الانفاق Tunnels

النفقTunnel  هو ممر تحت سطح الأرض طوله أكبرمن ضعف عرضه وهو مغلق من كل الجهات عدا فتحة في كل من نهايتيه وممرات جانبية للصيانة والإنقاذ.

نفذت الأنفاق في العصور الوسطى تحت القلاع والحصون من أجل استخدامها ممرات سرية وأحياناً للعبور تحت جدران هذه القلاع لمهاجمتها والدخول إليها. كما نفذت ومازالت تنفذ الأنفاق على أعماق كبيرة بوصفها ممرات تحت الأرض للوصول إلى مكامن فلزات المعادن الثمينة. واستخدمت الأنفاق أيضاً في نقل المياه العذبة أو تصريف المياه العادمة كتلك التي نفذت في المدن القديمة كالقدس وروما وأثينا.

إضافة إلى استخداماتها القديمة شهد تنفيذ الأنفاق توسعاً كبيراً بعد القرن الثامن عشر لحل مشكلات النقل بأنواعه حيث ساعدت على تجاوز العقبات والعوائق التي تظهرعلى سطح الأرض، ووفرت انتقالاً مباشراً للناس والبضائع من دون الحاجة إلى الالتفاف حول هذه العوائق. ولهذا فإنها مازالت تنفذ تحت الجبال والأنهار والبحار والمناطق السكنية والصناعية المكتظة بهدف نقل الأشخاص والبضائع بالسيارات والقطارات ومن أجل مرور المياه أو أنابيب الغاز أو شبكات الكهرباء.

تصنيف الأنفاق طبقاً لاستخدامها

 ـ  أنفاق القطارات  Railway Tunnels أولا -

تعد أنفاق القطارات من أهم أنفاق النقل، وتكثر عادة في المناطق الجبلية وتنفذ أحياناً للعبور تحت الأنهار أو لتجاوز المناطق السكنية المكتظة

ـ  أنفاق الطرق Highway Tunnelsثانيا -

مع زيادة حركة السير على الطرق الرئيسية ومع تطور صناعة السيارات أصبح تنفيذ هذا النوع من الانفاق ضرورة ملحة لتشكل استمراراً مباشراً للطرق لاختراق المناطق الجبلية أو تحت المجاري المائية (الأنهار) أو تحت الساحات والمناطق المكتظة.

 ـ أنفاق المشاة Pedestrian Tunnels ثالثا -  

ينتمي هذا النوع من الأنفاق إلى أنفاق الطرق لكن مقطعها العرضي أصغر لأنها غير مخصصة لمرور السيارات بل يستخدمها المارة وبالتالي ليس من الضروري أن تكون مقاطعها العرضية كبيرة أو ميولها الطولية صغيرة، ويمكن أن تنتهي بأنفاق شاقولية تحتوي على مصاعد لنقل المارة من خلالها إلى سطح الأرض.

أنفاق المحطات الكهرومائية -Hydroelectric Plant Tunnelsرابعا -

يتم تحويل مياه الأنهار وتمريرها عبرأنفاق تصل عادةً بين خزان مياه (Reservoir) عالي المستوى إلى محطة لتوليد الطاقة الكهربائية التي تقع في مستوى منخفض. وُيصمم المقطع العرضي لهذه الأنفاق على شكل حذوة حصان أو دائري ليتحمل ضغط المياه العالي الناتج من الفرق الكبير بين مستوى المياه في الخزان ومستوى محطة توليد الطاقة.

 أنفاق تزويد المياه -Water Tunnels خامسا -  

تستخدم هذه الأنفاق لنقل مياه الشرب بالجريان الحر من الينابيع أو الأنهار إلى خزانات تجميع المياه في المدن.

 أنفاق مياه المجاري) : شبكات الصرف الصحي)- Sewer Tunnels سادسا -  

تنفذ هذه الأنفاق لتصرف المياه الناتجة من الاستخدامات المختلفة مياه عادمة(Sewage)  وهي تشبه أنفاق التزويد بمياه الشرب من حيث إن الجريان فيها يتم تحت تأثير الثقالة، ولكن يجب حماية جدران هذه الأنفاق بطلائها بمواد خاصة لأن المياه المصروفة تكون محمّلة عادةً بمواد عدوانية تؤدي إلى تآكل المواد المكونة لجدران الأنفاق.

ـ أنفاق الخدمة Utility Tunnels سابعا -

تنفذ هذه الأنفاق عادةً في المدن ليمرر فيها قابلوات الطاقة والهاتف وأنابيب الماء والغاز ، ويمكن أن تتسع لمرور آلية أوعربة من قياس معين تستخدم في أعمال الكشف عن الأعطال والصيانة. ويختلف هذا النوع من الأنفاق عن الأنفاق السابقة بطريقة الدخول والخروج من النفق حيث يتم غالباً الوصول إلى سطح الأرض عبر أنفاق شاقولية(Shafts ) .

التحريات الجيولوجية Geological  Investigation  

قبل تنفيذ أي نفق لابد من إجراء تحريات جيولوجية مستفيضة للموقع المختار لتقدير المخاطر التي يمكن مواجهتها وللتأكد من شروط التربة والمياه الجوفية. ومن أهم العوامل (إضافة إلى أنواع الترب والصخور) التي تحدد سلوك كتل الصخور مايأتي

ـ حجم كتل الصخور بين نقاط اتصالها Rock Joints1-

2- تحديد الطبقات والمناطق الضعيفة مثل الصدوع والمناطق المجواة (المتأثرة بالعوامل الجوية).

3- طبقات المياه الجوفية وكميتها و نوعها ونمط جريانها وضغطها.

4- دراسة بعض المخاطر الخاصة كالحرارة والغازات والهزات الأرضية.

 

المهندس الاستشاري / فارس عبد الرزاق المهداوي

 

 القيسونات CAISSONS

القيسونات هي أساسات عميقة مفرغة تتكون من خلية واحدة أو عدة خلايا أسطوانية وتصنع من الخرسانة المسلحة أو الحديد وتستخدم القيسونات تحت الظروف الصعبة عند استحالة الحفر العادي لوجود مياه جوفية أو مياة سطحية وتستخدم لبناء الاساسات أو الارصفة بالقرب من الماء في الانهر والبحار ..

وتستعمل هذه الأساسات في الجسور أو الأعمال البحرية أو المجاري المائية ويكون قطرها أكبر من الأساسات الخازوقية( الركائز) وتتحمل أحمال أكبر منها. ويتم عمل هذا النوع من الأساسات بالخشب أو الحديد أو الخرسانة. وقد تشيد أما من داخل غرفة تغطس في المياه عن طريق عمل ستائر مانعة للمياه حولها وهذا النوع يسمى بالحجرة الغاطسة. أو قد تشيد حجرة عمل القيسونات من النوع مفتوح السقف.

وتستخدم القيسونات عادة وسط المسطحات المائية أو تحت منسوب المياه الجوفية (الارضية ) لنقل الأحمال الكبيرة من الجسور والمنشئات الثقيلة إلى طبقات التربة أو الصخر الصالح لنقل الاحمال وبعد وصول القيسونات إلى المنسوب الذي يؤمن تحمل الاثقال تملأ خلاياه بالخرسانة ورغم أن القيسونات أكثر تكلفة إلا أنها تستخدم في الحالات الأتية :-

1- حينما تكون مساحة سطح الاسس صغيرة مقارنة بعمق المياه

2- حينما لا يمكن سحب المياه من حول الأسس أثنا تنفيذها بسبب الضغط العالي للمياه المترسبة أو النفاذية العالية للتربة .

3- حينما لا تصلح الستائر اللحوية في حجز المياه الجوفية أو السطحية عن موقع الاساسات اثناء تنفيذها .

4- جينما يكون قاع الحفر عرضة للفوران (PIPING)

وتستخدم القيسونات لاسس المنشآت الضخمة والثقيلة التي لا تصلح معها أنواع الأساسات الأخرى ( وتنقسم القيسونات وفقا لتكوينها الإنشائي وطريقة تنفيذها إلى ثلاثة أنواع )

أ- القيسونات المفتوحة .

ب- القيسونات الصندوقية .

ج- قيسونات الهواء المضغوط

1-القيسون المفتوح (Open Caissons) : يتكون من شكل اسطواني او شكل صندوقي مفتوح من الاعلى والاسفل مع حافات مقطوعة بالطرف السفلي منه ، وبحجم وشكل يتناسب وأستخدمه كبدلة او طقم خارجي للاساس المسقط بداخله. تغرق القيسونة بالماء بواسطة وزنها او بالحفر تحتها بعدها تمليء بالخرسانة المطلوبة .

2-القيسونة الهوائية (Pneumatic Caissons) : تستخدم للاعمال الانشائية بقاع الانهار حيث حركة الرمال سريعة، وهذا النوع ايضا يأخذ الشكل الاسطواني او الصندوقي ويحوي حاجز أسفله لا يسمح بمرور الهواء منه ويتم المحافظة على ضغط هواء عالي اسفل الحاجز حتى لا يسمح للماء بدخول القيسونة من اسفلها ، ويكون الحاجز بارتفاع يسمح بحركة العمال اسفله بألاتهم لحفر قاع النهر ، ويرتبط خروج ودخول العمال بألاتهم وموادهم من والى اسفل الحاجز بأنفاق كالبئر تمر خلال الحاجز ومزودة بقفل هواء (Air lock) لا يسمح بتغير الضغط بداخل غرفة العمل اسفل الحاجز. وكلما تقدم العمل الى الاسفل وسقط جزء من القيسونة بقاع النهر يتم ملء جزء أعلى الحاجز وحول الانفاق بالخرسانة حتى يصل اسفل القيسونة الى القاع الصخري للنهر فيتم مليء غرفة العمل والنفق بالخرسانة ليتشكل لدينا في النهاية عمود خرساني متكامل من اسفل القاع الصخري الى اعلى وجه الماء.

وعادة عند خروج العمال من داخل غرفة القيسونة المعرضة لضغط عالي يتم معالجتهم بتعريضهم لمعالجة تخفيف الضغط حتى لا يتعرض العمال الى امراض القيسونة وحتى يعتادوا الضغط المنخفض الطبيعي للجو.

- قيسونة الجمل (Camel Caisson)

وهى مكونة من شكل اسطواني مقفل الجهتين مملوء بالماء

هناك انواع أخرى من القيسونات تستخدم لاقفال مداخل الاحواض الجافة للسفن أو كبوابات لاقفال القنوات..

يتم اختيار القيسون المناسب طبقا لنوع المنشأ وطبيعة التربة ومناسيب الاسس والمياه الجوفية أو السطحية .

تستخدم لتعويم السفن الغارقة وبالتالي فهو يغرق فوراً بالبحربجوار السفينة ثم يتم ربطه بالسفينة وافراغه من الماء

ويضخ الهواء اليه بواسطة مضخات خاصة فيعوم ويعوم معه السفينة السفينة الغارقة

وعادة تستعمل القيسونات المفتوحة للأساسات المنفذة داخل التربة الغير مغمروة بمياه حرة أعلاها بينما يستعمل النوعان الآخران للأساسات المنفذة على عمق البحريات

المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق المهداوي

 

خلاصة عن عيوب  وصلات اللحام  ,Welding Defects وكيفية ضمان السيطرة النوعية وتحقيق الجودة في أعمال مشاريع الجسورالحديدية

 لكثرة استخدام الروافد الحديدية ( Steel Girders) في أنشاء الجسور في العراق خلال السنوات العشرة الماضية ولاعتماد استخدامها في تصاميم الجسور ذات الفضاءات الكبيرة من قبل الجهات الاستشارية المصصمة يسرني ان اقدم لزملائي المهندسين هذه المقالة البسيطة عن عيوب اعمال اللحام للمعادن  وخصوصا في أعمال الجسور لاهمية هذا الموضوع أرجو أن ينال رضاكم مع تحياتي .

ويمكن تقسيم العيوب التي تحصل في وصلات اللحام المختلفة على نوعين :

اولا- العيوب الخارجية :( External Defects)

وهي العيوب التي تكون ظاهرة على وصلة اللحام ويمكن تحديدها بالنظر ومن هذه العيوب :

عدم أنتظام عرض خط اللحام وارتفاعه وعدم تطابق وصلة اللحام للمقاييس المطلوبة وظهورالحزوز او النقر غيرالمسدودة على سطح الوصلة وعند اطرافها وظهور المسامات والتشققات على سطح الوصلة ووجود الشوائب من بقايا الخبث على سطح وصلة اللحام وعدم التماثل في اوجه وصلة اللحام المتسبب عن انسياب المعدن على القطعة الافقية .

ثانيا – العيوب الداخلية : (Internal Defects)

وهي العيوب التي تحدث داخل وصلة اللحام ويتم الكشف عنها باختيارات خاصة ومنها :

أ‌-       عدم نفاذ او اختراق اللحام   Non-permeability or penetration of the weld اي عدم نفاذ وصلة اللحام لغاية جذر الوصلة وهو من اخطر العيوب كونه يؤدي الى انخفاض شديد بمتانة وصلات اللحام وينشأ عن :

نقص مقدار تيار اللحام عن المقدار المناسب والسرعة العالية لحركة الالكترود مما لايتيح الانصهار التام للاجزاء الملحومة وعدم تجهيز اطراف ومنطقة اللحام بالطريقة الصحيحة وعدم تنظيف أطراف الاجزاء الملحومة ومنطقة اللحام بشكل جيد .

ب‌-  وجود المسامات الداخلية في معدن وصلة اللحام:  (porosity) والتي تحصل نتيجة لعدم تمكن الغازات الذائبة في المعدن المنصهر من الخروج منه قبل تجمد سطح الوصلة وتبقى على شكل فقاعات مكونة المسام .والفقاعات تكون بشكل منفرد او مجموعات تعطي الوصلة شكلا اسفنجيا يؤدي الى قلة متانتها الميكانيكية وكذلك امكانية تسرب السوائل والغازات من خلال الوصلة .

ج-  الشقوق الداخلية في الوصلة والمعدن الاساس (Internal Cracks)والتي تحصل نتيجة الاجهادات الداخلية عند التسخين والتبريد غير المنتظمين وقد تنشأ نتيجة زيادة نسبة الكبريت والفسفور في معدن وصلة اللحام او من عوامل اخرى والشقوق يمكن ان تكون طوليةا وعرضية كذلك فقد تظهر شقوق اخرى صغيرة جدا في منطقة اتصال المعدن الاساسي والمعدن المرسب باللحام تسمى الشقوق الشعرية التي تنشأ بسبب وجود عيوب داخلية في الوصلة .

ء- عدم تصاهر طبقات اللحام (Non-fusion of welding layers ):ويحدث نتيجة عدم استخدام تيار كاف وعدم نظافة منطقة اللحام في لحام الخطوط المتعددة .

ه- وجود الخبث والشوائب ضمن وصلة اللحام (The presence of slag and impurities )  تتضمن وصلة اللحام احتوائات من الخبث الناتج اثناء عمليةاللحام او بعض الاكاسيد والشوائب الاخرى التي تشكل مناطق ضعيفة في وصلة اللحام .

ومن خلال ما تم عرضه من العيوب ولغرض ضمان السيطرة النوعية وتحقيق الجودة في أعمال مشاريع الجسورالحديدية  يجب على الجهات الاشرافية تنفيذ كافة المتطلبات الواردة في المواصفات الامريكية AASHTO/AWS D1.5M/D1.5:2015)) اوالبريطانية (BS 5400 / PART 6) وملحقاتها المشار اليها في المواصفة  البريطانية والاوربية والخاصة باعمال اللحام ( BS 5135 , BS EN 288-3, BS-EN-288-1 )وكذلك المواصفة البريطانية الاوربية رقم ( BS-EN-287-1) الخاصة بفحص مؤهلات كادر اللحامين واختصاصاتهم والتي تتطلب حضور الجهة الفاحصة (الطرف الثالث) كافة اعمال التصنيع منذ بداية العمل للقيام بالاعمال التالية:

أ‌. مراجعة ومصادقة الية تنفيذ اعمال اللحام وخطة تنفيذ العمل المقدمة من الجهة المنفذة  بموجب المواصفة المذكورة اعلاه قبل المباشرة بالعمل.

ب‌. اجراء فحص للحامين المعينين مع اصدار شهادة قبول اختصاص كل منهم لنوع اللحام وحسب ما هو مذكور في المواصفات اعلاه

ت‌. فحص خطوط اللحام  ولكل طبقة قبل تنفيذ الطبقة التالية.

ث‌. اجراء كافة الفحوصات المنصوص عليها الاتلافية واللا اتلافية بموجب المواصفات اعلاه.

ج‌. توثيق كافة المعلومات وتقارير وشهادات الفحص لكادر اللحامين والاجهزة والمصادقة عليها من قبل الجهة الفاحصة وارفاقها مع شهادة القبول النهائي.

ح‌. تنفيذ كافة الفقرات المنصوص عليها في المواصفات المذكورة اعلاه .

 

المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق المهداوي

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تاثير الحرائق

على المنشآت الخرسانية

 

تاثير الحرائق على المنشآت الخرسانية

 

لاشك في أن الخرسانة المسلحة تتميز بمقاومتها الجيدة للحريق بالمقارنة بالحديد والخشب وكان هذا أحد أسباب انتشار استخدامها كمادة إنشائية منذ اواخر القرن الماضي.

NFPA وتصنف الجمعية الأمريكية للوقاية من الحريق

            (أهم جمعية علمية في مجال الحماية من الحريق على مستوى العالم) المنشآت من حيث مقاومتها للحريق إلى خمس فئات مرتبة تنازلياً من حيث الأفضلية، وتضع الهياكل الخرسانة المسلحة المترابطة في الفئة الأولى (Class A) وتصفها بأنها مقاومة للحريق

 وهذه الصفة لا تعني إنها لا تتأثر بالحريق ولكن تعني أنها تستطيع مقاومة هذا التأثير لمدة معينة، وذلك على اساس فرض بديهي وهو أن تكون مصممة ومنفذة بطريقة سليمة.

ولكن ذلك لا يعني أنها لا تتصدع إذا تعرضت لحريق يدوم عدة ساعات ولذا كان من الضروري معرفة تأثير درجات الحرارة المرتفعة علي الخرسانة وحديد التسليح بهدف:-

1-    معرفة مدى التصدع وانخفاض المقاومة إذا تعرض المنشأ الخرساني للحريق فعلا

2-    تصميم الأعضاء الخرسانة لمقاومة الحريق لمدة معينة يحددها الكود.

حيث تتأثر مقاومة الخرسانة للضغط بالارتفاع الشديد لدرجة الحرارة حيث تفقد جزء من مقاومتها عندما تتعدي درجة الحرارة 200-250 درجة مئوية ولكن التصدع يبدأ من درجة حرارة 300درجة مئوية عندما يبلغ الفاقد في المقاومة حوالي 30% من مقاومة الضغط للخرسانة وتستمر زيادة الفاقد فى المقاومة مع ارتفاع درجة الحرارة حيث يصل إلى 70% في حالة زيادة درجة الحرارة عن 500درجة مئوية وتستمر كذلك عند تبريدها أثناء اطفاء الحريق وإذا لم تزد الحرارة المعرضة لها الخرسانة عن300 درجة مئوية فإنها غالبا ما تستعيد معظم مقاومتها مع الوقت..

أثناء الحريق تبدأ الخرسانة في التشقق حيث يحدث تمدد في الخرسانة و التي تعتمد على نوع وكمية الرمل المستخدم في الخلطة الخرسانية وكذلك يعتمد على نوع الحصى ونسبة الاسمنت والماء في الخلطة الخرسانية. ويوجد عامل اخر قد يساعد على ظهور حالة التمدد في الخرسانة معتمدة على عامل عمر الخرسانة بعد انتهاء الحريق فيحدث تساقط الخرسانة السطحية في نصف الساعة الاولى من الحريق و تحدث انشطارات للطبقات السطحية الرفيعة من الخرسانة خصوصا عندما تتعرض الى درجات حرارة مرتفعة فيحدث للاسطح انشطار طبقة واحدة وراء الاخرى فيطلق على هذا النوع لتساقط للخرسانة السطحية بالتساقط الانشطاري عند احتواء الخرسانة على نسبة من الرطوبة.

ويوجد نوع اخر ويطلق عليه بالتقشير ففي هذه العملية يحدث انفصال تدريجي للطبقات السطحية خاصة في الاعمدة والجسور في هيكل المبنى والذي يحدث فيها شقوقا متوازية قد تساعد في حدوث انفصال تدريجي للطبقات السطحية في الخرسانة.

 

المهندس الاستشاري

فارس عبد الرزاق المهداوي