نمذجة رياضية لسلوك الخرسانة المعززة بالألياف الفولاذية الإبرية على الضغط

Abstract

ما زالت الجهود العلمية والصناعية تسعى لتحسين الخصائص الميكانيكية للخرسانة بما في ذلك قدرتها على استهلاك الطاقة الخارجية المقدمة وتحقيق سعة أكبر من التشوهات. ضمن هذه المساعي تأتي محاولة إغناء الخرسانة بكمية من الألياف المعدنية التي أثبتت التجارب والدراسات أهمية دورها في تحسين مقاومة الخرسانة المنتجة المعززة بالألياف المعدنية على الضغط والشد والصدم وتحسين المطاوعة التي ساعدت في التطبيقات الإنشائية بشكل أفضل.

في هذا البحث واعتماداً على مجموعة من التجارب والاختبارات التي تم إنجازها على الخرسانة المعززة بالألياف الفولاذية المستخرجة من الإطارات المطاطية المستهلكة للسيارات، اقترحنا نماذج رياضية لتوصيف العلاقة التي تربط بين مقاومة الخرسانة وكلٍّ من عيار الإسمنت ونسبة الألياف من خلال مؤشرين أساسين هما المقاومة على الضغط والمتانة، كما اقترحنا نماذج رياضية لحساب الطاقة المبددة على الضغط باعتبارها المؤشر الأمثل لاستقراء متانة الخرسانة ودرجة مطاوعتها انطلاقاً من كمية الإسمنت ونسبة حجم الألياف المعدنية في الخلطة البيتونية .

Scientific and industrial efforts are devoted to improve the mechanical properties of concrete and transform this brittle material to ductile material and improve its ability to consume the supplied energy and achieve large deformation. One such effort is the enrichment of the concrete by the steel fiber whose experience and research studies have shown the importance of its role in improving the compressive and tensile strength and the impact, more also its plasticity that allow a best structural applications.

In this paper, depending on a range of experiments and tests that have been performed on concrete reinforced with steel fibers extracted from tire-consuming cars, we suggest mathematical models to characterize the relationship between concrete resistance and both of the quantity of cement and the volume percentage of fiber, through two indicators: the compressive strength and the toughness, as we propose mathematical models to estimate the strength of concrete and the degree of its ductility from the amount of cement and the volume ratio of the steel fibers in the concrete mix.