تعريف عام بنظام العناصر اللاحقة الشد ومميزاتها والنظرية الهندسية للنظام :

فوائد نظام العناصر اللاحقة الشد:

- يقلل التشققات الداخلية بالخرسانة وبالتالي يقلل من عمل الفواصل الإنشائية بالمبنى حيث يمكن أن يتم عمل السقف بمسافات تصل إلى 75 متر طولي أو أكثر في كلا الاتجاهيين دون الحاجة إلى فواصل إنشائية ، ومن ن ناحية أخرى قلة التشققات الداخلية تزيد من العمر الإجمالي للمنشأ ، حيث إن من العوامل الأساسية لتصدع المنشآت والتي تتحكم في عمرها الافتراضي هو التشققات الداخلية للخرسانة ا على المدى الطويل مع مرور الزمن وهذا ما تعالجة وتقلل منه الانظمة التي تعتمد على شد العناصر الانشائية.

- يقلل من سمك العناصر الإنشائية للمبنى مقارنة بما إذا تم تصميمها بالأنظمة الأخرى لتتحمل نفس الأحمال التشغيلية المطلوبة ، وبالتالي يقلل من حجم الخرسانة والمواد المستخدمة في المنشأ بصفة عامة.

- تزيد السماحية لزيادة المسافة بين الأعمدة والكمرات( الجسور)  بدون الحاجة لزيادة حجم الخرسانات بالمنشأ.

- يقلل من نسبة الحديد الصلب المستخدم في العناصر الانشائية مما يقلل من التكلفة النهائية للمنشأ.

 نظرة عامة لفائدة النظام على البيئة:

مما سبق نستنتج أن الأنظمة التي تعتمد على شد العنصر الانشائي بصفة عامة تقلل من استخدام المواد والخامات وبالتالي يقلل من استخدام العمالة فتقل بذلك الانتقالات من وإلى المشروع لنقل الأفراد والمواد والخامات المستخدمة وإذا نظرنا إلى النظرة الشمولية فإنه يقلل من التلوث العام للنظام البيئي فتقليل الخامات يقلل من المواد التي تستهلك مع الزمن وتقليل الانتقالات يقلل من الانبعاثات الضارة بالبيئة ، وبالطبع هذه النظرية ستتحقق وتأتي بشمارها إذا ما استخدم هذا النظام على نطاق واسع ومع عدد كبير من المنشآت وستظهر نتائجها على المدى الطويل .

النظرية الهندسية للنظام:

في نظام الخرسانة المسلحة المعتاد يعتمد النظام على أن القطاع الخرساني يتحمل قوى الضغط ويتم وضع حديد التسليح في القطاع لتحمل قوى الشد الناتجة عن الاحمال على المنشأ الخرساني حيث انه من المعروف ان مادة الخرسانة ذات كفاءة عالية لتحمل احمال الضغط ، و مادة حديد التسليح ذات كفاءة عالية في تحمل قوى الشد.

في نظام الخرسانة اللاحقة الشد يعتمد النظام على تعريض العنصر الخرساني لقوى جانبية موازية لمحور القطاع ، وذلك عن طريق وضع(Strands)في قلب العنصر الخرساني والقيام بشدها بعد عملية صب الخرسانة وبعد عملية الشد تتولد قوى ضغط أفقية نتيجة الضغط من الجانبين وقوى رأسية داخل ال(Strands) تعاكس الاعمال المعرض لها العنصر فيحدث الاتزان ، وتتولد هذه القوى الرأسية نتيجة لأن ال(Strands) تحت قوى الشد تحاول أن تعود إلى وضعها الأصلي وهو محور الشد على جانبي العنصر ، فأكثر نقطة الخفاضا في المنحنى تحاول الصعود لأعلى وأعلى نقطة تحاول النزول لأسفل وبسبب أن منحنى ال(Strands) مغلف بالخرسانة لا تتحرك ايا من النقاط من مكانها ولكنها تولد قوى معاكسة لاتجاهها ومن هنا تتولد القوى الداخلية بالخرسانة ، ويتم تركيب ال(Strands) على شكل منحنى (Parabolic) حيث يعطي هذا الشكل أكفأ توزيع للاحمال للمعاكسة للأحمال التشغيلية المعرض لها العنصر ، وبهذا تزيد قوى التحمل للخرسانة وتقل الشروخ الداخلية للعنصر الخرساني .

انواع انظمة الشد اللاحق (Post tension systems):

تتلخص انظمة بلاطات الشد اللاحق في ثلاث انظمة طبقا لمكان وضع ال(Tendons) و هل سيتم الثانية وضع و سيتم

حقن النظام باستخدام ال(Grout) ام لا وهي كالاتي :

نظام البلاطات اللاحقة الشد الغير محقونة: (Unbonded post tensioning (system

في هذا النظام يتم اجراء عملية الشد لل(Strand) بعد صب الخرسانة وتكون مغلفة بمادة تحمي ال(Strand) من عملية التأكل ، ولايتم حقن ال(Duct)" الذي يغطي ال(Strand) في هذا النظام ، وفي الغالب يحتوي ال(Duct) على (Strand) واحد فقط.

نظام البلاطات اللاحقة الشد المحقونة ( Bonded post tensioning system):

في هذا النظام يتم اجراء عملية الشد بعد صب الخرسانة ويتم حقن الـ (Ducts) باستخدام مونة مخصصة لهذا ة لهذا الغرض.  سيتم شرحها لاحقا و التي تضمن نقل قوى الشد بال (Strands) إلى العنصر الخرساني بأعلى كفائة وتوفر حماية لل(Strands) من عوامل التأكل .

نظام البلاطات اللاحقة الشد الخارجية (:(system External post tensioning

يستخدم هذا النظام عادة في صيانة للمنشآت أو اعادة دعم المنشآت التي تحتاج إلى تغيير في حجم الاحمال التشغيلية ، كأن نزيد الطاقة الاستيعابية لموقف سيارات متعدد الطوابق ليتحمل عدد أكبر من السيارات أو لتغيير استخدام منشأ ما ليتحمل احمال أكثر مما هو مصمم عليها ، وفي هذا النظام يتم تركيب ال(Strands) خارج جسم المنشأ الخرساني لتدعيم المنشأ في المناطق الحرجة

الطرق المختلفة لتوزيع ال(Tendons) في البلاطات اللاحقة الشد :

 تتنوع طرق توزيع ال(Tendons) في البلاطات اللاحقة الشد وتتلخص في الاتي :

- (Banded tendons in both directions)

- (Distributed tendons in both directions)

- (Banded in direction and distributed in the other direction)

- (Mixed banded and distributed in both directions)

هناك العديد من الأسباب التي تحدد طريقة التصميم واستخدام أحد هذه الانظمة الاربعة ، أسباب تصميمية واقتصادية وتنفيذية ، الاحمال التشغيلية للمبنى والمسافة بين الاعمدة وعامل الوقت وطريقة التنفيذ التي تتناسب مع المقاول المسؤول عن أعمال التنفيذ التي تضمن كفاءة النظام مع الاخذ في الاعتبار التكلفة نظام لكل ، لا يوجد نظام توزيع اكفأ من الآخر ولكل مبنى حالته وظروفه التي صمم على اساسها ، ولكن في الكود الامريكي (318,1995-ACI) نظام ال( Banded tendons in both directions) غير مصرح به وذلك بسبب مشاكل تنفيذية حيث تتلاقى اعلى واقل نقطة لل(Tendons) مع بعضها البعض في الاتجاهين ، وأكثر نظام مفضل من هو (Banded in direction and distributed in the other direction) ، وذلك بسبب ان النقاط لا تتلاقي في معظم السقف الا في اماكن الركائز (Supports) فوق الاعمدة ، وفي المجمل تعطي الاربعة انظمة وعن طريق توزيع ال(Tendons) بطريقة تغطي الاجهادات الناتجة . عن التشغيلية للمنشأ نفس التصميم الأمن الذي يضمن بقاء المنشأ لأطول فترة ممكنة.

هناك بعض الشروط لابد أن تتواجد اثناء التصميم بهذه الانظمة ، اقصى مسافة بين ال(Tendons) هو 8 مرات سمك البلاطة او 1.5 م ايهما اقل ، ولا يشترط هذا في نظام (Banded system) ، واقل مسافة بين ال(Tendons) تكون أكبر من مجموع عرض ال(Tendon) الواحد ومجموع عروض الاسياخ بين كل (Tendon) ، من الشروط الأخرى هو الا يقل عدد ال(Tendons) فوق الـ(Supports) عن 2 وبحيث يحتوى كل (Tendon) عدد 1 (Strand) على الاقل وذلك في كلا الاتجاهين للمبنى وذلك طبقا لاشتراطات الكود الامريكي .(ACI-318)