تتميز المركّبات البوليمرية المسلّحة بالألياف (FRP) بنسبة عالية بين المقاومة والوزن، ومقاومة ممتازة للتآكل، وسهولة في التركيب، وقد اعتُمدت على نطاق واسع لتقوية وإعادة تأهيل المنشآت الخرسانية القائمة. ويمكن لأنظمة FRP إعادة تأهيل العناصر الإنشائية المتدهورة لاستعادة قدرتها على التحمل، أو تقوية العناصر السليمة لمقاومة الأحمال الأعلى الناتجة عن تغيّر استخدام المنشأ، أو معالجة الأخطاء الناشئة عن التصميم أو التنفيذ الأصلي. وقبل اختيار نظام FRP، يجب على المهندسين المصممين المرخّصين التحقق مما إذا كانت التقوية بـ FRP حلاً تقنياً مناسباً للمشروع.

1 سيناريوهات تطبيق التقوية بـ FRP

تعالج تقنية التقوية بالمركّبات FRP ثلاثة متطلبات هندسية رئيسية:

• إعادة تأهيل المكوّنات الإنشائية المتدهورة واستعادة قدرتها الأصلية على التحمل؛

• تقوية العناصر الإنشائية السليمة لمقاومة الأحمال المتزايدة الناتجة عن تغيّرات الإشغال والاستخدام في المبنى؛

• تصحيح العيوب الناشئة عن انحرافات التصميم أو التنفيذ الأصلي.

التقوية بـ FRP ليست حلاً شاملاً لإعادة التأهيل ولا يمكن تطبيقها بشكل عشوائي. ويجب على المهندسين المصممين أولاً التحقق من ملاءمة أنظمة FRP للمنشأ المستهدف قبل اختيار نوع مادة FRP وطريقة اللصق وتفاصيل التنفيذ.

2 تقييم حالة المنشآت القائمة

لتقييم ملاءمة التقوية بـ FRP لمشروع معيّن، لا بد من إجراء تقييم شامل لحالة المنشأ القائم. ويهدف التقييم إلى قياس قدرة التحمل الحالية، وتحديد أوجه القصور الإنشائي وأسبابها الجذرية، وتوصيف حالة الركيزة الخرسانية. ويشمل التقييم الإجمالي فحصاً ميدانياً دقيقاً، ومراجعة وثائق التصميم الأصلي ووثائق التنفيذ الفعلي، والتحليل الإنشائي.

1) مراجعة الوثائق

يجب مراجعة جميع سجلات الإنشاء المتاحة، بما في ذلك المخططات التصميمية ومواصفات المشروع ومعلومات التنفيذ الفعلي وتقارير الاختبارات الميدانية وسجلات الإصلاح السابقة وأرشيفات الصيانة، لفهم خلفية الإنشاء وتطوّر الأضرار الإنشائية.

2) بنود الفحص الميداني

يجب أن يحدّد الفحص الميداني المعلومات الأساسية التالية:

(أ) الأبعاد الفعلية للعناصر الإنشائية

(ب) موقع وحجم وأسباب الشقوق وتقشّر الخرسانة

(ج) كمية وتوزيع حديد التسليح القائم

(د) موقع ومدى تآكل حديد التسليح

(هـ) وجود تآكل نشط مستمر

(و) مقاومة الضغط الموضعية للخرسانة

(ز) سلامة الخرسانة، وخاصة الغطاء الخرساني، في جميع المناطق التي سيُلصق فيها FRP بالركيزة

يجب قياس أداء الشد لأسطح الخرسانة لأغراض تركيب FRP بواسطة اختبارات الالتصاق بالاقتلاع (pull-off). ويمكن الحصول على مقاومة الضغط الموضعية للخرسانة من خلال استخراج عيّنات لبية. ويجب تحديد قدرة التحمل للمنشأ القائم استناداً إلى بيانات الفحص الميداني، ومراجعة حسابات ومخططات التصميم الأصلي، إلى جانب النمذجة التحليلية. وعند الاقتضاء، يمكن إدراج اختبارات التحميل أو طرق تكميلية أخرى في التقييم.

3 مبادئ تصميم العناصر المقوّاة بـ FRP

يجب تصميم أنظمة المركّبات FRP التي تهدف إلى تحسين مقاومة العناصر القائمة مع مراعاة عوامل حرجة متعددة: حدود الأحمال، ومسارات نقل الأحمال المنطقية، وتأثيرات الحرارة والبيئة على الأداء الطويل الأمد لـ FRP، وسيناريوهات التحميل، وآثار تآكل حديد التسليح على سلامة نظام التقوية بـ FRP. ويجب أن يوازن التصميم بين الأداء الميكانيكي ومتانة المواد وخطر تطوّر الأضرار لضمان السلامة والموثوقية الطويلة الأمد للمنشأ المقوّى.

الخلاصة

تُعدّ التقوية بالمركّبات FRP تقنية إعادة تأهيل متقنة تقوم على تقييم شامل لحالة المنشأ. ويبدأ سير العمل الكامل للتقوية من الكشف عن العيوب الإنشائية وتقييم قدرة التحمل، ثم اختيار نظام FRP والتصميم المتخصص. ولا يمكن الاستفادة الكاملة من مزايا مواد FRP وتحقيق أعمال تقوية آمنة ومتينة إلا من خلال التوصيف الكامل لجودة الركيزة وحالة حديد التسليح وظروف التشقق والتآكل.