تم مناقشة اطروحة الدكتوراه / للطالبة إقبال فاضل بيرة في قسم الهندسة المدنية عن البحث الموسوم
التحري عن المقاومة القصوى و الاستثمار الخدمي للعتبات الخرسانية المسبقة الاجهاد جزئياً بواسطة أوتار الفولاذ غير المرتبطة
في يوم الأربعاء الموافق 16 -3 – 2022
وبأشراف الأستاذ الدكتور نزار كامل علي
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة
- الأستاذ الدكتور عبد المطلب عيسى سعيد جامعة بغداد / كلية الهندسة رئيساً
- الأستاذ الدكتور عباس عبد المجيد علاوي جامعة بغداد / كلية الهندسة عضواً
- الأستاذ الدكتور عامر عزت فاروق جامعة بغداد / كلية الهندسة عضواً
- الأستاذ المساعد الدكتور احسان علي صائب كلية الاسراء الجامعة عضواً
- الأستاذ المساعد الدكتور قيس عبد المجيد الجامعة التكنولوجية/ قسم الهندسة المدنية عضواَ
- الأستاذ الدكتور نزار كامل علي جامعة بغداد / كلية الهندسة مشرفاَ
ملخص عن الاطروحة
يمكن إستخدام نظرية عدم الإنزلاق ، التي تستند إلى فرضية Bernoulli-Navier ، للتنبؤ بقيمة الإجهاد لحديد التسليح عند المقاومة القصوى للتحمل في عناصر الخرسانة الإنشائية التي يكون فيها حديد التسليح مربوطُا ًمع الخرسانة بشكل صحيح، وفقًا لمنهجية التحليل المعتمدة على المقطع العرضي. إن الوضع مختلف تماما في عناصر الخرسانة الانشائية المجهدة مسبقا ً باستخدام أوتار الفولاذ غير المربوطة مع الخرسانة. يتمثل التحدي الرئيسي في حقيقة أنه لم يعد بالإمكان إستخدام نظرية عدم الانزلاق، ولم يعد بالإمكان تطبيق الفرضية النموذجية للربط المثالي بين الفولاذ والخرسانة المحيطة. لذلك فإن الهدف الرئيسي من هذه الرسالة هو دراسة الأداء العام للأعضاء الخرسانية القابلة للإنحناء (العتبات والسقوف أحادية الاتجاه) و المتعرضة للشد لاحقا و المجهدة مسبقًا ً بجذائل الفولاذ الداخلية غير المربوطة. تم تصنيع، صب، واختبار اثنين وعشرين من العناصر الخرسانية القابلة للإنحناء و المتعرضة للشد لاحقا ً وتم فحصها تحت تاثير نقطتي تحميل. اعتمدت المتغيرات الرئيسية في هذه الدراسة على كل من نسبة طول الفضاء إلى العمق () ، إجهاد السحب ()، مقاومة الإنضغاط للخرسانة للعينات الأسطوانية () ، ومؤشر الإجهاد المسبق (ω).
تمت دراسة أداء الإستثمارالخدمي متضمنا ً عزم التشقق و الهطول عند منتصف الفضاء تحت تاثير حمل الإستثمارالخدمي و تم التحقق من صحة النتائج بواسطة الطرق النظرية التي تمت توصيتها من قبل (ACI 318-19).
إن المنهجية العددية التي تم تبنيها من قبل (Oukaili 1998) و الخاصة بايجاد الإجهاد و الإنفعال للعناصر الخرسانية المسلحة بحديد مربوط مع ما يحيط به من خرسانة و تحت تأثير مستويات مختلفة من التحميل و الخاصة كذلك بتنبؤ كلا ً من القوى المحورية و عزم الانحناء، تم تطويرها لغرض ايجاد المحددات نفسها في عناصر الخرسانة الإنشائية المسلحة بحديد غير مربوط مع ما يحيط به من الخرسانة. إستندت المنهجية المطورة إلى فكرة أن الإجهاد في الفولاذ المعرض للاجهاد المسبق غير المربوط ثابت على امتداد طوله الموجود ما بين الماسكات (anchorages)، والذي هو دالة للانفعال المتولد في الفولاذ المذكور. تتضمن المنهجية تحديد عدة نقاط (مقاطع) على امتداد المحور الطولي للعنصر الانشائي وتحديد متجه الإنفعال لهذه المقاطع بشكل منفصل في كل مرحلة من مراحل التحميل وبالتالي تحديد زيادة إجهاد ألياف الخرسانة الموجودة عند مستوى الفولاذ غير المربوط في كل مقطع محدد وبالتالي تم استخدام القيم الأخيرة لتقدير زيادة الإجهاد في الفولاذ غير المربوط في كل مرحلة تحميل. تم استخدام النموذج المطور لإجراء دراسة حدودية شاملة للتحقق من تأثير العديد من المحددات المختلفة على زيادة الإجهاد في الفولاذ غير المربوط داخليًا، تحت مستويات تحميل مختلفة وصولا الى الانهيار، وكذلك الإجهاد الكلي.
تم كذلك إجراء تحليل عددي من خلال نموذج مطور باستخدام طريقة العناصر المحددة باستخدام البرنامج الحاسوبي (ABAQUS). تم تصميم الاتصال بين الفولاذ غير المربوط والخرسانة المحيطة بواسطة عناصر السطح البيني (باستخدام خيار التلامس من سطح إلى سطح) المتاح داخل مكتبة عناصر البرنامج ABAQUS. لذلك تم السماح للمادتين بالانتقال النسبي بين بعضهما البعض دون حدوث الاختراق. أظهرت نتائج النموذجين العدديين توافق جيد مع ما يقابلها من النتائج العملية. كان الانحراف المعياري ومعامل التباين لنسب القيم العددية الى القيم العملية للإجهاد الكلي في جذائل الفولاذ غير المربوطة هو 0.039 و 0.040 على التوالي، وفقًا لنموذج العناصر المحدودة المطورة. بينما كانت القيم المقابلة بناءً على المنهجية المقترحة في هذا البحث والمستندة في الاصل على المنهجية العددية التي تم تبنيها من قبل (Oukaili 1998) هي 0.032. تم الحصول على توافق جيد بين المقاومة القصوى لعزم الانحناء المقدرة والعملية. كانت نسبة القيم العددية لمقاومة عزم الانحناء النهائية إلى القيم العملية لها بانحراف معياري ومعامل تباين قدره (0.016 ، 0.015) و (0.025 ، 0.024) للمنهجية المقترحة والنموذج المطور لطريقة العناصر المحددة، على التوالي، بينما كانت هذه القيم تبلغ ( 0.058، 0.047) و (0.042، 0.039) للنسب الخاصة بالطريقة العددية الى ما يناظرها من القيم العملية الخاصة بعزم التشقق مشيرة بذلك إلى توافق جيد بين النموذجين العدديين مع ما يقابلها من النماذج العملية. كما لوحظ ان هناك توافق جيد بين المنحنيات المستحصلة عمليا والخاصة بالحمل-الهطول مع ما يقابلها من منحنيات مستحصلة عدديا باستخدام المنهجية المقترحة والنموذج المطور لطريقة العناصر المحددة.
بالإضافة إلى الطريقتين العدديتين ، تم تقديم نموذج احصائي تنبؤي جديد لتقييم الزيادة في الإجهاد () وبالتالي لتقييم الإجهاد الكلي () في الفولاذ غير المربوط داخليًا عند المقاومة القصوى للإنحناء لعناصر الخرسانة ذات الشد اللاحق (العتبات والسقوف أحادية الاتجاه) بناءً على برمجة التعبير الجيني (GEP). تم تطوير النموذج المقترح بناءً على قاعدة بيانات عملية شاملة لـ 196 عينة تم جمعها من الأدبيات والنتائج التجريبية لـ 22 عينة خرسانية لاحقة الشد والتي تم فحصها من خلال هذه الدراسة. لفحص إمكانات نموذج (GEP) المقترح مقابل 22 نموذجًا تحليليًا مقترحا من قبل باحثين اخرين ومتوفرة في الأدبيات المختلفة، تم إجراء دراسة مقارنة واسعة النطاق. تم فحص أداء نموذج GEP المقترح وفقًا لقيم معامل التحديد () ومعامل الارتباط () والأخطاء الإحصائية المختلفة المستحصلة (أي متوسط الخطأ المطلق (MAE) والخطأ النسبي المطلق ( RAE) ، وجذر متوسط الخطأ التربيعي (RMSE) ، وخطأ التربيع النسبي للجذر (RRSE)). بالمقارنة مع زيادة الإجهاد العملية والإجهاد الكلي في أنواع مختلفة من الفولاذ غير المربوط داخليًا في مرحلة التحميل النهائية، أظهر النموذج المقترح أعلى أداء للارتباط ()، بقيمة 0.78 و 0.93 على التوالى من بين النماذج التحليلية المقترحة الأخرى.
