إعادة تجهيز عوارض الرافعة

منذ ثمانينيات القرن الماضي، حظيت تقنية إصلاح الخرسانة باستخدام ألياف الكربون، كطريقة إصلاح هيكلية متطورة تتميز بكفاءة عالية وتكلفة منخفضة، باهتمام كبير، ودُرست وطبقت على نطاق واسع في الهندسة المدنية. في الوقت الحاضر، تُعد تقنية الخرسانة المسلحة بالألياف متطورة نسبيًا. ومع ذلك، نظرًا للاختلاف الجوهري بين خصائص الفولاذ والخرسانة، تختلف تقنية تقوية الهياكل الفولاذية والخرسانية اختلافًا كبيرًا. يتمثل فشل الهياكل الفولاذية المقواة بألياف الكربون (CFRP) في الغالب في فشل الواجهة. في الوقت الحالي، لا تزال الأبحاث المتعلقة بتعزيز الهياكل الفولاذية باستخدام ألياف الكربون في مراحلها الأولية محليًا ودوليًا، ولم يتم تطبيقها على نطاق واسع في الهندسة.

خصائص عوارض الرافعات المقواة بألياف الكربون

في المنشآت الصناعية، يؤثر التشغيل العادي لعوارض الرافعات بشكل مباشر على الإنتاج العادي، وخاصةً في مصانع الصلب، حيث عادةً ما تكون حمولة الرافعات كبيرة أو حتى محملة بشكل زائد، ويؤدي التشغيل المتكرر إلى تلف وتشقق عوارض الرافعات من وقت لآخر. يُعزى فشل نظام عوارض الرافعة في الهياكل الفولاذية في المنشآت الصناعية في الغالب إلى التعب، حيث تتلف معظم عوارض الرافعة قبل بلوغها العمر الافتراضي التصميمي بسبب ارتفاع درجة الحرارة الداخلية وعوامل أخرى. تتميز طرق التعزيز التقليدية، مثل لحام ألواح الفولاذ أو فولاذ المقطع، بتأثير تقوية معين. إلا أنها في الوقت نفسه تزيد من وزن عارضة الرافعة وتقلل من نسبة استغلال المساحة، مما يؤدي إلى إعادة توزيع الإجهاد والصلابة، مما يتسبب عادةً في تركيز الإجهاد في اللحام، وتشققات التعب تحت تأثير حمل التعب، مما يؤدي إلى تلف التعب الثانوي لعارضة الرافعة الفولاذية. ونظرًا لتمتع مادة CFRP بقوة شد عالية، وقابلية تشكيل قوية (مثل الالتصاق الجيد مع الأعضاء الفولاذية في زاوية الهيكل الفولاذي)، ومقاومة جيدة للتآكل ومقاومة التعب، فإن تأثير تقوية عارضة الرافعة الفولاذية أفضل بكثير من الطرق التقليدية. وتُستخدم طرق تقوية مختلفة وفقًا لحالات مختلفة، مثل التصاق مادة CFRP على سطح الشد للمكون لتحسين قابليته للانثناء. في مجال مقاومة التعب للهياكل الفولاذية، يمكن تحسين عمر التعب المتبقي عن طريق لصق ألياف الكربون. يُعدّ تعزيز العناصر الفولاذية بألياف الكربون ذا تأثير تقني ملحوظ، وقد أصبح موضوعًا بحثيًا هامًا للخبراء والباحثين.

تحليل وقياس الصعوبات الهندسية

نقص المواصفات القياسية

نظرًا لمحدودية تطبيق تقنية الهياكل الفولاذية المقواة بألياف الكربون في الهندسة العملية، لا توجد معايير ومواصفات جاهزة يمكن اتباعها. إنها تقنية جديدة لربط ألياف الكربون لتقوية وإصلاح الهياكل الفولاذية. وتختلف هذه التقنية اختلافًا كبيرًا عن تقنية ربط ألياف الكربون لتقوية الخرسانة، حيث تختلف في طريقة الترابط، وواجهة الفشل، وطريقة الترابط. لذلك، في سياق المشروع، وبالاستفادة من الخبرة الهندسية السابقة، واعتماد عملية اختبار الحواف، والتحقق من صحتها، وتحسين الحواف، وبناء الحواف، يتم تصميم مخطط التصميم الأمثل للتسليح وفقًا لاختيار المواد، وأداء الترابط، وأداء العملية، واختبار أداء التعب للمفاصل الصليبية، واختبار نموذج شعاع الرافعة، والحسابات والتحليلات الإنشائية.

بيئة هندسية سيئة

في المباني الصناعية ذات الهياكل الفولاذية، تُعدّ عوارض الرافعة الفولاذية جزءًا بالغ الأهمية، وبيئتها معقدة. على سبيل المثال، في مصانع الصلب، يُسبب توقف التسليح خسائر اقتصادية فادحة، لذا، أثناء التشغيل الاعتيادي لمصنع التسليح، ترتفع درجة الحرارة والغبار في بيئة العمل، مما يُضعف بيئة البناء، وتُشكّل القوة البدنية وتحمل العمال اختبارًا صعبًا. علاوة على ذلك، ترتفع درجة حرارة ورشة الصلب بشكل كبير، ولا يُلبي زمن الالتصاق ودرجة حرارة العمل لمواد الترابط السابقة المتطلبات. في مجال اختيار المواد، أجرى ما مينغ شان من معهد الصين لأبحاث الهندسة المعمارية المعدنية المحدودة 11 دفعة من 200 مجموعة من اختبارات أداء المواد. ودُرست بشكل منهجي الخصائص الميكانيكية للعديد من مواد الترابط، وخصائص الشد والقص للصلب، وخصائص الشد العادية للصلب مع ألياف الكربون، وخصائص التعب، وقابلية البلل، وزمن المعالجة، والاضطراب الخارجي، وخصائص التداخل للصلب مع القماش. أخيرًا، تم اختيار مادة الربط ونسيج ألياف الكربون المناسبين لتقوية الورش الصناعية للهياكل الفولاذية.

مدة بناء قصيرة

نظرًا لخصوصية مشروع تقوية عوارض الرافعة الفولاذية باستخدام البلاستيك المقوى بألياف الكربون في المباني الصناعية،

فترة الإنشاء قصيرة، وتوقف العمل ليوم واحد يُسبب خسائر اقتصادية فادحة. لذا، يُمثل هذا تحديًا كبيرًا لمتطلبات تكنولوجيا البناء وتنسيق القوى العاملة. لذلك، يُقترح استخدام مواد رابطة سريعة الجفاف وتقنيات بناء مطابقة في أعمال التسليح، مما يُقلل بشكل كبير من وقت التوقف.

فحص وقبول البناء

فحص المواد

بالنسبة لأقمشة ألياف الكربون، والمواد اللاصقة الإنشائية، ومواد التسليح الأخرى، من الضروري دخول الموقع مرة واحدة وفقًا لجرعة المشروع. عند دخول الموقع، يجب فحص شهادة تأهيل المنتج، وتقرير فحص جودة المنتج، وسلامة التغليف بالاشتراك مع وحدة الإشراف. وفي الوقت نفسه، يجب حضور فحص أخذ العينات للتحقق من أداء سلامة المنتجات.

فحص ومراقبة جودة العمليات

عند تقوية وإصلاح الهيكل الفولاذي باستخدام قماش ألياف الكربون ومواد ربط راتنجية مطابقة، لا يُمكن تنفيذ عملية البناء التالية إلا بعد اجتياز العملية السابقة للفحص. في حال عدم استيفاء جودة البناء للمتطلبات، يجب اتخاذ إجراءات تصحيحية أو إعادة العمل على الفور. أثناء البناء، يجب أن يكون هناك موظفون متخصصون مسؤولين عن فحص الجودة والسجلات التفصيلية.

فحص انحراف الأبعاد وجودة الترابط

عند تقوية عارضة الرافعة للهيكل الفولاذي بصفائح CFRP، يجب لصق العارضة وتقويتها بدقة وفقًا لحجم التصميم، على ألا يقل الانحراف النسبي لموضع اللصق عن 10 مم. يجب ألا تقل المساحة الفعالة الكلية عن 95% من إجمالي مساحة الترابط. إذا كانت مساحة التجويف الواحدة أقل من 2500 مم²، يُنصح باستخدام محقنة إبرة لإصلاح الجزء المجوف. إذا كانت مساحة الأسطوانة الفارغة الواحدة أكثر من 2500 مم²، فيجب قطع قماش ألياف الكربون عند الأسطوانة الفارغة، ثم إعادة تداخله ولصقه بنفس الكمية من قماش ألياف الكربون. عند إعادة اللصق، يجب ألا يقل طول التراكب لكل طرف عن 200 مم.

خاتمة

كنوع جديد من أساليب التعزيز، سيتم استخدام الهياكل الفولاذية المقواة بألياف الكربون (CFRP) على نطاق واسع في مجال الهياكل الفولاذية مع تحسين المواصفات القياسية وتكنولوجيا البناء.