خواص المواد الانشائية

تؤخذ خواص المواد من نصوص المواصفات والمقاييس المعترف بها قانوناً ، وفي حال عدم وجودها تعتمد النصوص التالية :

4-1-الصلب ( الفولاذ) :

4-1-1- أشكال الصلب(الفولاذ)وأنواعه :

1- أشكال صلب التسليح المستعمل في الخرسانة هي :

- القضبان ( الأسياخ ) الملساء .

- القضبان ذات النتوءات .

- الشبك الملحومة.

2-وذلك من أحد أنواع الصلب الآتية :

أ- صلب (فولاذ) طري عادي أو متوسط المقاومة.

ب- صلب (فولاذ) عالي المقاومة وينقسم إلى :

- صلب(فولاذ) طري مدلفن على البارد أو على الساخن .

- صلب(فولاذ) قاس معالج على البارد .

3-يشترط في جميع الأنواع الواردة أعلاه ما عدا الصلب ( الفولاذ ) الطري العادي ألا يكون أملساً وأن يكون به من النتوءات ما يكفي لإحداث التماسك اللازم مع الخرسانة .

4-يرمز لقضبان التسليح الرموز التالية :

f الصلب الطري العادي ذو السطح الأملس

H الصلب الطري متوسط المقاومة ذو النتوءات

T الصلب الطري عالي المقاومة ذو النتوءات

T الصلب المعالج على البارد ذو النتوءات

5- الشبك الملحومة :

تكون الشبك الملحومة إجمالاً من أسياخ الفولاذ نصف القاسي ، متشابكة بعضها ببعض ، وملحومة على الكهرباء في نقاط التشابك ، وتستخدم في بعض البلاطات والقشريات الرقيقة . ويرمز لها بالرمز M .


الجدول ( 4-1 ) الخواص الميكانيكية لأنواع الصلب ( الفولاذ ) الأكثر استعمالاً

الأسياخ أو القضبان
نوع الصلب (الفولاذ)

والرمز
الحد الأدنى لمقاومة الشد (الانقطاع) fsu

Mpa
الحد الأدنى لإجهاد الخضوع أو %0.2 إجهاد الضمان Mpa
النسبة المئوية الدنيا للاستطالة القصوى

ملساء
صلب (فولاذ) طري ّ

f


370


240


20



ذات نتوءات
صلب طري متوسط المقاومة H
440
300
16

عالية المقاومة ذات نتوءات
صلب ( فولاذ) طبيعي T
500
400
12

عالية المقاومة ذات نتوءات
صلب (فولاذ) معالج على البارد T
500
400
10


اعتمدت هذه القيم على طول أصلي قبل الاختبار من العينة مقداره خمسة أمثال قطرها .






4-1-2 الأقطار المستعملة :

1-تستعمل الأقطار التالية مقدرة بالمليمتر:

40 ,32 ,25 ,20 ,16 ,12 ,10 ,8 ,6 , 5

كما يمكن استخدام قضبان بأقطار أخرى مثل

30 ,28 ,22 ,18 ,14

2-عند استخدام قضبان ذات نتوآت يؤخذ القطر النظري للدائرة التي تعطي نفس الوزن للمتر الطولي إذا كانت النتوآت مستمرة ، وإذا كانت النتوآت متقطعة يؤخذ أصغر قطاع للقضيب، ويسمح بتفاوت نسبي بين الوزن الفعلي والوزن النظري لا يزيد عن% 5

4-1-3- الخواص الميكانيكية لصلب التسليح :

تحدد الخواص الميكانيكية لصلب التسليح بالعناصر التالية :

1-إجهاد الخضوع أو 0.2 بالمئة إجهاد ضمان ( إجهاد الخضوع الإصلاحي ).

2-مقاومة الشد الأقصى fsu

3-النسبة المئوية للاستطالة عند الكسر.

يبين الجدول (4-1) أنواع الأسياخ أو القضبان الأكثر استعمالا مع خواصها الميكانيكية.



4-1-4- الرسم البياني للصلب :

يؤخذ الرسم البياني للصلب ذلك الحاصل من الاختبارات. وفي حال عدم وجود اختبارات، وفقاً للمواصفات المعمول بها، يؤخذ الرسمان البيانيان في الشكلين (4-1) و (4-2).

4-1-5- إجهاد الخضوع للصلب (الفولاذ) :

1-في أنواع الصلب العادي وعالي المقاومة الذي تظهر فيه خاصة الخضوع يكون إجهاد الخضوع هو الإجهاد المطابق لمرحلة الخضوع ، ويرمز لهذا الإجهاد بـ ( fy ) .

2-في الفولاذ المعالج على البارد وبعض الأنواع الأخرى من الفولاذ عالي المقاومة التي لا تظهر فيها خاصة الخضوع هو الإجهاد الذي يترك انفعالاً متبقياً مقداره 0.2 % ويرمز لهذا الإجهاد بـ .

3-إن إجهاد الخضوع ( fy ) هو المقاومة الميكانيكية المميزة للصلب والتي يبنى التصميم على أساسها ، ويجب أن يكون حده الأدنى مكفولاً من البائع أو المنتج ، و إلا وجب تحديده على أساس تجارب معملية مخبرية معترف بها ، واعتماداً على علم الإحصاء بحيث لا تزيد نسبة العينات التي يقل إجهاد خضوعها عن إجهاد الخضوع المميز (الاصطلاحي) 5 % .

4-2- الخرسانة :

4-2-1 -مكونات الخرسانة:

تتكون الخرسانة من خليط من الرمل والإسمنت والماء وأحياناً بعض الإضافات الأخرى .

4-2-1-1- الركام (الرمل و البحص) :

1-يتكون الركام عادة من خليط من الرمل (الركام الصغير) والزلط أو البحص (الركام الكبير ) .

2-إما أن يكون الركام من الصحراء ، أو من مجاري الأنهار أو من كسر الصخور ،أو من مواد مصنعة مثل الطين المحروق، أومن خبث الحديد ، أو غيرها،كما يجوز استعمال رمال شواطئ البحار بعد إجراء تجارب ناجحة في معمل معترف به .

3-يجب أن تكون حبيبات الركام صلبة قوية و نظيفة وذات تركيب كيماوي مناسب وخلية من المواد الغريبة كأوراق الأشجار أو نفايات الأخشاب و قطع الجبس و المونة .... الخ .

كما يجب أن تكون خالية تقريباً من المغلفات الملتصقة والمواد الضارة كالأتربة والأملاح والشوائب والمواد العضوية التي تؤثر تأثيراً ضارً على زمن الشك أو التصلب أو قوة الخرسانة أو مدى تحملها مع الزمن ، أو تضر بصلب (فولاذ ) التسليح ، كما يجب أن لا تزيد نسبة المواد الناعمة والمواد الأخرى عن القيم التي تحددها المواصفات الخاصة بالمشروع للخرسانة .

4- يجب أن تكون قوة تحمل مادة الركام المستخدم أكبر من ضعف قوة الخرسانة المطلوبة.

5- يشترط في المقاس الاعتباري الأكبر للركام الكبير أن يكون أقل من ربع المقاس الأصغر للجزء المطلوب صبه ، وكذلك أقل من أصغر مسافة بين الأسياخ ، وأن يكون شكله مناسباً و بعيداً عن الأشكال المفلطحة و الإبرية .

6- يجب أن يكون الركام متدرجاً بحيث تكون الخرسانة التي تصنع منه سهلة التشغيل ، وألا يتكون بداخلها فراغات وتحتاج إلى أقل كمية من مياه الخلط .

7- يتم تحديد منحنيات التدرج المناسبة للركام في كل بلد بناءً على أبحاث وتجارب تجرى لهذه الغاية .

4-2-1-2-الإسمنت:

1- يستعمل في الخرسانة الإسمنت البورتلندي من أحد الأنواع الآتية :

العادي، سريع التصلب ، الأبيض ، المخلوط ، خبث الأفران ، المقاوم للكبريتات .

2-يستعمل في الخرسانة المسلحة عادة الإسمنت البورتلاندي سريع التصلب ويمكن استخدام أي نوع آخر إذا توافرت الخبرة السابقة في استعماله بنجاح عدا الإسمنت عالي الألومين الذي لا يسمح باستخدامه إلا في حالات خاصة وبعد تبرير ذلك تقنياً .

3-يجب أن يفي الإسمنت المستعمل بالاشتراطات والمواصفات القياسية المعترف بها والمحددة في الشروط الخاصة بالمشروع .

4-يورد الإسمنت في أكياس محكمة أو مستودعات مغلقة ،ويخزن بحيث لاتصل إليه الرطوبة ، و يجب استخدامه قبل انتهاء فترة صلاحيته .

4-2-1-3- ماء الخلط :

1- يجب أن يكون الماء المستعمل في خلط الخرسانة وغسل الركام نظيفاً وخالياً من المواد الضارة مثل الزيت والأحماض والقلويات والأملاح الأخرى التي قد تؤثر تأثيراً متلفاً على الخرسانة أو صلب (فولاذ) التسليح .

2- و يشترط في الماء ألا تزيد أملاح الكلوريدات الذائبة فيه عن 0.500 غرام في الليتر ، وأملاح الكبريتات عن 0.30 غرام في الليتر، و الأملاح الكلية عن 2 غرام في الليتر .

3- إن الماء الصالح للشرب مناسب في جميع الأحوال لخلط الخرسانة .

4- يمكن استعمال الماء غير الصالح للشرب لخلط الخرسانة إذا كان :

أ- زمن الشك الابتدائي لعينات الإسمنت المجهزة بهذا الماء لا يزيد بأكثر من30 دقيقة على زمن الشك الابتدائي لعينات نفس الإسمنت المخلوط بالماء الصالح للشرب ، وبحيث لا يقل زمن الشك الابتدائي عن 45 دقيقة في كل حال .

ب- مقاومة الضغط بعد 7 أيام أو 28 يوماً للقوالب القياسية التي يستعمل في خلطها هذا الماء لا تقل عن90 % من مقاومة الضغط لعينات مماثلة خلطت بماء ‎‎صالح للشرب .

5- ولا يسمح باستخدام ماء البحر في خلط الخرسانة المسلحة ،وإن كان يجوز استعماله عند الضرورة في الخرسانة العادية بدون تسليح مع زيادة كمية الإسمنت للوصول إلى الدرجة المطلوبة في قوة الخرسانة ، وتحدد كمية الزيادة بموجب تجارب نظامية خاصة بذلك .

4-2-1-4- الإضافات :

يشترط في الإضافات المستعملة ألا يكون لها تأثير ضار على الخرسانة أو صلب التسليح .ويجب تحديد الحد الأقصى للكمية المستعملة من كل الإضافات مقدراً كنسبة مئوية من وزن الإسمنت . ويشترط في الخرسانة المحتوية على الإضافات ( بعد التأكد من حسن نتائج استعمالاتها السابقة ) ألا تقل مقاومتها للضغط والانحناء وقوة التماسك بينها وبين صلب ( فولاذ ) التسليح عن85 % من القيم المناظرة في حالة الخرسانة المجهزة بدون إضافات .

4-2-2- الخواص الفيزيائية والكيميائية للخرسانة :

4-2-2-1- الوزن الحجمي :

عند عدم وجود بيانات أكثر دقة يمكن اعتبار الكتلة الحجمية للخرسانة العادية دون تسليح كما يلي :

22 ³kN/m إذا كان الركام جيرياً ( كلسياً ) .

24 ³kN/m إذا كان الركام سيليسياً .

كما أن اعتبار الوزن الحجمي للخرسانة المسلحة في الأحوال العادية 25 ³kN/m وإذا استعملت أنواع خاصة من الركام الثقيل ، أو كانت نسبة التسليح كبيرة يؤخذ ذلك بالحسبان بإدخال الإضافة اللازمة في الوزن .

4-2-2-2- مقاومة الخرسانة للحريق :

أ – عموميات :

تمر العناصر الخرسانية المسلحة بمرحلة نقصان تدريجي في مقاومتها عندما تتعرض للحريق ، وهناك عموماً ثلاثة شروط يجب أخذها بالحسبان أثناء التصميم :
المحافظة على المقاومة الإنشائية .

مقاومة انتشار اللهب .

مقاومة انتقال الحرارة .

يتم تطبيق الشرط الأول على جميع عناصر المنشأ ، أما الشرطين الثاني والثالث فيتم تطبيقهما على الأسقف والجدران لأن لهما وظيفة الفصل بين الفراغات .

إن أهم العوامل التي تؤثر على مقاومة العنصر الخرساني للحريق هي :
نوعية الخرسانة .

نوعية التسليح .

سمك الغطاء الخرساني للتسليح .

أبعاد العنصر و شكله .

نوع طبقة الحماية و سمكها إن وجدت .

تتصرف الخرسانة المصنوعة من الركام الجيري ( بالنسبة للحريق ) على نحوٍ أفضل من الخرسانة المصنوعة من الركام السيليسي ، سواء فيما يتعلق بدرجة الحرارة التي تتحملها الخرسانة مع المحافظة على مقاومتها ، أو بمعدل نقصان المقاومة مع زيادة درجة الحرارة ، أو بالنسبة لعامل التمدد الطولي الحراري ، أو بالنسبة لتفتت الغطاء الخرساني بالحرارة عندما يزيد سمك هذا الغطاء عن حد معين ( بحدود 40 mm) و بصورة عامة يمكن القول إن الخرسانة المسلحة تبقى محافظة على مقاومتها في الضغط حتى الدرجة ، وفوق هذه الدرجة تبدأ المقاومة بالتناقص .
يتصرف التسليح المشغول على الساخن في حال الحريق بصورة أفضل من تصرف التسليح المشغول على البارد ، إذ أن مقاومة النوع الأخير تنخفض كثيراً مع ارتفاع درجة الحرارة .
وبالنسبة لصلب التسليح المشغول على الساخن ، فإن إجهادات الخضوع لا تتعرض للنقصان حتى درجة حرارة ، وتتناقص إجهادات الخضوع مع ارتفاع درجة الحرارة حتى تصل لحدود من إجهادات الخضوع بدرجات الحرارة الاعتيادية عندما تصل درجة حرارة التسليح وأن الدرجة هي الدرجة الحرجة للتسليح التي يجب العمل على عدم تجاوزها خلال الفترة التي يعد فيها المنشأ الخرساني مقاوماً للحريق .

أما الغطاء الخرساني لصلب التسليح فيتم حسابه بحيث يحمي صلب التسليح من ارتفاع درجة الحرارة لمدة معينة فوق الدرجة الحرجة للتسليح ، وذلك لضمان استقرار المنشأ . وعندما يزيد سمك الغطاء الخرساني عن 40 mm فيجب وضع تسليح إضافي ضمن هذا الغطاء لمسكه من التفتت ( خاصة في حال استخدام الركام السيليسي ) ، و يكون هذا التسليح الإضافي بشكل شبكة لا يقل وزنها عن ( أي أسلاك قطر 2 mm بتباعد لا تتعدى 40 mm )
عندما تكون سماكة العنصر الإنشائي الخرساني أقل من حد معين فمن الممكن أن تنهار الخرسانة أثناء تعرضها للحريق قبل وصول صلب التسليح لدرجة حرارته الحرجة .
يتم تحديد مقاومة الحريق للعناصر الإنشائية المختلفة ويأخذ بالحسبان أن هذه العناصر تحمل أحمالها الاستثمارية ، وتوضح الجداول من (4-2) إلى (4-6) الأبعاد الدنيا للعناصر المختلفة وهي معرضة لهذه الأحمال . فإذا كانت الأحمال الفعلية على العناصر أقل من الأحمال التصميمية انعكس ذلك بزيادة مقاومة العناصر للحريق .
ب - سماكة التغطية الخرسانية الدنيا لصلب التسليح لمقاومة الحريق :

يوضح الجدول رقم ( 4-2) سماكات التغطية الخرسانية الدنيا في الكمرات ( الجوائز ) لصلب التسليح لمقاومة الحريق لفترات مختلفة تتراوح بين نصف ساعة وأربعة ساعات في حالة استعمال ركام سيليسي . ويمكن تخفيض الحدود الدنيا المبينة في هذا الجدول في الحالات التي يستعمل فيها الحجر الجيري كركام كبير .


الجدول (4-2)

سماكات التغطية الخرسانية الدنيا لصلب التسليح في الكمرات ( الجوائز )



وصف الخرسانة
سمك الغطاء الخرساني الأدنى بالميليمتر الذي يحقق مقاومة للحريق لفترة قدرهــــا (بالساعة )


4h
2h
1h
0.5h

خرسانة بدون حماية إضافية
65
50
25
15

خرسانة مع طبقة حماية إسمنتية أو جصية بسماكة 15 mm على شبك تسليح خفيف
50
40
15
15

خرسانة مع طبقة حماية من الاسبستوس سماكتها 15 mm
25
15
15
15




ج - الأبعاد الدنيا للعناصر الإنشائية لمقاومة الحريق :

يوضح الجدول ( 4-3 ) العروض الدنيا للكمرات الخرسانية لمقاومة الحريق لفترات مختلفة تتراوح بين نصف ساعة أو أربع ساعات في حالة استعمال الركام السيليسي ، كما يوضح الجدول ( 4-4 ) السماكات الدنيا للأسقف الخرسانية .

ويوضح الجدول ( 4-5 ) السماكات الدنيا للجدران الخرسانية .

وأخيراً يوضح الجدول ( 4 -6 ) الأبعاد الدنيا للأعمدة الخرسانية ، وذلك من أجل مقاومة الحريق لفترات مختلفة تتراوح بين نصف ساعة وأربع ساعات في حال استعمال الركام السيليسي ، ويمكن تخفيض الحدود الدنيا المبينة في الجداول السابقة الذكر في الحالات التي يستعمل فيها الحجر الجيري كركام كبير .

الجدول (4-3)

العروض الدنيا للكمرات الخرسانية لمقاومة الحريق

وصف الخرسانة
العرض الأدنى للكمرة بالميليمتر ليعطي مقاومة للحريق لفترة قدرها ( بالساعة )


4h
2h
1h
0.5h

خرسانة بدون حماية إضافية
280
180
110
80



خرسانة مع طبقة حماية اسمنتية أوجصية بسماكة 15 mm على شبك تسليح خفيف
250
170
85
70

خرسانة مع طبقة حماية من الاسبستوس سماكتها 15 mm
170
125
60
60



الجدول 4-4

السماكات الدنيا للاسقف الخرسانية لمقاومة الحريق

وصف الخرسانة
السماكة الكلية الدنيا للسقف بالمليمتر ليعطي مقاومة للحريق لفترة قدرها ( بالساعة )


4h
2h
1h
0.5h

أسقف من بلاطات مصمتة أومن وحدات جاهزة على شكل مقطع T أو مجرى U مقلوبة وذات نصف قطر اتصال بين سطحها الأفقي والجزء العلوي للجسد لا يزيد عن عمق القطاع


150


125


100


90

أسقف من وحدات بشكل U مقلوبة وذات نصف قطر اتصال بين سطحها الأفقي والجزء العلوي للجسد (الساق) يزيد عن عمق القطاع مسبقة الصب أو مصبوبة في محلها .


150


100


75


65

أسقف من بلوكات مفرغة أو وحدات جاهزة على شكل صندوق أو قطاعات I موضوعة بجانب بعضها .
125
90
75
65




ملاحظة 1- لايقل الغطاء الخرساني لصللب التسليح عن 25mm لمقاومات فترات تقل عن 4 ساعات ، وعن 15mm لمقاومات لفترات تقل عن 4 ساعات .

ملاحظة 2 - يمكن أن تشمل السماكة الكلية طبقة المدة الإسمنتية ( الدكة ) أو طبقة البلاط ، إن وجدت .

الجدول (4-5)

السماكات الدنيا للجدران الخرسانية المسلحة لمقاومة الحريق

وصف الخرسانة
السماكات الدنيا للجدار بالمليمتر ليعطي مقاومة للحريق لفترة قدرها (بالساعة)

4h
2h
1h
0.5h

جدول الخرسانة بدون حماية إضافية
175
75
75
75

جدران خرسانة مع طبقة حماية إسمنتية أو جصية بسمك 15mm على كل من الوجهين
175
100
75
65




ملاحظة : 1-لا يقل سمك الغطاء الخرساني لصلب التسليح الرئيسي عن 25 mm

ملاحظة : 2- إن الأبعاد المذكورة في الجدول صحيحة لحالة جدران معرضة لحريق من وجه واحد فقط . أما في حال تعرض الجدار

لحريق من الوجهين فيعامل الجدار معاملة العمود .


الجدول (4-6)

الأبعاد الدنيا للأعمدة الخرسانية لمقاومة الحريق

وصف الخرسانة
القطر أو البعد الأدنى للعمود بالميلميتر ليعطي مقاومة للحريق لفترة قدرها (بالساعة)

4h
2h
1h
0.5h

أعمدة خرسانية بدون حماية إضافية
450
300
200
150

أعمدة خرسانية مع طبقة حماية إسمنتية أو جصية بسمك 25 mm على شبك تسليح خفيف مثبت حول العمود .
425
275
175
150

أعمدة خرسانية تحوي شبك تسليح من أسلاك مسحوبة ضمن الغطاء الخرساني بحيث لا يقل قطر السلك عن 2.5 mm . ولا يزيد التباعد عن 150 mm
300
225
150
125




4-2-2-3 –قوام الخرسانة :

قوام الخرسانة هو الخاصة التي تحدد قابليتها للتشغيل ودرجة حركتها وطراوتها عند صبها في مكانها ويتعلق بجملة من العوامل أهمها :

- نسبة ماء الخلط إلى الإسمنت .

- نوعية الحصويات المستخدمة : تركيبها الحبي درجة نعومتها ومقاسها الأعظمي .



ويتعلق اختيار قوام الخرسانة بعدة عوامل أهمها:

الوسائط المستخدمة في رج الخرسانة وصبها في مكانها .

أبعاد العناصر المراد صبها أو رجها .

كثافة التسليح وتوضّعه في المنشـأ

ويتحدد قوام الخرسانة من اختبار الهبوط القياسي (مخروط أبرا مس)

على مخروط ناقص ارتفاعه300 mm وقطره العلوي 100 mm و السفلي200mm أو باستخدام اختبارات أخرى مثل طاولة

الانسياب أو معامل الرص أو تجربة VEBE . وفي حالة عدم وجود قيم أخرى من الاشتراطات المحلية أو الشروط الخاصة بالمشروع

يمكن اعتماد القيم المبينة في الجدول (4-7) .


الجدول (4-7)

الحد الأعلى لهبوط المخروط القياسي

الرقم
نوع العنصر الإنشائي الخرساني
الحد الأعلى للهبوط(بالميليمتر)

1-
الأجزاء الخرسانية السميكة
150

2-
أرضيات وبلاطات الطرق بالخرسانة دون تسليح
125

3-
الأساسات والجدران بالخرسانة دون تسليح
100

4-
جدران وركائز الأساسات بالخرسانة المسلحة
75

5-
البلاطات والجيزان والأعمدة والجدران بالخرسانة المسلحة
75




ويمكن أيضا اعتماد القيم المبينة في الجدول (4- التي تعطي العلاقة بين هبوط المخروط القياسي ودرجة قوام الخرسانة وقابلية تشغيلها والمجال المفضل لاستخدامها.


الجدول (4-

هبوط مخروط أبرامس MM
قوام الخرسانة
قابلية تشغيل الخرسانة
المجال المفضل لاستخدامها

25-0
جامدة جدا
منخفضة جدا
تستخدم في الأعمال الخرسانية الخاصة ذات المقاومات العالية جدا ويستخدم رج ميكانيكي قوي جدا

50-25
جامد
منخفضة
تستخدم في القطاعات الخرسانية ذات المقاومات العالية ويستخدم رج ميكانيكي قوي

100-50
مائع
متوسطة
تستخدم في القطاعات الخرسانية المسلحة العادية ويستخدم رج عادي

150-100
سائل
عالية
تستخدم في القطاعات الخرسانية الصغيرة أو كثيفة التسليح غير مناسبة للرج ، ويستخدم رج يدوي
منقول

جزاك الله خيرا