أهم الاسباب لانهيار المنشآت

لكثرة سماعنا عن وقوع حوادث الانهيارات للمباني في عموم محافظات العراق أرتايت تسليط الضوء عن اهم الاسباب لانهيار المنشأءات بشكل عام ارجو ان تكون هذه المقالة ذات فائدة للجميع .

مقدمة

قبل معرفة الإنسان للخرسانة كانت المباني تشيد من مواد خفيفة كالطين والطمي أو من مواد ثقيلة كالحجارة. وبعد معرفة الإنسان للخرسانة عرف أنه لا تتحمل إلا القليل من العزوم والقص وعند تعرضها للقليل من هذه القوى تظهر عليها تشققات وتصدعات ولذلك حددت بعض المواصفات على اعتبار مقطع الخرسانة في منطقة الشد متصدع.ولكن عندما استطاع الإنسان الربط بين الخرسانة وحديد التسليح في إشكال التصميم والتنفيذ المختلفة توسعت المباني والمنشآت وتغيرت أنماطها وأشكالها وارتفاعاتها وذلك لما للخرسانة من مميزات عديدة منها:

- توفر موادها الأولية.

- رخص تكاليف تنفيذها النسبية.

- قوة تحملها العالية للضغط.

- سهولة تشغيلها أثناء عمليات التنفيذ.

أسباب انهيار المنشآت

ترجع أسباب انهيار المنشآت إلى العديد من الجهات المسئولة عن ذلك:

1. مصممو المنشأ.

2. منفذو المنشأ.

3. المنشأ نفسه.

4. مستخدمي المنشأ.

أولا/أسباب ترجع إلى المصممين :

1. عدم اختيار النظام الإنشائي المناسب.

2. خطأ في حساب الأحمال المتوقع أن تؤثر على أجزاء المنشأ المختلفة.

3. عدم كفاءة المهندس المصمم.

4. إتباع مواصفات للتصميم لا تناسب الظروف الطبيعية التي سوف يتواجد فيها المبنى.

5. عدم اختيار سمك الغطاء الخرساني المناسب للظروف المحيطة بالمنشأ.

6. خطأ في حساب أبعاد المقاطع الخرسانية أو كميات حديد التسليح اللازمة للمقاطع.

7. قصور في دراسة التربة في موقع التنفيذ ( قوة تحملها للأحمال – خواصها الطبيعية – تأثرها بالمياه الجوفية – نسبة الهبوط المتوقعة).

8. عدم دراسة تأثير المباني المجاورة للمنشأ المزمع إنشاءه على التربة في موقع التنفيذ.

9. إهمال تأثير بعض القوى الداخلية التي قد تتولد نتيجة الظروف المحيطة بالمنشأ.

10. استخدام نماذج إنشائية لمنشآت سابقة غير مناسبة لظروف المنشأ المراد إنشاؤه.

 

ثانيا: أسباب ترجع إلى المنفذين

1. استعمال مواد رديئة غير مطابقة للمواصفات.

2. ضعف مقاومة الخرسانة المستخدمة.

3. عدم مطابقة المقاطع المنفذة في أبعادها وتسليحها للمخططات.

4. ضعف القوالب أو إزالتها قبل الوقت اللازم لحصول الخرسانة على المقاومة المطلوبة.

5. إضافة أحمال جديدة غير مأخوذ حساباتها في التصميم نتيجة تخزين بعض مواد البناء بكميات كبيرة فوق الاجزاء الخرسانية للمنشأ.

6. عدم تنفيذ نظام تصريف مياه الأمطار بصورة صحيحة.

7. عدم ضبط الجودة أثناء التنفيذ عن طريق إجراء اختبارات مواد البناء التي تحددها المواصفات.

8. عدم كفاءة جهاز التنفيذ.

9. عدم كفاءة جهاز الإشراف على التنفيذ.

10. عدم اختيار أماكن الفواصل المختلفة عند الحاجة إليها بعناية.

11. عدم ترك أماكن للفتحات التي سوف تمر منها انابيب الصرف أو التكييف وغيرها مما يؤدي إلى التكسير في الخرسانة بعد ذلك وقد يؤدي إلى قطع حديد التسليح في أماكن خطيرة جهلا من العامل بذلك.

12. عدم استخدام النسب الصحيحة للمواد.

13.إهمال عزل الأساسات والمنشآت ضد المياه الجوفية وما قد يتواجد فيها من أملاح وكبريتات تضر بالخرسانة أو عدم تنفيذ العزل بشكل صحيح.

14.عدم استخدام نوع الأسمنت المناسب للظروف المحيطة بالمنشأ.

15.عدم تنفيذ الغطاء الخرساني المناسب بصورة صحيحة للمحافظة على حديد التسليح من الصدأ

16. عدم تنفيذ أنظمة التغذية بالماء أو الصرف الصحي بصورة سليمة تمنع حدوث تسرب المياه تضر بالخرسانة وكذلك حديد التسليح وتؤدي إلى صدأه.

17. استنفاذ معاملات الأمان للمنشأ نتيجة تراكمات سوء التنفيذ.

18. عدم تخزين مواد البناء بصورة صحيحة مما يؤدي إلى اختلاطها بشوائب عضوية أو أتربة تضعف قوة التماسك بين الخرسانة وحديد التسليح.

ثالثا أسباب ترجع إلى المنشأ نفسه

وهي ماقد يتعرض له المنشأ من كوارث طبيعية ( حروب – زلازل – حرائق – فيضانات وسيول – إنفجارات ) ومن هذه الكوارث الطبيعية ما قد لايمكن التنبؤ بحدوثها ومدى تأثيرها على المنشأ.

رابعا :أسباب ترجع إلى مستخدمي المنشأ

1. تغيير الغرض الذي من اجله نفذ المنشأ.

2. سوء استعمال المنشأ.

3. عدم إجراء الصيانة اللازمة سواء كانت دورية أو وقائية.

4. زيادة عدد طوابق المنشأ دون دراسة كافية لمدى تحمل المنشأ أو أساساته.

5. تخزين مواد كيميائية مضرة بالخرسانة وحديد التسليح داخل المنشأ أو قريبا منه.

6. إجراء بعض التعديلات في توزيع فراغات المنشأ أو نظامه الإنشائي دون دراسة كافية عن مدى إمكانية عمل هذه التعديلات أو تأثير ذلك على سلامة المنشأ.

 

المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق المهداوي

 




















  What is Pre-stressed Concrete الخرسانة مسبقة الجهد  ?
الخرسانة مسبقة الجهد  هي نوع من الخرسانة المسلحة التي تحتوي على حبال إجهاد(Strand) يتم شدها مسبقا  لأجل توليد اجهادات أولية في المقطع الخرساني  تكون بطبيعتها معاكسة للاجهادات التي يحتمل ان يتعرض لها المنشأ عند الاستخدام الخدمي. إذ يتم ذلك بسحب (أو توتير) نوع خاص من حبال إجهاد عالية التحمل( Strand) الى مقدار معين داخل الخرسانة ثم اطلاقها بعد ضمان إعاقتها من الرجوع الى وضعها الأصلي وبالاعتماد على قوانين نيوتن وقوانين هندسية أخرى ستقوم بدورها بتسليط اجهادات معاكسة على الخرسانة وهي الاجهادات الأولية التي تقوم صناعة الخرسانة مسبقة الجهد على أساسها .
مميزات وسلبيات الخرسانة مسبقة الجهد
مميزات الخرسانة مسبقة الجهد 
1) الحصول على عناصر اخف وانحف فيما لو قورنت بعناصر بخرسانة اعتيادية التسليح والمقاومة.
2) لما كانت العناصر مسبقة الجهد خالية من اجهادات الشد تحت الأحمال الخدمية ،لذا فأن المقطع سيكون فعالا بأكمله وبالتالي الحصول على مقطع بصلابة اكبر وعنصر بتشوه اقل .
3) الأحمال الميتة سيلغى تأثيرها بواسطة إجهاد التوتير المسلط خارج مركز المقطع.
4) مقاومة اكبر لقوى القص بسبب تعرض المقطع الخرساني إلى اجهادات الضغط.
5)التقليل من حدوث التشققات وهذا يساهم بتطوير المتانة والديمومة ضد المؤثرات الخارجية.
 6) يمكن انشاء منشآت بفضاءات اكبر مما يقلل الاوزان والمساهمة بالحصول على منشأ اقتصادي وسيكون المنشأ اكثر جاذبية وجمالية من الناحية المعمارية.
7) يمكن انتاجها بمعامل الصب الجاهز( انشاء سريع ،سيطرة نوعية افضل ، اعمال صيانة اقل).
8) العناصر مسبقة الجهد يمكن فحصها قبل الاستخدام.
9) العناصر المسبقة الجهد تتشوه بصورة كبيرة قبل الفشل مما يعطي تحذير واضح قبل الانهيار.
10) مرونة اكبر تحت الاحمال الدايناميكية واجهادات الكلل
سلبيات الخرسانة مسبقة الجهد
1- تكون كلفتها اعلى من الخرسانة المسلحة الاعتيادية بسبب ارتفاع مكونات انتاج الخرسانة عالية المقاومة  وكذلك كلفة حبال الاجهاد او الستراند عالي التحمل .
2-  تحتاج الى آليات رفع وتنصيب كبيرة ومتخصصة.
 3- عملية شد حبال الاجهاد  تحتاج الى معدات خاصة.
4- امكانية قليلة نسبيا للمصمم في تغيير المقاطع كونه يعتمد على قوالب جاهزة في المعمل.
 5- هامش الخطأ المقبول يكون قليلا جدا مقابل الخرسانة المسلحة الاعتيادية وعملية إصلاح الأخطاء تكون صعبة ومكلفة وأحيانا غير ناجحة وحصول الأخطاء قد تؤدي الى خسائر مادية وبشرية مكلفة .
6- تكون اعقد من ناحية التصميم.
7- تحتاج الى تكنولوجيا متقدمة وطواقم عمل متمرسة.
8- العناصر مسبقة الجهد تتصرف بأسلوب يشبه المواد الهشة .
9-  العناصر مسبقة الجهد تكون اقل مقاومة للحرائق.
من هذا نجد انه من المهم توفير عنصر بشري متدرب(علميا ومهنيا) بصورة جيدة للولوج في صناعة الخرسانة مسبقة الجهد إلى جانب تشييد معامل الخرسانة الجاهزة ونشر ثقافة استخدام هذا النوع من الخرسانة.
 من انواع الخرسانة مسبقة الجهد
Pre- tension- 1 الخرسانة مسبقة الشد (طريقة االشد اوالجهد السابق) والتي يتم فيها سحب حبال الاجهاد قبل الصب
Post Tension - 2 - الخرسانة متأخرة (لاحقة) الشد (طريقة الجهد اللاحق) والتي يتم فيها سحب حبال الاجهاد بعد الصب
SPECIFICATION OF STRAND WIRES 7 wire strands ASTM A 416/A 416 Lower Relaxation
 
المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق المهداوي

 اختبار تحميل الجسر Bridge Load Testing

تعد الجسور مكونًا مهمًا في نظام البنية التحتية للنقل البري( في اي بلد) والذي يسمح بنقل الأشخاص والبضائع من مكان إلى آخر. وتتعرض الجسور لتأثيرات الحمل والتأثيرات الجوية التي تؤدي إلى تدهورها.لذلك يصبح موضوع اختبارتحميل الجسور من الامورالمهمة جدا, حيث ان اختبار تحميل الجسرهو وسيلة شائعة لإثبات قدرة الجسرعلى حمل أحمال التصميم بأمان. وهواختبارغيراتلافي لقياس الاستجابة الهيكلية للجسرفي ظروف تحميل مختلفة وتحديد سلامته الهيكلية. وحيث إن تجربة التحميل للجسرهي عملية مكلفة ،وتستغرق وقتا وجهدا ليس بالقليل ، فلابد من استخدامها كحل أخير بعد استنفاذ كل الطرق الآخري للحكم علي سلامة الجسر وتقدير صلاحيته للاستخدام , ويتم اللجوء الى ذلك في الحالات التالية :

أ‌- عندما تكون التفاصيل الانشائية وخواص المواد المستخدمة في إنشاء الجسرغيرمتاحة ويصعب تقديرها وعدم اليقين المرتبط بظروف الانشاء للجسر .

ب‌- وجود قصورفي التصميم اوسوء (التنفيذ للجسر) اوحصول هطول واضح في احدى الفضاءات للجسر او كلها( اذا كان جسر خرساني أو جسر حديدي) أو وجود أشتباه في الاداء للجسر.

ت‌- تصدع في المنشا الخرساني للجسر أووجود تدهور في الهيكل الانشائي للجسر أو تغيرغيرعملي للاستخدام الذي ينطوي على زيادة في التحميل ،بحيث يصبح من الضروري التاكد من كفاءته في نقل الأحمال مستقبلا.

ث- حدوث أضرار نتيجة الانفجارات أو الحريق.

ج- لضمان الجودة المستخدمة بعد الانتهاء من أعمال التأهيل للجسر للتاكد من سلامة الهيكل الانشائي.

و الطريقة الشائعة المستخدمة في تطبيق التحميل على الجسرهي الشاحنات المحملة (سواء كانت متحركة أو ثابتة) وهي كافية لتحريك السلوك المطلوب للجسر.وعادةً ما يتم رصد الانحرافات في عملية اختبارات تحميل الجسر باستخدام أجهزة استشعار او قياس(Strain Gauges ) مثبتة على الهيكل المراد اختباره ، ويمكن أيضًا قياس الصفات الأخرى مثل عرض الشقوق والتشوهات ودرجة الحرارة.، ويجب فحص مختلف الاجزاء الهيكلية للجسرعند اجراء الاختبار. ويتم تحديد قوة هذة الاجزاء بشكل عام عن طريق وضع مقاييس الإجهاد أو الهطول(strain or deflection-transducer gages) في الاماكن الحرجة على طول هذه العناصر. ثم يتم تحميل الجسر بشكل تدريجي للوصول الى الحد الأقصى بموجب الحسابات الانشائية للجسر والتي يتم اعدادها مسبقا من قبل جهة استشارية متخصصة ويمكن بعد ذلك تحليل البيانات التي تم جمعها واستخدامها لتحديد قوة كل من هذه الاجزاء وكذلك توزيع الحمل.

Methodology خطوات الاختبار

من الضروري قبل البدء في أي اختبار تحميل وضع خطة شاملة وواضحة لضمان التنفيذ الناجح كما يلي.

• عقد إجتماع مع رب العمل / المهندس / المصمم لفهم الهدف من اختبار التحميل ، وتطوير الفهم المشترك لإجراء الاختبار والاتفاق على معايير القبول

• زيارة الموقع لجعل فريق الاختبار يتعرف على الهيكل الانشائي للجسرالمطلوب اختباره بالإضافة إلى تحديد اللوجستيات وإمكانية الوصول.

• دراسة وعمل خطة توزيع الأجهزة (أنواع ومواقع أجهزة القياس ) وتحديد معايير القبول

• فحص بصري للمناطق التي يمكن الوصول إليها لملاحظة أي خلل (يتم ذلك عادة قبل وأثناء وبعد اختبار التحميل لمقارنة النتائج وتحديد ما إذا كان قد تم ملاحظة تشققات / عيوب جديدة بسبب اختبار التحميل.

• إجراء العديد من الاختبارات الغير إتلافية وأخذ العينات / للتحقق من بعض الصفات الفيزيائية للخرسانة أو الحديد عند الحاجة.

• إجراء اختبار التحميل وجمع البيانات الميدانية (عادة ما يتم إعادة نتائج الاختبارات للتحقق من دقة النتائج الميدانية.

• إعداد وتقديم تقرير يوضح نتائج الاختبارات والتحليل والتوصيات العامة.

وهناك ثلاثة انواع لاختبارات تحميل الجسر المختلفة Different Bridge Load Testsوهي :

أولا- اختبار التحميل الثابت Static Load Test

ثانيا- اختبار التحميل الديناميكي Dynamic Load Test

ثالثا- اختبار التحميل شبه الساكن Semi-Static load Test

ويتم تحديد النوع المطلوب لاجراء فحص التحميل للجسر من قبل جهة استشارية متخصصة في هذا المجال .

مع اطيب تحياتي

اخوكم المهندس الاستشاري / فارس عبد الرزاق المهداوي

+7

 

 

الأساسات foundations

هي القاعدة السفلى لمنشأ هندسي أو بناء، ومهمتها نقل حمولات البناء إلى التربة وضمان ارتكازه على الأرض ارتكازاً ثابتاً. وتكون الأساسات في العادة مدفونة في الأرض على عمق مناسب للتأسيس يتم اختياره تبعاً لنوع المنشأ وأسلوب التصميم وقدرة تحمّل التربة. ويجب أن تتوافر في تربة التأسيس الشروط الأربعة التالية: المتانة، كي لا تحدث فيها انحطاطات بتأثير حمولات المنشأة المنقولة إليها بالأساسات. والتوازن، كي لا تحدث فيها انزلاقات نتيجة ازاحة الكتل الترابية فيها أو انهيارها عندما لا تكون مستقرة. والثبات، كي لا تحدث فيها انجرافات أو فجوات داخلية بتأثير حت المياه فيها. والاستقرار، لئلا تحدث فيها تغيرات وتشوهات كبيرة في حجمها بتأثير الرطوبة والنظام «الحراري المائي» فيها.

ويتطلب ضمان هذه الشروط في تربة التأسيس النزول أحياناً بمنسوب التأسيس إلى أعماق كبيرة جداً، أو يتطلب معالجة خاصة للتربة بتثبيتها أو عزلها عن الرطوبة، أو يتطلب أحياناً اختيار طراز أو نوع خاص للأساسات. ومن هنا فإن دراسة التربة المراد التأسيس عليها، لتحديد خواصها ومواصفاتها بالتحريات الحقلية، عملية ضرورية لا غنى عنها قبل تحديد نوع الأساس وتصميمه للأبنية والمنشآت الضخمة. أما الأبنية العادية فتصمم أساساتها مسبقاً، وتوضع اشتراطات ومواصفات لتربة التأسيس يتم ضمانها بالبحث عن العمق الذي يوفر ذلك، وكل هذا يجعل تصميم الأساسات وتنفيذها مرتبطين ارتباطاً وثيقاً بعلم ميكانيك التربة الذي يعنى بخواص التربة ومواصفاتها.

تدرس التربة بالتحريات الحقلية للكشف عن طبيعتها وترتيب طبقاتها وسمكها، ووضع المياه الجوفية فيها، وتحديد أماكن عدم التجانس في بنيتها، ليتم وفق هذه الدراسة، تحديد طبقة التربة التي يمكن أن توفر شروط المتانة والتوازن والثبات والاستقرار. ولتعقد طبيعة التربة لا توجد طريقة واحدة مناسبة لتحري جميع حالاتها. ولكن أكثر الطرائق ملاءمة وشيوعاً هي إجراء سبر استطلاعي في مناطق مختلفة من موقع المنشأة تؤخذ منها عينات لتجرى عليها في المختبر التجارب اللازمة. ومن ثم تصنف وتحفظ، ويوضع ما استخلص منها من نتائج في تقرير دراسة التربة .

وأهم الانواع المستخدمة في المباني هي :

اولا – الاساس الجداري    (Wall- Footing ) يستعمل هذا النوع من الاسس مع الجدران الحاملة للاثقال ويعمل من الخرسانة المسلحة او من الخرسانة العادية او باستخدام مواد إنشائية اخرى مثل المقاطع الحديدية المدلفنة

ثانيا – الاساس المنفرد    ( Isolated- Footing  ) يستعمل هذا النوع من الاساس لنقل حمل عمود او دعامة واحدة بواسطة قاعدة منفردة الى التربة , وتعمل عادة من الخرسانة الاعتيادية أو المسلحة وتكون على شكل مستطيل او مربع او دائرة .

ثالثا – الاساس المتصل  (Combined- Footing ) هو اساس منفرد يحمل ثقل عمودين متقاربين بعضهما مع بعض ذو شكل مستطيل متناظر عند تساوي ثقل العمودين , وقد يكون بشكل شبه منحرف أو مستطيل غير متناظر عند تباين الثقلين , أو عندما يكون أحد الاعمدة ملاصقا لحدود قطعة مجاورة , بحيث يتعذر بروز الاساس خارج حدود القطعة .

رابعا – الاساس  المستمر الشريطي (Continuous- Footing ) يعمل هذا النوع من الاسس عندما يكون هناك عدد من الاعمدة واقعة على إستقامة واحدة تتقارب بعضها وترتكز على تربة رخوة مما يجعل قواعد الاسس المنفردة تتداخل معا لتكون شريطا من الاساس مستمر لمجموعة أعمدة,يكون ةهذا الاساس بعرض موحد ويبرز الاساس المستمر بمقادر مناسب عند نهاية العمودين الخارجيين إذا امكن ذلك لجعل توزيع الضغط على التربة اكثر تجانسا .

خامسا – الاساس الحصيري  (  Raft - Foundation) يستعمل هذا الاساس عندما تكون الاحمال على اعمدة المنشا كبيرة جدا وتحمل التربة ضعيف مما يجعل الاسس تحتاج الى مسافة تزيد على نصف مساحة المنشا . ويكون الاساس الحصيري بشكل فرشة خرسانية مسلحة بسمك واحد بدون روافد اوأعتات .يفضل تسليح هذه الفرشة بشبكتين من قضبان الحديد( طبقة تسليح في الاعلى وطبقة تسليح في الاسفل).

سادسا – الاساسات العميقة الركائز (Piles)

للاسس بكافة أنواعها كما في الأبنية والمنشآت أهمية كبيرة في تحمل الأحمال

وتعتبر الركائز من الأسس المهمة للجسور ,كما للأسس المفتوحة) تنقل الأحمال الخاصة لبعض الجسور البسيطة وللفضاءات القصيرة وعندما يكون موقع الأساس جافا(ليس تحت سطح الماء)وكذلك الأسس العميقة مثل القيسونات التي تمتاز بكبر قطرها وبوجود تربة سطحية ضعيفة وفضاءات كبيرة ومجرى نهر يعيق تنفيذ الأسس المفتوحة.

 

المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق رشيد المهداوي