تحليل عددي ثنائي الأبعاد بطريقة العناصر المنتهية لطرق نمذجة الأنفاق المنفذة باستخدام الدروع و تشوهات سطح الأرض الناتجة عنها

تتناول هذه الورقة البحثية دراسة لطرق نمذجة تنفيذ الأنفاق و هبوط سطح الأرض الناتج عنها باعتماد تحليل عددي ثنائي الأبعاد حسب طريقة FEM، بافتراض شرط الحقل الأخضر، و الذي يعني عدم وجود أية حمولات على سطح الأرض فوق النفق. و قد تم نمذجة المسألة باعتماد الحالة التشوهية المستوية باعتماد سلوك مرن –لدن لا خطي لنمذجة السلوك الاجهادي - التشوهي التربة وفق موديلات (HS، HSsmall). تتضمن هذه الورقة البحثية مقارنة بين نتائج التحليل العددي و قياسات حقلية مرجعية لمشاريع منفذة كما تتضمن طريقة مقترحة لنمذجة تنفيذ النفق و الهبوط الناتج عنه.

دراسة مخبرية و عدديّة لقدرة تحمّل التربة لأساس سطحي مستمر متوضّع على تربة متعدّدة الطبقات

تمّ في هذا البحث محاولة حساب قدرة تحمّل التربة و الهبوط لأساس يخضع لحمولة مركزية شاقولية و مرتكز على تربة متعدّدة الطبقات و ذلك من خلال نماذج مخبريّة لأساس دائري متوضّع على تربة مكوّنة من عدّة طبقات و كذلك من خلال استخدام طريقة العناصر المنتهية (FEM) لحساب قدرة تحمّل التربة لأساس مستمر على تربة مكوّنة من طبقة واحدة و تربة مكوّنة من طبقتين (رمل و غضار), و من أجل دراسة تأثير عوامل متعدّدة على قدرة تحمّل التربة تمّ استخدام برنامج (PLAXIS V.8.6)، حيث تمّ نمذجة سلوك التربة المرن - اللدن من خلال قانون مور-كولومب (MC). من أجل حالة التربة المتجانسة أعطت مقارنة نتائج التجارب المخبريّة مع نتائج التحليل العددي و نتائج العلاقة النظرية تقارباً مقبولا.ً و من أجل حالة نموذج تربة مكوّنة من طبقتين (طبقة ضعيفة من غضار طري فوق طبقة قوية من رمل مرتص) تمّ إجراء دراسة متغيرات و أظهرت نتائج البحث أنّ قدرة تحمّل التربة تتناقص مع زيادة سماكة الطبقة الغضاريّة في حين أنّ الهبوط يزداد. و هناك عمق حرج لا يكون بعده تأثير للطبقة القويّة (الرمل) على قدرة تحمّل التربة و شكل موشور الانهيار.

دراسة عددية لأداء أساس مستمر فوق تربة غضارية باستخدام التربة المسلحة بحقائب الجيوغريد

يهدف هذا البحث بشكل أساسي لدراسة الفائدة المثلى من استخدام حقائب الجيوغريد المصنعة (Soilbags) كتسليح لتحسين قدرة تحمل التربة و تخفيض الهبوط تحت الأساسات المستمرة المنفذة على تربة غضارية. لتحقيق هذا الهدف تم إجراء نمذجة عددية بطريقة FEM، لدراسة سلوك التربة المسلحة تحت الأساس، و لإجراء دراسة بارامترية لأهم العوامل المؤثرة على قدرة تحمل التربة و أهمها موقع الحقائب المصنعة تحت الأساس. أظهرت نتائج التحليل العددي أن إضافة طبقة تسليح من الحقائب المصنعة إلى التربة يحسن من قدرة تحمل التربة بشكل واضح كما أنه يؤدي إلى تخفيض الهبوط الناتج تحت الأساس، و إن وضع التسليح في التربة المسلحة يؤدي إلى توزيع للحمولات على مساحة أكبر بالتالي يؤدي إلى الإقلال من تركيز الإجهادات و يسبب توزع أفضل لهذه الإجهادات. و هذه الإعادة في توزيع الإجهادات تحت طبقات التسليح تؤدي إلى تخفيض الهبوط في الطبقات ذات قدرة التحمل الضعيفة التي تليها.

سلوك إطار معدني مملوء بصفيحة معدنية أو تربيط معدني تحت تأثير حمل دوري – دراسة مقارنة

يعتبر كل من التربيط المعدني و الصفائح المعدنية العاملة كجدران قص من أشهر الطرق المتّبعة في تقوية الإطارات المعدنية على الأحمال الزلزالية. تم في هذا البحث دراسة جدوى استخدام صفيحة معدنية كبديل عن التربيط الفولاذي من الناحية الإنشائية و ذلك بإجراء تحليل عددي باستخدام طريقة العناصر المحدودة (FEM) و استخدام التحليل اللاخطي الذي يأخذ بعين الاعتبار لاخطية المادة و لا خطية التشوهات الكبيرة مع أخذ سوء الصنع بعين الاعتبار (GMNIA). حيث تمت مقارنة الإطار المدعم بالتربيط . المعدني و الإطار المدعم بالصفيحة المعدنية، ثم بعد ذلك تم زيادة سماكة الصفيحة المعدنية و مساحة مقطع التربيط و بيان أثر هذه الزيادة على السلوك الزلزالي للإطار. بينت هذه الدراسة الفائدة الكبيرة المحققة من إضافة عنصر التقوية من خلال تحسين المقاومة و الطاقة المبددة و المطاوعة. و كذلك تم تجربة تغيير نسبة عرض الإطار إلى ارتفاعه و ذلك لتحديد نوعية التدعيم الأفضل من حيث المقاومة و مقدار الطاقة المبددة حيث تبين أن التربيط المعدني أفضل من الصفيحة المعدنية عندما يكون عرض فتحة الإطار أقل من ثلاثة أضعاف ارتفاعه، أما في الفتحات التي يزيد فيها عرض الإطار عن ثلاثة أضعاف ارتفاعه فيفضل استخدام الصفيحة المعدنية.

تقييم التحليل الستاتيكي اللامرن النمطي للأبنية البيتونية المسلحة

قدمت هذه الدراسة وصفا دقيقا لطريقتي التحليل الستاتيكي اللامرنة التقليدية و النمطية, و من ثم تطبيق هذين التحليلين على مجموعة من الأبنية البيتونية المسلحة.

دراسة عددية حول رفع قدرة التحمل الحدية لأساس مستمر على تربة غضارية مسلحة بطبقة رقائق جيوتكنيكية مصنعة و وسادة رملية

يهدف هذا البحث بشكل أساسي لدراسة الفائدة المثلى من استخدام الشرائح الجيوتكنيكية المصنعة (Geogrid) كتسليح لتحسين قدرة تحمل التربة و تخفيض الهبوط تحت الأساسات المستمرة المنفذة على تربة غضارية. لتحقيق هذا الهدف تم إجراء نمذجة عددية بطريقة FEM، لدراسة سلوك التربة المسلحة تحت الأساس، و لإجراء دراسة بارامترية لأهم العوامل المؤثرة على قدرة تحمل التربة و أهمها موقع طبقة الجيوغريد تحت الأساس. و قد أظهرت نتائج التحليل العددي أن إضافة طبقة تسليح إلى التربة يمكن أن يحسن من قدرة تحمل التربة بشكل واضح كما أنه يؤدي إلى تخفيض الهبوط الناتج تحت الأساس، و إن التشوه الحاصل في شرائح التسليح مرتبط بشكل مباشر بالهبوط، و وضع التسليح في التربة المسلحة يؤدي إلى توزيع للحمولات على مساحة أكبر و يؤدي إلى الإقلال من تركيز الإجهادات و يسبب توزع أفضل لهذه الإجهادات. و هذه الإعادة في توزيع الإجهادات تحت طبقات التسليح تؤدي إلى تخفيض الهبوط في الطبقات ذات قدرة التحمل الضعيفة التي تليها.

تصميم مرشح شرائحي ثلاثي الحزم الترددية عالي الانتقائية باستخدام رنانات متدرجة الممانعة ثلاثية المقاطع

في هذا البحث تم تصميم مرشح شرائحي ثلاثي الحزم الترددية BPF يعمل عند التردد 5.2GHz ،3.32GHz ،2.37GHz الواقعة ضمن مجال تطبيقات أنظمة WiMAX و WLAN باستخدام رنانات متدرجة الممانعة ثلاثية المقاطع (TSSIRs) مع مقطع عرضي مفتوح و خط تغذية من الدرجة صفر. حيث تم التحكم بحزم التمرير من خلال تغيير نسب الممانعة للرنانة متدرجة الممانعة.

دراسة عددية ثلاثية الأبعاد للسلوك الزلزالي و للتأثير المتبادل (تربة – أوتاد – منشأ) بطريقة العناصر المنتهية

يتناول هذا البحث دراسة سلوك الأوتاد تحت تأثير الحمولات الزلزالية من خلال نمذجة فراغية (3D) باستخدام طريقة العناصر المنتهية (FEM) – برنامج (ABAQUS) مع إجراء دراسة متغيرات لأهم المعاملات المؤثرة على الانتقالات و القوى الداخلية المتولدة في الأوتاد. لقد تم إنجاز البحث على مرحلتين: في المرحلة الأولى تم دراسة حالة وتد منفرد (حالة مرجعية)، حيث تم دراسة سلوك وتد منفرد يسند منشأ تم نمذجته بجملة ذات درجة حرية واحدة. أظهرت نتائج الدراسة البارامترية أن وجود المنشأ يسبب تطبيق حمولة كبيرة في الجزء العلوي من الوتد ناتجة عن أثر العطالة و يكون طاغياً على الأثر الحركي، و أن قوى العطالة تزداد بزيادة كتلة المنشأ, و عندما يكون التردد الأساس للمنشأ قريب من تردد الحمولة الزلزالية. أما المرحلة الثانية فتناولت دراسة حالة مجموعة أوتاد، حيث تم دراسة تأثير عدد الأوتاد و تباعداتها و مواقعها على القوى الداخلية و الانتقالات المتولدة في الأوتاد، و قد أظهرت نتائج الدراسة البارامترية لهذه المرحلة من البحث أن زيادة عدد الأوتاد في المجموعة تسبب زيادة كبيرة للقوى الداخلية المتولدة في رأس الوتد و تناقصاً طفيفاً لهذه القوى في الجزء الوسطي من الوتد، كما لوحظ عدم توزع الحمولات الزلزالية بشكل متساوٍ على جميع الأوتاد فالأوتاد الركنية تخضع لأكبر قوى بينما الأوتاد الوسطية تخضع لأقل قوى.

نمذجة الحقول الكهرطيسية و محاكاتها في المحركات التحريضية ثلاثية الطور باستخدام الحزمة البرمجية ANSYS

تعد دراسة الحالة الكهرومغناطيسية في الآلات و الأجهزة الكهربائية بمختلف مكوناتها أمراً بالغ الأهمية، و خاصة في مجال التصميم و الاستثمار و الأداء الأمثل. و يستخدم لتحقيق ذلك العديد من الطرائق التي تتفاوت بدرجة دقتها و سهولة إمكانياتها. يهدف هذا البحث إلى دراسة الحقول الكهرومغناطيسية في المحركات التحريضية ثلاثية الطور من خلال التقنيات الرقمية لتحليلها، باستخدام البيئات البرمجية المتقدمة لإيجاد محددات الحقول و معاملاتها و توزعها في هذه الآلات، لأن هذه الحقول تشكل المبدأ الأساسي في عمل هذه المحركات. استخدمت في هذا البحث طريقة العناصر المنتهية بمساعدة الحاسوب لحل المعادلات المغناطيسية المعقدة انطلاقاً من معادلات ماكسويل. تم تحقيق الدراسة بمحاكاة الحقل المغناطيسي في الآلة التحريضية بمساعدة الحزمة البرمجية ANSYS. من خلال النتائج العملية للنمذجة تبين لنا إمكانية دراسة أداء الآلة التحريضية انطلاقاً من تحديد توزع الحقول الكهرطيسية في الأجزاء المختلفة منها بهدف الحصول على التصميم الأمثل للآلة .