حجارة البناء أو جدران الحاملة ، إحدى أقدم و أكثر المباني شيوعا في العالم ، لذلك تدعيمها لها أهمية كبيرة بحيث أكثر من 30٪ من سكان العالم يقيمون في هكذا مباني . المواد الشائعة لحجارة البناء هي الطابوق، وحجر البناء مثل الرخام، والجرانيت، والحجر الجيري، والحجر المصبوب، والطوب الخرساني، والكتل الزجاجية، والطوب . السبب الرئيسي في استعمال الشائع لهذي المواد ، انتاج السهل للطوب ، سهلة في النقل ، عادة ما تكون اقتصادي ، سهلة الصنع و التركيب و عادة ما لا يتطلب خبرة خاصة في جميع المراحل المذكورة أعلاه .
طرق تقوية جدران الحاملة
المباني ذات مواد البناء غير المسلحة ، هي المباني التي ليس لديها نظام هيكلي محدد باستثناء الجدران الهيكلية ( جدران القص ) . و بعبارة أخرى ، في مباني ذو الحوائط الحاملة ، جدران القص مسؤولة عن تحمل كل من الأحمال الرأسية و الأحمال الجانبية للزلازل .
لا تعتمد قوة الجدار الحجري بالكامل على الرابطة بين مواد البناء والملاط، غالبًا يكون الاحتكاك بين طوب البناء المتشابك قويًا بدرجة كافية لتوفير قدر كبير من القوة من تلقاء نفسه . النماذج الهيكلية المحددة هي المسؤولة عن نقل القوات و الاستدامة المتكاملة في نهاية المطاف و أداء المبنى . يوفر الطوب الخرساني، وخاصة المفرغ، إمكانيات مختلفة في البناء . يوفر عمومًا مقاومة ضغط كبيرة ، تتميز حجارة البناء بمقاومة ضغط عالية تحت الأحمال الرأسية ولكن لديها مقاومة شد منخفضة (ضد الالتواء أو التمدد ) و بعد الوصول إلى أقصى ما لديها من المقاومة ، تفشل كليا . بعبارة اخرى تفتقد خاصية حد الخضوع و المطيلية .
المباني المبنية بالطوب أو الحجارة أو الكتل الأسمنتية ، و التي جزء أو كل من الأحمال الرأسية يتم مقاومتها من قبل الجدران الحاملة ، تعتبر من ضمن المباني ذو الجدار الحامل . على الرغم من أن بناء الصلب و الهياكل الخرسانية في تزايد في الوقت الراهن ، ولكن معظم المباني في البلاد هي من نوع البناء الحاملة . لمنع الأضرار الجسيمة فمن الضروري تحقيق في أساليب مختلفة من التحسين و تدعيم و إعادة تأهيل المباني القائمة. يمكن التعرف على أنواع الأضرار التي لحقت بالمبنى و الحصول على تدعيم و تقوية المناسبة من خلال تدعيم اجزاء الرئيسية و الحاملة للمبنى و اضافة عناصر حاملة و نوع هيكل البناء ، يمكن الوصول الى أعلى أمان ضد الزلازل .
هياكل حجارة البناء
المواد الشائعة لحجارة البناء هي الطابوق، وحجر البناء مثل الرخام، والجرانيت، والحجر الجيري، والحجر المصبوب، والطوب الخرساني، والكتل الزجاجية، والطوب ، و يتم مقاومة جزء أو كل أحمال الرئسية فيها بواسطة الجدران الحاملة
السلوك العام لمباني ذو الجدران الحاملة ضد القوى
مواد المستخدمة، ونوعية الملاط وجودة العمل، والنمط الذي تُجمع فيه الوحدات يمكن أن يؤثر فعليًا على المتانة الإجمالية للبناء .
لأن مواد الطوب و الملاط هشة للغاية ، عندما تتعرض للقوة ، بعد الوصول إلى أقصى قوة لها ، فجأة تنكسر على عكس الخرسانة المسلحة و الصلب ونتيجة لذلك ، فإن الضعف الأساسي للمباني الطوبية ضد الزلزال ليس نقص المقاومة ، ولكن نقص في المطيلية .
تدعيم المباني ذو الجدران الحاملة
تصنف العوامل التي تؤثر على تدمير المباني إلى ما يلي:
- استخدام مواد مثل الطابوق والأحجار السيئة
- استخدام ملاط الضعيف و رخو
- مخالفات في الخريطة في الإرتفاع
- ضعف في الجدران الحاملة
- وجود شرفة غير مناسبة
الأضرار التي لوحظت في مباني بجدران الحاملة
- حدوث شروخ و فصل الجدران من بعضها عن بعض
- انهيار الجدران
- شروخ في القرب من الفتحات
- انهيار جدران الحاملة و الأسقف
- الأضرار في زاوية المبنى و انهيار جزئي
أساليب تدعيم المباني بحجارة البنى
1. دمج السقف
ويجب أن يكون السقف متماسكا و صلبا إذا لزم الأمر . أولا ، نزيل التربة و الحجر و الحطام من الطوب و تلحم القضبان الحديدة بالعوارض . و من ثم يتم صب الخرسانة في السقف للحصول على غطاء بسمك ٥ س م على العوارض .
في الحالات التي لا تكون الطريقة المذكورة أعلاه اقتصادية ، يمكن استخدام طرق أخرى ، ولكن لايتم الحصول على درجة التصلب بقدر الطريقة المذكورة أعلاه .
2. طريقة تدعيم مع FRP
تقنية تدعيم مع FRP الأساسية ، والتي تستخدم على نطاق واسع ، تكون بطريقة لصق الأشرطة الجاهزة . النقطة هنا هي أنه في حالة صفائح أو ألياف FRP التي يتم تحويلها إلى مركب FRP في الموقع بمساعدة راتنجات الايبوكسي ، يجب أن يكون قدر الإمكان في اتجاه المحور الرئيسي لضغوط الشد العضو .
2.1 تدعيم جدران الطوب والتي بدون أعضاء الخرسانية أو الفولاذية المحيطة
الف : تقوية مقاومة القص
الجدران التي تحتوي على نسبة أبعاد صغيرة (الارتفاع إلى الطول) تحدث فيها فشل القص و تظهر تشققات قطرية فيها . يحدث وضع الفشل بشكل حاد في الحائط .
للتعويض عن ضعف القص في الجدار ، يتم تثبيت ألواح FRP أفقيًا على طول الجدار و على جانبي الجدار . طريقة عمل FRP يكون بعد إنشاء شقوق القص في الجدار يزداد الضغط على FRP في تلك المنطقة ويتم نقل القوات إلى FRP. أظهرت النتائج أن تقوية الجدار مع FRP تزيد من قوة ليونة الجدار .
ب: تقوية الانحناء
للتعويض عن ضعف الانحناء للجدار ، يتم تثبيت ألواح FRP عموديًا على كلا الجانبين . إذا تم استخدام مركب FRP لزيادة قوة الانحناء الجدار في الارتفاع ، من الضروري أن يتم تقييد النهاية بشكل صحيح عند سفح الجدار بحيث يتم نقل القوى الموجودة داخل هذه الصفائح إلى دعم قدم الجدار . لتقييد نهاية لوحات الانحناء ، يمكن استخدام قسم زاوية فولاذي بالقرب من دعامة الجدار التي يتم تثبيتها بها ، أو يمكن استخدام لوحة قص FRP متعامدة مع طبقة FRP الانحناء في نهاية الطبقة.
إذا تم استخدام كل من تقوية الانحناء والقص في شكل وضع الألياف أفقيًا وعموديًا على الحائط في وقت واحد ، فإن الزيادة في الصلابة والقوة والليونة تكون أكثر من الحالات السابقة. في هذه الحالة ، وضع الألياف أفقيًا تقييد ألياف الانحناء .
3. تركيب حديد التسليح في الجدار و الغطاء الخرساني
إحدى الطرق الفعالة لتقوية المباني الحالية هي إنشاء طبقات خرسانية على الجدران . في هذه الطريقة ، يتم تثبيت شبكة من حديد التسليح الأفقي والرأسي على الحائط ثم يتم رش الخرسانة عليه . إن استخدام الغطاء الخرساني للهياكل الخرسانية والطوبية له نتائج مفيدة وتبين التجربة أن رش الخرسانة يملأ المفاصل و يوفر اتصالًا جيدًا . في هذه الطريقة ، يتم تنظيف أسطح الطوب جيدًا و حفر الأسطح الملساء لخلق مزيد من الالتصاق . قبل رش الخرسانة ، يتم رش الماء قليلاً ، ولكن ليس كثيرًا حتى لا تنهار الخرسانة .
قبل البدء يجب صقل أجزاء البنية التحتية التي تم تكسيرها أو تفكيكها و يتم الرش في عدة طبقات لتقليل الحفر الموجودة ، وفي الأماكن التي لا يتم فيها الرش بشكل جيد و يكون مظهر الخارجي غير مناسب يجب تكسيرها و صقلها و الرش مجددا . من خلال إنشاء غطاء خرساني على الأسطح الخارجية أو الداخلية لجدران الطوب ، يمكن زيادة المقاومة الزلزالية للمبنى بشكل كبير ثم يمكن لهذه الجدران الخرسانية من الطوب أن تمتص القوة الجانبية للزلزال مثل جدران القص الخرسانية .
للحصول على غطاء الخرساني ، يجب عمل أخاديد رأسية في الجدار بحيث تعمل هذه الأخاديد بعد رش الخرسانة كحزم رأسية بالإضافة إلى تقوية قوة الانحناء للجدار ، يتم دمج الغطاء الخرساني و جدار الطوب معًا بشكل صحيح.
استخدام حديد التسليح في المرحلة المرونة ليس له تأثير على زيادة القوة و الصلابة و يزيد حديد التسليح من القوة و الصلابة في مرحلة اللدنة . و تستمر هذه الزيادة حتى مرحلة خضوع حديد التسليح و من ثم يحدث انخفاض في الرسم البياني مع زيادة حجم حديد التسليح ، لا تتغير صلابة و قوة الجدار في المرحلة المرونة . لكن في مرحلة اللدنة تزيد الصلابة و المقاومة مقارنة بالحالات السابقة و تستمر هذه الزيادة حتى مرحلة خضوع حديد التسليح و من ثم يحدث انخفاض في الرسم البياني . من خلال مقارنة نمط التمدد في الجدران غير المدعمة و الجدران المدعمة ، يمكن استنتاج أن الفشل السائد هو فشل القص . ومع ذلك ، فإن استخدام حديد التسليح يوزع الشقوق ويمنع تلف المبكر لجدران . يمكن أن تتراوح مسافة الحزم الرأسية (S) بين 2 إلى 2.5 متر . يجب وضع الحزم عمودية بجانب الفتحات . إنشاء حزم أفقي على الرغم من أنه يمكن أن يحسن أداء الغطاء ، إلا أن حفر الأخدود الأفقي يمكن أن يكون خطيرًا لأن الأحمال الرأسية يتم تطبيقها على جدار الطابوق ، لذلك لا يوصى باستخدام حزم الأفقية والتي يتم إنشاؤها باستخدام غطاء خرسانية .
في حالة عدم إمكانية تغطية الأسطح الخارجية يجب تغطية الأسطح الداخلية . وتجدر الإشارة إلى أنه عند تقاطع الجدار مع السقف ، يتم قطع القشرة ، ونتيجة لذلك ، لا يتم نقل قوى الانحناء التي تدخل القشرة في الطابق العلوي إلى الطابق السفلي .
4. تركيب جدران جديدة
أثناء الزلزال ، تتعرض المباني غير المتناظرة لتأثيرات الالتواء . عن طريق فصل أجزاء من المبنى ، يمكن محاذاة مركز الكتلة مع مركز الثقل ، في هذه الحالة ، لا تحدث الالتواء في المبنى . أيضًا ، من خلال إنشاء جدران جديدة (مواد بناء) ، يمكن أن تكون الوحدات متماثلة بشكل خاص.
بالإضافة إلى ذلك ، يوفر تركيب الجدران المتقاطعة مزيدًا من القدرة على التحمل للجدران الطويلة للمباني مثل المهاجع والمدارس وما إلى ذلك . من الضروري فقط توخي الحذر من أن التغييرات المعمارية الناتجة لا تسبب فقدان الاستخدامات المقصودة.
المشكلة الرئيسية في مثل هذه التعديلات هي خلق تقييد بين الجدران الجديدة و القديمة . عادة ما يتم تأمين هذا التقييد باستخدام مفاتيح الفولاذية و الخرسانية المدمجة في الجدران القديمة .
عند تركيب جدران جديدة ، يجب ملاحظة أنه يجب تأمين ثبات جدار الجديد على طول فترة تشغيل المبنى و عدم إزالته مطلقًا . لذلك ، في عملية التعديل التحديثي للمباني التي لديها إمكانية تغيير الاستخدام ، يجب دائمًا ملاحظة أنه بعد التغييرات في الاستخدام ، لا تتم إزالة الجدران الجديدة من بنية المبنى.