دراسات التحقق من تقوية المباني الخرسانية المسلحة

يلخّص هذا المقال دراسات التحقق من وحدة تقوية المباني الخرسانية المسلحة ونتائجها. قورنت المعادلات بتطبيق مستقل وبحسابات يدوية، وتُتبّعت آثارها عبر نتائج التحليل في مبانٍ خرسانية مسلحة نموذجية (مشتقاتها ذات الإطارات والجدران القصية والجدران الحشوية).

1. عدم تغيّر النتائج عندما تكون التقوية غير مفعّلة

تلميح

حتى عندما تكون بيانات التقوية معرَّفة، وعندما يكون الخيار الرئيسي غير مفعّل، قورنت نتائج تقييم الأداء لجميع عناصر المبنى النموذجي سطراً بسطر بالنتائج السابقة لإضافة وحدة التقوية، فوُجد فرق صفري. وتتكرر هذه المقارنة في كل إصدار.

2. معادلات EK 15B وسلسلة FRP

التحقق	الطريقة	النتيجة
κa وεf وρf وfl وfcc وεcc (7 حالات تشمل التحزيم المستمر وبالشرائط، والدائري، والقطع الناقص، وتجاوز نسبة الأضلاع)	مقارنة بتطبيق مستقل	أكبر فرق نسبي 3.3·10⁻¹³ %
Vf (5 حالات تشمل المستمر وبالشرائط وحالة عدم تحقق شرط المسافة بين الشرائط)	مقارنة بتطبيق مستقل	1.7·10⁻¹³ %
Vf في سلسلة التحليل	تطبيق FRP على 12 عموداً و17 جسراً	مساهمة القص في الجسر تطابق قيمة اختبار الوحدة تماماً (281.0 kN)
أثر المقطع	FRP على 12 عموداً في الطابق الأول	تغيّرت نتائج هذه الأعمدة فقط؛ وسعة التقوّس (curvature) +3.6% (الأثر المتوقع لمثالية EK 15B)
طول الوصلة التراكبية (15B.9–15B.11)	حساب يدوي	سماكة FRP المطلوبة والكميات الوسيطة متطابقة تماماً؛ وعندما تكون الكانات القائمة كافية تكون السماكة المطلوبة صفراً

3. غلاف الأعمدة الخرساني، والتحزيم الفولاذي والخرساني، والكانات الخارجية

التحقق	النتيجة
الصلابة: غلاف 10 سم بـ 4 أوجه على 12 عموداً في الطابق الأول	الدور الأول 0.3252 → 0.2811 s؛ ويعود تماماً إلى قيمته عند تعطيل الخيار
السعة: الأعمدة نفسها	أقصى نسبة لعزم الخضوع في الأعمدة المغلَّفة 1.34 (50×50 → 70×70 سم، بمعامل 0.9)
التسليح الطولي للغلاف: 8Ø16	توزيع القضبان ومساحاتها كما في الحساب اليدوي؛ ومتوسط نسبة عزم خضوع العمود (مسلَّح/غير مسلَّح) 1.36؛ وتم التحقق يدوياً من توزيع U وL والحافة الواحدة في الأغلفة ذات 3 و2 و1 وجه
نماذج الغلاف (مركّب، وحرفية الكود، والغلاف فقط؛ 8 حالات)	خصائص المقطع المحوَّل مطابقة للحساب المستقل بفرق نسبي ≤ 4·10⁻¹⁵؛ وفحوصات الحساب اليدوي متسقة. وترتيب الدور والسعة كما هو متوقع
كانات الغلاف	مساهمة القص مطابقة للحساب اليدوي (Ø10/100، بذراعين: 435.4 kN، بمعامل 0.9)
الغلاف أحادي الجانب	في المقطع غير المتماثل تُحسب السعتان ± منفصلتين ويؤخذ الأصغر؛ وفي الغلاف ذي 4 أوجه تطابق النتائج الحالة المتماثلة
التحزيم الفولاذي (Vj) والكانات الخارجية (Vw)	القيم المحسوبة مطابقة للمعادلة؛ وVj يطابق قيمة ملخص النافذة تماماً
التحزيم بالخرسانة المسلحة	مقاومة القص ×0.9؛ ولا يتغير الانحناء ولا الصلابة

4. جدار التقوية الجديد

في مبنى نموذجي ذي جدران قصية، وُسم جدار واحد على أنه “جدار تقوية جديد”:

التشغيل	الأدوار	الجدار
غير موسوم (جدار عادي)	T1 = 0.3175 s	جدار عادي
موسوم، والخيار غير مفعّل	T1 = 0.4087 s	غير موجود في نموذج ما قبل التقوية
موسوم، والخيار مفعّل	مطابق تماماً للتشغيل غير الموسوم	طلب المرساة q = 332.4 N/mm، والسعة qr = 367.2 N/mm، والنسبة 0.905

تلميح

تم التحقق عبر تفصيلات الكتلة من أنه عندما يكون الخيار غير مفعّل يُطرح الوزن الذاتي للجدار من وزن الطابق ووزن المبنى وكتل العناصر المحدودة؛ وأن حمل البلاطة الواقعة على الجدار يُوزَّع على المساند المجاورة مع الحفاظ على المجموع. وقيم المرساة مطابقة للحساب اليدوي.

5. تقوية الجدار الحشوي (EK 15C)

في مشتق من المبنى ذي الجدران القصية حُوِّل جدار إلى جدار حشوي (654 × 260 سم صافي، بسماكة 24 سم، والأعمدة 50×50) وحُسبت طريقتان:

التشغيل	البرنامج	الحساب اليدوي
بياض مسلَّح بشبكة فولاذية (30 مم، وجهان)	ad = 911.2 mm؛ kd = 77 678.6 kN/m؛ Vd = 1294.9 kN	ad = 911 mm؛ kd = 77.66 MN/m؛ Vd = min(1825; 1295) = 1295 kN
شريط FRP قطري	ad = 931.7 mm؛ kt = 1627.5 kN/m؛ Tf = 34.4 kN؛ Vd = 313.9 kN	kt = 1627.5 kN/m؛ Tf = 34.4 kN؛ Vd = 313.9 kN
بياض مسلَّح بشبكة فولاذية، والخيار غير مفعّل	النتائج مطابقة تماماً لمبنى بلا تقوية	—

معلومات

في التحليل الدفعي قورن إنشاء القضبان أحادية الاتجاه بالإنشاء الزوجي المتماثل: عدد الأحداث نفسه وفرق في قص القاعدة أقل من 0.01% (الصلابة الأفقية الكلية نفسها؛ والفرق فقط في توزيع قوى القضبان). وتم التحقق بالحساب اليدوي من الأحداث التي بلغت فيها القضبان القطرية سعتها: أُزيل قضيب الضغط من النموذج عند N = Vd / cos θ، ورباط شد FRP عند T = Tf.

في نموذج اختباري أُعدّ بمدخلات لا تحقق شرط الكود (نصف قطر زاوية صغير، وتحزيم رقيق، ووصلة تراكبية قصيرة، ومرساة غير كافية، وبياض رقيق، ونسبة فتحات عالية) أُدرجت أسطر الخطأ والتحذير المتوقعة في قائمة فحص المشروع دون تكرار.

6. المقارنة قبل التقوية وبعدها

في المبنى النموذجي أُجري التحليل أولاً والخيار غير مفعّل (قبل التقوية)، ثم طُبّق غلاف على 12 عموداً وأُجري التحليل والخيار مفعّل (بعد التقوية). أبلغت كتلة المقارنة بشكل صحيح عن مستوى المبنى ونسب المعايير والعناصر الـ 12 المقوّاة وتوزيع الضرر. ولم يوجد فرق في الضرر ونمط الانهيار ومستوى المبنى بين إجراء التشغيلين متتاليين في الجلسة نفسها وإجرائهما منفصلين.

7. الواجهة والحفظ

• دُقّق تبويب التقوية في نوافذ الخصائص الثلاث من حيث التحديد المتعدد، وتفعيل الخيارات بحسب نوع العنصر، وحالات القيم المتبقية من العنصر السابق.
• حُفظت بيانات التقوية بصيغتي المشروع النصية والثنائية ثم أُعيد فتحها وقُرئت مطابقة تماماً. وتُفتح ملفات المشاريع القديمة بلا تقوية.

ملاحظة

الأصل أن يتحقق المهندس المسؤول من جميع النتائج التي ينتجها البرنامج.