نوقشت اطروحة الدكتوراه للباحث يحيى محمد يحيى في كلية الهندسة جامعة البصرة قسم الهندسة المدنية بعنوان السلوك الإنشائي للبلاطات المجوفة خفيفة الوزن والمسلحة بالألياف
هدفت هذه الدراسة إلى تقييم السلوك الإنشائي للألواح الخرسانية أحادية الاتجاه ذات الأعصاب (ribbed slabs) المصبوبة من الخرسانة خفيفة الوزن المسلحة بالألياف الفولاذية، تحت تأثير الأحمال الثابتة والمتكررة، وذلك بغرض تحقيق بدائل إنشائية ذات كفاءة عالية في تقليل الوزن الذاتي للمنشآت وتحسين الأداء المقاوم للتشقق والاهتزازات. لتحقيق ذلك، تم استخدام ركام الطين الموسع (LECA) كبديل كامل للركام الخشن التقليدي، إلى جانب نسب مختلفة من الألياف الفولاذية (0%، 0.5%، 1%، 1.5%)، وبأشكال هندسية متنوعة للألواح من حيث عدد الأعصاب وتباعدها وأقطار التسليح الرئيسي، مع مقارنة ذلك بالخرسانة التقليدية (NWC).
تضمن البرنامج التجريبي صب وفحص (19) نموذجًا مخبريًا تم تصميمها لاختبار تأثير المتغيرات الرئيسة مثل نوع الخرسانة، ونسبة ألياف الفولاذ، وعدد الأعصاب، وتباعدها، ونوع التحميل، إضافة إلى أقطار التسليح. شملت الفحوص تحديد مقاومة الضغط، ومقاومة الشد الانشطاري، ومقاومة الانحناء، والكثافة الجافة، فضلاً عن مراقبة تصرف الأحمال-الإزاحة وأنماط التشقق والانهيار، تحت التحميل الساكن وأحمال دورية متكررة تحاكي ظروف الخدمة. كما تم إجراء تحليل عددي باستخدام برنامج(ABAQUS) للمقارنة والتحقق من النتائج التجريبية واستكمال دراسة العوامل المؤثرة على الأداء الإنشائي للألواح.
أظهرت النتائج أن استبدال الركام الخشن الطبيعي بـLECA أدى إلى تقليل الكثافة الجافة بنسبة بلغت نحو 25.6% مع المحافظة على مقاومة الضغط قريبة من الخرسانة العادية، مما يساهم في تخفيف الأحمال الميتة للمنشآت. كما أوضحت التجارب أن إضافة ألياف الفولاذ بنسبة 1% حسنت مقاومة الضغط بنسبة 15.9%، ومقاومة الشد الانشطاري بنسبة 39.1%، وساهمت في رفع معامل الكسر بنسبة قاربت 95%، إلى جانب تقليل معامل الهشاشة بما يقارب 17%، مما يعكس تحسناً واضحاً في السلوك الليّن للخرسانة. عند رفع نسبة الألياف إلى 1.5% ارتفعت مقاومة الضغط بنسبة 23.6% ومقاومة الانحناء بنسبة 120% مقارنة بالخلطات دون ألياف، مع تقليل معامل الهشاشة بنسبة 23.2%.
أثبتت الألواح المضلعة المسلحة بالألياف الفولاذية بنسبة 1% كفاءتها في تحمل الأحمال الساكنة القصوى بنسبة 18.4% أعلى من الألواح بدون ألياف، كما ارتفع حمل التشقق الأولي بنسبة تصل إلى 85% مع زيادة نسبة الألياف إلى 1.5%، مما يدل على قدرة الألياف على تأخير التشقق وتحسين صلابة الخرسانة. كذلك ساهم تقليل المسافة بين الأعصاب من 300 ملم إلى 200 ملم في تحسين توزيع الأحمال وتقليل عرض الشروخ بنسبة تقارب 21.6%، بينما زاد قطر قضبان التسليح من 8 ملم إلى 12 ملم القدرة القصوى للحمل بنسبة قاربت 97% ولكن على حساب انخفاض المطيلية بنسبة 71% نتيجة زيادة الصلابة.
أثبتت النتائج تحت الأحمال المتكررة أن الألواح المضلعة الخفيفة المسلحة بالألياف احتفظت بنحو 85% من مقاومتها القصوى الساكنة، مقارنة بـ 76% للألواح المصمتة، مما يؤكد كفاءة النظام المضلع في مقاومة الأحمال الدورية بفضل التوزيع الجيد للإجهادات وتقليل تركّز الشروخ. كما بيّنت الدراسة أن استخدام الألواح المضلعة الخفيفة يقلل الوزن الذاتي بنسبة تقارب 55% مقارنة بالألواح المصمتة بسمك 150 ملم، مع المحافظة على قدرة حمل عالية وتحسين مؤشرات اللدونة، ما يعزز كفاءة الأداء والاستدامة ويزيد من عمر الخدمة.
على صعيد التحليل العددي، أثبتت نماذج العناصر المحددة(FEM) قدرتها العالية على محاكاة السلوك الحقيقي للألواح بفرق لا يتجاوز ±12% عن النتائج المختبرية، ما يؤكد موثوقيتها كأداة هندسية دقيقة لدراسة استجابات هذه النظم تحت ظروف تحميل متنوعة. كما أظهرت النماذج أن زيادة الأعصاب إلى ثلاثة أعصاب حسن توزيع الإجهادات وقلل تركّز الشروخ، بينما ساهم التفاعل المضمّن بين الخرسانة وحديد التسليح في برنامج(ABAQUS) في تحقيق توافق كبير بين منحنيات الحمل-الإزاحة للنماذج العددية والنتائج المخبرية.