الهيكل والحوض والعزل المائي

الهيكل والحوض والعزل المائي

بدءًا من تصميم السرير والتحكم في الحمل وحتى تنفيذ اللحامات وتفاصيل الاختراق واختبار الختم

لا تقاس جودة النافورة فقط بارتفاع النوافير أو تناغم الضوء والموسيقى أو جمال واجهتها. يكمن جزء كبير من الجودة الحقيقية للمشروع في المكونات التي لا يمكن رؤيتها بعد التشغيل: قاع البركة، وهيكل الاحتفاظ بالمياه، وطبقات التنفيذ، ووصلات المرور، ونظام الختم.

يمكن أن تؤدي العيوب في هذه الأجزاء إلى انخفاض مستمر في مستوى المياه، وزيادة في تكلفة إمدادات المياه، وتدمير الطلاء، وتآكل المكونات المعدنية، وتلف المساحات المجاورة وتوقف النافورة لفترة طويلة. في النوافير الموجودة على سطح موقف السيارات أو داخل مركز تجاري، قد تمتد عواقب التسرب إلى ما هو أبعد من محيط النافورة نفسها.

يتم تشكيل التصميم الناجح عندما يتم تنسيق الهيكل والهندسة المعمارية والمرافق والختم منذ بداية المشروع. يجب تنفيذ غطاء العزل المائي على ركيزة مناسبة، ويجب أن تكون جميع المسارات الممكنة لمرور المياه، من التماس الخرساني إلى غلاف الكابل، ذات تفاصيل محددة.

23–1. ما هي وظائف هيكل النافورة؟

يحتوي هيكل البركة على ثلاث مهام رئيسية:

• تحمل الأحمال المستوردة ونقلها إلى الأرض أو هيكل المبنى.

• الحد من التشوه والتشقق في ظروف التشغيل.

• توفير منصة مستقرة لتخزين المياه وتركيب المعدات وتنفيذ الطلاءات.

هذه المهام مترابطة. قد لا يتمتع الخزان ذو المقاومة الكافية بأداء الختم الأمثل بسبب الشقوق أو التشوه غير المناسب.

في المقدمة الرسمية لـ ACI 350-20، تم تقديم الختم والمتانة والتحكم في الشقوق والحد من التشوه كموضوعات رئيسية للهياكل الخرسانية التي تحتفظ بالسائل. يتضمن هذا المرجع أيضًا أحمال المياه والتربة والمعدات الاهتزازية كاعتبارات تصميمية. التقديم الرسمي لـ ACI 350-20 ^[141]

يجب تحديد أساس التصميم واللوائح المطبقة على الموقع والمراجع التكميلية ومسؤولية المصممين لكل مشروع. إن الرجوع إلى المعايير الدولية في هذا الفصل لا يعني أنها قابلة للتطبيق تلقائيًا في جميع المشاريع الإيرانية. الحسابات النموذجية هي أيضًا تعليمية؛ تحديد السُمك والتسليح والتفاصيل التنفيذية يتطلب تصميمًا خاصًا.

23–2. مسح السرير؛ المرحلة الأولى من تصميم البركة

قبل تحديد شكل الهيكل، ينبغي تحديد السرير الذي سيتم وضع البركة فيه:

إن وجود الأرضيات الخرسانية في المنطقة وحدها ليس سبباً كافياً لملاءمتها كأساس للنافورة. كما أن مستوى المياه الذي تمت ملاحظته في زيارة قصيرة ليس بالضرورة أعلى مستوى ممكن للمياه الجوفية.

وفي الأحواض الطويلة أو ذات الأشكال الهندسية غير المنتظمة، يصبح التسوية غير المتماثلة أكثر أهمية؛ لأنه يمكن أن يغير من مستوى الفيضان وتوحيد الستار المائي بالإضافة إلى إحداث الشقوق.

23–3. أوضاع التحميل البركة الممتلئة ليست هي الحالة المهمة الوحيدة

يجب أن يغطي التصميم مواقف الحياة المختلفة للمشروع.

يجب تحديد مجموعة الأحمال ومعاملاتها وفقًا لأساس التصميم. إن تلخيص جميع الأحمال بأكبر قدر، بغض النظر عن إمكانية حدوثها في وقت واحد، ليس بديلاً عن مجموعات الأحمال الهندسية.

في الأحواض المدفونة، يكون الضغط الصافي على جانبي الجدار مهمًا. في حالة واحدة، يمكن أن يسود ضغط الماء الداخلي، وفي حالة أخرى، ضغط التربة والمياه الخارجي.

23–4. مثال للحساب: وزن الماء والضغط على البركة

فكر في بركة مستطيلة افتراضية بالمواصفات التالية:

• الطول الداخلي : 10 متر .

• العرض الداخلي : 6 متر .

• عمق المياه الموحد: 0.60 متر.

• كثافة الماء: 1000 كجم/م3.

• تسارع الجاذبية: 9.81 متر في الثانية المربعة.

أ) حجم ووزن الماء

$V=L\times B\times h$

$V=10\times 6\times 0.60=36m^3$

كتلة الماء تساوي 36000 كجم ووزنه يساوي:

$W=\rho gV=353.16kN$

لذلك تحتوي هذه البركة الضحلة أيضًا على حوالي 36 طنًا من الماء. يجب إضافة وزن الهيكل والأغطية والأنابيب والمعدات إلى الحسابات بشكل منفصل.

ب) ضغط الماء في الأرض

في المياه الراكدة والبركة المفتوحة:

$p=\rho gh$

$p=1000\times 9.81\times 0.60=5.886kPa$

يبلغ الضغط الناتج عن الماء الموجود في الأرضية حوالي 5.89 كيلو باسكال.

ج) القوة الجانبية للماء على الحائط

ويزداد الضغط الهيدروستاتيكي من الصفر عند السطح الحر إلى أعلى قيمة عند سفح الجدار. لكل متر من طول الجدار العمودي فإن نتيجة ضغط الماء الداخلي تساوي:

$F\text{'}=\frac{\rho g{h}^2}{2}$

$F\text{'}=1.766kN/m$

تؤثر هذه القوة على ارتفاع ثلث عمق الماء من الأرض، أي 20 سم فوق الأرض.

هذا المثال يحسب فقط الشحنة الساكنة للماء. لم يتم بعد التحقيق في الضغط الخارجي، وظروف الدعم، وهندسة الهيكل، والسيطرة على الزلازل والشقوق؛ لذلك، لا يمكن تحديد سمك الجدار أو كمية التسليح بشكل مباشر من هذه الأرقام.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

بدلا من الصورة 23-1

الصورة المقترحة: مقطع تدريبي لحوض سباحة بعمق 60 سم، مخطط مثلثي للضغط على الحائط، الضغط على الأرض ومكان تأثير القوة الجانبية. يجب أن يتم إعداد الصورة بشكل تخطيطي ولا تحتوي على تفاصيل حديد التسليح.

تسمية توضيحية: "يزداد ضغط الماء مع العمق؛ في تصميم الهيكل، يجب فحص الضغط الصافي على جانبي الجدار."

23–5. قوة الرفع لماذا يمكن أن يكون التجمع الفارغ حاسما؟

إذا مارست المياه الجوفية ضغطًا أسفل قاع البركة، يتم إنشاء قوة للأعلى. ومن خلال تفريغ البركة، تتم إزالة وزن الماء الموجود بداخلها؛ بينما قد يبقى ضغط المياه الجوفية.

لتوضيح هذه النقطة، لنفترض:

• المساحة الفعالة تحت الأساس: 70 متراً مربعاً.

• ارتفاع ضغط المياه الجوفية مقارنة بالأرضية: 0.80 متر.

• إجمالي الوزن الفعلي الدائم الملحق بالهيكل: 500 كيلو نيوتن.

• البركة فارغة ولم تدخل في الحساب مقاومة القيود أو التربة.

بافتراض الضغط المنتظم تحت الأرضية الأفقية:

$U={\gamma }_w\Delta hA$

$U=9.81\times 0.80\times 70=549.36kN$

نسبة بسيطة من الوزن المقاوم إلى قوة الرفع:

$\frac{W}{U}=\frac{500}{549.36}\approx 0.91$

في هذا المثال، حتى قبل تطبيق عوامل التصميم، تتجاوز قوة الرفع الوزن المقاوم. هذه النسبة هي مجرد مقارنة تعليمية ولا يعتبر عامل الأمان المطلوب بمثابة لائحة.

قد يشمل الحل تغيير هندسة الأساس ووزنه، أو التوصيل الهيكلي المناسب، أو استخدام القيود المصممة أو نظام إدارة المياه الجوفية. يعتمد اختياره على الظروف الجيوتقنية والهيكلية.

لا يمكن للطبقة المقاومة للماء أن تعوض عدم الثبات ضد الرفع. كما أن الاعتماد على الصرف النشط يتطلب التحقق من موثوقيته وصيانته وحالة الضرر. وينبغي أيضًا فحص حالة المياه الجوفية قبل تصريف البركة لإجراء الإصلاحات.

23–6. الخرسانة والتشقق والمتانة

بالنسبة للمسابح الخرسانية، فإن تحديد قوة الضغط هو أحد قرارات التصميم فقط. تلعب جودة خطة الخلط والضغط وقابلية المعالجة وطلاء حديد التسليح وترتيب الخرسانة والحد من التشوه أيضًا دورًا في الأداء النهائي.

وفي المواصفات التنفيذية يجب أن تكون مهمة ما يلي واضحة:

• ظروف التلامس مع الماء ومواد التنظيف والبيئة الخارجية.

• نوعية وخصائص الخرسانة حسب ظروف التعرض.

• كيفية صب الخرسانة وضغطها حول الأجزاء المدفونة.

• برنامج المعالجة والحماية للتجفيف المبكر.

• التحكم في الانكماش والتغيرات الحرارية.

• طريقة تقييم وإصلاح الثقوب والشقوق.

بالنسبة لجميع الأحواض، لا يمكن تحديد عدد ثابت لعرض الشق المسموح به. يجب أن تكون معايير القبول متوافقة مع مرجع التصميم والظروف البيئية ونظام الختم.

قد تكون إضافات تقليل النفاذية جزءًا من الحل؛ لكنها ليست بديلاً عن تصميم التماس أو الكثافة المناسبة أو المعالجة الصحيحة.

23–7. أنواع اللحامات وأدوارها

يجب تصميم اللحامات قبل التنفيذ. لا ينبغي أن يتحول التوقف العرضي للخرسانة إلى وصلة دائمة دون إجراء تحقيق.

المجموعات الثلاث المهمة هي:

التماس التنفيذي: نقطة الاتصال لمراحل صب الخرسانة المختلفة؛ يجب أن توفر تفاصيلها نقل الطاقة والختم وفقًا للخطة.

مفصل الحركة: من المتوقع أن يقبل الإزاحة النسبية الناتجة عن عوامل مثل درجة الحرارة أو الاستقرار أو حركة المكونات الهيكلية.

التماس المشترك: المكان الذي يلتقي فيه المسبح بعضو أو هيكل آخر قد يتصرف بشكل مختلف.

تم أيضًا ذكر الفصل بين طبقات التشغيل والحركة والاتصال في الدليل الفني لختم التماس Sika. دليل غلق اللحامات - سيكا ^[142]

يجب تحديد نوع الحركة المتوقعة ومكونات العزل المائي واستمراريته عند الزوايا وطريقة المرور عبر الطبقات النهائية في مخطط كل خط. وينبغي أيضا الحصول على مسافة طبقات من التصميم؛ المسافة الثابتة ليست مناسبة لجميع النوافير.

23–8. استمرارية توقف الماء وختم التماس

يحد Waterstop من مرور الماء عبر التماس. ويعتمد اختياره على نوع المفصل وضغط الماء والحركة المتوقعة والظروف الكيميائية وإمكانية التنفيذ الصحيح. أنظمة توقف الماء - سيكا ^[143]

يجب التحكم بعناية في ثلاث مشكلات تتعلق بالتنفيذ:

1. الوضع الصحيح: يجب أن يبقى حاجز الماء في المكان المصمم أثناء صب الخرسانة.

2. التكاثف حوله: يمكن أن تؤدي التجاويف والثقوب الدودية المحيطة به إلى إنشاء مسار للتسرب.

3. الاستمرارية: يجب أن يتم ربط الأجزاء عند الزوايا والتقاطعات بالطريقة المعتمدة لنفس النظام.

أشرطة العزل المائي القابلة للنفخ وأنظمة الحقن لها أيضًا تطبيقات محددة، ولكن يجب النظر بشكل منفصل في إمكانية استبدالها بمانع تسرب الماء أحادي الحركة. أنواع نظام إغلاق التماس - Sika Canada ^[144]

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 23-2 بدلاً من ذلك

الصورة المقترحة: صورتان قريبتان لمحطة المياه قبل صب الخرسانة؛ أحدهما عند تقاطع الأرضية والجدار والآخر عند التقاطع أو الزاوية. يجب أن يكون موقع التثبيت وحالة التوصيل والمساحة المطلوبة للخرسانة واضحًا.

التسمية التوضيحية: "يجب فحص وتسجيل استمرارية حاجز الماء وكثافة الخرسانة المحيطة قبل التغطية."

23–9. تمرير الأنابيب والكابلات من خلال الأرض والجدار

يعد كل معبر للمنشأة نقطة حرجة في غلاف الاحتفاظ بالمياه. ويجب تنسيق تفاصيلها مع المخطط الهيكلي قبل صب الخرسانة.

على الموقع الإلكتروني لGSO لدول مجلس التعاون الخليجي، تم تقديم "وصلات انتقالية لجدار وأرضية نافورة المياه" بين المعدات؛ وينبغي أخذ هذه الأجزاء في الاعتبار عند التنسيق الأولي للمرافق والهياكل. معدات النافورة الحضرية - GSO ^[145]

على سبيل المثال، تقدم Crystal Fountains اتصال IWS لإنشاء ممر مانع للماء لخطوط الإمداد والتفريغ من خلال الألواح الخرسانية. يوضح هذا المثال أن مرور الأنبوب له تفاصيل مستقلة عن الأنابيب نفسها. IWS - وصلة ختم مياه نوافير كريستال ^[146]

ويجب تحديد في خريطة كل معبر ما يلي:

• يتم دفن القطعة مباشرة أو تمر عبر الغلاف.

• كيف يتم الختم بين الخرسانة والجزء؟

• كيف يتم إغلاق الفجوة بين الغلاف والأنبوب؟

• كيفية توصيل الغطاء المقاوم للماء بالجزء.

• إمكانية الإصلاح أو الاستبدال من أي جانب؛

• كيف يتم التحكم في حركة الماسورة والقوى الناتجة عنها.

بالنسبة للكابلات، فإن الغلق حول الغلاف وإغلاق المسار داخل الغلاف هما مسألتان منفصلتان. يجب أن تكون التفاصيل متوافقة مع نوع الكابل والمقطع العرضي والمتطلبات الكهربائية.

وينبغي أيضًا إجراء الحفر بعد التنفيذ عن طريق فحص التعزيزات والمكونات المدفونة وطريقة إصلاح الختم.

23–10. اختيار نظام الختم

يجب أن يعتمد اختيار المادة المانعة للتسرب على الظروف الفعلية للبركة، وليس فقط اسم العلامة التجارية أو كلمة "مقاوم للماء".

قد تكمل هذه المجموعات بعضها البعض في الخطة؛ ويجب التحقق من تجاورها من حيث التوافق.

على سبيل المثال، تسرد معلومات منتج Sikalastic-1K التطبيقات بما في ذلك الأحواض والخزانات الخرسانية والختم أسفل بلاط حمامات السباحة. وترتبط هذه الخاصية بنفس المنتج وشروط استخدامه ولا يجوز تعميمها على جميع الطلاءات الأسمنتية. مواصفات سيكا لاستيك-1K - سيكا ^[147]

الأسئلة الحاسمة هي: هل المنتج مناسب للغمر الدائم؟ من أي جهة يدخل ضغط الماء؟ ما هو محتوى الرطوبة في الطابق السفلي؟ كيف يتم الاتصال بمواد التنقية وأشعة الشمس؟ ما مقدار الحركة أو فتحة الشقوق التي يقبلها الطلاء؟

يمكن أن يخلق ضغط الماء خلف الغطاء الداخلي ظروفًا مختلفة عن ضغط الماء داخل حوض السباحة؛ ولذلك فإن التحقق من الأداء في اتجاه ضغط واحد ليس بالضرورة التحقق من الاتجاه الآخر.

23–11. الأرضية، الزوايا، الفائض والطلاء النهائي

يجب أن يكون البلاط والأحجار والألواح الخشبية جزءًا من التفاصيل الكاملة للبركة. مظهرها الصحي وحده لا يثبت إغلاق القشرة الأساسية.

في تصميم الأرضية والجدار يجب تنسيق ما يلي:

• مسار حركة المياه إلى نقاط التصريف.

• المحاذاة النهائية للفوهات والأضواء.

• تفاصيل الزوايا حسب نظام الختم.

• توصيل الغطاء بالأرضيات والفياضات.

• استمرار حركة طبقات في الطبقات اللازمة.

• حماية مانعة للتسرب ضد عمليات تأسيس المعدات وإصلاحها.

يجب تحديد ميل الأرضية حسب الشكل الهندسي ونوع الغطاء ومكان التفريغ وحاجة التشغيل. إن استخدام منحدر ثابت لجميع البرك يمكن أن يتعارض مع محاذاة المعدات أو عمق المياه الأمثل.

في الفيضانات الخطية، دقة محاذاة الحافة مهمة بشكل خاص؛ لأن الاختلاف في الارتفاع يمكن أن يسبب توزيعًا غير متساوٍ للتدفق وانقطاع تأثير الماء.

23–12. نافورة جافة ونافورة على المبنى

في النافورة الجافة، تكون الأرضية القابلة للعبور عادةً عبارة عن غطاء معماري وممر وجزء من مدخل المنشأة. يجب أن يفحص تصميمه اللوحة والأساسات والوصلات والبنية الأساسية بطريقة متكاملة.

إن المقاومة المعلنة للحاجز أو الشبكة وحدها لا تكفي لتأكيد مرور السيارة عبر المجمع. ويجب أيضًا معرفة حمل العجلة ومكان تطبيق الحمل ومسافة الدعامات وقدرة المكونات الأساسية.

في نافورة الماء الموجودة على السطح، بالإضافة إلى الوزن الإجمالي، من المهم ما يلي:

• تركيز الأحمال تحت الأساسات والمعدات.

• تشوه السقف على المدى القصير والطويل.

• الحركة النسبية للبركة والمبنى.

• استمرارية الطبقات الهيكلية.

• تجاوز الطوارئ وطريق الإخلاء.

• القدرة على كشف والوصول إلى مكان التسرب.

يجب أيضًا أن تكون إضافة نافورة مياه ضحلة إلى مبنى قائم مصحوبة بفحص القدرة الفعلية للهيكل.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

بدلا من الصورة 23-3

الصورة المقترحة: مقطع عرضي للنافورة الجافة يظهر الأرضية القابلة للإزالة والقواعد والفوهة والحوض السفلي وطبقة الختم ونقطة الوصول. يشار إلى مسار نقل الحمولة بواسطة سهم.

العنوان الفرعي: "في النافورة الجافة، يجب فحص قدرة التحمل على طول الطريق من الأرضية إلى الهيكل الأساسي."

23–13. نقاط مراقبة الجودة في التنفيذ

تكون مراقبة الجودة فعالة عندما يتم إجراؤها قبل تآكل المكونات.

بالنسبة للنقاط الحساسة يجب تسجيل الصورة والموقع الدقيق والتاريخ وموافقة ضابط المراقبة. لا يمكن تسجيل حاجز مائي أو وصلة مدفونة بعد صب الخرسانة؛ ولذلك، ينبغي أن يتم التوثيق بالتزامن مع التنفيذ.

23–14. اختبار الختم القياس بدلا من الحكم على المظهر

يجب أن يكون برنامج الاختبار واضحًا قبل بدء التنفيذ: أي جزء سيتم اختباره، وفي أي مرحلة، وإلى أي مستوى للمياه، وإلى متى، وبأي معايير قبول.

يعد ACI 350.1-22 أحد المراجع المتخصصة في اختبار إحكام غلق الهياكل المحتجزة للسوائل. تشرح المقدمة والمعاينة الرسمية نطاق الاختبارات ذات الصلة؛ يجب تحديد مدة وحدود قبول المشروع من خلال النص المرجعي المختار والمواصفات المعتمدة. مقدمة ومعاينة لـ ACI 350.1-22 ^[148]

العملية المقترحة لإعداد برنامج الاختبار:

1. التأكد من وصول الخرسانة والإصلاحات والطلاءات إلى شروط استهلاك المياه المسموح بها. 2. تحديد حدود الاختبار والعزل المتحكم فيه للخطوط ذات الصلة؛ 3. التحقق من حالة المياه الجوفية وسلامة تعبئتها وتفريغها. 4. نزح المياه وفق الإجراءات المعتمدة. 5. تسجيل مستوى المياه، والوقت، وهطول الأمطار، والظروف البيئية والملاحظات. 6. زيارة اللحامات والاختراقات والأسطح التي يمكن الوصول إليها؛ 7. تحليل التغير في الحجم ومقارنته بمعايير القبول. 8. إصلاح الخلل وتكرار اختبار الجزء المصاب.

لبركة ذات سطح حر ثابت:

$\Delta V=A_s\Delta h$

لكن فقدان الحجم الملحوظ ليس بالضرورة كله تسربًا؛ وينبغي التحقيق في التبخر، وهطول الأمطار، وسحب المياه والتغيرات في ظروف الاختبار.

على سبيل المثال، في بركة افتراضية مساحتها 60 مترًا مربعًا، فإن الانخفاض بمقدار ملليمتر واحد يعادل تغيرًا في الحجم قدره 60 لترًا. يوضح هذا الحساب حساسية القياس فقط ولا يحدد حد التسرب.

وينبغي أيضًا أن يكون لاختبار قشرة البركة واختبار الأنابيب حدود واضحة حتى يمكن تحديد مصدر فقدان الماء. إن النجاح في اختبار الختم ليس بديلاً عن التحقق من قوة وثبات الهيكل.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 23-4

الصورة المقترحة: صورة للمسبح أثناء الاختبار، مع مؤشر قياس المستوى الثابت، والمواقع المرقمة للزيارة، وعينة من ورقة تسجيل النتائج.

التسمية التوضيحية: "يجب أن يكون اختبار الختم قابلاً للقياس، وقابل للتكرار، وله معيار قبول محدد مسبقًا."

23–15. التسليم وقابلية الإصلاح والمستندات الدائمة

يجب أن يكون المشغل قادرًا على تحديد ما تم تنفيذه تحت الطلاء النهائي بعد سنوات. يجب أن تتضمن وثائق التسليم ما يلي على الأقل:

• خرائط مثل بناء الهيكل، والطبقات والاختراقات.

• مواصفات نظام الختم والمكونات المتوافقة.

• صورة للمكونات المدفونة قبل تغطيتها.

• سجلات مراقبة الخرسانة وإصلاحها واختبار الختم.

• تعليمات الصرف والغسيل والإصلاح.

• تقييد أعمال الحفر وتركيب المعدات الجديدة.

• الوصول إلى المكونات القابلة للاستبدال ونقاط المراقبة.

في حالة ملاحظة تسرب، يجب التحقق من السبب أولاً: هل الشق نشط أم مستقر؟ هل التسرب من القشرة أم من الأنبوب؟ هل الضغط يأتي من الداخل أم من الخارج؟ هل يستمر التماس في الجلوس أو التحرك؟

يتم اختيار طريقة الإصلاح بعد الإجابة على هذه الأسئلة. إن تغطية التسرب، دون تحديد المسار والسبب، قد تؤدي فقط إلى تغيير موقع التسرب.

تصبح قيمة الهيكل والختم المناسب واضحة على مدى عمر المشروع: تعمل النافورة مع فترات توقف أقل، وصيانة أكثر قابلية للتنبؤ، وحماية أفضل للمساحات المحيطة.

في الفصل 24: التركيبات الميكانيكية وسباكة النافورة، سيتم فحص مسار المياه من الخزان وشفط المضخة إلى المجمعات والصمامات والفوهات وخطوط العودة؛ التركيز على اختيار مادة الأنابيب وقطرها، وانخفاض الضغط، والدعم، والتفريغ، والوصول للصيانة.