تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالبة عبير عقيل مجيد في قسم الهندسة المدنية عن بحثها الموسوم “مقاومة اللي للروافد الخرسانية المسلحة متعددة الخلايا المقواة بالياف الكاربون البوليمرية المسلحة” وبأشراف أ.م.د عباس عبد المجيد علاوي ,أ.م جاي هوكين وتألفت لجنة المناقشة برئاسة أ.د. ثامر خضير محمود وعضوية كل من أ.د. نزار كامل علي العقيلي ,أ.م.د. إحسان علي صائب الشعرباف , أ.م.د. جاسم محمود الخفاجي , أ.م.د. عامر فاروق عزت
وتلخص بحثها بما يلي:
إن الغرض من هذا البحث هو التحري عن تصرف ومقاومة الروافد الخرسانية المسلحة متعددة الخلايا المقواة وأخرى اُعيد تقويتها بأشرطة الكاربون البوليمرية المسلحة المعرضة الى عزوم اللي الصرفة عملياً ونظرياً اعتمادا على نظرية الأنموذج المسنم المتطري .
تضمن الجزء العملي (الفحوص المختبرية) من هذا البحث فحص تسعة نماذج لروافد خرسانية ذات مقاطع انموذجية مجوفة بأبعاد حاوية على خلايا مفردة أو مزدوجة أوثلاثية معرضة الى عزم اللي الصرف. المجموعه الاولى من هذه النماذج تتكون من ثلاثة نماذج مفرده و مزدوجه وثلاثيه الخلايا والتي تعتبر مصدر مرجعي للمجموعتين الاخريتن بينما تم تقوية المجموعة الثانية بأشرطة الياف الكاربون البوليمرية المسلحة لنفس اشكال النماذج المعرفة في المجموعة الاولى. المجموعة الثالثة تمت اعادة تقويتها بأشرطة الياف الكاربون البوليمرية المسلحة وجرى اعادة فحصها لغاية الفشل.
تضمن الجانب التحليلي للبحث تطوير النظرية الحالية لأنموذج المسنم المتطري. في هذه النظرية تم حل مسألة الروافد الخرسانية المعرضة الى اللي وذلك بدمج شروط التوازن والتوافق والعلاقات التكوينية للمواد. تم تطوير خوارزمية للتعامل مع مسائل اللي للروافد متعددة الخلايا المقواة بالياف الكاربون البوليمرية المسلحة. كذلك تم تطوير برنامج حاسوبي أعتماداً على نظرية الأنموذج المسنم المتطري للروافد متعددة الخلايا والمقواة بالياف الكاربون البوليمرية المسلحة.
تضمن هذا البحث استخدام التحليل اللاخطي ثلاثي الابعاد بالاعتماد على طريقة العناصر المحددة كوسيلة عددية لدراسة تصرف الروافد الخرسانية المسلحة متعددة الخلايا بدون تقوية وتلك المقواة والتي اُعيد تقويتها لحين الفشل باستعمال برنامج (DIANA V. 9.4.4). في هذا البرنامج اُخذ بنظر الاعتبار اللاخطية للمادة الناتجة عن تشقق وانسحاق الخرسانة والتصرف اللاخطي لعلاقة الاجهاد-الانفعال للخرسانة وتدهور المتانة بسبب التشققات وتحسن الجساءة بسبب الحصر الناتج عن وجود الالياف مع تاثير التوسع الجانبي نتيجة نسبة بواسون (Poisson ratio) . ولغرض تمثيل النماذج المفحوصة عمليا بدقة تم أضافة عناصر بينية تربط بين الخرسانة والالياف. ولغرض نمذجة النماذج المفحوصة عمليا بدقة. تم أعتماد تقنية تجميد وإعادة تفعيل العناصر (Birth and Death Element Technique) لغرض تحليل النماذج معادة التقوية مع الاخذ بنظر الاعتبار مراحل التحميل الاولى و إزالة الحمل وأعادة التحميل مرة أخرى لغاية الفشل.
بينت النتائج النظرية ان نمذجة الروافد متعددة الخلايا برافدة مفردة لا تعطي قيم دقيقة لرد فعل اللي. أظهرت النتائج ايضاً أن عملية تقوية وأعادة التقوية للروافد متعددة الخلايا باستخدام أشرطة الياف الكاربون البوليمرية المسلحة بامكانها توفير زيادة في قابلية تحمل الروافد الخرسانية المسلحة لعزوم اللي المسلطة تصل الى 21.7%, 6.6%, 15.2%للنماذج المفردة و المزدوجة والثلاثية الخلايا على التوالي مقارنة بالروافد غير المقواة في حين أن النماذج المعادة التقوية للنماذج مفردة وثلاثية الخلايا وفرت زيادة أعلى بمقدار 55.3% و58.5% على التوالي في حين تمت توثيق زيادة لحالة أعادة التقوية للنموذج مزدوج الخلايا بمقدار 6.6% وذلك قد يعود الى التماثل في الشكل بالنسبة للأنموذج المزدوج بالمقارنة مع الأنموذج المفرد وثلاثي الخلايا.
تم مقارنة النتائج المستحصلة من التحليل باستخدام النظرية المعدلة لأنموذج المسنم المتطري وكذلك المستحصلة من طريقتي التحليل بالعناصر المحددة بعد اختيار القيمة المثلى لمعامل احتباس القص مع النتائج العملية للروافد متعددة الخلايا المقواة وغيرالمقواة التى جرى فحصها. بينت المقارنة عند اجراء التحليل ان نتائج نظرية نموذج المسنم المتطري المقترحة وطريقة العناصر المحددة تكون متقاربة بصورة جيدة خلال كلا الجزئين الصاعد والنازل لمنحني اللي – زاوية الدوران.
وتلخص بحثها بما يلي:
إن الغرض من هذا البحث هو التحري عن تصرف ومقاومة الروافد الخرسانية المسلحة متعددة الخلايا المقواة وأخرى اُعيد تقويتها بأشرطة الكاربون البوليمرية المسلحة المعرضة الى عزوم اللي الصرفة عملياً ونظرياً اعتمادا على نظرية الأنموذج المسنم المتطري .
تضمن الجزء العملي (الفحوص المختبرية) من هذا البحث فحص تسعة نماذج لروافد خرسانية ذات مقاطع انموذجية مجوفة بأبعاد حاوية على خلايا مفردة أو مزدوجة أوثلاثية معرضة الى عزم اللي الصرف. المجموعه الاولى من هذه النماذج تتكون من ثلاثة نماذج مفرده و مزدوجه وثلاثيه الخلايا والتي تعتبر مصدر مرجعي للمجموعتين الاخريتن بينما تم تقوية المجموعة الثانية بأشرطة الياف الكاربون البوليمرية المسلحة لنفس اشكال النماذج المعرفة في المجموعة الاولى. المجموعة الثالثة تمت اعادة تقويتها بأشرطة الياف الكاربون البوليمرية المسلحة وجرى اعادة فحصها لغاية الفشل.
تضمن الجانب التحليلي للبحث تطوير النظرية الحالية لأنموذج المسنم المتطري. في هذه النظرية تم حل مسألة الروافد الخرسانية المعرضة الى اللي وذلك بدمج شروط التوازن والتوافق والعلاقات التكوينية للمواد. تم تطوير خوارزمية للتعامل مع مسائل اللي للروافد متعددة الخلايا المقواة بالياف الكاربون البوليمرية المسلحة. كذلك تم تطوير برنامج حاسوبي أعتماداً على نظرية الأنموذج المسنم المتطري للروافد متعددة الخلايا والمقواة بالياف الكاربون البوليمرية المسلحة.
تضمن هذا البحث استخدام التحليل اللاخطي ثلاثي الابعاد بالاعتماد على طريقة العناصر المحددة كوسيلة عددية لدراسة تصرف الروافد الخرسانية المسلحة متعددة الخلايا بدون تقوية وتلك المقواة والتي اُعيد تقويتها لحين الفشل باستعمال برنامج (DIANA V. 9.4.4). في هذا البرنامج اُخذ بنظر الاعتبار اللاخطية للمادة الناتجة عن تشقق وانسحاق الخرسانة والتصرف اللاخطي لعلاقة الاجهاد-الانفعال للخرسانة وتدهور المتانة بسبب التشققات وتحسن الجساءة بسبب الحصر الناتج عن وجود الالياف مع تاثير التوسع الجانبي نتيجة نسبة بواسون (Poisson ratio) . ولغرض تمثيل النماذج المفحوصة عمليا بدقة تم أضافة عناصر بينية تربط بين الخرسانة والالياف. ولغرض نمذجة النماذج المفحوصة عمليا بدقة. تم أعتماد تقنية تجميد وإعادة تفعيل العناصر (Birth and Death Element Technique) لغرض تحليل النماذج معادة التقوية مع الاخذ بنظر الاعتبار مراحل التحميل الاولى و إزالة الحمل وأعادة التحميل مرة أخرى لغاية الفشل.
بينت النتائج النظرية ان نمذجة الروافد متعددة الخلايا برافدة مفردة لا تعطي قيم دقيقة لرد فعل اللي. أظهرت النتائج ايضاً أن عملية تقوية وأعادة التقوية للروافد متعددة الخلايا باستخدام أشرطة الياف الكاربون البوليمرية المسلحة بامكانها توفير زيادة في قابلية تحمل الروافد الخرسانية المسلحة لعزوم اللي المسلطة تصل الى 21.7%, 6.6%, 15.2%للنماذج المفردة و المزدوجة والثلاثية الخلايا على التوالي مقارنة بالروافد غير المقواة في حين أن النماذج المعادة التقوية للنماذج مفردة وثلاثية الخلايا وفرت زيادة أعلى بمقدار 55.3% و58.5% على التوالي في حين تمت توثيق زيادة لحالة أعادة التقوية للنموذج مزدوج الخلايا بمقدار 6.6% وذلك قد يعود الى التماثل في الشكل بالنسبة للأنموذج المزدوج بالمقارنة مع الأنموذج المفرد وثلاثي الخلايا.
تم مقارنة النتائج المستحصلة من التحليل باستخدام النظرية المعدلة لأنموذج المسنم المتطري وكذلك المستحصلة من طريقتي التحليل بالعناصر المحددة بعد اختيار القيمة المثلى لمعامل احتباس القص مع النتائج العملية للروافد متعددة الخلايا المقواة وغيرالمقواة التى جرى فحصها. بينت المقارنة عند اجراء التحليل ان نتائج نظرية نموذج المسنم المتطري المقترحة وطريقة العناصر المحددة تكون متقاربة بصورة جيدة خلال كلا الجزئين الصاعد والنازل لمنحني اللي – زاوية الدوران.
