تم مناقشة أطروحة الدكتوراه للطالب: يوسف صاحب جعفر علي,
في قسم الهندسة المدنية / كلية الهندسة / جامعة بغداد, عن البحث الموسوم (الفحص الحقلي و التحليل بالعناصر المحددة للجسور المستمرة المحيدة ذات روافد الصلب نوع I),
في يوم الخميس الموافق (17 – 6 – 2021) في قاعة الأستاذ الدكتور خالد شاكر في قسم الهندسة المدنية / كلية الهندسة / جامعة بغداد وبأشراف:
أ.د. نزار كامل علي / مشرف أول / كلية الهندسة – جامعة بغداد – العراق.
أ.م.د. جنيفر ر. مكونيل / مشرف ثاني / كلية الهندسة – جامعة ديلاور – الولايات المتحدة الامريكية.
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة:
أ.د. عباس عبد المجيد / كلية الهندسة – جامعة بغداد / رئيسا.
أ.م.د. علاء حسين / كلية الهندسة – جامعة بغداد / عضوا.
أ.م.د. مصعب عايد كصب / كلية الهندسة – جامعة النهرين / عضوا.
أ.م.د. صلاح رحيمة عبيد / كلية الهندسة – جامعة بغداد / عضوا.
أ.م.د. بسمان رياض محمد / كلية الهندسة – الجامعة التكنولوجية/ عضوا.
أ.د. نزار كامل علي / كلية الهندسة – جامعة بغداد / عضوا و مشرفا.
أ.م.د. جنيفر ر. مكونيل / كلية الهندسة – جامعة ديلاور / عضوا و مشرفا.
وقد تناول البحث (ملخص عن الاطروحة):
بحسب المواصفات الحديثة و الواردة في كود الاشتو, يشترط ان تكون الالواح الموجوده في العتبات الفولاذية و الخاصة بالمدعمات (Cross-Frames) مربوطه بشكل كامل مع الشفاه (Flanges) و النصول (webs) الخاصة بتلك العتبات من اجل تخفيض اجهادات الكلل المتولدة مقارنه مع ما كانت تتبناه المواصفات (الكودات) القديمه. تم تقليل قيم هذه الاجهادات ولكن لم يتم ازالة تاثيرها نهائيا, و هذه المشكله ممكن ان تتفاقم مع مرور الوقت مسببه مشاكل للعتبات الفولاذية. الجزء الاول من هذا الدراسة يتمحور حول تحديد مقدار أجهادات الكلل المتولدة من تاثير نظام تدعيم العتبات الموجود في الجسور ذات المساند الغير عمودية (Skew) وذلك و عن طريق الفحص الموقعي و باستخدام شاحنات محملة بالاوزان و بعدة مسارات (تم تحميل و فحص جسر يتكون من عتبات فولاذية في ولاية ديلاور الامريكية موقعيا). تم تشخيص استجابة عتبات الجسر و ذلك من خلال تسجيل البيانات في ثمانون موقع مختلف, حيث وفرت المتحسسات المربوطه على الجسر معلومات عن العزوم العامودية, الجانبية و كذلك عزوم الانحناء. البيانات الموقعية استخدمت لغرض معايرة موديلات اخرى للجسر تم نمذجتها باستخدام طريقة العناصر المحددة و التي بدورها استخدمت مع برامج ثانوية لغرض استخراج الاجهادات الناتجه من الاحمال المسلطه و لمختلف المواقع على الجسر, حيث تم استخدام هذة البيانات لغرض تقييم اداء العتبات الفولاذية في الجسور الحديثه من ناحية تحديد و حساب قيم اجهادات الكلل. هذة التقنية يمكن استخدامها لغرض الكشف عن مواضع تمركز الاجهادات و التي من الممكن ان تسبب مشاكل و تصدعات في الاجزاء الفولاذية للجسر. لغرض مقارنة النتائج التحليليه مع مخرجات الفحص الموقعي, تم تنفيذ نوعين من التحليلات في طريقة العناصر المحدده: التحليل الستاتيكي باستخدام (ABAQUS Standard implicit static analysis) و التحليل الديناميكي باستخدام (ABAQUS Explicit dynamic analysis).
مائة نموذج كامل للجسر تم بنائها باستخدام طريقة العناصر المحدده لغرض دراسة و مقارنة نتائج تاثير تغير توزيع عناصر تدعيم العتبات (Cross-Frames) مابين موازي, مائل او عمودي و كذلك تغير زوايا مساند العتبات (Skew Angles) و المسافات بينها على قيم اجهادات الكلل. النتائج و الاستنتاجات المستخلصة شخصت ثلاث امور على المواصفات (الكودات) الحديثه اخذها بنظر الاعتبار وهي: محاذير استخدام الالواح الفولاذية المنحنية (Bent Plate) في مناطق المساند المائله الخاصة بعتبات الجسور الفولاذية و المستخدمة لربط المدعمات (Cross-Frames) مع نصول العتبات الفولاذية, تاثير زيادة وتغير مديات الاحمال الديناميكية على اجهادات الكلل, وكذلك تاثير استخدام طرق توزيع مختلفه لمدعمات العتبات (Cross-Frames) ومدى تاثيرها على تغير اجهادات الكلل.
تم تشخيص مقاطع العتبات ذات اجهادات الكلل العالية في الجزء الاول من الدراسة. تم حساب و تحليل اعمار الاجهادات (Fatigue Life) للمقاطع الفولاذية و باستخدام الاجراءات الواردة في كل مــن AASHTO LRFD (2017) و AASHTO MBE (2018) و ذلك من اجل تحليل و تقييم و من ثم تحسين أداء مقاطع الجسور الفولاذية الحرجه(HSS) Hot Spot Stress regions والتي من شانها ان تسبب فشل للعتبات من خلال ظهور التشققات او الكسور فيها. تم تحديد موقعين معرضين لبدء إجهادات الكلل في هيكل الجسر الفولاذي: أحدهما عند نقطة اتصال النصول (Webs) مع الواح الربط الفولاذيه الخاصه بالمدعمات (Cross-Frames) والآخر عند موضع اتصال الشفاه (Flanges) مع الالواح انفت الذكر, كلا الموقعين مهم في تقييم قابلية التعرض لأضرار اجهادات الكلل ويجب فحصهما و تقيمهما بشكل مستقل.
تعتبر عملية تحليل التوزيع النهائي للاجهادات في مقاطع العتبات الفولاذية للجسور جراء العزوم العمودية, الجانبية و عزوم اللي من اكبر التحديات التي تواجه المهندسين خلال عملية التحليل. كود الاشتو الخاص بمواصفات تصميم الجسور لم يدرج اي طريقة مباشرة لغرض ايجاد العزوم الجانبية و عزوم اللي و انما اكتفى بالاشارة الى طرق التحليل الهندسية العامة و طرق التحليل باستخدام العناصر المحددة. تم استخدام مخرجات المرحلة الاولى التي تتمحور حول تحديد المناطق في العتبات الفولاذية التي تعاني من اجهادات كلل خطرة (HSS) Hot Spot Stress regionsفي الجزء الثاني من الدراسة و المتضمن تحليل مركبات اجهادات الكلل نسبة الى انواع العزوم المتولده في العتبات جراء الاحمال الناتجة من حركة المركبات. نتائج عملية تحليل مركبات العزوم, اكدت و بشكل قاطع وجود اجهادات جانبية في الشفاه العلوية و السفلية للعتبات الفولاذية و كذلك اجهادات لي كبيرة و محسوسه في النصول و التي اخفقت اغلب نطاقات الكودات الجديده في القاء الضوء عليها او اخذها بنظر الاعتبار عند تحليل الجسور الفولاذية ذوات المقاطع نوع (I).
أخيرا, أكدت نتائج دراسة الوزن المتحرك (Bridge Weigh-in-Motion, B-WIM) إلى أن قدرة و قابلية مقاطع الجسور الفولاذية لاظهار اجهادات كلل عالية مرتبطة ارتباطًا مباشرًا بأوزان محاور المركبات، و كذلك المسافات بينها و توزيها، حيث يوصى بإجراء مزيد من الدراسة لمعايرة شاحنة كود الاشتو القياسية التي تستخدم في تحليل و تصميم اجهادات الكلل (AASHTO HS-20) في تقييم كل من الكلل الناجم عن الحمل و أجهادات التشوهات في العتبات الفولاذية. من الجدير بالذكر بان النسبة بين نطاقات الإجهادات الديناميكية و الستاتيكية عالية جدا وهي تمثل عامل الحمل الديناميكي المستخدم في تصميم و تقييم الجسور حسب كود الاشتو, حيث وصلت إلى 1.7 في المناطق الأكثر عرضة لاجهادات الكلل الناتجة عن التشوهات.
