التشققات والتصدعات

الجزء الأول :

الفصل الأول :
تشكل التشققات في العناصر الإنشائية
1-1- تشقق العناصر الإنشائية البيتونية والبيتونية المسلحة :
1-1-1- ملاحظات عامة :
تتعرض المنشآت البيتونية والبيتونية المسلحة للتشقق مع الزمن ويمكن أن تظهر هذه التشققات بعد عدة سنوات أو عدة شهور أو عدة أسابيع أو حتي بعد عدة ساعات من تنفيذ المنشأة وليس من السهل تحديد أسباب ظهور هذه التشققات في كثير من الأحيان.
يعتبر ظهور التشققات في المنشآت البيتونية والبيتونية المسلحة دلالة مرضية علي الرغم من أن بعض أنواع هذه التشققات لا يبدي تأثيرا سلبيا علي عمل المنشأة من وجهة نظر المتطلبات الإستثمارية . وعلي سبيل المثال فإن ظهور التشققات الشعرية في المناطق المشدودة في عناصر المنشآت البيتونية المسلحة يدل علي العمل الطبيعي للعناصر هذه تحت تأثير الحمولات الإستثمارية إذا لم تكن هذه التشققات ناجمة عن التغيرات الفيزيائية – الكيميائية للمواد .
يجمع العديد من المؤلفين علي أن أسباب ظهور تشققات كثيرة و متداخلة وليس من السهولة بمكان الحصول عليها دائما .
وقد قسم بعضهم أسباب تشكل التشققات في المنشآت البيتونية والبيتونية المسلحة إلي مجموعتين : تضم الأولي الأسباب المتعلقة بالعمليات الفيزيائية الحاصلة في المادة وعلي سبيل المثال تغير حجم البيتون نتيجة للتصلب والتأرجحات الحرارية ، إذ يتعرض للإنكماش والإنتفاخ ، أما المجموعة الثانية فتضم الأسباب المتعلقة بمتانة المادة ، حيث يمكن أن تحصل التشققات علي سبيل المثال هنا بسبب الحمولات الزائدة عن الحمولات التصميمية أو بسبب هبوط القواعد أو أخطاء التصميم والتنفيذ.
كما شرح بعض العلماء مراحل تشكل التشققات إنطلاقا من وضعيات نظرية المرونة واللدونة وذلك تبعا لتطبيق الحمولات الخارجية وتزايدها .
وقد صنف علماء آخرون التشققات حيبما يلي :
- التشققات الإبتدائية (الولادية) وتنشأ عند صنع العناصر أو حين ربطها مع بعضها البعض وما شابه ذلك .
- التشققات المرئية على الطينة أو على الأكساء الأخرى ، لكنها غير ممتدة إلى العناصر الإنشائية .
- التشققات الناتجة عن الحمولات الزائدة .
- التشققات المتعلقة بحديد التسليح ( وعلى سبيل المثال حصول الخطأ في تصميم أو تنفيذ حديد التسليح ) .
- التشققات الناجمة عن تغير المخطط التوازني للمبنى .
- التشققات الطارئة .
ونظرا لأن الأسباب التي تؤدي للتشققات يمكن أن تكون معيارا لتصنيف هذه التشققات ، فإنه يمكننا أن نضع المجموعات التالية لأسباب تشكل وأنتشار التشققات في المنشآت البيتونية والبيتونية المسلحة .
1- التشققات الناجمة عن الحمولات الزائدة .
2- التشققات الناجمة عن تقلص وانتفاخ وزحف (سيلان ) البيتون .
3- التشققات الناجمة عن التقلبات الحرارية .
4- التشققات الناجمة عن التأثيرات الكيميائية الضارة .
5- التشققات الناجمة عن الهبوطات المنتظمة في المنشأة .


1-1-2- التشققات الناجمة عن الحمولات الزائدة :
الحمولات الزائدة هي الحمولات التي تتجاوز الحمولات المعتبرة عند التصميم ( في الحسابات الاستاتيكية ) .
عند تطبيق الحمولات الزائدة عن العناصر البيتونية غير المسلحة يظهر عادة تشقق واحد يؤدي إلى حصول الانكسار السريع للعنصر ، أما عند تطبيق الحمولات الزائدة على العناصر البيتونية المسلحة فإنه يظهر عدد من التشققات المتتالية التي لا تترافق بانكسار سريع ومفاجيء كما هو الحال في العناصر البيتونية الخالية من التسليح ، ويحصل هذا الانكسار إما سبب ضعف مقاومة البيتون عندما تكون نسبة حديد التسليح كافية أو بسبب قلة حديد التسليح عندما تكون مقاومة البيتون كافية أو بسبب تطبيق حمولات زائدة سريعة أو مفاجئة .
يمكن أن تنشأ الحمولات الزائدة في العناصر الإنشائية نتيجة لتأثير عوامل مختلفة أخرى مثل تغير المخطط التوازني للمنشأة بسبب تنفيذ غير السليم لها أو بسبب صغر مقطع حديد التسليح عند عدم دقة التصميم أو التنفيذ أو بسبب التنفيذ الخاطىء لفواصل التشوه والاظفار وغيرها من المناطق الحساسة في المنشأة ، كما وتنشأ الحمولات الزائدة في العنصر بسبب الاجهادات الكبيرة التي تتعرض لها العناصر بتأثير الانعطاف والقص والفتل والضغط اللامركزي والشد وسوف نأتي الآن على تفصيل تأثير كل من هذه القوى كل على حدة .
1-1-2-1- التشققات الناجمة عن الشد والضغط المحوري :
عندما يتعرض العنصر إلى شد محوري تظهر التشققات دائما عبر كامل المقطع وتكون عمودية على اتجاه تأثير القوة ، وتنشأ هذه التشققات على مسافات متساوية ومقابل الأساور عادة . وفي العناصر البيتوينة المسلحة المشدودة يقوم البيتون عادة بدور حماية حديد التسليح من التآكل قبل أي شىء آخر ، وقد بينت الدراسات أن تشققات البيتون التي لا يتجاوز عرضها 0.1 – 0.2 مم لا تؤدي إلى تآكل حديد التسليح . يمكن القول من أن ظهور التشققات الأفقية على أحد طرفي العنصر الشاقولي المشدود يدل على أن هذا العنصر مشدود لامركزيا .

أما التشققات الناجمة عن الضغط المحوري في الأعمدة البيتونية غير المسلحة فهي تشبه التشققات الحاصلة في العينات المخبرية عند تعريضها لضغط المكابس لهدف تحديد مقاومة البيتون على الضغط ، ويبين الرسم الشكل النموذجي للتشققات المتشكلة في عمود بيتوني مرن وفي عمود كتلي نتيجة لتطبيق قوة ضغط كبيرة . من هذه الأشكال نلاحظ أن التشققات تحضل عادة في الجزء الأوسط ( بالنسبة للإرتفاع ) من العمود . ويبين الشكل 1-4 التشققات الناجمة عن التحميل الزائد للعناصر البيتونية المسلحة بتسليح عادي المضغوطة مركزيا . ونتيجة لظهور التشققات تنفصل طبقة بيتون الحماية ويتبع ذلك إلتواء حديد التسلح الطولي وخاصة عندما تكون خطوة الأتاري كبيرة وتقوم الأتاري بعد ذلك بإعاقة عملية حصول الإنهيار مؤقتا .
يبين الشكل 1-5 التشققات الشاقولية التي تحصل في طبقة حماية بيتون الأعمدة المسلحة تسليحا حلزونيا ومن الجدير بالإنتباه إلي أن هذه التشققات تحصل قبل تطبيق الحمولات الإستثمارية المكاملة أي قبل الوصول إلي حد أمان متانة العنصر فبالتالي فإنه يمكن زيادة الحمولة عددا من المرات قبل حصول الإنكسار الكامل

1-1-2-2-التشققات الناجمة عن تأثير عزم الإنعطاف :
قبل دراسة التشققات الناجمة عن الإنعطاف ينبغي إعارة بعض الإهتمام إلي مشألة الضغط اللامركزى حيث تظهر التشققات دائما في منطقة عزم الإنعطاف الأعظمي .
ونضرب مثالا علي ذلك أعمدة الإطارات الموثوقة من الطرفين حيث تتعرض الأعمدة للضغط اللامركزي ويبين هذا الشكل وضعيات هذا العمود قبيل الإنهيار ومن ثم توضع التشققات في لحظة الإنهيار والمكان m الذي يتعرض فيه البيتون لعملية الهرس .

أما إذا كان هذا العمود موثوقا من طرف واحد ومستند مفصليا عند الطرف الآخر فإن التشققات قبيل مرحلة الإنهيار تحصل علي شكل خطوط متوازية يتناقص طولها كلما اقتربت من المفصل وعند وصول العمود إلي مرحلة الإنهيارالكامل تشكل المنطقة m والتي يحصل فيها هرس البيتون حيث أن وصول العمود إلي هذه الحالة يعتبر خطرا جدا و يتطلب تدخلا سريعا لمنع حصول الإنهيار الكامل .
إن ما قيل أعلاه ينطبق قبل كل شيء علي الأعمدة المرنة .