عندما يتعلق الأمر بمتانة الهيكل، فإن ما نفهمه هو أن الهيكل يوصف بأنه متين عندما يمكنه تحمل كل الأحمال طوال فترة خدمته دون فشل. هذا يعني أنه يقدم نفس الأداء حتى نهاية عمره التصميمي كما يفعل اليوم.
يتم أخذ متانة الهيكل على محمل الجد من قبل مصممي الهيكل ومصممي الخرسانة. عندما يتعلق الأمر بتصميم شيء ما، فهناك معايير يتم اتباعها للحصول على خاصية معينة في منتج التصميم.
ولكن في الواقع، من يحكم متانة الهيكل، من يمكنه التصديق على أن الهيكل سيعمل بنفس الأداء كما هو حتى نهاية عمره الافتراضي، لا يزال هذا السؤال يدور في ذهني حيث لا توجد تقنية معروفة اليوم للإنسان يمكنها التنبؤ بعمر الهيكل الذي يمكن أن يستمر فيه بالعمل أو الخدمة، ومن خلال النظر إلى أي هيكل لا يمكن لأحد أن يتنبأ بما يجري في الداخل من حيث شروط السلامة الهيكلية. حتى إذا كانت هناك أي تقنية متوفرة في السوق، فلا يمكن أن يستخدمها أي صاحب منزل للتحقق من العمر المتبقي لمنزله.
يقوم المصمم الإنشائي بمهمة تصميم هيكل لعمر افتراضي محدد من خلال اتباع المعايير في البلدان المعنية، ويقوم مصمم الخرسانة بتصميم الخرسانة لضمان أن تكون الخرسانة متينة وغير قابلة للاختراق أي غير منفذة، كما يتم العناية بالهجمات الأخرى التي يمكن أن تفسد الخرسانة أثناء عملية تصميم الخرسانة بإجراء التجارب والاختبارات عليها.
حتى ذلك الحين، يبدو الأمر جيدًا ويتم النظر في جميع المعلمات لضمان متانة الهيكل أو قابليته للخدمة طوال عمر التصميم. بعد انتهاء التصميم، تتمثل المهمة التالية في تنفيذ المشروع وإكمال الهيكل لجعله صالحًا للخدمة للمستخدمين.
عندما يتم طرح السؤال على منفذي الهيكل الخرساني في الغالب من المهندسين المدنيين الذين يعملون في موقع المشروع، ما هي متانة الهيكل؟ في معظم الحالات تجد أن هذا الموضوع لم يُعطى لهم بالتفصيل أو أن سرعة التنفيذ وضغط المدة الزمنية للمشروع والتعود على ذلك أفقدهم الكثير حول بناء الهياكل المتينة حتى مع أصحاب الخبرات الكبيرة. وكأن الهدف الرئيسي هو السرعة والإنجاز والتسليم في الوقت المحدد بأي طريقة ممكنة.
الإجابة العامة التي يمكن للجميع الحصول عليها في الغالب، عندما تتآكل قضبان التسليح، تتشقق الخرسانة، تقل متانة الهيكل، ولتحقيق المتانة التي يحتاجها الهيكل يجب حماية قضبان التسليح من الصدأ.
لا أجد أي صعوبة في فهم الأسطر أعلاه لفهم متانة الهيكل، ولكن هذه الخطوط ليست سوى سطور وفي التطبيق العملي يتم نسيانها أو منحها الأولوية الثانية في جدول العمل لأنه لم يضع أحد أفكارًا بشأنها بتفاصيل أكثر ليتم فهمها بطريقة أكثر عملية.
يمكن تحقيق المتانة بشكل أساسي من خلال ضمان عدم وجود صدأ للقضبان أو تدهور الخرسانة بسبب أي نوع من الهجمات في عمر خدمة الهيكل. إذا حدث ذلك، فسيظل الهيكل دائمًا طوال العمر التشغيلي المقصود وما بعده.
تآكل قضبان التسليح هو عملية ميكانيكية كهروميكانيكية حيث يعمل أحد طرفي القضيب (أسياخ التسليح) ككاثود وآخر كأنود، من خلال وسيط (الماء أو الهواء)، يتم شحن الأطراف بشحنة سالبة وموجبة مما يسرع من عملية تآكل حديد التسليح. لتحقيق ذلك، يحتاج الوسيط لكسر أو تشقق الخرسانة.
يمكن أن يحدث تكسير الخرسانة أو تفككها لأسباب مختلفة مثل الهجمات من الهواء والماء وما إلى ذلك. الخرسانة غير المضغوطة (غير المدموكة) ولديها مسامية بداخلها أو تحتوي على تعشيش مما يخلق اتصالًا مباشرًا للوسيط مع قضبان التسليح.
لا توجد مادة خالدة على هذه الأرض، حيث تتحلل كل مادة بمرور الوقت وفقًا لظروف التعرض، وسوف يستغرق الأمر عدة آلاف من السنين لجعل الفولاذ كتربة. فقط أطول المواد الباقية التي نراها هي الحجر وهذا هو السبب الرئيسي وراء استخدام الحضارات القديمة للحجارة لبناء الهياكل والاحتفاظ بسجلات كتابية منقوشة على الأحجار.
بالعودة إلى الموضوع، لضمان متانة الهيكل، يجب على المهندس التأكد من أن قضبان التسليح لا تصدأ وأن الخرسانة ليست عرضة لأي نوع من الهجمات أثناء بناء الهيكل.
لذا، في رأيي، لإنشاء هيكل دائم، تقع المسؤولية العليا على عاتق المهندسين المدنيين الذين يقومون بالفعل بتنفيذ تلك الوظائف في موقع البناء لبناء هيكل. سأضع بعض الأضواء على الأشياء الأساسية التي يمكن أن تحسن متانة الهيكل.
كيفية زيادة متانة وديمومة الهياكل الخرسانية؟
الغطاء الخرساني:
عندما يقوم المصمم الإنشائي بتصميم الهيكل، بناءً على ظروف التعرض، يقرر مقدار الغطاء الخرساني الذي يجب إعطاؤه للتسليح، بحيث يمكنه البقاء بحالة جيدة حتى نهاية العمر التصميمي. في حالة عدم العثور على غطاء خرساني مذكور على وجه التحديد لقضبان التسليح في الرسم الهيكلي (المخططات الإنشائية)، يجب أن تطلب من مستشار الإنشاءات الخاص بك الحصول على تفاصيل حول الغطاء الخرساني التي سيتم توفيره حول أسياخ التسليح في كل عنصر.
بالنسبة للمشروعات الصغيرة أو المنازل الفردية، يحتوي الرسم الهيكلي المعطى على ملاحظات على الغلاف يتم توفيرها لقضبان التسليح التي تحتوي على 3 جداول أو أكثر والتي توصف على الغلاف لكل عضو في الهيكل حسب حالة التعرض. إذا كنت تقوم ببناء مثل هذا المشروع، فيجب عليك أيضًا أن تأخذ تفاصيل الغطاء الخرساني كتابيًا من المستشار الإنشائي (الاستشاري) لتجنب استياء أو عدم رضا العملاء في مرحلة لاحقة.
الآن نعرف ما هو الغطاء الخرساني الذي يجب توفيره لقضبان التسليح، عندما يتم بناء الهيكل بالفعل، هل نحن جادون شدة بشأن ما يحدث عندما يكون هناك غطاء أقل من المحدد، هل سنقوم بتقليل عمر الهيكل؟ أو أننا جاهلون لدرجة أننا نجعل من المقبول أن يكون لدينا غطاء أقل.
هنا نفشل في فهم وجهة نظر المصممين الإنشائيين حول وجود غطاء لقضبان التسليح، سيؤدي هذا بشكل غير عادي إلى تقليل المتانة وبحلول الوقت الذي قد نكون فيه أو لا نكون على هذه الأرض لرؤية انعكاساتها. لذلك بعد فهمها، آمل أن يعطي كل مهندس مدني أهمية لإعطاء غطاء خرساني مناسب حول قضبان التسليح.
يجب علينا أيضًا التحقق من الحجم الصحيح لكتل الغطاء الخرساني (البسكوت) المستخدمة في إنشاء المشروع.
اقرأ: الغطاء الخرساني للقطاعات الخرسانية المسلحة - التعريف والأهمية والحدود الدنيا
يجب أن تكون كتلة الغطاء بنفس قوة الخرسانة التي يتم صبها في الهيكل، فإن استخدام كتل تغطية أضعف سيؤدي أيضًا إلى هجمات أسرع على قضبان التسليح مما يقلل من متانة الهيكل.
من الشائع الآن استخدام كتلة غطاء PVC نظرًا لسعرها الأرخص ولكن يجب أن نفكر أيضًا من وجهة نظر المتانة لاستخدام كتل الغطاء البلاستيكية هذه أم لا. لا يلتصق PVC أبدًا بالأسمنت، مع مرور الوقت سيشكل شقوق فصل ويسمح بالوصول إلى قضبان التسليح.
يؤدي الغطاء الخرساني الصغير أو غير الكافي لقضبان التسليح إلى ظهور قضبان التسليح بعد صب الخرسانة للأعضاء الإنشائية لأن الخرسانة لا تمر بسبب المساحة المنخفضة. يمكن أن يخلق مشكلة أخرى في تمشيط العسل أيضًا.
يتم ترقيع قضبان التعزيز المكشوفة والعسل في العمود إما مع معجون الأسمنت أو الجراوت أو المونة مع الركام اعتمادًا على العمق، وفي معظم الحالات يتم تنفيذ أعمال الترقيع هذه بواسطة عمال البناء وفي الغالب على عجل لضمان عدم نظر أحد إليها. أيضًا لن يتم علاج تلك الرقعة بشكل صحيح مما قد يؤدي إلى تطوير الشقوق وهي المصدر لتقليل متانة الهيكل، إذا تأكدنا من تثبيت الأغطية الخرسانية المناسبة لقضبان التسليح، يتم التخلص من هذه المشكلات وضمان متانة الهيكل.
يمكن أيضًا ملاحظة قضبان التسليح المكشوفة في قاع البلاطة عندما لا يتم تثبيت الغطاء المناسب لقضبان التسليح.
الرابطة بين الخرسانة القديمة والجديدة
عند القيام بأعمال صب الخرسانة، من المهم القيام بتحضير فواصل الصب لضمان الترابط الجيد بين الخرسانة القديمة والجديدة التي نصبها في الهيكل. إذا لم تتم إزالة الطبقة الضعيفة وتحضير سطح الخرسانة القديمة، فقد يؤدي ذلك إلى ضعف الترابط في الخرسانة.
قد يكون السطح الأملس في الجزء العلوي من الخرسانة ناتجًا عن الاهتزاز الزائد أو تراكم الجسيمات الدقيقة أثناء عملية دمك الخرسانة. من المهم إزالة كل تلك الطبقة الضعيفة من أعلى الخرسانة. يمكن تحقيق ذلك بطرق مختلفة، مثل استخدام نفاث الماء، وتخشين سطح الخرسانة عن طريق جعل الركام مكشوفًا دون إزاحته أو استخدام مواد ربط الخرسانة
اقرأ: مساعدات الربط الخرساني Bonding Agent: أنواع وخصائص وخطوات تطبيق
تعتبر مفاصل البناء في البلاطة بنفس الطريقة مهمة أيضًا وهي مقاطع أضعف في الهيكل حيث يمكن تقليل متانة الهيكل. يجب عمل الوصلات في خط مستقيم وفي المواقع التي يحددها الاستشاري الإنشائي فقط. يحدث أن تتدفق الخرسانة إلى ما وراء السدادة التي تم وضعها لإيقاف الخرسانة. في مثل هذه الحالات، يجب إزالة جميع الخرسانة التي تدفقت خارج السدادة عندما تكون طازجة أو عن طريق التكسير في اليوم التالي. أي لا يسمح بتجاوز منطقة مفاصل البناء المحددة من قبل الاستشاري.
اقرأ: كيفية ربط الخرسانة الجديدة بالخرسانة المتصلدة القديمة؟
الرابطة بين الخرسانة والتسليح
تعتبر الرابطة بين الخرسانة وقضبان حديد التسليح جزءًا مهمًا جدًا من وجهة نظر المتانة، أثناء التطبيق العملي، يُلاحظ بشكل شائع أن بعض الخرسانة تتعلق في قضبان التسليح أثناء نشاط صب الخرسانة السابق مثل تكون تكتلات خرسانية أو أسمنتية حول أشاير الأعمدة. يجب إزالتها من القضبان الفولاذية لضمان الترابط المناسب للخرسانة الجديدة بقضبان حديد التسليح.
ويلاحظ أيضًا أنه أثناء تطبيق الزيت على القوالب (لتسهيل فكها)، يتم أيضًا انسكاب بعض الزيت على السطح ويتم طلاء أو تلطخ قضبان التسليح به. لا ينبغي أن نسمح بتزييت القوالب بمجرد بدء أعمال التسليح. في حالة ملاحظة انسكاب للزيت على قضبان التسليح، يجب تنظيفها بالمنظف عن طريق الغسيل.
الحفاظ على التسليح في موضعه المناسب
عندما يتعلق الأمر بقضبان تسليح البلاطات العلوية (التسليح العلوي)، فإننا غالبًا ما نستخدم كراسي حديد التسليح ولديها العديد من المسميات المحلية، وهناك احتمال أن يتم وضع كرسي حديد التسليح مباشرة على القالب حيث يعتقد المنفذ أنه سيوفر المزيد من الاستقرار للحفاظ عليه قضبان التسليح العلوية في مكانها ولكن سيكون لها تأثير سلبي على متانة الهيكل، يجب أن تبقى كراسي حديد التسليح دائمًا على قضبان التسليح السفلية للبلاطة. للتثبيت، يجب ربط كل ساق / رجل من الكرسي بقضيبين من تسليح للبلاطة مما يضمن عدم سقوط الكرسي أثناء الحركة.
بالإضافة إلى ذلك، يجب تربيط جميع أسياخ التسليح بطريقة جيدة في جميع العناصر والقطاعات لتجنب تحركها أثناء الصب والحركة.
تذكر عزيزي المنفذ أن التصميم لم يحدد مكان وموضع كل سيخ من أسياخ التسليح بطريقة عشوائية. فالتسليح العلوي يجب أن يكون علوي والسفلي كذلك والكانات تربط جيدا وهكذا. أي محاولة لتغيير موضع قضبان التسليح هي محاولة لزيادة فرص التشقق وظهور الشروخ التي تقلل من متانة الخرسانة.
منطقة وصلة العمود والكمره
المنطقة الأكثر عرضة لجميع أنواع الأحمال على الهيكل هي تقاطع الكمره بالعمود وهو الجزء الأكثر ازدحامًا بالتسليح في الهيكل والذي يقوم بعملية نقل الأحمال. يجب أن نتأكد من أن تداخل ووصلات قضبان تسليح العمود يجب ألا تقع أبدًا في هذا التقاطع مما سيزيد من عمر الهيكل. كلما كان عرض العمود أكبر من عرض الكمره، كان أفضل لتسهيل رص التسليح وتجنب التعشيش والأخطاء.
أيضًا ، أثناء ربط قضبان التسليح، يتم عمل قفص تسليح الكمرات فوق مستوى البلاطة ثم يتم إنزاله في الموضع. بالنسبة للأعمدة التي تحتوي على بلاطات وكمرات في كل مكان ويتم إجراء أعمال القوالب، فمن غير الممكن عمليًا ربط جميع كانات العمود في هذا التقاطع. يجب أن نتأكد من ربط تلك الكانات الموجودة في تقاطع الكمره مع العمود بشكل صحيح وفقًا للتباعد حيث أن هذه المنطقة هي الأكثر عرضة للتشقق.
قابلية تشغيل الخرسانة
يمكن أن يحدث التعرض لقضبان التسليح أيضًا بسبب قابلية التشغيل للخرسانة، إذا كانت الخرسانة عند استلامها في الموقع تفتقر إلى الكمية المطلوبة من التشغيلية والتدفق، فسيؤدي ذلك أيضًا إلى حدوث مشاكل في التعرض لقضبان التسليح وتكون التعشيش في الهيكل بسبب عدم قدرة الخرسانة على المرور والوصول إلى ركن بالرغم من الجهود المبذولة للقيام بدك ودمك الخرسانة.
من المهم التأكد من أن الخرسانة لا تفتقر إلى قابلية التشغيل المطلوبة لصب الخرسانة في الهيكل. إن الضغط على القوى العاملة للقيام بأعمال صب الخرسانة بالخرسانة التي تفتقر إلى قابلية التشغيل ليس فقط هو طلب للمتاعب بل هو أيضا سبب لكثير من المشاكل في المستقبل.
اقرأ: الملدنات والملدنات الفائقة (مضافات خرسانية) - الأنواع والمزايا والعيوب والاستخدامات
دمك الخرسانة
إن ضمان ضغط ودمك الخرسانة وتوفير الغطاء لقضبان التسليح هو المسؤولية الرئيسية لمهندس التنفيذ لضمان تحقيق متانة الهيكل. ستؤدي الخرسانة التي لم يتم ضغطها ودمكها بشكل صحيح أيضًا إلى وجود بنية مسامية فيها مما يؤدي إلى منطقة أضعف يمكن أن تبدأ في صدأ قضبان التسليح. كما أن الدمك يزيد من مقاومة الخرسانة للضغط.
اقرأ: كيفية صب الخرسانة ودمكها ومعالجتها وإصلاح عيوبها؟
معالجة الخرسانة
بعد صب الخرسانة وإنهاء السطح إلى تفاصيل التشطيب المرغوبة، من المهم جدًا البدء في المعالجة المبكرة على سطح الخرسانة عن طريق رش الماء وتغطيته بقطعة قماش خيش أو صفائح بلاستيكية. وإلا سوف يؤدي إلى تشقق الانكماش في الخرسانة، ويمكن أيضًا أن تمر شقوق الانكماش من خلال السماكة الكاملة للعضو الهيكلي. تشققات الانكماش تخلق دخولًا للوسيط لتسبب تآكل قضبان التسليح.
ستأخذ هذه الشقوق أيضًا أحد الوسطاء وهو الماء من أعلى إلى أسفل من خلالها وتشكل طريق دائم له والتي يمكن أن تسبب التآكل بشكل سريع.
اقرأ: معالجة الخرسانة | وقت المعالجة والمدة | طرق المعالجة
كلمة اخيرة
نظرًا لأنني كتبت العديد من المقالات حول الخرسانة، لم أخوض في تفاصيل الخرسانة من وجهة نظر المتانة.
ربما لاحظت أثناء قراءة المقال، أنني كتبت عدة مرات قضبان حديد التسليح. لأنه من المهم حمايتها لضمان متانة الهيكل.
بعد قراءة المقال، ربما تكون قد فهمت، من هو المسؤول عن ضمان متانة الهيكل والذي يعتبر المنفذ الفعلي لتلك الوظيفة في الميدان، وبالتالي يجب عليه المصادقة على متانة الهيكل.
انتظر لحظة، كيف يمكنه التصديق على المتانة؟
حسنًا، إنها العملية الأساسية في أي شركة إنشاءات وتأتي في إدارة الجودة الشاملة.
يشهد المهندسون المدنيون على متانة الهيكل من خلال ملء وتوقيع قائمة التحقق للأعمال المنفذة من قبلهم، وهذه المقالة مخصصة لهم فقط لفهم ما يقومون بملئه وتسجيله في قائمة التحقق ليس مجرد نقطة أو ليس مجرد إجراء شكلي، بل هي مسؤوليتهم.
آمل بعد قراءة هذا المقال، عندما تعمل في الموقع وترى موقفًا أو مشكلة مما ذكرت أعلاه وتمت مناقشتها، أن تتبنى وتساند وجهة نظر المتانة وبعد ذلك فكر في الجدول الزمني للإنهاء. أي المتانة والسلامة الإنشائية قبل كل شئ.
تذكر عزيزي القارئ أن الحفاظ على ديمومة المباني ومتانتها هو توفير للنفقات المستقبلية في عمليات ترميم وإصلاح أو هدم وإعادة بناء مما سيوفر الكثير للفرد والمجتمع والوطن.