تمت مناقشة رسالة الدكتوراه الموسومة (نمذجة التصرف الميكانيكي للعتبات الخرسانية المسلحة باستعمال طريقه العناصرالمحددة الممتدة وإنموذج النطاق المتوسط)
مقدمة من الطالبة ايمان عباس عبود في قسم الهندسة المدنية كلية الهندسة جامعة بغداد في يوم الخميس المصادف 28 /11 / 2019 وقد اشرف على اعداد الرسالة أ.م.د علاء حسين الزهيري.
تألفت لجنة المناقشة من كل من
أ.د. عامر فاروق عزت (رئيساً) من جامعة بغداد
أ.م.د. ليث خالد الحديثي (عضواً) من جامعة النهرين
أ.م.د. زينة خضيرعباس (عضواً) من جامعة بغداد
أ.م.د. عاصم محمد لطيف (عضواً) من جامعة تكريت
أ.م.د. رافع محمود عباس (عضواً) من جامعة بغداد
وبعد أكمال مناقشة اللجنة في محتويات الرسالة قررت اللجنة منح الطالبة شهادة الدكتوراه
وكان خلاصة عمل الطالبة كما ياتي:
عمل محاكات للسلوك غير السلس للاعتاب الخرسانة المسلحة (RC) نتيجه الانقطاعات او عدم الاستمرارية (discontinuities) الضعيفة والقوية(weak and strong) والتفرد (singularities). حالات الانقطاعات الشديدة تنتج من القفزات التي تحدث بالإزاحة (displacement jumps) كما يحدث في الشقوق والثقوب بينما تنتج حالات عدم الاستمراريه الضعيفه من القفزات في الانفعال (jumping in strains) مثل حالات عدم التجانس بالماده كان تتكون الماده من اكثر من ماده (bimaterial) بينما حاله التفرد في الاجهادات (singularity in the stress) تحدث نتيجه المجال المكسور(منطقه الكسر نتيجه الشق) في منطقة طرف الشق.
تم استخدام النطاق المتوسط العددي (Meso-Scale) بالنمذجة العدديه لتمثيل الخرسانة بدلاً من استخدام النمذجة على نطاق واسع (Macro-Scale). حيث ان هذه النمذجة تكون أكثر موثوقية بسبب عدم وجود التجانس في طبيعة الخرسانة لانها فعليا تتكون من أكثر من مادة مختلفة مثل الركام الخشن ، عجينه الأسمنت ووجود الفجوات الهوائية في عجينة الأسمنت. تم نمذجة جسيمات الركام الخشنة (coarse aggregate) الدائرية والمكسرة بمواقع وأحجام عشوائية داخل الاعتاب الخرسانية المسلحة وتم نمذجتها لكل تدرج من تدرجات الركام الخشن. احتاج بناء هذا الانموذج العشوائي إلى برمجة خاصة باستخدام برامج مختلفة.
الطريقة الرئيسية المستخدمة لحل هذه المشكلات هي طريقة العناصر المحدد الممتدة (XFEM). وهي طريقة عددية ، تعتمد على طريقة العناصر المحددة (FEM) وتكون مصممه بشكل خاص لعلاج حالات عدم الاستمرارية التفرد. تم استخدام برنامج ABAQUS لتحليل ونمذجة الاعتاب الخرسانيه المسلحة لكن نمذجة ورسم الركام الخشن والفراغات الهوائية انجزت باستخدام برمجة خارج برنامج ABAQUS.
عدديا ، استخدمت النمذجة ثنائية الأبعاد لنمذجة الاعتاب الخرسانية المسلحة. تم دراسة تاثير كل من قوة الانضغاط للخرسانة (compressive strength)، والمقاس الأقصى للركام الخشن (maximum size of coarse aggregate)، وتاثير شكل الركام الخشن (shape of the coarse aggregate) على سلوك الاعتاب الخرسانية المسلحه. وللتحقق من صحة الانموذج العددي تم إجراء مقارنة بين نتائج النموذج المختبري (التجريبي) والعددي.
حيث تم دراسة تسع اعتاب خرسانية مسلحة مسندة اسناد بسيط (simply supported) بابعاد (2400 × 350 × 200) ملم مسلحه بنسبة الحد الأدنى من التسليح تم صبها ثم فحصها في المختبر لتلبية متطلبات الهدف من هذه الدراسة. تم فحص الاعتاب تحت تاثيرالتحميل النقطي على شكل (two point loads). وتم تصميم جميع الاعتاب للفشل نتيجه الانثناء (flexural). تختلف العينات في قوة الانضغاط، وشكل الركام الخشن (مدور أو مكسر) والمقاس الأقصى للركام الخشن.
كان التحليل بطريقه(XFEM) كافيا ًلاعطاء تقدير معقول لاستجابة الاعتاب الخرسانية المسلحة واعطت تقارب مقبول مع الاستجابة التجريبية. حيث كان التقارب بين نتائج انفعالات الشد (tensile strain) العددية والتجريبية والمقاسة في منتصف العتب الخرساني أكثر من 90 ٪. في حين أن نسبة التقارب أكبر من 65٪ بالنسبة لنتائج اجهادات القص (shear stress) المقاسه باستخدام أجهزة قياس الاجهادات الثلاثيه (rozit) لقياس الاجهادات بثلاث اتجاهات في منتصف الارتفاع من منطقة القص للعتب.
إن قيم الهطول (deflection) للاعتاب المصنوعة باستخدام الركام الخشن المكسر أقل من قيمة الهطول للاعتاب المصنوعة باستخدام الركام الخشن المدور والتي لها نفس المقاس الأقصى. مقدار هذا الانخفاض هو أقل أو يساوي 34 ٪. الاعتاب المصنوعة باستخدام الركام الخشن المدور والتي تملك نفس مقاومة الانضغاط يقل مقدار الهطول لها بنسبة تقل عن 44٪ تقريبًا عند زيادة المقاس الأقصى للركام الخشن من 20 ملم إلى 25 ملم. بينما تزداد قيم الهطول للاعتاب الخرسانية المسلحة بنسبة تقل عن 30٪ تقريبًا مع زيادة قوة الضغط للخرسانة من 17 ميجا باسكال إلى 34 ميجا باسكال للاعتاب التي لها نفس الشكل و المقاس الأقصى للركام الخشن.
وقد وجد أن عدم التجانس في الخرسانة له تأثير كبير على اجهادات القص والانحناء (bending and shear stresses). يؤثر التوزيع العشوائي لجزيئات الركام الخشن والفراغات الهوائية على القيم العظمى لاجهادات القص والانحناء حيث تجعل شكل توزيع المخططات كشكل متعرج.
إن وجود جسيمات الركام الخشن والفراغات الهوائية في المقطع الطولي للعتب يسبب مشاكل في تركيز الإجهاد (stress concentration problems) والحصول على قيم هائلة لقيم الإجهاد. علاوة على ذلك ، يؤثر افتراض الارتباط الكامل (full bond) بين الركام والسمنت في منطقة الترابط بينهما على توزيع الاجهادات في منطقة المقطع الطولي والتي تسبب مشاكل في تركيز الإجهاد.
