تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

تعدُّ الخزانات من أهمّ المنشآت الهندسية التي تمّ بناؤها على مدار السنين، فكان وجودها حلاً للعديد من المشاكل التي واجهت الإنسان منذ القدم، فقبل وجود الخزانات البيتونية لجأ الإنسان إلى العديد من الأساليب والوسائل لتخزين المواد بكافة أنواعها مواد سائله أو صلبة، مثل: الحبوب، وغيرها من المواد، فبدأ بناء الخزانات من الحصويات، والحجارة، والطين، ومن ثم حفر الصخور الصلبة، وتحويلها لخزانات مياه وصولاً للخزانات البيتونية، التي تمّ بناؤها من البيتون المسلح، وكذلك الخزانات الخشبية والبلاستيكية.

وفي هذا المقال سنتحدث عن منشأةٍ خاصةٍ في عالم الهندسة المدنية، وهي الخزانات البيتونية التي تستخدم لتخزين المواد السائلة، والمياه، والمواد النفطية، ويتمّ تنفيذ هذا النوع من الخزانات باستخدام البيتون وقضبان التسليح الفولاذية.

لدينا نوعان من الخزانات: خزانات عالية، وخزانات أرضية، وتعود أهمية هذه الخزانات في قدرتها على إمداد المنازل السكنية بالمياه على مدار اليوم، حيث يتمّ استخدام المياه المخزنة لأغراض الطهي، والتنظيف، وغيرها من الأعمال. ^[1]

تصنيف الخزانات البيتونية

 يتمّ تصنيف الخزانات وفق ما يلي:

1- حسب الشكل

– خزانات مضلعة (مستطيلة، مربعة).

–  خزانات دائرية ( قشرية، كروية).

–  وقد تكون هذه الخزانات مغطاةً أو مفتوحة.

2- تصنيف الخزانات اعتماداً على موقع خزان المياه

– خزانات أرضية تستند مباشرةً على سطح الأرض.

– خزانات مطمورة بشكلٍ كاملٍ تحت سطح الأرض.

– خزانات مطمورة بشكلٍ نصفي تحت سطح الأرض أي نصفها فوق سطح الأرض.

–  خزانات عالية ذات خزانٍ كروي أو مربع.

ما هي متطلبات تصميم الخزانات البيتونية؟

أظهرت الدراسات والنتائج السابقة أن الخزانات الأسطوانية أفضل من حيث السعة التخزينية، فكلما زادت السعة، والتي قد تصل إلى 10000 متر مكعب يفضل أن يكون شكل الخزان أسطوانياً، وبارتفاعٍ يصل إلى ثمانية أمتار، ومن المعروف أن إجمالي كلفة تخزين المياه تتناقص كلما زادت سعة الخزان. لابدّ من توفر الشروط التالية عند بناء وتنفيذ الخزان: ^{[1] [2]}

 1- يجب أن يكون الخزان البيتوني ذا تهويةٍ جيدة، وبعيداً عن تقلبات درجات الحرارة والبرودة.

2- يجب أن يكون الخزان مغطى بإحكام، وبعيداً عن تسربات مياه الأمطار، والغبار الحاملة لها.

3- لابدّ من اختيار مواد تتمتع بمواصفاتٍ جيدةٍ لبناء الخزان.

أما بالنسبة لحالة الخزان سواءً أكان عالياً أم أرضياً، فيتمّ اختيار الخزانات العالية في حالة توفير مياه آمنة ونظيفة للشرب، وكلما زاد التحضر زادت الرغبة ببناء الخزانات العالية، ولكن الخزانات الأرضية تتميز بالتالي: 

– سهولة الحصول على كتامةٍ عالية.

– حماية الخزان من الظروف الجوية والتأثيرات المحيطة به، وبالتالي حماية الماء، والمحافظة على درجة حرارتها.

– تعتبر الخزانات الأرضية أكثر اقتصاداً ووفرةً ماديةً في تكاليف البناء مقارنةً بالخزانات العالية.

ممّ يتكون الخزان؟

 1- جسم الخزان، ونقصد به شكل جسم الخزان، ويكون شكلاً هندسياً إما دائرياً أو مستطيلاً على حسب الدراسة.

2- أرضية الخزان: إذا كان الخزان أرضياً تكون الأرضية مستوية. أما الخزانات العالية، تكون أرضيتها إما مستويةً أو كروية.

3- القاعدة الحاملة للخزان، وهذه في حالة الخزانات العالية تكون مجموعةً من الأعمدة تربط فيما بينها روابط أو أسطوانة حاملة.

الخزانات العالية

وهي عبارة عن خزاناتٍ مرتفعة على قاعدةٍ بيتونية تستخدم لتوزيع مياه الشرب داخل مناطق معينة تكون مسؤولةً عن توزيع المياه للبيوت وفق شبكات إمداد، وباعتبار أنها خزانات عالية تتمتع بجاذبية طبيعية تسمح بضخ الماء بمعدلٍ ثابتٍ لجميع المباني، وتعتبر من أهمّ شركات تصنيع الخزانات العالية (Pittsburg tank and tower group)، حيث يتمّ اختيار الخزانات وفق معايير معينة:

– من حيث الارتفاع: يجب أن يكون الارتفاع كافياً لضمان وجود ضغطٍ كافٍ لتوزيع المياه.

– من حيث السعة: لابدّ من الأخذ بعين الاعتبار حالات الطوارئ لنمو السكان المتزايد، وعلى ذلك من الضروري أن يتمتع الخزان بسعةٍ كبيرة.

أما بالنسبة للتصميم لابدّ من أن يأخذ المهندسين بعين الاعتبار جودة المياه، وطبيعة التربة، وجودتها في المنطقة المراد تنفيذ الخزان فيها، وكذلك احتماليه النشاط الزلزالي، وطبيعة الرياح ودرجاتها. ^[3]

الخزانات الأرضية

وهي عبارة عن خزاناتٍ تكون ملامسةً لسطح الأرض ومستقرة، وباعتبار أنها مصنوعة من البيتون المسلح لابدّ من أن يتمّ عزلها بشكلٍ جيد لضمان عدم تسريب المياه، ويجب أن تتمتع بسعة تخزينٍ هائلة تصل إلى 30 مليون غالون.^[4]

 أنواع الخزانات الأرضية

1- خزانات ذات السقف الثابت

وهي خزانات مصممة من سقوف مخروطية أو مقببة تستخدم لتخزين المياه بالدرجة الأولى.

2- خزانات ذات السقف العائم الداخلية

عادةً هذه الخزانات مجهزة بأسقف عائمة، وصممت هذه الخزانات لأسباب عديده أحدها أن تتحمل الظروف الجوية الصعبة.

3- الخزانات الأفقية

هي خزانات مناسبة جداً من أجل تخزين المواد السائلة والبترولية تكون عادةً حجمها صغير، ويمكن أن تكون مسبقة الصنع، وتتمتع بسهولة نقلها وتركيبها.

وتعتبر قاعدة الخزان من أهمّ أجزاء الخزانات لذلك لابدّ من العناية الكاملة أثناء تصميمها، ويمكن أن تكون القاعدة مستويةً أو مسطحةً مع وجود منحدرٍ بسيط، وفي بعض الحالات يمكن أن تكون مخروطية، وباعتبار أن هناك علاقة وثيقة بين القاعدة والأساس الذي يحمل هذه القاعدة، فهناك حالات لهذا الأساس، إما أن يكون من تربة مضغوطة أو بلاطة خرسانية مسلحة، ويمكن أن يكون جداراً حلقياً من الخرسانة المسلحة.

ما هي أسس تصميم الخزان البيتوني؟

من المعروف أن الخزان هو منشأة إنشائية تتعرض لحالات إجهادية مختلفة تماماً عن الإجهادات التي تتعرض لها المنشآت السكنية الأخرى، ويعتبر التحقُّق من تشكل الشقوق شرطاً أساسياً لتصميم جدران الخزان وأرضيته، وذلك تجنباً للتسربات التي يمكن أن تحدث بسبب هذه الشقوق.

وتتراوح قيمة الإجهادات المسموح بها الناتجة عن الشد المباشر ما بين 1.1  إلى 1.7 نيوتن على الميلي متر المربع، بينما بالنسبة للشد الناتج عن الانعطاف تتراوح قيمته ما بين ( 1.5 إلى 2.4) نيوتن على الميلي متر المربع. وفي النهاية لابدّ من توفير فواصل حركة مناسبة حسب الكود المتبع بالدراسة، حيث يجب أن تتوضع هذه الفواصل في أرضيات الخزانات الخرسانية، وهناك مجموعة من الفواصل، مثل: فواصل التمدُّد الحراري، وفواصل الهبوط.