تحتاج العديد من الخرسانة المسلحة أو ما يسمى بالهياكل الخرسانية إلى التعديل التحديثي والإصلاح والتقوية والتحسين لأسباب مختلفة، مثل الأخطاء أثناء التصميم أو البناء، وتغيير استخدام الهيكل، وفقدان جزء من قدرة الهيكل بسبب لتآكل القضبان الفولاذية التي يجدونها إن إيجاد حلول لتقوية الهياكل الخرسانية وتحسين قدرة تحمل هذه الهياكل كان دائمًا موضع اهتمام مصممي ومنفذي الهياكل.
أسباب تعزيز الهياكل الملموسة
الهياكل الخرسانية كجزء واسع من الهياكل، إذا تم تصميمها وتنفيذها وفقًا لحسابات دقيقة وعلاقات الليونة، فستكون مباني مرغوبة للغاية، ولكن جودة البناء في بعض الهياكل غير مواتية للغاية لأسباب مختلفة.
سوء نوعية الخرسانة، والتسليح غير السليم، وسوء تنفيذ الخرسانة، والمواد ذات الجودة الرديئة، وأخطاء التصميم، وأخطاء التنفيذ، وزيادة الحمل الهيكلي، وتأثير الظروف البيئية المدمرة وخطر الزلازل في معظم أنحاء إيران هي من بين العوامل التي تسبب ضعف الهياكل الخرسانية و إنهم بحاجة إلى تقوية المبنى. العديد من الهياكل الخرسانية المسلحة الحالية التي تم تصميمها وتنفيذها بناءً على اللوائح قبل عام 1970، لديها تفاصيل ضعيفة من التعزيز، والتي لديها مشاكل مثل انخفاض قدرة الإزاحة الجانبية، وقد أدى انخفاض القدرة إلى تدهور المقاومة وحدوث آليات في أماكن غير مرغوب فيها في الهيكل، وكل ذلك يؤدي إلى انهيار الهيكل وتدميره. تفاصيل غير قابلة للتشوه في الهيكل الخرساني المسلح على شكل أشياء مثل ضعف مقاومة القص للوصلة بسبب عدم وجود تسليح عرضي في قلب الوصلة، انخفاض قدرة القص للعمود المؤدي إلى الوصلة، قصر طول التداخل في الوصلة. التعزيزات الطولية للعمود، وعدم مراعاة منطقة الصمت المدمجة في العارضة وعدم كفاية طول التقييد تم ذكر تعزيزات العارضة في منطقة التوصيل. إن الضعف في منطقة اتصال الحزمة بالعمود جنبًا إلى جنب مع العامل غير المواتي المتمثل في ضعف الحزمة القوية للعمود يعرض استقرار الهيكل للخطر. ويفضل حدوث الآلية في الشعاع مقارنة بالعمود، وآلية العمود أكثر غير حرجة مقارنة بمنطقة الاتصال. أدى ظهور الآلية وتكوين المفاصل في منطقة اتصال الكمرات بالعمود إلى زيادة الدورات في الكمرات والعمود مما يؤدي إلى فقدان قدرة تحمل العمود ويؤثر على سلامة الهيكل.
من أجل التحقق من تقوية الهياكل الخرسانية، فمن المهم بلا شك ولا مفر منه تحديد أنواع مختلفة من الأضرار في المباني الخرسانية. ولذلك فإن الأنواع المختلفة لنقاط الضعف في الهياكل الخرسانية هي كما يلي:
إحداث شقوق قطرية في القلب الخرساني
انفصال النواة الخرسانية المركزية في معظم الشقوق القطرية الناتجة عن الزلازل
الانفصال الغطاء الخرساني
إخراج الوصلات والمفاصل والتحرك من أماكنها
فشل القص للعناصر القصيرة أو الأعضاء المترابطة حولها ويكون طولها الحر الفعال صغيرا. التعزيزات الطولية
خروج حديد التسليح من أماكنه الأصلية ويتجه إلى مناطق الإجهادات المتناوبة العالية
تمزق الألواح الخرسانية المسلحة على جوانب غير متواصلة
شقوق قطرية في جدار القص وتتركز بشكل خاص حول الفتحات
إحداث شقوق القص في العقد ومفاصل عوارض الأعمدة
الخرسانة هي مادة بناء ذات قوة ضغط جيدة نسبيا وقوة شد منخفضة، وإذا اعتبر العضو الخرساني بدون حديد تسليح، فسوف تحدث تشققات نتيجة تطبيق الحمل على العضو، وسيتطور هذا التشقق إلى التدمير النهائي للعضو العضو (التمزق) الخرسانة هشة ومفاجئة فقط. في الخرسانة المسلحة، يتم حل هذه المشكلة باستخدام تعزيزات الشد. وتعتبر هذه المشكلة من نقاط الضعف في الهياكل الخرسانية المسلحة وتعقيدها في تقويتها وإصلاحها وتقويتها. يعد تقييم واختيار مواد الإصلاح الموجودة خطوة صعبة في إصلاح الخرسانة وإعادة بناء الخرسانة، وقد أدت الحاجة إلى العديد من مواد الإصلاح والتسليح الجديدة في السنوات الأخيرة إلى تطوير طرق مختلفة لتقوية الهياكل الخرسانية.
التعزيز مع سترة ملموسة وسترة فولاذية
من الأفكار الأساسية والتقنيات التقليدية لتحسين وتقوية الهياكل الخرسانية وتقوية الهياكل هو تقسيم الغطاء الخرساني للعضو الهيكلي ووضع قضبان فولاذية إضافية في العنصر ثم تغطية ذلك الجزء بالمواد اللاصقة والراتنجات عالية القوة . يكون وعلى الرغم من أن هذه الفكرة تعمل على تحسين قدرة الهيكل، إلا أنها لا تزال تترك مشكلة تآكل القضبان الفولاذية دون حل. هناك تقنية أخرى تستخدم لتقوية الهياكل الخرسانية وهي استخدام صفائح الفولاذ أو تقنية السترة الفولاذية، حيث يتم ربط صفائح الفولاذ بمكونات الخرسانة من الخارج. طريقة توصيل صفائح الفولاذ هي طريقة بسيطة واقتصادية. ولكنها إشكالية من الجوانب التالية:
الوزن المرتفع لصفائح الفولاذ وصعوبة صنع هذه المكونات
صعوبة الوصول إلى المكونات والحاجة إلى السقالات
الضعف الناتج في الالتصاق بين الفولاذ والخرسانة الناتج عن تآكل الفولاذ
وجود قيود على الطول في نقل صفائح الفولاذ إلى الورشة مع الأخذ في الاعتبار أنه في مشاريع تقوية الهياكل الخرسانية تكون أطوال العوارض طويلة بشكل عام.
أسلوب تقليد آخر في تقوية الهياكل الخرسانة هي استخدام السترات الخرسانية أو الأغطية الخرسانية المسلحة. يؤدي استخدام هذه الطريقة إلى زيادة الصلابة والليونة والتقوية الشاملة للهياكل الخرسانية؛ ومن نقاط الضعف في هذه الطريقة زيادة أبعاد المقاطع والحمل الساكن للهيكل الخرساني. كما أن استخدام هذه الطريقة يتطلب إخلاء المبنى وتدمير كبير للهيكل الخرساني، ويسبب زيادة غير مرغوب فيها في صلابة الأعضاء الخرسانية.
تعزيز القص الصلب
في السنوات الأخيرة، يتم استخدام جدران القص الفولاذية بشكل متكرر كنظام مقاوم للأحمال الجانبية في تصميم الهياكل وتقويتها. إن تكلفة البناء المنخفضة، والتركيب السريع، وإمكانية امتصاص الطاقة العالية، وما إلى ذلك تجعل من جدار القص الفولاذي نظامًا مناسبًا جدًا لإعادة تأهيل الهياكل الحالية، ويستخدم هذا النظام حاليًا في دول مثل الولايات المتحدة واليابان وكندا لتحديث المباني تم العثور عليها يمكن بسهولة إضافة جدار القص الفولاذي إلى الإطارات المعدنية الموجودة، لكن التقوية الزلزالية للإطارات الخرسانية بواسطة جدار القص الفولاذي ما زالت في مراحلها الأولية من التطوير.
من خلال مقارنة سلوك الإطارات الخرسانية مع وبدونها. جدار القص الفولاذي، فقد تبين أن تأثير معامل قوة الضغط الخرساني على قدرة الإطارات الخرسانية ذات جدار القص الفولاذي أكبر، والذي يمكن أن يعزى إلى تأثير الصفيحة الفولاذية على العناصر الحدودية.
التعزيز باستخدام أقواس الصلب
ستؤدي إضافة الأقواس الفولاذية إلى الهيكل الخرساني إلى زيادة الصلابة وتقليل متطلبات اللدونة وزيادة قوة القص للنظام، مع التسبب في زيادة طفيفة في وزن الهيكل. وبشكل عام فإن استخدام أنظمة التقوية المتباعدة (EBF) في المباني الخرسانية ليس شائعاً نظراً لارتفاع تكلفتها ومشاكل التنفيذ وتوفير تفاصيل كمر الوصلة. ولكن يمكن أخذ جميع أنواع أنظمة التقوية المتقاربة بعين الاعتبار في هذا النوع من التحسين.