ناقشت كلية الهندسة بجامعة بابل اطروحة الدكتوراه الموسومة " السلوك المركب من العارضة ذات خرسانة المساحيق الفعالة والسقف ذو الخرسانة الاعتيادية " للباحثة دينا عدنان عبد الرضا اسماعيل و باشراف الدكتور نمير عبد الامير علوش .

قــدمت هذه الدراسة بحثًــًا نظريــًا وعمليــًا لسلوك الأنثناء لأثني عشر نموذج مركب من عارضة ذات ابعاد (100 × 150) ملم من خرســــانة المساحيق الفعالة , مع ســــــــقـــف ذو ابعاد (400 × 50) ملم من الخرسانة الاعتيادية ، واختبار المنشأ المركب تحت فضــــــاء بـــسيط الإسنـــاد لنقطتين تحميل بطول 1600 ملم ؛ فضلا عن سلسلة من الاختبارات التي أجريت على مواد الداخلة في تصنيع النماذج.

وان المتغيرات الرئيسية التي تمت دراستها هي دراسة النوع المناسب من الألياف الفولاذية لإنتاج خرسانة المســـاحيق الفـــعالة مثل (استعمال 2? ذو شكل مستقيم ومتناهي بالصغر، استعمال 2? ذو شكل متعرج الأطراف او بالخــــــلط بين النوعين بنسبة 1? + 1? , أو عدم اســــــتعمال الألياف الفولاذية) دراسة ربط القــــــــــص المناسب بين السقف والعــــــــارضة (من خلال استخدام تسـليح القـــــــص للعارضة , او تســــليح القص للعارضة + الإيبـــوكسي , أو الايــبوكسي فقط دون تســـــليح القـــــــــص ) تـــــغييــــــر نـــــسبــــــة فضاء القـــــص / العمق الفــــعــــال بالـــنســــــــب (2.3 ؛ 3.3 ؛ 4.3)، تأثير تغييـر عمق طبقة خرسانة المساحيق الفعالة في المقطع العرضي ، و تغيير شكل المقطع العرضي (الشكل-T المقلوب أو الشكل المستطيل) .


أكــــــــــدت النتائج المستحصلة من العمل المختبري إن أفضل شكل للألياف الفولاذية للإنتاج عارضـــة مسلحة ومهجنة من خرســـانة المساحيق الفعالة هو باستعمال 2% من الليف الفولاذي المستقيم المتنهي بالصغر ، من حيث تحسن قدرة التحمل النهائية بنسبة (9 ، 3.2 ، و 16.3) ? عند المقارنة مع نفس النموذج ولكن ب , 2% من شكل ليف الحديد متعرج الاطراف , الخلط بين النوعين بنسبة )1?+1?( ؛ وبدون ألياف الفولاذ ؛ بالترتيب على التوالي ولكن النموذج المتكون من الخلط بين النوعين بنسبة )1?+1?) له أفضل قوة تحمل للتشقق.
وباستخدام خــرســـانة المساحيق الفعالة في نصف العمق السفلي للعارضة لنموذج بدلا من العمق الكامل للعارضة لايسبب فارق كبيرًاٌ في السلوك الانشائي والصلابة بينهما مع نفس قوة التحمل للتشقق ، مع نقصان قدرة التحمل القصوى بنسبة لا تتجاوز 9? زيادة في الهطول النهائي بنسبة 2.75% , وزيادة في عرض الشق الاكبر بنسبة 22.5% . وأيــــــــــضا باستخدام خــرســـانة المساحيق الفعالة في العارضة للنماذج يزيد من قوة القص ، الذي يمـــــــحو أثــــر التغير في مقدار تسليح القص بدرجة كبيرة . حيث اكبر اختلاف في قوة التحمل بين النماذج مساوي لــ 2.5% .

وكذلك بينت النتائج العملية ان استخدام مادة الابوكسي للربط بين العارضة من خرسانة المساحيق الفعالة والسقف من الخرسانة الاعتيادية يعوض بدرجة كبيرة استخدام تسليح القص للربط بينهما بنسبة تصل الى 90% من قوة التحمل القصوى.

وبالإضافة إلى ذلك، بإستخدام خــرســـانة المساحيق الفعالة في العارضة ذو شكل-T مقلوب لنموذج بدلا من شكل مستطيل بنفس مساحة المقطع يعتبــــــــر افضل نموذج بحيث يحسن بصورة واضحة من قوة التحمل القصوى بنسبة 17.7? ويحسن الانفعالات عبر المقطع وكذلك يقلل من عرض الشق الاكبر بنسبة 26.88% والذي يمتلك اكبر تحمل للشق الاول من كل النماذج الاخرى.

من ناحية أخرى، أستخدم تحليل العناصر المحددة ذو ثلاثي الأبعاد , وأستخدم ANSYS الإصدار 15 كبرنامج للتحليل , حيث استخدمت العناصرCONCRETE 65 , SOLID 185, LINK 180, لتمثيل الخرسانة , ألواح الحديدية , و حديد التسليح , على التوالي بينما استخدم نموذجان لتمثيل المفصل الانشائي فالنموذج الاول باستخدام (COMBIN 39 مع CONTACT PAIR: SURFACE-TO-SURFACE (3D TARGET 170 WITH 8ND SURF 173)). والنموذج الثاني باستخدام (CONTACT ND-TO-ND 178 ) . ولكن النموذج الاول كان الأقرب الى النتائج العملية. وبـــــــــعد مقارنة النتائج العمليـة والعدديـة وجد توافق معقول لجميع النتائج بنسبة اختلاف لا تتجــاوز (14.7 ? ) كــحد اقصى.
كـــــذلك تشير النتائج التي تم الحصول عليها من التحليل العددي إلى أن كلا من العاملين (زيادة مقاومة الانضغاط لخرسانة السقف ومساحة قضبان التسليح الطولي للعارضة) لهما أكثر فعالية على النموذج المهجن والمسلح من ذلك النموذج الغير مسلح بتسليح القص مع الابوكسي كناقل للقص ، وهذا مرتبط بنوعية الفشل الذي يحدث عند انفصال في طبقة الابوكسي مابين اتصال السقف بالعارضة.

وأشارت النتائج العددية أن استخدام خرسانة فعالة بدلا من الخرسانة الاعتيادية في العارضة للنموذج المركب تؤدي الى تحسين في قوة تحمل القصوى بنسبة 91.8? عند خفض النسبة العمق الفعال ( فضاء القص ) بحوالي 30.3? ، وزيـــــــــــــــــادة بنسبة 60.75? عندما يكون موقع الحمل مسلط على نقطتـــــين التحميل ، و أيضا زيـــــــــــــــادة بنسبة 53.2? عند زيادة النسبة العمق الفعال ( فضاء القص) بحوالي 30.3? ، عند المقارنة مع نفس النموذج المركب المصنوع من الخرسانة الاعتيادية في كل المقطع. وهذا يعني أن كفاءة استخدام خرسانة المساحيق الفعالة في العارضة كانت أكثر مؤثرة على قوة القص من قوة الانثناء. بحيث اتجاه ميل المنحني (dy/dx) الذي يربط النسبة العمق الفعال ( فضاء القص) مع الأحمال فشل للنماذج الهجينة التي استخدمت خرسانة المساحيق الفعالة في العارضة كان أكثر حدة بنسبة 166.89? من اتجاه ميل المنحنى لنفس لنماذج المركبة التي تستخدم فيـــــها الخرسانة الاعتيادية بكل المقطع.السمـــــك الأمثل لطبقة الايبوكسي التي تعطي أفضل السلوك والقوة هو 4 ملم وفقا للدراسة العددية للنماذج في العمل الحالي.

بقلم / رافع عبد القادر