بدأ تقوية العوارض على شكل حرف T والهياكل الخرسانية في الستينيات تقريبًا. خلال هذه السنوات ، تم استخدام طرق مختلفة للتقویه . كانت الطريقة الأولى المستخدمة هي تغطية العوارض والأعمدة الخرسانية بألواح فولاذية. لكن عيوب هذه الأساليب كانت كثيرة.
أدى استخدام الألواح الفولاذية إلى جعل الهيكل أثقل ، ومن ناحية أخرى ، كان من الصعب تنفيذه. ولكن بعد فحص العيوب في السبعينيات ، یقترح استخدام بوليمرات الألياف الاصطناعية أو FRP لتقوية هذه الهياكل. كان لهذه الطريقة العديد من المزايا ولهذا السبب كانت أكثر شيوعًا يومًا بعد يوم.
FRP ، باسمها الكامل Fibre Reinforced Polymer ، (بولیمر مقوی بالیاف) هی نوع من المركبات ، والتي تسمى أيضًا بوليمر الألياف الاصطناعية. جعل استخدام بوليمرات الألياف الاصطناعية عمل التحسين والتقوية أسهل ، ومن ناحية أخرى ، كانت خفيفة الوزن ،و بسبب هذا ، أصبحت شائعة جدًا. من ناحية أخرى ، كان FRP فعالًا جدًا في الانحناء و القص وإصلاح المباني والمباني القديمة.
تكلفة استخدام هذه المواد منخفضة للغاية. على الرغم من أن استخدام FRP قديم جدًا في العالم ، في إيران ، لا تزال طريقة التقویه باستخدام FRP تعتبر طريقة حديثة وغير معروفة حتى. في ما يلي ، من أجل تقديم هذه الطريقة أكثر ، سوف نتعرف على خصائص FRP.
خصائص FRP
خصائص FRP كثيرة وفي المقابل لها عيوب قليلة جدًا. بعض مزايا وخصائص هذه الألياف الاصطناعية مذكورة أدناه
• تكلفة منخفضة في التنفيذ
• كونها غير موصلة ومناسبة للاستخدام في الهياكل تحت الموجات الكهربائية والكهرومغناطيسية
• ارتفاع معدل الانحناء والمرونة
• سهولة التركيب
• الوزن الخفيف
• سهولة النقل
• سهولة الاستخدام
استخدام الألياف المركبة CFRP
تُستخدم ألياف CFRP المركبة على نطاق واسع في العديد من الهياكل ، وخاصة المباني السكنية والمستشفيات ومراكز الرادار والمتاجر والعديد من المراكز الحضرية. تستخدم هذه الألياف أيضًا لتحسين المباني القديمة أو المباني.
واحدة من أهم الحالات هي استخدام هذه المركبات في تجديد الهياكل الحضرية البالية. خاصة في طهران ، حيث يزيد عمر العديد من المباني عن 40 عامًا ، يمكن استخدام هذه الألياف الطبيعية أكثر من غيرها. من ناحية أخرى ، تضع هذه الألياف القليل جدًا من العبء والوزن على المبنى ، ولهذا السبب ، يمكن أن تؤدي أداءً جيدًا للغاية في إعادة بناء المباني القديمة.
تقوية القص والانحناء بالألياف
يعد القص والانحناء من أهم أوضاع فشل العوارض غير المقواة في المباني. نظرًا لأن كسر الانحناء ناعم وكسر القص هش ، فإن كسر الانحناء يكون أفضل من كسر القص.
غالبًا ما يؤدي الكسر الهش إلى كارثة ، في حين أن الكسر الناعم يمكن أن يكون تحذيرًا. باستخدام الواح FRP الخارجية ، يمكن عمل تقوية الانحناء ، وهذا العمل يجعل العوارض غير قابلة للتشوه.
ميزات مثل مقاومة التآكل والقوة العالية ، فضلاً عن الوزن الخفيف والمرونة لـ FRPs جعلتها تستخدم على نطاق واسع في تقوية العوارض وقصها. يمكن أن تتلاءم هذه الألياف بسهولة مع الأشكال الأخرى وفي الزوايا وتجعل التقویه أفضل.
عينات المختبر
أجريت اختبار لمعرفة سلوك العوارض الخرسانية المقواة بألياف البوليمر المقوى بألياف الكربون وكانت النتائج كالتالي. في هذا الاختبار، یختبر العوارض في مجموعتين. عوارض المجموعة الأولى بها ضعف في الانحناء وعوارض المجموعة الثانية بها ضعف في القص. یقوی كلا العارضتين باستخدام ألياف CFRP ویحصل على النتائج التالية.
استنتاج
یقلل ليونة العوارض التي تم عليها تقوية الانحناء والقص إلى كمية صغيرة ، والتي يمكن تجاهلها. كلما زادت مقاومة الانضغاط للخرسانة ، زادت مقاومة الحمل.
إن التغيير في شكل العارضة المسلحة يكاد يكون مساوياً للتغير في شكل العارضة غير المسلحة ، وهو ما يخالف التوقعات بسبب ضعف مقاومة الخرسانة في العارضة المسلحة مقارنة بالعارضة غير المسلحة.
في العوارض المقواة ، يكون فشل القص على شكل صدع يبدأ من نقطة التحميل ويستمر حتى بالقرب من الدعم ، وفي هذه الإخفاقات ، يتم فصل أقرب جزء من لوح CFRP إلى الدعم عن العارضه ، والتي يجب أن يعتبر بالقرب من الدعم.
كلمة أخيرة
يُظهر هذا الاختبار والتجارب المختلفة أن استخدام ألياف CFRP اليوم يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكلفة تحسين العوارض وتقويتها. من ناحية أخرى ، فإن استخدام هذه المركبات يسمح بتجديد المدن الكبيرة والقديمة بشكل أسرع من ذي قبل. لهذا السبب ، من المهم جدًا الانتباه إلى هذه الألياف في تقويتها.