التحليل اللاخطي بالعناصر المحددة للعتبات الخرسانية المسلحة بالألياف الفولاذية والخاضعة للالتواء النقي

محتوى المقالة الرئيسي

Hayder A. Al-Baghdadi
Iman Munadhil Abbas Al-Damad
Ehab G. Al-Hasany
Mustafa Qasim Dows

الملخص

تعد الألياف الفولاذية فعالة في تعزيز مقاومة الشد بعد التشقق في الخرسانة، وذلك من خلال نقل الإجهادات عبر الشقوق. وعلى الرغم من أن عددا من المدونات والمواصفات التصميمية الدولية تسمح بأخذ مساهمة الألياف بنظر الاعتبار في الانحناء والقص، إلا أن الإرشادات التصميمية الصريحة للعناصر الخرسانية المسلحة بالألياف الفولاذية والخاضعة للالتواء ما زالت محدودة. لذلك، لا يزال تصميم الالتواء يعتمد بصورة رئيسية على التسليح العرضي التقليدي، في حين تهمل مساهمة الألياف أو لا تستثمر بالشكل الكافي. تقدم هذه الدراسة تحليلا عدديا لاخطيا ثلاثي الأبعاد باستخدام طريقة العناصر المحددة للعناصر الخرسانية المسلحة بالألياف الفولاذية والخاضعة للالتواء النقي باستخدام برنامج ABAQUS. تم تطوير النموذج العددي بالاعتماد على نموذج اللدونة المتضررة للخرسانة، وتم التحقق منه من خلال مقارنته مع نتائج تجارب مستقلة متوفرة في الأدبيات. أظهرت المقارنة توافقا جيدا بين التنبؤات العددية والملاحظات التجريبية من حيث استجابة العزم الالتوائي–الدوران، والمقاومة الالتوائية القصوى، وأنماط التشقق. وبعد التحقق من النموذج، أجريت دراسة للمتغيرات لبحث تأثير سلوك التليين في الشد بعد التشقق للخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية، ومقاومة الانضغاط للخرسانة، ونسبة الأساور على الاستجابة الالتوائية. بينت النتائج أن أداء الشد بعد التشقق للخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية يؤثر بصورة واضحة في المقاومة الالتوائية المتبقية، والاستجابة بعد التشقق، وقابلية التشوه. كما أن التغيرات في سلوك التليين في الشد، الناتجة عن الطبيعة العشوائية لتوزيع الألياف واتجاهها، أثرت بصورة ملحوظة في الاستجابة الالتوائية المتوقعة. وأدت زيادة مقاومة الانضغاط للخرسانة إلى تحسين كل من عزم التشقق والمقاومة الالتوائية القصوى. كما كان تقليل تباعد الأساور أكثر تأثيرا من زيادة قطر سيخ الأسورة في تحسين الأداء الالتوائي. وتؤكد النتائج أن الألياف الفولاذية والتسليح العرضي يقدمان مساهمتين متكاملتين في مقاومة الالتواء

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.downloads##

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.noStats##

تفاصيل المقالة

القسم

Articles

كيفية الاقتباس

"التحليل اللاخطي بالعناصر المحددة للعتبات الخرسانية المسلحة بالألياف الفولاذية والخاضعة للالتواء النقي" (2026) مجلة الهندسة, 32(9), ص 139–164. doi:10.31026/j.eng.2026.09.07.

المراجع

ACI 318, 2019. Building code requirements for reinforced concrete and commentary (ACI 318). Detroit: American Concrete Institute.

Al‐Damad, I.M.A., and Foster, S.J., 2022. Behavior of postcracked steel fiber‐reinforced concrete in fatigue and development of a damage prediction model. Structural Concrete, 23(3), pp. 1593-1610. https://doi.org/10.1002/suco.202100497

Al‐Damad, I.M.A., Parvez, A., Kumar, L.M. and Foster, S.J., 2025. Experimental study on steel fibers reinforced concrete beams subjected to pure torsion and models assessment. Structural Concrete, 26(5), pp. 6180-6202. https://doi.org/10.1002/suco.70168

Amin, A., 2015. Post cracking behaviour of steel fibre reinforced concrete: from material to structure, PhD Thesis, School of Civil and Environmental Engineering, University of New South Wales, Australia

Amin, A., and Bentz, E.C., 2018. Strength of steel fiber reinforced concrete beams in pure torsion. Structural concrete, 19(3), pp. 684-694. https://doi.org/10.1002/suco.201700183

AS3600, 2018. Concrete structures. Australian Standard, Standards Association of Australia.

Chalioris, C.E., and Karayannis, C.G., 2009. Effectiveness of the use of steel fibres on the torsional behaviour of flanged concrete beams. Cement and Concrete Composites, 31(5), pp.331-341. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.02.007

Chen, W.F., Han, D.J. and Han, D.J., 2007. Plasticity for Structural Engineers. J. Ross publishing.

Dassault Systèmes, 2019. Abaqus 2019. Providence, RI, USA: SIMULIA, Dassault Systèmes

Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb), 2015. Commentary on the DAfStb Guideline “Steel Fibre Reinforced Concrete.” DAfStb-Heft 614. Berlin: Beuth Verlag.

El-Niema, E.I., 1993. Fiber reinforced concrete beams under torsion. Structural Journal, 90(5), pp. 489-495.

Faccin, E., Facconi, L., Minelli, F., and Plizzari, G., 2021, September. Predicting the residual flexural strength of concrete reinforced with hooked-end steel fibers: new empirical equations. In RILEM-fib International Symposium on Fibre Reinforced Concrete, pp. 456-468.

Facconi, L., Amin, A., Minelli, F., and Plizzari, G., 2021a. A unified approach for determining the strength of FRC members subjected to torsion—Part I: Experimental investigation. Structural Concrete, 22(6), pp. 3763-3779. https://doi.org/10.1002/suco.202100161

Facconi, L., Amin, A., Minelli, F., and Plizzari, G., 2021b. A unified approach for determining the strength of FRC beams subjected to torsion–Part II: Analytical modeling. Structural Concrete, 22(6), pp. 3780-3797. https://doi.org/10.1002/suco.202100162

Facconi, L., Amin, A., Minelli, F., and Plizzari, G., 2025. Recent developments in torsion design of SFRC elements. Special Publication, 365, pp. 17-34.

Fédération internationale du béton (fib), 2013. fib Model Code for Concrete Structures 2010. Lausanne: Fédération internationale du béton (fib). Available at: Wiley Online Library (Accessed: 10 July 2026). https://doi.org/10.1002/9783433604090.

Foster, S.J., and Voo, Y.L., 2004. Finite element modelling of fibre reinforced concrete structures. Developments in Mechanics of Structures and Materials, 18th Australasian Conference on the Mechanics of Structures and Materials.

Perth, Western Australia. Eds A. Deeks and H. Hoa, Taylor and Francis, London, pp. 781-787.

Foster, S.J., Voo, Y.L., and Chong, K.T., 2006. FE analysis of steel fiber reinforced concrete beams failing in shear: variable engagement model. Special Publication, 237, pp. 55-70.

Hordijk, D.A., 1992. Tensile and tensile fatigue behaviour of concrete; experiments, modelling and analyses. Heron, 37(1).

Ju, H., Kim, K.S., Lee, D.H., Hwang, J.H., Choi, S.H., and Oh, Y.H., 2015. Torsional responses of steel fiber-reinforced concrete members. Composite Structures, 129, pp. 143-156. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.04.003

Lee, J., and Fenves, G.L., 1998. Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures. Journal of Engineering Mechanics, 124(8), pp. 892-900. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(1998)124:8(892)

Lee, D.H., Hwang, J.H., Ju, H., Kim, K.S., and Kuchma, D.A., 2012. Nonlinear finite element analysis of steel fiber-reinforced concrete members using direct tension force transfer model. Finite Elements in Analysis and Design, 50, pp. 266-286. https://doi.org/10.1016/j.finel.2011.10.004

Lim, T.Y., Paramasivam, P., and Lee, S.L., 1987. Analytical model for tensile behavior of steel-fiber concrete. Materials Journal, 84(4), pp. 286-298.

Lövgren, I., 2005. Fibre-reinforced concrete for industrial construction–a fracture mechanics approach to material testing and structural analysis. PhD Thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, Chalmers University of Technology, Sweden.

Lubliner, J., Oliver, J., Oller, S., and Onate, E., 1989. A plastic-damage model for concrete. International Journal of Solids and Structures, 25(3), pp. 299-326. https://doi.org/10.1016/0020-7683(89)90050-4

Macgregor, J.G., and Wight, J.K., 2005. Reinforced Concrete: Mechanics And Design. Hoboken, NJ: Prentice-Hall.

Mansur, M.A., Nagataki, S., Lee, S.H., and Oosumimoto, Y., 1989. Torsional response of reinforced fibrous concrete beams. Structural Journal, 86(1), pp. 36-44.

Minelli, F., 2005. Plain and fiber reinforced concrete beams under shear loading: Structural behavior and design aspects. PhD Thesis, Department of Civil Engineering, University of Brescia, Italy.

Minelli, F., and Vecchio, F.J., 2006. Compression field modeling of fiber-reinforced concrete members under shear loading. ACI Structural Journal, 103(2), P. 244.

Oettel, V., 2023. Steel fiber reinforced RC beams in pure torsion—Load‐bearing behavior and modified space truss model. Structural Concrete, 24(1), pp. 1348-1363. https://doi.org/10.1002/suco.202200031

Okay, F., and Engin, S., 2012. Torsional behavior of steel fiber reinforced concrete beams. Construction and Building Materials, 28(1), pp. 269-275. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.08.062

Pfyl, T., 2003. Tragverhalten von stahlfaserbeton. PhD Thesis, Swiss Federal Institute of Technology, Switzerland. (in German).

Rakaa, R.K., and Abbas, R.M., 2024. Mechanical properties of lightweight EPS self-compacting concrete reinforced with steel fibers. Journal of Engineering, 30(6), pp. 125-140. https://doi.org/10.31026/j.eng.2024.06.08.

Rao, T.G., and Seshu, D.R., 2005. Analytical model for the torsional response of steel fiber reinforced concrete members under pure torsion. Cement and Concrete Composites, 27(4), pp. 493-501. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.03.006

Reuter, U., Sultan, A., and Reischl, D.S., 2018. A comparative study of machine learning approaches for modeling concrete failure surfaces. Advances in Engineering Software, 116, pp. 67-79. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2017.11.006

Saenz, L.P., 1964. Discussion of equation for the stress-strain curve of concrete. ACI Journal, 61, pp. 1227-1239.

المؤلفات المشابهة

يمكنك أيضاً إبدأ بحثاً متقدماً عن المشابهات لهذا المؤلَّف.

الأعمال الأكثر قراءة لنفس المؤلف/المؤلفين