ناقشت كلية الهندسة بجامعة بابل اطروحة الدكتوراه الموسومة (مقاومة الانحناء والقص للأعتاب الخرسانية مسبقة الجهد الحاوية على فتحات والمقواة بصفائح البوليمر المسلح بالألياف الكاربونية ) للباحث حيدر احمد عبد محمد الكاتب .
وان الهدف من البحث تقديم دراسة عملية و نظرية لمقاومة الانحناء و القص للأعتاب الخرسانية مسبقة الجهد الحاوية على الفتحات والمقواة بصفائح البوليمر المسلح بالألياف الكاربونية (CFRP) والمفحوصة تحت فضاء بسيط الإسناد لنقطتين تحميل.
حيث تتضمن الجزء العملي من هذا البحث فحص أثنى وعشرون نموذجا للأعتاب الخرسانية مسبقة الجهد بإبعاد (1800ملم الطول الفعال، 300ملم العمق، 130 ملم العرض ) بالإضافة إلى سلسلة من الفحوصات على المواد الإنشائية المستخدمة. اثنان من هذه الأعتاب الخرسانية فحصت كعتبات إرشادية احدهما بدون تقوية والأخرى مقواة. المجوعة الأولى هي الأعتاب الانحناء الحاوية على الفتحات في منطقة الانحناء والمتضمنة تسعة أعتاب, اثنان منها لا تحتوي على الفتحات اعتبرت كعتبات مرجعية احدهما بدون تقوية والأخرى مقواة, ثلاث منها كانت تحتوي على فتحات, والأربعة الأخرى المتبقية حاوية على الفتحات و مقواة (CFRP). والمجموعة الثانية هي الأعتاب القص الحاوية على الفتحات في منطقة القص و المتضمنة احدى عشرعتبة,واحدة منها لا تحتوي على الفتحات اعتبرت عتبة مرجعية, ستة منها كانت تحتوي على فتحات, والأربعة الأخرى المتبقية حاوية على الفتحات و مقواة (CFRP).
وصممت الفتحة على شكل مربع بأبعاد (100 ×100 )ملم و وضعت في منطقة الانحناء في منتصف فضاء العتبة و أيضا وضعت في منطقة القص في منتصف فضاء القص. تم تغير عدة عوامل تصميم مثل عرض الفتحة, العمق, العدد, الموقع الأفقي, الشكل و توزيع مساحة الفتحة بالإضافة تقوية الفتحات الموجودة في الأعتاب باستخدام (CFRP).
حيث أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها من الفحوص المختبرية إن وجود الفتحة المربعة (ذات نسبة ارتفاع الفتحة إلى الارتفاع الكلي مساوية إلى 0.333) و الفتحة المستطيلة (ذات نسبة ارتفاع الفتحة إلى الارتفاع الكلي تتراوح بين 0.333-0.5) الموجودة في منتصف فضاء للأعتاب الانحناء, سوف تقلل من قيمة التحمل الأقصى للانثناء بحدود (5.5%) و (5.5-33.1%) على التوالي بمقارنة مع أعتاب الانحناء غير حاوية على الفتحات. بينما إن وجود الفتحة المربعة (ذات نسبة ارتفاع الفتحة إلى الارتفاع الكلي مساوية إلى 0.333) و الفتحة المستطيلة (ذات نسبة ارتفاع الفتحة إلى الارتفاع الكلي تتراوح بين 0.333-0.5) الموجودة في منتصف فضاء القص للأعتاب القص, سوف تقلل من قيمة التحمل الأقصى للقص بحدود (31.9%) و(41.1-63.2%) على التوالي.
والأعتاب الخر سانية مسبقة الجهد المقواة خارجيا بصفائح البوليمر المسلح بالألياف الكاربونية (CFRP), أظهرت زيادة ملحوظة في التحمل الأقصى حيث كانت هذه الزيادة تتراوح بين (10.9-28.8%) لأعتاب الانحناء عند مقارنتها مع الأعتاب الغير مقواة و كانت النسبة تتراوح بين (63.5-97.3%) لأعتاب القص. وكذلك كانت منحنيات الحمل-الهطول للأعتاب الانحناء والقص المقواة بصفائح البوليمر المسلح بالألياف الكاربونية (CFRP) أكثر صلابة من الأعتاب غير المقواة. وهذه النتائج أعطت معيارا جيدا في استخدام صفائح البوليمر المسلح بالألياف الكاربونية (CFRP) لتحسين الهطول.
ومن جانب أخر, تم استعمال التحليل اللاخطي بطريقة العناصر المحددة (Finite Elements) ثلاثية الأبعاد كوسيلة عددية لدراسة سلوك الأعتاب الخرسانية مسبقة الجهد الحاوية على الفتحات والمقواة بصفائح البوليمر المسلح بالألياف الكاربونية (CFRP)باستخدام البرنامج (ANSYS الإصدار الثاني عشر لسنة 2009). تم إفتراض وجود ترابط تام بين صفائح ألياف الكاربون البوليميرية و سطح تماس الخرسانية, حيث تم في هذا البرنامج تمثيل الأجزاء الخرسانية باستخدام العناصر الطابوقية ذات الثمانية عقد (Solid 65) بينما تم استخدام العناصر القشري (****l41) لتمثيل صفائح الياف الكاربون البوليمرية واستخدام العنصر ((Link8 لتمثيل حديد التسليح العادي وحديد مسبق الجهد(Strand).
وقد تمت المقارنة ما بين النتائج العملية المستحصلة من الفحوصات المختبرية مع تلك النتائج النظرية المستحصلة من التحليل اللاخطي بواسطة العناصر المحددة ثلاثية الإبعاد حيث أظهرت النتائج النظرية توافقا" جيدا" مع تلك النتائج العملية، حيث كان اكبر فرق في التحمل الأقصى والهطول (3%) و (5%) كمعدل على التوالي للأعتاب الانحناء. بينما للأعتاب القص, كان اكبر فرق في التحمل الأقصى والهطول (4%) و (7%) كمعدل على التوالي. كذلك قدمت دراسة عددية لمتغيرات هامة عديدة مثل : نسبة عمق الفتحة إلى العمق الكلي للعتبة, عرض الفتحة, مقاومة الانضغاط, عرض العتبة و نسبة فضاء القص إلى عمق الكلي لعتبة في هذا البحث.