AL-SAFI for Struct. Engg. الصافي للهندسة الانشائية

واخيرا جاء الخبر الشافي والجواب الوافي من اصله ومصدرة من زميلنا الاستاذ الدكتور احمد الوظاف كالتالي:- نعم دكتور سلوك قضبان FRP في الشد يكاد يكون نفسه في الضغط مع تغيير الاشارات كما هو الحال في الفولاذ. مع ملاحظة ان سلوكها مرن حتى التمزق rupture ولا توجد فيها منطقة لدونة. و لان قضبان FRP لها معاير مرونة قليل، فان العناصر الانشائية المعرضة للعزوم تتزايد فيها التشوهات والشروخ بشكل اسرع من الجسور المناظرة لها والمسلحة بالفولاذ وبالتالي فانها، في مراحل التحميل الاخيرة، تصبح غير قابلة للاستخدام نتيجة التشوهات العالية والشروخ العريضة، وحتى في هذه المرحلة فان سلوك القضبان FRP يظل مرن لانه لا يوجد منطقة لدونة ومن النادر حصول التمزق لان مقاومتها للشد عالية قد تصل اضعاف الفولاذ.

يعني السلوك في الشد يكاد يكون نفسه للضغط حتى الانهيار؟ ام تطابق فقط لما يعادل مستويات المرونة في الفولاذ ثم يختلفان ام. تطابق كلي حتى الانهيار وهل المقاومة القصوى منطبقة ايضا او لنقل كامل السلوك مع تغير الاشارات كما هو الحال في الفولاذ؟ ولم يرد بعد على التساؤل فهل ينبري احدكم ليعرفنا عن مدى تطابق سلوك هذه المادة في الشد والضغط؟

Photo from S. Al-Safi سليمان الصافي

Photo from S. Al-Safi سليمان الصافي

Photo from S. Al-Safi سليمان الصافي

ثم ارسل الملفات التالية

وعلق البروف احمد العفوا يااستاذي القدير انتم اهل العلم والفضل علينا نعم كل ماذكرته مضبوط واستنتاجاتك صحيحة. فعلا لا يوجد تطابق بين الفولاذ والالياف في السلوك. مرفق لكم الخواص الميكانيكية للالياف ومنحنيات الاجهاد والانفعال للالياف والفولاذ للمقارنة.

فتداخلت بعدها بما يلي:- الف شكر لك بروف احمد سنظل نتعلم الخرسانة واصولها حتى التقاعد ومنكم دكتورنا العزيز وممنونين لا طلاعنا على ابحاثكم وارشادنا لدليل التصميم الذي يؤكد ان قضبان الالياف لن تحل محل قضبان الفولاد لمجرد وصول مقاومتها لرقم يفوق القضبان لانه ومع اختلاف معامل المرونة واختلاف السلوك عما بعد مرونة الفولاذ عندوالقارنه بينهما لنفس متسوى الاجهاد.. وهذ سيتطلب الى تغيير في فلسفة التصميم خصوصا في المنطقة المناظرة لمنطقة المرونة في الفولاذ وما يترتب عليه من قبول بمستوى من التشرخات او التشوهات المحورية في الالياف تفوق ما نعرفة من تشوهات المرونة في الفولاذ وبسبب العمل الجماعي للخرسان وقضبان التسليح والتماسك بينهما سيترتب على زيادة استطالة قضبان الالياف حصول تشرخات في الخرسانة تفوف ما يحصل مع الفولاذ الامر الذي يحد من اداءها الخدمي في تشوهات العناصر المعرضة للانحناء والى قوى الشد المحوري وما سيترتب عليه من زيادة في عرض التشققات التي سوف تحصل في نفس مستوى الاجهادات في القضبان وذلك رغم مقاومة قضبان الالياف العالية نوعا ما عن قضبان الفولاذ.. والامر الذي ربما لا نعرفه بعد هو مدى تطابق سلوك القضبان لحالتي الشد والضغط وهو امر حاصل في القضبان الفولاذية كخاصية مميزة له ولبعض المعادن ورغم عدم اطلاعي على الامر واتوقع عدم حدوثه مع قضبان الالياف ونحتاج منكم تاكيد او تصحيح استنتاجتنا اعلاه لو الامر غير ذلك مع تمنياتنا ان تعطونا رقما اوليا لمعامل مرونة قصبان الالياف FRP ولك خالص الشكر والتقدير..

وقد اثرت انا هذه التساؤلات:- هل موجود؟ وهل ادخل في كودات التصميم؟ الى الان ربما يتم استخدامه على نطاق ظيق جدا في بعض البلدان ومنها روسيا... لكن الكودات العالمية يبدو انها لا تزال لم تاخذه على محمل الجد لمحدودية عمله خصوصا ما يخص اطوار الارساء والعكفات والاشتراك.. ودرجة الممطولية وتسارع الاستطالة في منطقة اللدونة الامر الذي قد يتطلب اعادة دراسة معادلات الاتزان ونسب التسليح التي تحقق سلوكا مطيلا للخرسانة المسلحة بمثل هكذا مادة.. فكانت مداخلة البروف احمد ومشاركاته لنا ببعض الملفات مميزة حيث قال؛ - د. سليمان فعلا مخاوفك في محلها العناصر الانشائية المعرضة للعزوم والمسلحة بقضبان (FRP) لها سلوك مختلف عن العناصر المسلحة بالفولاذ وذلك بسبب مادة الالياف نفسها. قضبان او الياف FRP لها مقاومة عالية قد تصل الى اضعاف الفولاذ ولكن معاير المرونة لها اقل من الفولاذ وكذلك ليس لها منطقة لدنة مثل الفولاذ وبالتالي فان سلوكها مرن حتى التمزق تحت تأثير الشد ، مما ينتج عنه تشوهات عالية وشروخ عالية حتى في مرحلة الاحمال والاجهادات التشغيلية . مازال استخدام FRP محدود بسبب سلوكه الذي ذكرناه سابقاً ومازالت الابحاث جارية لتحسين هذا السلوك. صدر كود امريكي ارشادي لتصميم هذا النوع وفيه كثير من الاشتراطات: Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars_2015 مرفق لكم الكود. انا شاركت في ماليزيا في عالم 2011 مع باحثين للحصول على حلول لهذه المشكلة ومنها استبدال قضبان FRP بصفائح FRP ، الصفائح حسنت من سلوك الجسور الى حد ما ولكنها لم تعطي سلوك الجسور المسلحة بالفولاذ تماما. مرفق لكم بعض الابحاث التي شاركت فيها.

https://www.facebook.com/ssrrr22/videos/331948194663095/ هذا الرابط لقضبان الياف البوليمير المسلح بالفايبر FRP نشره الزميل العزيز المهندس حلمي منصور العريقي في احد مجموعات الواتس وهو اصلا منشور لطالبنا انا والمهندس حلمي (عندما كنا معيدين في كلية الهندسة- جامعةصنعاء) والذي فاقت شهرته الآفاق وهو المهندس التنفيذي المبدع عبد الغني الجند.. وقد علقت انا وزميلي البرفيسور احمد الوظاف على الموضوع تباعا وكانت مشاركات البروف احمد هي الاميز بحكم معرفة بحثية سابقة واحببت ان اشرككم الفائدة كالتالي

هذا الفيديو يخدم النقطة التي تم التطرق لها امس في موضوع الجدران الحاملة من حيث تاثير درجة رطوبة التربة النسبي والتفاوت في درجة الرطوبة اسفل الجدران وماويتسبب فيه من تغير في قدرة تحملها مما يجعلها تنهار لانها منشآت جدارية مفككة وغير مترابطة.. معرف منذ القدم استخدام البنائون لوسائل ربط مختلفة للجدران خصوصا في مناطق الاركان ومناطق تركز الاجهادات كما انه معروف ايضا ان جميع الكودات العالمية الخاصة بالجدران توصي بعمل نوع من الترابط بين وحدات والياف الجدروان لجعل المنظومة بالكامل تعمل لتحمل الاحمال المسلطة؛ لكننا في اليمن وربما وفي اماكن اخرى من العالم ويا للأسف تركنا خبرة الماضي ولم نأخذ بتوصيات الحاضر بل ويا للهول فان ما يحصل في بلادنا اليمن من بناء حجري نحيف لكل من الياف حجر الواجهة واحجار او وحدات بناء البطانة انه في الغالب مفكك ولحجر الوجهة بالذات فانه اصبح حتى لا يصل لمقاومة ما تصل اليه جدران الاكساء بل ان جدران الواجهات بالشكل الحالي في معظم مبانينا الحجرية الحاملة وغير الحاملة اضعف في قدرة تحملها لنفسها من تلك الجدران المكونة من حجر او رخام الاكساء لان حجر ورخام الاكساء يتم تثبيته بالربط الميكانيكي باسلاك مع الالياف او الجدران الداخلية بينما ما يقوم به مبلطوا الهواء في مجتمعنا اليمتي هو رص وحدات حجرية للواجهات بسماكة صغيرة فوق بعضها لعدد معين الرصات يتبعها لاحقا بناء الليفة الداخلية او ما يسمى بالبطانة ومحليا ب "المثنى" بدون اي ترابط، والبطانة في رأي الشخصي اقوى واكثر استقرار من حجر الواجهة لياتي من يفتي بان هذا الجدار البلدي قوي ويمكنه ان يتحمل قوى كبيرة متناسين ان هذا الجدار لديه انفصاما في الشخصية وانفصالات بنيوية واذا تعرض لظرف الضغط الكبير فانه عرضه للانبعاج ولحسن حظنا خصوصا لجدران الواجهات يكون تحميل الاسقف غالبا على المثنى وفي حالة استخدام الجدران الخارجية كجدران حاملة فان ظاهرة انهيار الواجهة تتاجل حتى حصول امر قد يتسبب في حصول قوى رأسية أو جانبية افقية في مستوى الجدران تفوق قدرة تحمل الالياف النحيفة ولك ان تتخيل ما سيحدث ان حصل زلزال مثلا (ونتمنى الايحدث مثل هكذا امر) ماذا سيكون عليه حال شوارع مدننا في اليمن، حيث من المتوقع الا تصمد هذه الواجهات الحديثة وقد تصمد الالياف الداخلية قليلا ولك ان تتخيل حجم الضحايا في الشوارع ربما يكون اكثر من ضحايا سقوط المباني فوق ساكنيها.. ومالم يحصل بزلزال قد يحصل ايضا نتيجة رطوبة الارض وحصول ترطيب متفاوت وقد يكون اخطر من الزلالزل وقد يجعل اجزاء من المنشأ تتاثر بالرطوبة اكثر من الأجزء الآخري وبذلك قد تنهار الجدران وتتسبب في وانيهار المبنى بالكامل وذلك لأن هذه الجدران غير مترابط مع بعضعها البعض بمرابط او شدادات ولا مترابطة مع بقية جدران المبنى المتعامدة عليها او المستمرة على امتدادها مما يجعل فرص الانهيار اكبر ولان بلادنا من البلدان الجافة لم تكن هذه الظاهرة موجودة في الفترات السابقة ولم تكن ثقافة البناء الحجري كما هي عليه اليوم من تخصير للسماكات خصوصا لاحجار الواجهات ولذلك لم تكن ظاهرة الانهيارات الانبعاجية واردة؛ الا اننا بقدر ما شهدنا من تغير في ثقافة البناء وانحسار في جودة الترابطرلمكونات الجدران شهدنا ايضا تغيرا كبيرا في المناخ مند العام الماضي ونتحةعن هذاوالتغير استمرار الامطار لفترات وساعات طويلة على مدار اليوم الواحد واستمرارها لايام متتالية كثيره مما جعل فرص حصول ترطيب الارض امر وارد وهو بالفعل وبالتالي قد يترتبوعليه انهيارات كبيرة لو تكرر هذا العام واكبر دليل نتيج لهذا التغيرالمناخي ما حصل من ترطيب الاسقف الخشبية للبيوت الشعبية التي عادة ما يعلوها طبقة ترابية ومنتشرة بكثرة في بيوت القرى والتي لم تكن في الحسبان واضطر الناس للبحث عن وسائل حماية اخرى للاسقف، وازعم ان مشاكل الجدران الحجرية الغير مترابطة ستكون ظاهرة للعيان في اقرب موسم امطار. ونخلص من هذا الامر انه ليس فقط عزل وابعاد تربة الاساس لانطمة المباني ذات الجدران الحاملة من المياه هو الحل الوحيد للعناية بالجدران الحاملة خصوصا والمباني عموما؛ بل يجب ايضا ان نسوق لاعادة ثقافة الربط لمكونات الجدران مع بعضها افقيا وراسيا وعند العقد باي وسيلة متاحة تقليدية او حديث وفق اصولها المعتبرة، اضافة الى ذلك الحرص على توفير السماكة الكافية لاحجار الواجهة وتوفير، سماكة مرقد للحجر حتى يكون لالياف الواجهاث القدرة الكافية لمقاومة الانبعاج الذي قد يحصل نتيجة لتعرضها لقوى ضاغطة راسية او افقية والتي قد تسبب انبعاج هذه الالياف في حال كونها ذات سماكات صغيرة. وقد يكون مفيدا لهذه الالياف النحيفة ان تربط ميكانيكيا وفي اتجاه العرض مع الالياف الداخلية للجدران ويعد هذا حلا موفرا.. من حيث عدم تغيير السماكة لحجر الواجهات، وان استطعنا تسويق مثل هكذا حل لمعلمينا الماهرين في الشكل والمتساهلين في المضمون فسيكون هذا خدمة مجتمعية جيدة.

وكان تعليقي عليه كالتالي مع تقديرنا للنشر ولمن كتب المنشور فان لي تعليق جوهري على الموضع لايهدف الى الاساءة لاحد بقدر ما يوضح امر مبهم قد يصل الى الخطأ في المفهوم.. ففي الجزئية الأولى للمنشور أعلاه وردت استنتاجات غير صحيحة لان الجزء المصمت لا يشارك بشكل كبير في مقاومة الجسر الحامل للقص بل المشاركة الفعلية للقص في الجسور الحاملة تكون للجزء المتدلي الذي يسمى عصب الجسر والجزء المصمت مثله مثل الشفات (البلاطات المصمته)في الجسور التي على شكل حرفي T و L.. والتي تكاد تكون مشاركتها منعدمة بل غالبا ما تهملها الكودات.. وربما اختلط الأمر على كاتب المنشور وكان يريد ان يقول ان الجزء المصمت يساعد في رفع مقاومة القص للاعصاب المحمولة في منطقة التقاءها بشكل متعامد مع الجسر المتدلي الحامل وسيكون ذلك صحيحا، لتوفر مساحة خرسانة اكبر للاعصاب لنقل ردود افعالها على شكل قوى قص فيها منقولة الى الجسور المتدلية التي تعتبر ركيزة لها.. والاهمية الثانية والكبرى للجزء المصمت والتي تكون واضحة في حالة البلاطات المعصبة عموما وتكون اكثر وضوحا في البلاطات ثنائية الاتجاه.. فعادة ما يوصى بأن يكون عرض الجزء المصمت ما لايقل عن 150 مليمتر او كما يتم حسابه بعد توزيع عدد الاعصاب والفراغات في الاتجاه الاخر المتعامد (وكما هو معلوم فان الفراغات فيما بين الاعصاب عادة ما تملأ بالبلك الخرساني او الطيني او تترك مفرغة بقوالب).. المهم انه بعد توزيع هذه الفراغات التي عادة ما تكون اكبر من عدد الاعصاب برقم واحد حيث يتم بعد ذلك تخصيص ما تبقى من البحر الصافي للجزئين المصمتين في نهايتي الاتجاه المدروس للاعصاب في البلاطات المعصبة المحمولة على جسور متدلية وذلك بخصم عدد الاعصاب اضافة الى عدد الفراغات من البحر الصافي وقسمة الناتج على اثنين.. وهنا سنأتي لدور الجزء المصمت المتمثل ليس فقط في زيادة مقاومة القص (كما ذكر الناشر اعلاه دون توضيح وربما سؤ فهم)، هناك ميزة اخرى لوجود هذا الجزء المصمت متمثل في توفير مساحة ضغط كافية للعزوم السالبة للأعصاب عند المساند (الجسور المتدلية) وذلك باعتبار الجزء المضغوط من اسفل الاعصاب مستمر وليس منقطع بسبب وجود الفراغات وبالتالي زيادة في سعة تحمل الاعصاب المستمرة للضغط الناتج من العزوم السالبة في الاعصاب والتي غالبا ما تكون اكبر من العزوم الموجبة وهذه خاصية اخرى لم يستطع الناشر ايضاحها رغم الاشارة اليها ووصفه لوجود تشرخات موازية للجسور المتدلية الحاملة مع عدن تحديد مكانها في اسفل او اعلى البلاطة.. عموما هذه الشروخ الموازية تكون في الغالب بسبب قصور الاعصاب في تحمل العزوم السالبة كون منطقة الضغط في الاعصاب مع عدم وجود جزء مصمت تكون صغيرة نوعا ما عن مثيلاتها في منطقة العزم الموجب التي تكون منطقة الضغط في الاعلى في البلاطة العلوية المصمتة المحمولة على الاعصاب وكون ان العزم السالب اكبر من الموجب للاعصاب المستمرة والضغط الناتج عنها يكون اكبر بينما مساحة منطقة الضغط السفليه في هذه الحالة ستكون صغيرة مما يحد من قيمة العزم السالب ويجعل العقدة تعيد توزيع العزوم الى متطقة العزوم الموجبة فيروسط البحر وذلك بالتشرخ الموازي للجسر الحامل لكن وجود الجزء المصمت يرفع من مقاومة منطقة ارتكاز الاعصاب ويجعلها قادرة على تحمل العزوم السالبة كما وردت من التحليل وبالتالي يمنع حصول التشرخات الموازية التي ذكرت اعلاه.. اما الميزة الثالثة للجزء المصمت الموازي للجسور المتدلية الحاملة فيكمن في تقصير الاطوال الفعالة لبحور الاعصاب مما ينعكس على ادائها الخدمي في تقليل التشوهات؛ خصوصا للاعصاب الطويلة؛ وهي ميزة اخرى تجعل من امكانية توجيه الاعصاب للبلاطات المعصبة الاحادية الاتجاه في الاتجاهات الطويلة في بعض الحالات أمرا مقبولا ويعمل الجزء المصمت كحامية طرفية مقللة للطول الفعال بالاضافة عمل ما يوصى به من تزويد البلاطات الاحادية الاتجاه بأعصاب مستعرضة وذلك من اجل العمل الجماعي للأعصاب لحالتي التحميل القصوى والخدمة.. اتمنى ان اكون قد شاركتكم بما يفيد وارجو التعليق ان ورد فيما ذكرت امرا غير مقنع واتمنى ان يكون التعليق غايته العلم وليس الشخص...

هذا المنشور ورد في احدى المجموعات التي اتابعها في الواتس واورده كما جاء واتبعه بتعليقي عليه.. 💠‏الجزء المصمت solid part 👈🏽في البلاطات الهوردي نستخدم هذا الجزء من الخرسانه بجانب الجسور الساقطه فقط، وذلك لأن الجسر الساقط يتولد عليه قوى قص،فلو وضعنا البلوك مباشرةبجانب الجسر فإنه لايتحمل قوى القص،لذلك نضعها لمقاومة القص ⭕‏لوتم اهمال جزئية الجزء المصمت الsolid part؟؟ ⭕سيكون هناك ظهور شروخ طولية بين الكمرات والبلاطة بكامل طول الكمرات خاصة في المساحات الكبيرة أما المساحات المحدودة الصغيرة فمن الممكن أن تستطيع الخرسانة بمفردها بدون حديد مقاومة الإجهادات عند الأطراف #تليجرام👇 https://t.me/joinchat/Q7OFiLy939S6sAPx

بحسب علمي لا يوجد كود عالمي لزرع عمود خرساني عبر ميدة فوق جدار حجري كالذي يعمله البعض في بلادنا ربما هناك حالات في بعض الكتب تكون لجدران منتظمة وبارتفاع كافي لانتشار وتوزيع الاجهادات لكنها ليست كالتي يعملها البعض في بلادنا واقصد اعمدة مرتكزة على ميدة محمولة على جدار حجري مبني بطريقة الدبش... انا خريج بريطانيا ودراساتي العليا كلها في المباني والجدران وعلى اطلاع بمختلف الكودات العالمية بما فيها ما ذكره الزميل BS 5628؛ لكني في المقابل لا ارفض مبادئ الميكانيكا والاتزان لأي أمر انشائي لم تخض فيه الكودات ومنها مواضيع الجدران المحلية وما درج على تسميته بزراعة اعمدة على عناصر خرسانية توزيعية او شادة (ميدة) مرتكزة على جدران حاملة بل اني اعتبرها من الخبرات المتوارثة بالتجربة ولو انها تجارب شعبية؛ ولا يوجد لدي مانع في تقيمها ومعرفتها وايجاد المبررات لصمودها وعملها بالشكل الذي اريد لها ان تكون؛ وبالمقابل يجب ايضا ان نحذر وفق الاسس العلمية من تجاوز تلك التجارب الى محاولات قد تخل بمبادئ الاتزان ودرجة الامان المطلوبة للمنشأ ولأساسه ويجب التحذير ورفع الصوت عاليا من مثل هكذا تفرعات من المحاولة الاصلية لما يسمى "الاستزراع" والتي قد يتم قبول بعضنا بها ورفض الكثيرين ممن ليسو على دراية بسلوك الجدران ةمقامتها للاجهاداتوالمختلفة وطريقة نقل احمالها ومثل تلك التجاوزات يجب رفصها مباشرة حتى وان وجدت بعض الشواهد المدللة على بقائها قائمة مرحليا، لان هذه الشواهد لا ترقى الى الاقناع من حيث درجة الخطورة على المنشأ ولان هذهوالتجاوزات غالبا ما تكون على حساب درجة الامان المطلوبة وحالة كالتي وردت في منشوري الذي اشير اليه اعلاه هي احدى تلك الحالات التي يستخدم فيها العمود المزوع كمطية للتوسعة في الادوار التي تلي عبر جسور كابولية محملة عليه وقد ينتهي دور هذا العمود المزروع خصوصا عند الاركان ليتم البناء على الكوابيل ادوار اخرى كلها محمولة على الكوابيل التي بدورها محمولة على العمود المزروع ولك ان تتخيل كم هو رد الفعل اسفل العمود ... وقد تصمد الكوابيل والعمود المزروع لكن لك ان تتخيل الاجهادات المنتقلة عبر الميدة لجدار الاساس وللتربة.. وازعم انه لولا معامل الامان الذي ناخذه عادة للتربة لفشلت التربة حسابيا وفي هذه الحالة لو حسبنا الاجهادات المتولدة للتربة لربما نصل للاجهادات القصوى او لربما يقل معامل الامان الى اقرب رقم للواحد بدلا عن ما يوخذ وهو 3 او اكثر. وربما هذا ما يفسر الصمود الوقتي الذي قد يصل الى مرحلة الانهيار القصف للمبنى او انهيار التربة بوصولها لما فوق اجهادات التحمل القصوى وهو امر وارد خصوصا لو تغيرت خواص التربة نتيجة لوجود مستوى مائي مثلا ناتج عن اي سبب مباشر او غير مباشر وقد ينتج عن ذلك سيولة للتربة فيوحال الزلازل مثلا او اختلاف الاجهدات المسلطة او اختلاف درجة الرطوبة. من جهة الى اخرى مما قد يتسبب في انهيار او انقلاب للمبنى.. خالص تحياتي..

https://youtu.be/qWf9gM3sOqw كيف تحدد اماكن قضبان التسليح في الخرسانة بدقة