الإستدامة الإنشائية للبلاطات الخرسانية السندويجية خفيفة الوزن

رسالة ماجستير

اسم الباحث : سعاد عباس علي

الكلية : كلية الهندسة

الاختصاص : هندسة البنى التحتية‏

سنة نشر البحث : 2019

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

    المنشأت السندويجية الخرسانية هي نظام بنائي مبتكر وحديث مبني على الاستعمال الأفضل للمواد. الشكل الابسط من البلاطات السندويجية يتكون من طبقتين من الخرسانة تحيط بمادة قليلة الوزن ورخيصة. الطبقتين الخرسانية تربطان بروابط القص. الوظيفة الرئيسية لهذه الروابط هي نقل قوى القص لضمان عدم انزلاق الطبقات فوق بعضها البعض عند تعرضها للأحمال، وكذلك لغرض ربط طبقتي الخرسانة وجعلها تتصرف كوحدة واحدة.

    تتضمن الدراسة الحالية تحريات عملية عن تصرف البلاطات الخرسانية العاملة باتجاه واحد وكذلك بلاطة خرسانية صلدة. وقد درس تأثير استعمال مبدأ الساندويج. تحتوي الطبقات الخرسانية على ركام خفيف الوزن او ركام ‎ عادي كانت المتغيرات الاساسية لهذه الدراسة : نوع الركام المستعمل لإنتاج الخرسانة، الموقع المثالي لروابط القص من خلال استعمال نسب مختلفة لمساحة حديد روابط القص في الربعين الطرفيين من الفضاء بالمقارنة مع الربعين الداخليين من الفضاء .وقد درس تأثير زاوية الانحناء لروابط القص من خلال استعمال زاويتي انحناء (27º وº45) بنسب تسليح قص مختلفة .كذلك تم دراسة تأثير روابط القص المنفصلة التي تكون على شكل ‎W ‏بالمقارنة مع روابط القص المستمرة على طول الفضاء .

   في الدراسة الحالية، هناك نوعين من الركام خفيف الوزن التي استعملت لإنتاج خرسانة خفيفة الوزن (مكسر الطابوق الاتبولكايت: وهي صخور طبيعية تكسر وتحرق في درجة حرارة معينة) تم فحص العديد من الأسطوانات والمكعبات لغرض فحص خواص الخرسانة.

    تشير نتائج الفحوصات العملية الى انه يمكن أنتاج خرسانة بمقاومة انضغاط للأسطوانة بمقدار 1 2 ميكاباسكال وبكثافة جافة مقدارها 1949 كيلوغرام لكل متر مكعب حيث تم الحصول عليها باستعمال الاتبولكايت كركام خشن مع الرمل الاعتيادي والاسمنت و الملدنات الفائقة (PC-200) وتعتبر هذه الخرسانة خفيفة الوزن حسب معهد الخرسانة الأمريكي ACI 213R-03.

    عند استبدال الاتبولكايت بمكسر الطابوق مع المحافظة على نفس نسب الخلط، كانت مقاومة الانضغاط للاسطوانة 25.2 ميكاباسكال وبكثافة جافة مقدارها 1954 كيلوغرام لكل متر مكعب.  تصرفت كل البلاطات السندويجية كوحدة انشائية واحدة. وأظهرت متانة وصلابة أكثر من البلاطات (الصلدة) بالإضافة الى نقصان الوزن الكلي بحدود (%31.21- %42.75) من وزن البلاطة الخرسانية الصلدة.

    في البلاطات الساندويجية، أظهر استعمال مكسر الطابوق تحسن بمقدار الهطول، المطيلية، القساوة بحوالي %62.96 ، %39.64 ، %54.04 عند مقارنته مع استعمال الركام الخشن الاعتيادي الوزن ٠ مع انخفاض في الوزن الكلي بحدود %11.70. من جهة أخرى، استعمال الاتبولكايت كركام خشن في البلاطات يحسن القيمة العظمى للهطول، المطيلية، القساوة سوف تصبح %73.48 ، %38.75 ، %43.82 .هذا بالإضافة الى فائدة اخرى مكتسبة وهي نقصان الوزن بحدود 14.31 %.

من الواضح أن وجود الروابط القصية في الربعيين الطرفيين من الفضاء له تأثير اكبر من وجودها في النصف الوسطي من الفضاء. كذلك اثبتت النتائج ان استعمال روابط القص المستمرة بزاوية انحناء 27º افضل من استعمال روابط القص المنفصلة التي تكون على شكل W.

Structural Sustainability of Light Weight Sandwich Concrete Slabs

    Concrete sandwich structure is rather modern and inventive construction system based on the best use of materials. The simplest type of sandwich slabs consists of two concrete layers confine low weight material. The two concrete layers are connected by steel shear connector trusses. The shear connectors are essential functions to transmit the shear and to ensure that when the panel is bent, the faces do not slide over each other and to connect the concrete layers so that they behave as a single one unit.

     The present study involves experimental investigation on the behavior of one-way simply supported sandwich slabs and solid slab. The effect of using sandwich principle was studied. The concrete wythes were normal weight aggregate concrete or lightweight concrete; Therefore, the main variable of this study was; aggregate type that used to produce concrete. The other studied variable was the optimum position of shear connectors via using different shear connectors steel ratio at the two ends a fourth of span as compared with the middle section of the span. On the other hand, in this study, the effect of the inclined bent angle of shear connector truss was investigated by using two different bent angles (27˚and 45˚) with different shear connectors steel ratios. Moreover, the effect of using discrete W-shaped shear connector, as compared with continuous truss shear connector by using the same shear connectors steel ratio was examined.

    In the present work, two types of lightweight aggregate (waste crushed bricks and Attapulgite which is natural stones are broken and burned at a specified temperature) were used to produce structural lightweight aggregate concrete. Cylinders and cubes, for each type of concrete, were tested to observe the mechanical properties of concrete.

     The results indicate that the structural lightweight aggregate concrete (SLWAC) of Attapulgite (as a coarse aggregate), with using natural sand and high performance superplasticizers (PC-200), produces an average cylinder compressive strength of about 21 MPa and air dry density of 1940 kg/m3, which agree with the requirements of SLWAC according to ACI 213R-03 and ASTM 330-05.

When Attapulgite is replaced with the waste crushed bricks, with the same mix proportion, the average cylinder compressive strength and air dry density are 25.2 MPa and 1954 kg/m3, respectively.

     All sandwich slabs behave as one structural unit. Also, all sandwich slabs exhibit more ductility and toughness than solid slab. Additionally, they have low total weight by about (42.75%- 31.21%) of the weight of solid slab.

     In sandwich slabs, using crushed bricks as aggregate in slabs shows increment in the deflection, ductility, and toughness by about 62.96%, 8.62%, 54.04% when is compared with slab with normal coarse aggregate accompany with decreeing total weight by 11.70%. On the other hand, when using Attapulgite as course aggregate in slab, the increment in the max deflection value, ductility index (μΔ), toughness was 73.48%, 38.75%, 43.82%, respectively. Additionally, gaining another benefit which is decreasing the total weight by 14.31 %.

     It is clear that the presence of shear connectors in the ends one-fourth (1/4) of span has significant performance than in the center of the panel, therefore.

    Also, the results indicate that using a continuous truss shear connector with 27˚ is better than using discrete W-shaped shear connectors with 45˚.