تأثير التحميل المتكرر على طاقة التحمل و السهم في الجوائز من البيتون عالي المقاومة

يقدم هذا البحث دراسة تجريبية لسلوك الجوائز- من البيتون عالي المقاومة- تحت تأثير التحميل الستاتيكي المتكرر، مع تحديد تأثير هذا النوع من التحميل على طاقة تحمل تلك الجوائز و السهوم الحاصلة فيها و من ثمّ مقارنتها مع نظائرها في حالة التحميل المستمر. تمّ تصميم خلطة من البيتون عالي المقاومة وفقاً لأحكام الكود الأميركي ACI211.4R-93، و من ثمَّ تحضير ستة و ثلاثين جائزاً من تلك الخلطة، حيث تمَ اختبار تسعة جوائز تحت تأثير التحميل المستمر، في حين اختُبرت الجوائز المتبقية تحت تأثير التحميل المتكرر لعدد محدد من الدورات (5,10,15) دورة، و ذلك ضمن مجال تحميل من الصفر حتى 65% أو75% أو 85% من الحمولة الدنيا المتوقعة لانهيار الجوائز تحت تأثير التحميل المستمر. لقد أظهرت النتائج أن للتحميل المتكرر تأثيراً إيجابياً على سلوك الجوائز البيتونية الخاضعة للانعطاف، و ذلك من حيث ازدياد في طاقة تحمل تلك الجوائز مع انخفاض في قيمة السهم المرافق لحمولة الانهيار، و خاصة عندما يكون مجال التحميل من الصفر حتى 75% من الحمولة الدنيا المتوقعة لانهيار الجوائز تحت تأثير التحميل المستمر، و عند عدد محدد من الدورات (5 أو 10 أو 15 دورة).

تأثير شكل المقطع على مقاومة القص في الجوائز البيتونية عالية المقاومة ذات المقطع T, و تطوير علاقة لحساب مقاومتها للقص

حقق استخدام البيتون عالي المقاومة قفزة نوعية في تصميم و تنفيذ المنشآت البيتونية المسلحة، تناول البحث حساب مقاومة القص للجوائز البيتونية عالية المقاومة التي لا تحوي تسليح على القص و ذات مقاومة وسطية (MPa65) عن طريق إجراء تجارب مخبرية على هذه الجوائز (مستطيلة و ذات مقطع T) و دراسة تأثير شكل المقطع على مقاومة القص ، حيث تم قياس السهم في منتصف هذه الجوائز و من ثم مقارنة هذه القيم مع القيم الحسابية المقترحة بالبحث ، و تطوير علاقة لحساب مقاومة القص في الجوائز البيتونية عالية المقاومة ذات المقطع T.

دراسة سلوك البيتون عالي المقاومة المصنع باستخدام المواد المحلية و مخطط الإجهادات المكافئ

يتضمن هذا البحث دراسة تجريبية لسلوك البيتون عالي المقاومة و ذلك بهدف تقييم منحني الإجهاد – التشوه للبيتون عالي المقاومة و استنباط معاملات مخطط إجهادات الضغط المكافئ التي سنعتمدها في تصميم العناصر البيتونية المصنعة من البيتون عالي المقاومة. لهذه الغاية تم تحضير عدد من العينات الاسطوانية بمقاومة 60MPa حيث اُختبرت هذه العينات على الضغط, و تم الحصول من خلال نتائج الاختبارات على منحني الإجهاد – التشوه . أظهرت النتائج إمكانية تصنيع البيتون عالي المقاومة من المواد المحلية و بمقاومات أعلى من المقاومة التي حصلنا عليها, و تبين من المخططات الناتجة أن منحني للبيتون عالي المقاومة مرن بشكل خطيّ جوهرياً لحد الانهيار مع هبوط أكثر انحداراً للجزء الهابط من المنحني و هذا ما يتوافق مع نتائج الابحاث العالمية , كان الانهيار تقريباً فجائياً و سريعاً مع زيادة مقاومة البيتون و هذا يدل على أن البيتون عالي المقاومة أقل مطاوعة عند الانهيار من البيتون العادي. يختلف منحني للبيتون عالي المقاومة عن منحني للبيتون العادي و هذا يؤثر على خصائص الشكل المستطيل لمخطط الإجهاد المكافئ مما تطلب إدخال تعديلات على المعاملات تؤدي إلى تمثيل لمخطط الإجهادات المكافئ تمثيلاً أقرب للمنحني الحقيقي, و بتقييم منحني للعينات المختبرة وجدنا أن المخطط يأخذ شكل شبه منحرف (بمقاومة) قيمته في الأعلى و ارتفاع مخطط الضغط , و تم استنتاج قيمة المعاملين و ( هو متوسط إجهاد الضغط / المقاومة المميزة, هو نسبة من الارتفاع الفعّال الذي يحدد موقع مركز محصلة الضغط), حيث و و في حال زيادة المقاومة للبيتون عن فإن شكل المخطط يكون أقرب للشكل المثلثي منه للشكل شبه المنحرف, و في هذه الحالة نجد أن منحني يأخذ شكلاً مثلثياً قيمته في أعلى المثلث و ارتفاع مخطط الضغط و بتحويل مخطط الإجهادات المثلثي إلى مخطط الإجهادات المستطيل.

مساهمة في دراسة تأثير الألياف الفولاذية على سلوك البيتون عالي المقاومة

يتضمن البحث دراسة تجريبية لتأثير الألياف الفولاذية على المتغيرات الأساسية لمخطط الإجهاد- تشوه للبيتون عالي المقاومة على الضغط البسيط، أي على: شكل مخطط الإجهاد- تشوه، معامل مطاوعة البيتون، قدرة المادة على امتصاص الطاقة. لهذه الغاية تم تحضير مجموعة من العينات البيتونية الاسطوانية بمقاومة على الضغط (70 MPa). تمت إضافة الألياف الفولاذية ذات نسبة الشكل 70=L/D بأربع نسب حجمية مختلفة للخلطة البيتونية و هي: (0-1-1.5-2)%. اختبرت الاسطوانات تحت تأثير التحميل المستمر على الضغط و تم الحصول من خلال نتائج الاختبارات على المنحني الكامل لمخطط الإجهاد- تشوه. أظهرت النتائج التجريبية للبحث وجود تاثير إيجابي ملحوظ للألياف الفولاذية على سلوك البيتون عالي المقاومة و يزداد هذا التأثير كلما زادت كمية الألياف الفولاذية في الخلطة. يظهر ذلك في مخطط الإجهاد- تشوه، حيث أن الجزء الصاعد يتغير بشكل طفيف، بينما الجزء الهابط يتغير بشكل كلي و يقل انحداره بزيادة كمية الألياف الفولاذية، و بالتالي تحسين مطاوعة البيتون عالي المقاومة و قدرته على امتصاص الطاقة، و بذلك يبتعد سلوك البيتون عالي المقاومة عن السلوك الهش.

البيتون عالي المقاومة بالمواد المحلية, تحضيره, و دراسة خواصه و سلوكه.

برزت أهمية البيتون عالي المقاومة في الآونة الأخيرة لدخوله في تصنيع أغلب عناصر و أجزاء المنشآت البيتونية, و كذلك في تنفيذ المنشآت المدنية الخاصة, كقواعد الجسور و الأبراج العالية و الأعمدة و المنصات التي تحمل المنشآت النفطية, في البحار و المحيطات. يهدف البحث إلى تصيمم خلطات بيتونية ذات مقاومات أسطوانية (55-65-75) MPa وفق الكود الأمريكي ACI-211-4R-93 ,و ذلك باستخدام إحضارات محلية و إضافات مناسبة, مع شرح لطريقة التصميم المستخدمة. و من ثم دراسة تغيير مخطط ) الإجهاد – التشوه ) تجريباً على الضغط البسيط للعينات السابقة, و ذلك من خلال الأجهزة المتوفرة , و تمت مقارنتها مع المخططات التي تم الحصول عليها حسابياً. تم تقييم قانون السلوك لمخطط (الإجهاد – التشوه) و معامل المرونة المأخوذ من المخطط . استنتجت مجموعة من النتائج و التوصيات الخاصة بالموضوع و التي تمكن من تطبيق نتائج البحث على أرض الواقع.