العوامل المؤثرة على سلوك العتبات الخرسانية المنحنية أفقياً: دراسة عددية

الباحث

أرقم بشار يونس أحمد

المشرف

خلف إبراهيم محمد

الجامعة

جامعة الموصل

الكلية / القسم

كلية الهندسة / الهندسة المدنية

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

إنجليزي

الكلمات المفتاحية

Horizontally curved beams ; Reinforced concrete ; Numerical study ; Torsion

تستكشف هذه الدراسة على نطاق واسع العتبات المنحنية أفقيّاء والتي تعد من المكونات الأساسية في الهياكل الخرسانية واسعة النطاق مثل المباني سابقة الإجهاد وتقاطعات الطرق السريعة. تبحث الدراسة في تعقيدات هذه العتبات المعرضة لقوى الانحناء والقص والالتواء، مع التركيز على تقييم سلوكها الهيكلي، وقدرتها على حمل Sle) وتأثير الانحناء. باستخدام طريقة العناصر المحددة من خلال برنامج 515.0 221/5175 والذي يحدد التحليل خصائص الخرسانة والصلبء Ley في ذلك علاقات الإجهاد والانفعال، ويناقش تأثير تقوية القصء وتحديدًا الركائب. يشتمل البحث على أربع حالات للعتبات (عتب بمسندين، عتب ناتئ، Che عميق بمسندين، عتب عميق مستمر). تم التحقق من حالة العتب ذو المسندين المكونة من عتب ذات نهايات مثبتة بثلاث عينات تجريبية - واحدة مستقيمة والأخرى منحنية بأقطار دائرية 2000 و 4000 ملم. كان الحمل النهائي للحل العددي أعلى من النموذج المستقيم بنسبة 6.1؟ و %15.3 على التوالي للعينات التي يبلغ نصف قطرها ale 4000 و 2000 ملم وهذا يتوافق مع الحل التجريبي ايضا. وكذلك تم chal المزيد من الدراسة والتي شملت التحقيق في انحناءات مختلفة. تم التحقق من حالة العتبة AGLI بعينة تجريبية كانت مستقيمة وكانت النسبة المئوية للحمل النهائي للحل العددي أكبر بنسبة 8.2/ من النتيجة التجريبية، ثم أجريت تحقيقات عددية لاحقة من خلال دراسة آثار الانحناء على العتبات المنحنية كربع ونصف دائرة وكذلك الحزم منحنية is القطع الناقص. أشارت النتائج إلى انخفاض الحمل النهائي بنسبة 49.1؟ و64,؟ لنماذج الربع ونصف الدائرة وعلى التوالي. مبدئيًا تم تحليل العتب العميق بمسندين باستخدام ANSYS ، وكان الحمل النهائي العددي إلى التجريبي أقل بنسبة %5.96. انتقل البحث بعد ذلك إلى العتبات المنحنية أفقياً (ربع ونصف دائرة) ذات النهايات الثابتة، مما أظهر انخفاضاً في الحمل النهائي بنسبة %49.7 و758.8؟ على التوالي، مقارنة بالنموذج المستقيم. تم التحقق من حالة العتب العميق المستمر مع العينة المستقيمة، وابتعد حل ANSYS بنسبة 0.3/ اقل من النتائج التجريبية. ومن ثم تناولت الدراسة تأثير الانحناء على العتبات المنحنية على شكل ريع ونصف دائرة. تم البحث في هذه الحالة أيضًا في تشكيلات تسليح القص المختلفة، Ley في ذلك الحلقات العمودية، والأفقية، والتشكيل المركب بين الأفقي والرأسي معا. أظهر التشكيل المركب أفضل النتائج في توزيع الاجهادات والحمل النهائي. بالنسبة للنموذج ربع الدائرة كان الحمل النهائي للمركب أعلى من التشكيلات الرأسية والأفقية بنسبة 903.1 و 9612.2 على التوالي، وبالنسبة لنصف الدائرة كان أعلى بنسبة 9618.4 و %22.2 على التوالي. بشكل منفصلء تم cla! مقارنة بين حل العناصر المحددة وتوصيات التصميم في ACI على العتبة المنحنية أفقيا. كان الحمل النهائي للحل باستخدام العناصر المحددة أكبر بنسبة %25.7 من المقطع المسلح باستخدام توصيات “ACI في الختام، تشير النتائج إلى أن زيادة الانحناء يقلل من تصلب الأعضاءء ويتكثف التأثير الالتوائي مع زيادة الانحناء، مما يؤدي إلى ان يكون توزيع الإجهاد أكثر تعقيدا. وتؤكد الدراسة على التأثير الكبير للانحناء وتسليح القص ونصف قطر الانحناء على الأداء الإنشائي للعتبات المنحنية أفقياً .

This study extensively explores horizontally curved beams, which are essential elements found in large-scale concrete constructions like highway interchanges and buildings. The study investigates the complexities of these beams subjected to bending, shear, and torsion forces, with a focus on evaluating their structural behaviour, load-carrying capacity, and the influence of radius of curvature. Employing the finite element method through ANSYS R15.0 software, the analysis characterizes concrete and steel properties, including stress-strain relationships, and discusses the impact of shear reinforcement, stirrups specifically. The research comprises four distinct beam cases (two end supports beam, cantilever beam, two end supports deep beam and continuous deep beam). The two supports beam cases, consisting of beams with fixed ends, has verified with three experimental samples – one straight and the other two curved with radii 2000 and 4000 mm. The ultimate load of the numerical solution was higher than that of the straight model by 6.1% and 15.3%, respectively, for samples with radii of 4000 mm and 2000 mm and this aligned with the experimental results. Further study involved investigating different radius of curvatures. The cantilever beam case was verified with an experimental straight beam and the percentage in ultimate load for numerical solution was 8.2% greater than the experimental result, Subsequent numerical investigations by studying the effects of radius of curvature on quarter and half-circle curved beams as well as beams curved as ellipses. The results indicated a reduction in ultimate load by 49.1% and 64% for the quarter and half-circle models, respectively. The two supports deep beam was initially verified with the straight experimental beam using ANSYS, with a numerical-to-experimental ultimate load 5.96% lower. The investigation then shifted to horizontally curved beams (quarter and half circles) with fixed ends, showing reductions in ultimate load of 49.7% and 58.8%, respectively, compared to the straight model. The continuous deep beam case was verified with the straight experimental, and the ANSYS solution deviated by 0.3% lower from the experimental results. The study then explored the effects of radius of curvature on quarter and half-circle curved beams. This case also investigated different shear reinforcement configurations, including vertical stirrups, horizontal shear reinforcement, and a combination of them. The combination configuration showed the best results in stress distribution and ultimate load. For the quarter- circle model, the ultimate load for the combination was higher than vertical and horizontal configurations by 3.1% and 12.2%, respectively, because of the large resistance to the shear and for the half-circle, it was higher by 18.4% and 22.2%, respectively. Separately, A comparison between the finite element solution and ACI design recommendations was conducted on the horizontally curved beam. The finite element solution's final load was 25.7% greater than the ACI specified section. In conclusion, results indicate that reduces radius of curvature reduces member stiffness, and the torsional effect intensifies with decreasing radius of curvature, leading to a more complex stress distribution. The study underscores the significant impact of radius of curvature, shear reinforcement, and curvature radius on the structural performance of horizontally curved beams.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب