التحري العددي لأداء الأعتاب الفولاذية العميقة المثقبة المركبة
Numerical Investigation of the Performance of Perforated and Partially Encased Composite Steel Deep Beams
- الباحث
- عبد جاسم أحمد جاسم
- المشرف
- جاسم علي عبد الله
- الجامعة
- جامعة الموصل
- الكلية / القسم
- كلية الهندسة / الهندسة المدنية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2023
- لغة الرسالة
- إنجليزي
- الكلمات المفتاحية
- Composite steel deep beams ; Perforated beams ; Partially encased concrete ; Numerical analysis
الملخص
يعد استخدام الخرسانة المتصلة GID تقنية جديدة للأعتاب المركبة حيث تمر الخرسانة الى كلا جانبي الاعتاب الفولاذية من خلال إنشاء فتحات على وترة الاعتاب الفولاذية مما يؤدي إلى زيادة قدرتها على تحمل الأحمال. الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد غير خطية للعناصر المحدودة للعوارض الفولاذية العميقة المثقبة والمغلفة جزئيًا باستخدام برنامج ABAQUS والتحقق من دقة وموثوقية هذه النماذج مقابل الاختبارات التجريبية التي أجراها مؤلفون آخرون. تم دراسة ثمانية وعشرون عينة تحت حملين مركزين تم تصميمها على أنها ذات اسناد بسيط بطول امتداد 2225 ملم. جميع الاعتاب الفولاذية لها نفس أبعاد المقطع العرضي UB457x152x52 ونفس الطول 2225 ملم. تم تقسيم هذه العينات إلى مجموعتين. تتكون المجموعة الأولى من أربعة عشر عينة من مقاطع فولاذية بدون غلاف. اثنتان عبارة عن اعتاب فولاذية صلبة من اجل المقارنة وأخرى بأشكال مختلفة من فتحات الوترة (مربعة ومستطيلة). المجموعة الثانية تتكون من اعتاب مركبة مغلفة جزئيا بالخرسانة ومسلحة باستخدام نفس المقاطع الفولاذية كما في المجموعة الأولى. ومن أجل تحسين الارتباط الذاتي للأعتاب المركبة التي تم إنشاؤها باستخدام مقاطع فولاذية مثقبة ذات فتحات مريعة مرتبة في ثلاث صفوف على طول عمق الوترة، فقد تمت تقويته باستخدام حديد تسليح طولي مع تمرير حلقات تسليح عبر الفتحات المريعة وريطها بالتسليح الطولي. بحثت هذه الدراسة في تأثير ثلاثة عوامل رئيسية؛ شكل الفتحة ونسبة قطع الوترة )%22 و 9034 و 53%( ونسبة امتداد القص إلى العمق (1.2 و 1.8) على سلوك هذه العينات, بالإضافة الى دراسة تأثير وجود الخرسانة. أظهرت النتائج أن العينات ذات الفتحات المربعة كانت ذات قدرة تحمل أعلى من تلك ذات الفتحات المستطيلة، كما وجد أن BIL) نسبة قطع الوترة تؤدي إلى انخفاض قدرة تحمل العينات. فشلت جميع العينات المكشوفة ذات الفتحات بسبب التواء ال(760-00516) بينما فشلت تلك المغلفة بالخرسانة بسبب فشل الانحناء والقص. زادت قدرة التحمل للعينات مع انخفاض نسبة امتداد القص إلى العمق. تظهر العوارض المركبة المسلحة بمقاطع فولاذية مثقبة أداء مركبًا أفضل من تلك المسلحة بمقاطع صلبة. حيث تتراوح زيادة قدرة التحمل نتيجة وجود الخرسانة للعينات ذات الفتحات المريعة بين )738.41 -7190.53( بينما العينات ذات الفتحات المستطيلة، لأنها الأضعف في الحالة المكشوفة؛ كان تأثير الخرسانة أعلى من العينات الأخرى حيث زيادة قدرة التحمل تراوحت بين (97.08/ -340.97). لقد وجد أن الاعتاب المركبة تظهر اجهادات محوريّة أعلى مقارنة بالأعتاب الفولاذية المكشوفة بسبب وجود الخرسانة نتيجة للتأثير المركب والعينات المركبة التي تميل إلى آلية الانحناء. حافظ الغلاف الخرساني على الاعتاب الفولاذية من الالتواء المحلي الذي يمكن أن Gass مقارنة بالأعتاب الفولاذية بدون غلاف خرساني بنسبة )70.086 - 713.71( اقرار لجنة المناقفشة نشهد بأننا اعضاء لجنة التقويم والمناقشة الموقعون ادناه إننا قد اطلعنا على رسالة الطالب (عبد جاسم احمد جاسم) الموسومة (التحري العددي لأداء الاعتاب الفولاذية العميقة المثقبة المركبة والمغلفة جزئيا) وناقشناه الطالب في محتوياتها Lady له علاقة بها بتاريخ 5 وقررنا انها جديرة لنيل شهادة ماجستير علوم في الهندسة المدنية / انشاءات. التوقيع: التوقيع: رئيس اللجنة: أ. م. د. ربيع مؤيد نجم عضو اللجنة: أ. م. جاسم محمد عبد التاريخ: 2023١ ١ التاريخ: 2023١ ١ التوقيع: التوقيع: عضو اللجنة: د. براء جبار محمود عضو اللجنة (المشرف): أ. م. د. جاسم علي عبد الله التاريخ: 2023١ ١ التاريخ: 2023١ ١ قرار مجلس الكلية اجتمع مجلس كلية الهندسة بجلسته ( ) المنعقدة في ١ ١ وقرر الاتي: يوصي المجلس بمنح شهادة الماجستير علوم في الهندسة المدنية/ انشاءات. مقرر مجلس الكلية عميد كلية الهندسة أ. م. د. ايمن طالب حميد أ. د. عبد الرحيم ابراهيم جاسم التاريخ: ١ ١ التاريخ: ١ ١
Abstract
The use of self-connected concrete is a new technique of composite beams where the concrete passed into both side of steel beam through creating openings on the web of steel beams as a result its load carrying capacity will increase. The primary goal of this study is to create 3D non-linear finite element models of perforated and partially encased composite steel deep beams using ABAQUS software and validate the accuracy and reliability of these models against experimental tests carried out by other authors. The work was done on twenty-eight specimens under two concentrated loads with simple support condition. All steel beams have the same dimensions of cross- section (UB457x152x52) and span lengths of 2225mm. The specimens have been separated into two categories. The first category comprised fourteen steel profile specimens without encasing; two solid beams as control specimens and others with different web openings shapes (square and rectangle). The second category included fourteen partially encased composite beams reinforced with same profiles in the first category. In order to improve the self-connection for the composite beams built utilizing steel profiles that had square openings arranged in three rows along the depth of web, the stirrups were set passing through the square openings and tied to the longitudinal reinforcement. This study investigated the effect of three main parameters; opening shape, web cutting ratio (22%, 34%, and 53%), and shear span to depth ratio (1.2 and 1.8) on the performance of specimens, as well as study the effect of concrete presence. The results showed that the specimens with square openings were higher load carrying capacity than those with rectangular openings and the load carrying capacity of specimens decreases with web cutting ratio increase. All exposed specimens with web openings failed due to web-post buckling between the support and point load while those with concrete encasing failed by flexural and shear failure. The load carrying capacity of specimens increased with the shear span-to-depth ratio decrease. The composite specimens reinforced with perforated steel profiles gave higher composite action than those reinforced with solid profiles. Where the bearing capacity enhancement due to concrete presence for specimens with square openings ranging between (38.41%-190.53%) while for those with rectangular openings, because they are the weakest in exposed case, the concrete effect was higher than other specimens where the enhancement ranged between (97.08%-340.97%). The top and bottom flange axial stresses at mid span of composite beams were higher than exposed steel beams due composite action and bending mechanism. The concrete encasement has maintained the steel sections from local buckling by about (0.086%-13.71%).
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.