Date of Award

11-2011

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Civil Engineering (MSCE)

Department

Civil Engineering

First Advisor

Dr. Charles-Darwin Annan

Second Advisor

Dr. Samir A. Emam

Third Advisor

Dr. Amr M. Sweedan

Abstract

على مدى العقدين المنصرمين من الزمن تم إستخدام الألياف البلاستيكية المسلحة بشكل فعال و عملي في تقوية وتدعيم المنشأت الهندسية المختلفة بما في ذلك العناصر الإنشائية الخرسانية والطابوقية والخشبية, وطوال هذه الفترة الزمنية جرت أبحاث مفصلة حول العالم لدراسة مدى فاعلية مثل هذه الألياف في تقوية العناصر المعدنية و ذلك عن طريق تثبيتها بواسطة مواد شديدة الإلتصاقو ولقد كشفت الدراسات المنشورة أن هذه الطريقة في التثبيت سواءً في العناصر الخرسانية أو العناصر المعدنية تؤدي الي الانهيار الفجائي للعناصر المدعمة عند قيم التحميل المرتفعة ما لم يتم اتخاذ احتياطات أخرى وخصوصاً عند أطراف هذه الألياف، وبالمقابل فإن هناك دراسات أخرى أجريت على الجسور الخرسانية عند تدعيمها برقائق الألياف البلاستيكية المثبتة ميكانيكياً باستخدام المسامير، وقد لوحظ أن طريقة انهيار هذه الجسور عند قيم التحميل القصوى تتم بشكل تدريجي بعد إعطاء العديد من المؤشرات قبل الانهيار، كما أنه يوجد العديد من الميزات لهذه الطريقة في التثبيت كتوفير الوقت والجهد اللازمين لتركيب الرقائق البلاستيكية حيث إن سطح العنصر الإنشائي لا يحتاج إلى تنظيف ومعالجة كبيرين كما هو الحال بطريقة المادة اللاصقة، وأيضاً الطريقة الميكانيكية في التثبيت تعتبر أكثر ملائمة لظروف العمل إذ إنها لا تتأثر بظروف الجوية أو درجة الرطوبة، كما أن العناصر المقواة بهذه الطريقة يمكن إعادتها إلى الخدمة على الفور بعد الإنتهاء من عملية الإصلاح دون الحاجة إلى انتظار المادة اللاصقة لاكتساب قوتها المطلوبة، وبالإضافة لهذا فإن تثبيت الرقائق البلاستيكية بهذه الطريقة يعد سهلاً نسبياً على العامل العادي على عكس الطريقة الأولى التي تحتاج إلى خبراء في هذا المجال نظراً لتأثر المادة اللاصقة بالعديد من العوامل، وَمِمَّا سبق يمكن استنتاج أن تطبيق الطريقة الميكانيكية في تثبيت الرقائق البلاستيكية أكثر كفاءة وأقل كلفة من طريقة الإلتصاق، وبناءً عليه فإن هدف هذا البحث هو دراسة سلوك العناصر المعدنية المدعمة ميكانيكياً بالرقائق البلاستيكية المسلحة.

هذه الدراسة تتشعب إلى قسمين رئيسيين يشتمل كل منهما دراسة عملية وأخرى نظرية باستخدام الحاسوب، فبالنسبة للقسم الأول فإنه يعنى بدراسة أداء الوصلات الميكانيكية التي تربط صفائح معدنية بشرائح من الرقائق البلاستيكية عند تعرضها لإجهادات شد في الاتجاه الطولي للعينات، الجزء العملي من البرنامج تضمن اختبار ٢٢ عينة وذلك من أجل دراسة تأثير بعد العوامل كالمسافة الطرفية الطولية والمسافة الطرفية العرضية والمسافات بين المسامير على سلوك هذه العينات، أما بالنسبة للجزء النظري فإنه قد تم اللجوء إلى طريقة العناصر المنتهية باستخدام برنامج ANSYS لمحاكاة هذه الوصلات المعدنية والبلاستيكية اعتماداً على القراءات التي تم الحصول عليها معملياً، وقد بينت النتائج أن المسافة الطرفية الطولية المثلى يجب أن لا تقل عن ٦ أضعاف قطر المسمار المستخدم في التثبيت من أجل الحصول على أعلى كفاءة لهذه الوصلات، وأظهرت النتائج أيضاً أن المسافة الطرفية العرضية ليس لها أهمية تذكر في التأثير على كفاءة الوصلات، كما آن زيادة المسافة بين المسامير أكثر من ضعفي المسافة الطرفية الطولية المثلى لم تبرز أي تحسن ملحوظ في سلوك العينات، أما بالنسبة للقسم الأخر من هذه الدراسة فهو يعنى بفهم سلوك الجسور المعدنية عند تقويتها بشرائح من الرقائق البلاستيكية المثبتة ميكانيكياً على طول أجنحتها السفلية، البرنامج العملي من هذه الدراسة اشتمل على ١١ عينة تم إختبارها جميعاً بتحميل مُرَكَّز ثلاثي النقاط في منتصف الجسور وعند الدعامتين الطرفيتين، وقد ركزت الدراسة على عاملين رئيسيين هما طول شرائح الرقائق البلاستيكية المسلحة وسمكها لمعرفة مدى تأثيرهما على كفاءة الجسور في مقاومة إجهادات الإنحناء، ولقد أظهرت هذه الدراسة تحسناً ملحوظاً في قيمة الإحمال القصوى التي أبدتها هذه الجسور المعدنية عند تدعيمها بالرقائق البلاستيكية، ولقد تم استخدام هذه النتائج العملية في تأكيد صحة برنامج محاكاة باستخدام ANSYS بطريقة العناصر المنتهية لهذه الجسور والذي قد تم تطويره في دراسة أخرى جارية بالتوازي مع هذه الدراسة، ولقد تم الاستفادة من هذا البرنامج وتطبيقه في هذه الدراسة بغرض تحليل الإجهادات والانفعالات المتولدة في هذه الجسور.

Download
COinS