة، في الوقت الذي كان من الممكن أن يكون متشقق في الطرق التقليدية ، فإن الترخيم بسبب الحمل الحي سيكون أقل. علاوة على ذلك ، إذا تم تقليل حجم القطاع للاستفادة من تقنية الإجهاد المسبق ، فسيكون الترخيم الناتج عن الحمل الحي كبيرًا إلى حد ما.
هذا هو السبب في جعل نسبة البحر (L) إلى العمق (d) في بلاطات الأسقف والأسطح النهائية مقيدة بـ ٤٨ و ٥٢ على التوالي في حالة الحمل الحي الخفيف. أما في الحالة التي تكون فيها نسبة الحمل الحي إلى الحمولة الميتة كبيرة، يجب تقليل نسبة البحر إلى العمق بشكل كاف لتحقيق مقدار ترخيم مناسب.
أخيرًا ، إذا كان العضو معرض للشد المسبق أو اللاحق للحصول على ترخيم مرضٍ فقط، فليس من الضروري موازنة الحمل الميت الكلي ويسمح بأن يكون العنصر متشقق جزئيًا (أي تطبيق التقنية باستخدام جزء فقط من الأحمال والتي تكفي فقط للحصول على ترخيم آمن ومناسب).
٦- تغيير مسار الأحمال وتقليلها - مراجعة النظام الإنشائي
يمكن أن يكون هذا الخيار إضافة عناصر جديدة وتغيير في هندسة توزيع الأحمال ومحاولة التعديل على النظام الإنشائي، وتقليل طول بحر الكمرات عن طريق زيادة عدد الأعمدة والركائز ، وتكبير حجم وعرض العمود والركيزة لإعطاء قيود ومفاصل أقوى لمقاومة الانحناء. الخيار الأخير مؤثر بشكل خاص عند ركائز نهايات الكمرات والبلاطات.
٧- مراجعة معايير وحدود الترخيم المسموح بها والمناسبة
في الحالة التي يتجاوز فيها ترخيم العضو حدود ومعايير الترخيم، فإن من الممكن مراجعة ودراسة مدى تأثير هذا التشوه على القطاعات المتأثرة بهذا الترخيم، فإذا ثبت عدم تأثيرها أو أن أهمية العنصر قليلة أو أن العنصر مؤقت وغيرها من الاعتبارات والتقديرات التي يراعيها مهندس التصميم، فيمكن عندها زيادة حدود الترخيم بقدر كاف لا يتسبب في تلفيات جسيمة.
إذا أظهر التحليل والخبرة أن معايير حدود الترخيم يمكن زيادتها، فليس مطلوبًا تطبيق تدابير أخرى. لا يضع معظم أكواد البناء قيودًا مطلقة على مقدار الترخيم.
الاستفادة من التوصيات المنصوص عليها في أكواد البناء في تصميم المباني متروكة في النهاية لتقدير المهندس الإنشائي حسب طبيعة المشاريع وعلى مسئوليته طالما يقدم الدراسات والتفسيرات العلمية لما يقرره.