التحقيق في العيوب الإنشائية للمنشآت الخرسانية المسلحة

ما هو الفشل الإنشائي؟

يمكن اعتبار الفشل على أنه حدث في أحد المكونات الإنشائية وعنده لا يمكن الاعتماد على هذا المكون أو القسم للقيام بوظائفه الرئيسية. يمكن اعتبار الهبوط أو الترخيم البسيط في الأرضية أو السقف والذي يسبب في قدر معين من التشقق / التشوه في القطاعات عيبًا ولكن ليس فشلًا. في حين أن الهبوط أو الترخيم المفرط الذي يؤدي إلى أضرار جسيمة في الأقسام والقطاعات وتشطيبات السقف والأرضية على أنه فشل.

بعض أجزاء الهيكل قد تتطلب التقوية والتعزيز. يمكن أن يحدث هذا لثلاثة أسباب أساسية:

• تدهور خطير في بعض العناصر الهيكلية
• التحميل الزائد الخطير على القطاعات الإنشائية.
• التغيير والتعديا في الاستخدام الذي يتضمن زيادة كبيرة في الأحمال مثل استخدام في غرض مخالف للتصميم.

دلالات العيوب الهيكلية

ما هي العلامات المحتملة للعيوب الهيكلية؟ لا يمكن إعطاء إجابة دقيقة على هذا السؤال، ولكن الملاحظات الموجزة التالية لها علاقة:

• تشير الشقوق / الشروخ القطرية في الكمرات والجدران عادةً إلى إجهاد قص مرتفع ويجب فحصها.
• يشير الترخيم المفرط في الكمرات وبلاطات السقف إلى زيادة التحميل على القطاع. من المحتمل أيضًا أن يظهر هذا على شكل شروخ في أسفل القطاع بزاوية قائمة على التسليح الرئيسي (شروخ الانحناء).
• من المحتمل أن يتسبب الانحناء في الأعمدة والجدران الحاملة في حدوث تصدع عمودي على التسليح الرئيسي.
• الانحناء في ألواح الجدران قد يكون بسبب الانكماش التفاضلي / التأثيرات الحرارية بين وجه وآخر.
• يمكن أن تؤدي الأخطاء في الموقع والتصميم و / أو تنفيذ مفاصل الحركة والتمدد ومفاصل العزل ومفاصل تخفيف الإجهادات والمفاصل المنزلقة إلى التشقق وتساقط الخرسانة والتشويه. قد يكون من الصعب جدًا تصحيح هذا النوع من العيوب.
• شروخ تدل على صدأ حديد التسليح خاصة في بلاطات الحمام والسطح وتكون موازية للأسياخ.

اقرأ:

الشروخ في المباني أنواع ومواقع وأسباب

٤ أنواع من التشققات في الأعمدة الخرسانية وأسبابهاأنواع شروخ الكمرات الخرسانية وأسبابها
إجراءات التحقيق والفحص للعيوب الهيكلية

سيتبين من الجزء السابق أن الشروخ المرئية تلعب دورًا مهمًا في الإشارة إلى أن الهيكل أو أجزاء من الهيكل تعاني من عيوب هيكلية. بمعنى آخر، لم يتمكن القطاعات والعناصر المتضررة من تحمل الأحمال المفروضة عليها بعامل أمان كافٍ.

يمكن إحداث مثل هذه الوضعية من خلال:

• خطأ (أخطاء) في التصميم
• أخطاء في البناء (التصنيع و / أو المواد) ؛
• التحميل الفعلي الذي يزيد بشكل كبير عن حمل التصميم
• الضرر المادي، الصدم، الحريق والانفجارات، إلخ.
• الصدأ والتآكل الخطير في التسليح، والذي قد يكون نتيجة للعديد من العوامل.

اقرأ:

أسباب تآكل حديد التسليح في الخرسانة وطرق الوقايةإصلاح وترميم الخرسانة التالفة بسبب التآكل وصدأ حديد التسليح

يجب على المهندس بذل قصارى جهده للحصول على نسخ من الحسابات الهيكلية (النوتة الحسابية) والرسومات المنفذة. لسوء الحظ، غالبًا ما تكون هذه المعلومات المهمة غير متوفرة، وفي هذه الحالة ستكون هناك حاجة إلى "تقييم هيكلي" وهذا يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا.

بافتراض توفر معلومات أساسية كافية، يكون الإجراء العام هو نفسه بشكل أساسي ولكن مع التركيز على الحصول على معلومات من أجل التشخيص العملي لأوجه القصور الهيكلية. قد تشمل طرق التحقيق الإضافية ما يلي:

• مسح سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية (UPV)
• مسح الرادار النبضي
• اختبار القلب الخرساني (الكور)
• اختبارات التحمل (نادرا ما تستخدم)

وتجدر الإشارة إلى أن الطرق المذكورة أعلاه مكملة لتقنيات التحقيق العادية، وغالبًا ما تستخدم مجتمعة.

١. اختبارات سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية - Ultrasonic pulse velocity tests

يعطي كود BS 1881: الجزء 201 ، القسم. 2.13 ، ملخصًا مفيدًا للاختبار وتفاصيل كيفية تنفيذه. الاستخدامات الرئيسية للاختبار لغرض الكشف عن العيوب في الخرسانة هي:

• تحديد وجود الشقوق والفراغات ومداها التقريبي، لا سيما في الجراوت الخاص بقنوات (دكتات) الإجهاد المسبق.
• التحقق من تجانس الخرسانة في أو بين القطاعات أو أجزاء مختلفة من الهيكل.

يتطلب الاستخدام الفعال لـ UPV لاكتشاف العيوب في الخرسانة خبرة كبيرة، لا سيما في التفسير الصحيح للنتائج. إنها طريقة اختبار معقدة ومكلفة ولكن بالنسبة للوظائف الكبيرة و / أو المعقدة، يمكن أن تكون جزءًا أساسيًا من التحقيق والفحص.

٢. المسح الراداري النبضي - Impulse radar survey

نعتمد على شركة GB Geotechnics في عرض المعلومات التالية. يتم رسم محول يحتوي على هوائيات الإرسال والاستقبال على السطح قيد التحقيق بسرعة ثابتة. تنتقل نبضات الطاقة إلى المادة وتنعكس من الأسطح والأشياء الداخلية، على سبيل المثال التغيرات في الكثافة والفراغات وحديد التسليح. يتم تسجيل البيانات بيانياً أو رقمياً، مما يتيح إجراء تقييم أولي في الموقع، متبوعًا، إذا لزم الأمر، بمعالجة مفصلة في المختبر.

الرادار يستجيب للتغييرات ؛ يمكنه تحديد الحدود بين الطبقات وقياس السماكة وتقييم الفراغات ومحتوى الرطوبة النسبي. البروفايل للرادار مستمر بشكل فعال، وتُرسل النبضات الراديوية بحوالي ٥٠٠٠٠ نبضة في الثانية.

يمكن أن تكون المحولات محمولة باليد أو مثبتة أسفل مركبات المسح، ويمكن تشغيلها حتى ٢٠٠ متر من محطة التسجيل.

٣. اختبار القلب الخرساني - Core testing for strength

يجب اختيار موقع القلب (الكور) بعناية لتوفير المعلومات المطلوبة وللتحقق من نتائج مسح الأشعة فوق البنفسجية والرادار.

يجب قطع أو قص القلب الخرساني وإعداده واختباره وفقًا للمعيار الوطني (الكود المحلي) المناسب ؛ في المملكة المتحدة هذا هو BS 1881: الجزء 120.

يجب أيضًا الإشارة إلى BS 6089: تقييم قوة الخرسانة في الهياكل القائمة، والتقرير الفني للمجتمع الخرساني رقم 11.

ينشأ سوء الفهم أحيانًا حول تفسير نتائج الاختبار. سيعطي الاختبار الفعلي على اللب أو الكور قوة الضغط للخرسانة في هذا اللب. يشير BS 6089 إلى "قوة المكعب المقدرة في الموقع" والتي يتم تعريفها على أنها "قوة الخرسانة في موقع ما في عضو هيكلي مقدرة من وسائل غير مباشرة ويتم التعبير عنها من حيث عينات الشكل المكعب". يشير تقرير المجتمع الخرساني إلى نوعين من القوة ؛ أولاً: "القوة المحتملة المقدرة" والتي تعرف على النحو التالي:

قوة الخرسانة المأخوذة من عنصر ما واختبارها وفقًا لهذا الإجراء، بحيث تكون النتيجة تقديرًا لقوة الخرسانة المقدمة لتصنيع العنصر، معبرًا عنها بـ ٢٨ يومًا BS.1881 قوة مكعب ، يتم إجراء تصحيح للاختلافات في المعالجة والتاريخ والعمر ودرجة الدمك بين اللب (الكور) والمكعب BS.1881.

يوفر التقرير أيضًا تصحيحًا لتأثير التسليح المشمول. عندما يتم إجراء كل هذه التصحيحات، فإن الهدف من النتيجة هو إعطاء قوة المكعب لمدة 28 يومًا للخرسانة إذا تم تصنيع المكعبات واختبارها وفقًا للمواصفة BS 1881، في الوقت الذي تم فيه صب العضو. القصد من ذلك هو تقديم إجابة مقبولة للأسئلة التي تنشأ في البناء الجديد عندما تفشل المكعبات. يشعر العديد من المهندسين ذوي الخبرة أنه مع وجود الكثير من التصحيحات، يمكن الاعتماد بشكل محدود على النتائج.

اقرأ:

فشل اختبار المكعب الخرساني بعد ٢٨ يومًا - هل من حلول؟!

"النوع الثاني من القوة" المشار إليه في تقرير مجتمع الخرسانة هو "القوة الفعلية المقدرة" ؛ يتم تعريف هذا على أنه:

قوة الخرسانة المأخوذة من عنصر ما واختبارها وفقًا لهذا الإجراء، بحيث تكون النتيجة، معبراً عنها بقوة مكعب مكافئة، تقديرًا لقوة الخرسانة كما هي موجودة في موقع أخذ العينات، دون تصحيح لتأثير المعالجة أو التاريخ أو العمر أو درجة الدمك.

تتعلق غالبية التحقيقات التي يتم إجراءها على المباني القائمة بتقييم معقول للقوة الفعلية كما هو محدد أعلاه، للخرسانة في القطاعات الحاملة.

٤. اختبارات التحميل - Load tests

يجب أن توفر الاختبارات الموضح أعلاه معلومات عن الجودة العامة للخرسانة وحالة التسليح. لكي يتمكن المهندس من التنبؤ بدقة معقولة بقدرة تحمل العناصر الهيكلية المختلفة للأحمال - الكمرات والأعمدة وألواح الأرضية وبلاطات السقف وما إلى ذلك - ستكون المعلومات التالية مطلوبة أيضًا:

• المخططات الأصلية أو ، ويفضل، الرسومات المنفذة الفعلية للهيكل as built.
• معلومات عن أي تعديلات تم إجراؤها لاحقًا.
• تقييم الأحمال الحية والميتة القائمة على أساس الاستخدام الحالي.
• تقييم الأحمال الميتة والحية التي ستنشأ عن أي تعديلات مقترحة.

عندما يكون هناك شك خطير حول قيمة المعلومات المتاحة، قد يتعين النظر في اختبار التحميل على عناصر هيكلية مختارة. من المقبول أن افتراضات التصميم لا تتطابق تمامًا مع التنفيذ as built ؛ هذا يرجع أساسًا إلى التأثيرات المركبة ومشاركة الأحمال. سيُظهر اختبار الحمل على كمره أو بلاطة سقف، إذا تم إجراؤه بشكل صحيح، كيف سيتفاعل العنصر قيد الاختبار مع الحمل المطبق في ظل ظروف التحميل التشغيلي. أثناء الاختبار، من الضروري تسجيل الانحرافات والترخيم، وقدرة القطاع لاستعادة شكله عند إزالة الحمل، وتفاصيل أي تطور للشقوق.

يجب إجراء اختبارات التحمل بحذر شديد من قبل شركة ذات خبرة مع مهندس متمرس في الموقع أثناء الاختبار. يجب توفير مخصص للتعامل مع أي انهيار غير متوقع. يجب مراعاة جميع احتياطات السلامة اللازمة.

اختبارات التحميل تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة ولا يجب إجراؤها إلا بعد دراسة متأنية للقيمة العملية للنتائج.