الخرسانة سابقة الإجهاد

مقدمة:

فكرة الخرسانة سابقة الإجهاد ليست فكرة جديدة ولكن استعملت بطرق عديدة عبر التاريخ كمثل عمل العجل الخرساني لعربات الجر وبظهور اختراع الخرسانة المسلحة ظهرت مشاكل شروخها نتيجة الانحناءات التي تحدث فيها نتيجة اجهادات العزوم بها فكان من الضروري منع شروخ هذه الخرسانة لأنها تقلل من عمر الإنشاءات .
وعلى ذلك ظهرت المشكلة الأولى وهي البحث عن طريقة لتقليل اجهادات الشد في أعضاء الخرسانة المسلحة تحت الأحمال وكان الحل الآتي :
في بداية القرن التاسع عشر قام العالم كونين لأول مرة بعمل اختراع ليمنع هذه الاجهادات وذلك بمد منطقة الشد في أعضاء الخرسانة بواسطة الضغط الأولي . وفي عام 1928 استطاع العالم م . فريسنيت أن يظهر متطلبات الخرسانة سابقة الاجهاد وأن يشرح الأساسيات اللازمة لاستعمال حديد عالي المقاومة لهذه الخرسانة حتى يمكن شده بعد أن تعذر تقصير الخرسانة بغرض انكماشها وذلك للوصول إلى ضغط دائم على الخرسانة نفسها
أما المشكلة الأخرى التي ظهرت فهي كيفية شد وربط الحديد العالي المقاومة في الخرسانة سابقة الاجهاد وجاء الحل بواسطة العالم م . فريسنيت في سنة 1939 في اختراع ماكينة شد مزدوجة ومخروط رابط لغرض شد هذه الأسياخ في الخرسانة .
وبعد حل هذه المشاكل في تشييد الخرسانة سابقة الاجهاد بدأ التطور السريع في مجال العمل بهذه الخرسانة في أعمال البناء.
وعلى ذلك فالخرسانة سابقة الاجهاد هو مركب من خرسانة وحديد عالي المقاومة حيث أن سبق الاجهاد له تأثير مضاد ومعاكس للاجهادات الناتجة عن الأحمال المؤثرة على العنصر الإنشائي مما يرفع في النهاية من قدرته على تحمل الأحمال الميتة والحية المؤثرة عليه . كذلك تفيد عملية سبق الاجهادات في التقليل من الانحناء والشروخ التي يمكن أن تحدث في الجزء الخرساني وعلى ذلك فيمكن الحصول على هذه الخرسانة بشد حديدها بماكينة الشد الخاصة وتناسب استعمال مثل هذه الخرسانة الأعمال الخرسانية التي يراد فيها تغطية بحور واسعة للمباني مع التحكم في تخانة سمك قطاعها.

طرق عمل الخرسانة سابقة الاجهاد :

1- طريقة الخرسانة سابقة الشد: وتعمل بشد الحديد قبل صب الخرسانة بواسطة ماكينة الشد ثم يترك الحديد بعد أن تأخذ الخرسانة قوتها. والحديد في هذه الحالة يكون في وضع الضغط دائما بالنسبة لنفسه ولكن الخرسانة تكون في وضع الشد ويسمى حديد التسليح لعمل خرسانة سابقة الاجهاد باسم التندون أو الكابل وعادة تستعمل الخرسانة سابقة الشد هذه في تشييد البلاطات والكمرات البسيطة .
2- طريقة الخرسانة لاحقة الشد : وتعمل بشد الحديد بعد صب الخرسانة ويتم ذلك بوضع حديد التسليح أو التندون مغلف بمواسير معدنية مرنة أو بغلاف كمثل البلاستيك حيث يدهن بالشحم داخل الفرم ثم يصب عليها الخرسانة بعد تثبيت التندون في موضعه . وبعد أن تأخذ الخرسانة قوتها يشد نهايتي التندون بماكينات الشد ثم يثبت في نهايتي قطاع الخرسانة . والحديد في هذه الخرسانة يكون في وضع الشد دائما بالنسبة لنفسه كما تكون الخرسانة في وضع الشد أيضا وعلى ذلك فكمرات هده الخرسانات تتحمل مقاومة العزوم واجهاداتها المختلفة أكثر من الخرسانة المسلحة وبذلك تمنع ظهور الشروخ والانحناءات فيها أيضا.

الخرسانة سابقة الاجهاد تعطي قوة أكثر من الخرسانة المسلحة بحوالي 2-3 مرات وحديدها بعد الشد يكون أقوى بحوالي 3-4 مرات

نظم سبق الاجهاد :

1- نظام فريسنيت : يتكون كابل فريسنيت من عدد من الأسلاك المتوازية التي تثبت في مكانها بواسطة زنبرك حلزوني ثم يوضع الكابل داخل ماسورة مرنة قبل وضعه في فورمة الخرسانة مع إخراجه حوالي 60-75 سم من نهايتي الماسورة لزوم شده . وطريقة الشد تتم بتثبيت الكابل في نهايتي فورمة الخرسانة بواسطة المخروط الرابط
2- نظام ماجنيل بلاتون : وطريقة عملها مثل نظام فريسنيت ولكن تستعمل ألواح حديدية تسمى سندوتشات بدلا من المخروط الرابط بجانب مواد أخرى.
3- نظام ماك كول : وطريقة عملها مثل السابقة ولكن تستعمل سيخ من سبيكة حديدية عالية المقاومة قطر 12-18 مم بدلا من الأسلاك بجانب مواد أخرى.
فوائد الخرسانة سابقة الاجهاد :
1- هذا النوع من التشييد الخرساني يعطي قطاعات خرسانية تتحمل كل القوى المؤثرة عليها بدون إحداث شروخ ولهذا السبب فاستعماله مناسب جدا للأعمال التي يكون فيها الصدأ خطر جسيم على المبنى
2- تستعمل حديد أقل في قطاعاتها الخرسانية عن الخرسانة المسلحة بجانب إعطائها قوة ضغط أعلى ونوعية أفضل.
3- توفر في مواد الإنشاء وكذلك في تقليل الحمل الميت وعلى ذلك تؤثر عل أعمدة وأساسات المبنى.
4- يمكن الحصول على قطاعات صغيرة من هذه الخرسانة لتسقيف بحر كبير إذا ما قورنت بالخرسانة المسلحة.
5- عند عمل قطاعات من خرسانة سابقة الصب باستعمال خرسانة سابقة الاجهاد فإن هذا يعطي قطاعات صغيرة يسهل تشغيلها وحملها بالمقارنة باستعمال الخرسانة المسلحة .
6- تقل تكاليف عمل العبوات في الإنشاءات الكبيرة عند تركيب وتثبيت عناصر الخرسانة سابقة الصب التي تم عملها بطريقة الخرسانة سابقة الإجهاد.
7- تعتبر كمية الحديد المستعملة في هذا النوع من الخرسانات قليلة بمقارنتها بحديد الخرسانة المسلحة.

****************

الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية GRC

في إطار تطوير صناعة الخرسانة تم إنتاج خرسانة مسلحة بالألياف الزجاجية GRCفي القرن العشرين لتكون البديل عن مواد الإكساء الكلاسيكية والطبيعية كالحجر والرخام وغيره وليساهم بشكل عام في الإنشاء العصري اقتصاديا وتقنيا وجماليا في جميع أنحاء العالم منذ أكثر من 30 عاما وهو في تطور دائم.
والـ GRC هي عبارة عن مجموعة متكاملة من المركبات المعتمدة على الأسمنت عالي الأداء المسلح بالألياف الزجاجية ذات القدرة الخاصة لمقاومة القلويات مما يجعله قابلا للتطويع ليناسب مجالا واسعا من التطبيقات.

ومن مميزات الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية GRC:

1- إنها إحدى مواد البناء الأكثر طواعية المتوفرة للمهندسين والمعماريين.
2- كما أنها عملية لإعادة الإنتاج والترميم وذات جمالية عالية و صديقة للبيئة.
3- تخفف الحمولات على الأبنية بعوامل أمان كبيرة للهياكل الضخمة والأساسات.
4- يمكن تلوينها بالصبغات و الدهانات كما تعالج سطوح الطينة الإسمنتية.
5- الإكساء بواسطتها يمكن أن يحل محل البيتون المسبق الصنع غير الإنشائي عندما تكون هناك مشكلة في الوزن و الشكل.
6- ويمكن تشكيل منتجات GRC بمقاطع رقيقة بسماكة6ـ12مم ليكون وزنها اقل بكثير من وزن منتجات البيتون المسبق الصنع التقليدية المماثلة بالحجم.
7- إن الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية سهلة التصنيع والقولبة لإنتاج الأشكال والتفاصيل الدقيقة ويعطي اللمس المطلوب للسطوح النهائية بأفضل نوعية.
8- وتتسم الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية GRC بمقاومتها للتآكل وللظروف الجوية الخارجية من حرارة ورطوبة وبخاصة للأجواء البحرية.
9- كما أنها عازلة للحرارة والصوت وتتسم بمقاومة عالية للحريق وتسرب الماء
10- فضلا عن صلابتها ومقاومتها للكسر والضغط
استخدامات الخرسانة المسلحة بالألياف الزجاجية :
وتستعمل هذه التقنية في ألواح الأكساء للواجهات الخارجية والأعمدة والتيجان ومظلات للشمس أفقية وعمودية كما تستخدم ككورنيشات وأساور ودرابزينات وأسقف مستعارة وقبب داخلية وخارجية وأقنية للري والصرف وأيضا يتم استخدامها كقوالب دائمة لصب الأسمنت (ضائعة) وتصنع منها أنابيب مقواة بدون استعمال الفولاذ.