ما هو اختبار الالتواء؟
هي اختبارات تستخدام لتقييم استجابة القص للخرسانة حيث أنه يصعب الحصول على الاستجابة الكاملة لتشوّه الحمل للعينات الخرسانية غير المحنطة المعرضة للالتواء بسبب عدم استقرار الاختبار، في هذه المقالة سيتم مناقشة إجراء اختبارات الالتواء مع نظام اختبار الحلقة المغلقة على أسطوانات خرسانية مجوفة، إنَّ الفشل في عينات الفحص هو نتيجة انتشار صدع رئيسي واحد، يتم إدخال إشارة اختبار عبارة عن مزيج من عزم الدوران ودوران المقياس وقد تم إثبات أنها تُعطي تحكّمًا مُحسّنًا من خلال القضاء على عدم استقرار الاختبار.
يتم عرض وتحليل استجابة العينات الخرسانية لكل من اختبارات الالتواء الخاضعة للرقابة وغير الخاضعة للرقابة باستخدام معدات اختبار مصممة خصيصًا من حيث انتشار صدع رئيسي واحد، هناك اتجاه متزايد لاستخدام قوة أعلى للخرسانة والحديد في الهياكل الخرسانية المسلّحة، كما سيشهد المستقبل القريب تطبيقًا أوسع للأعضاء الذين يطبقون الخرسانة بقوة ضغط أعلى من 80 ميجا باسكال ومعززة بالحديد بقوة إنتاجية تبلغ 600 ميجا باسكال، وترجع هذه الشعبية الجديدة إلى خفة ونحافة هؤلاء الأعضاء جنبًا إلى جنب مع الترتيب المبسّط لتعزيزهم.
لا تزال هناك ضرورة لفحص الحد من الليونة الناتجة عن زيادة القوة. لذا، فإنَّ الحاجة تكمن في التحقق ممّا إذا كانت رموز التصميم الحالية تحت القوة قادرة على التحكّم بشكل مناسب في توازن القوة والليونة، على وجه الخصوص يجب فحص اللوائح المتعلّقة بالحد الأدنى لنسبة التعزيز في ضوء الحد الأدنى من متطلبات الليونة، هذا يتعلق أيضًا بتصميم الالتواء. على غرار الحد الأدنى من التعزيز للقص والانثناء، يهدف الحد الأدنى من التعزيز الالتوائي إلى تزويد العضو بمقاومة الالتواء اللاحقة كافية للتكسير. وهذا يعني التحكّم في عرض التشقق وتأمين ليونة كافية لمنع الفقد المفاجئ لقوة الالتواء بعد التشقق.
ومع ذلك، فقد أشار العديد من الباحثين بالفعل إلى المشكلات الناتجة عن التغيير السلوكي الناتج عن زيادة القوة أو ذات الصلة للحد الأدنى من نسبة التعزيز الالتوائي التي أوصى بها متطلبات كود البناء للخرسانة الإنشائية والتعليق، كما أن راسموسن وبيكرولوبيز وبرناردو قارن الخصائص الالتوائية للحزم المسلّحة المصنوعة من الخرسانة العادية والخرسانة عالية القوة ولخّصوا إلى أن استخدام الخرسانة عالية القوة كان مواتياً فيما يتعلق بصلابة الالتواء والإجهاد في التعزيز ولكن زاد الميل الهش بعد التشقق.
أجرى تشيو وآخرون اختبارات الالتواء النقي على الحزم المصنوعة من الخرسانة العادية والخرسانة عالية القوة للتحقق من تأثير الحد الأدنى من نسبة التعزيز في الاتجاهات الطولية والعرضية، استنادًا إلى نتائجهم التجريبية، وأفاد هؤلاء المؤلفون أن قوة ما بعد التكسير أيّ وضع الفشل المرن، تعتمد بشكل كبير على نسبة التعزيز الإجمالية في الاتجاهات الطولية والعرضية وكذلك نسبة التعزيز الطولي إلى التعويضي. كانت هذه التبعية أكثر وضوحًا في الأعضاء الخرسانية عالية القوة من تلك المصنوعة من الخرسانة العادية.
وفقًا لذلك، تهدف هذه المقالة إلى التحقق من مدى ملاءمة رموز التصميم الحالية للالتواء، لتحقيق هذا الهدف، يتم تحليل العلاقة بين الحد الأدنى لنسبة التعزيز الالتوائي ولحظة التصدّع الالتوائي نظريًا ويتم إجراء اختبار الالتواء النقي على عوارض مصنوعة من خرسانة 80 ميجا باسكال معززة بتقوية عالية القوة. علاوة على ذلك، تمت مناقشة العلاقة بين لحظة التصدع الالتوائي والسلوك المرن للحزمة المعززة مع الحد الأدنى لنسبة التعزيز الالتوائي لفحص الملاءمة النهائية للحد الأدنى لنسبة التعزيز الالتوائي.
اجراء اختبار الالتواء:
الخرسانة المستخدمة في تصنيع عينات الالتواء هي خرسانة عالية القوة بقوة ضغط فئة 80 ميجا باسكال، يضاف في العينات نسبة محدده من الرمل والركام ونسبة من الملدّن الفائق ويكون الإسمنت المستخدم هو الإسمنت البورتلاندي العادي وخبث الفرن العالي والرماد المتطاير، تم استخدام ست عينات من الخرسانة بنفس تركيبة المزيج وخضعت العينات للمعالجة الجافة بالهواء خلال 24 ساعة تليها 24 ساعة من المعالجة بالبخار بدرجة حرارة عالية عند 90 درجة مئوية.
تم تطبيق نفس عملية المعالجة على الاسطوانات المستخدمة لقياس قوة الضغط وقوة الشد والانقسام، متوسط معامل المرونة الذي تم قياسه على 19 أسطوانة هو 41.6 جيغا باسكال، يبلغ متوسط قوة الشد المقاسة على 28 اسطوانة 3.7 ميجا باسكال.
طريقة الاختبار:
تم تحميل العضو الالتوائي عموديًا من خلال الحزم الفولاذية التي تم التخلّص منها في نهايتيه لجعل الجزء البالغ طوله 1600 مم في مركزه يكون في الالتواء النقي، كما أنه تم تعليق كل دعم نهائي بواسطة كتلتين أسطوانيتين مع أسطح مشحمة والذي لا يسمح فقط بالدوران ولكن أيضًا بالحركة الطولية، تم تطبيق التحميل من خلال التحكّم في الإزاحة بسرعة 1.0 مم لكل دقيقة. كانت مدة الاختبار في المتوسط 60 دقيقة، بعد ذلك تم حساب زاوية الدوران بناءً على الانحرافات التي تم قياسها بواسطة محولين إزاحة تم وضعهما على طول جزء العضو في الالتواء النقي.
نتائج اختبار الالتواء:
كان هناك أنماط تصدع في الست عينات، يُلاحظ انخفاض قوة الالتواء بعد بدء الشقوق، لم تُظهر العينات اختلافًا معينًا في سلوك التكسير، بعد الشقوق الأولى لم يتم تطوير أيّ شقوق إضافية تقريبًا وزادت الشقوق الأولية إلى الفشل. وبالتالي، كما هو متفق عليه نظريًا فإنّ هذا يشير إلى أن الخرسانة عالية المقاومة لا يمكن أن تمنع الفشل الهش بعد التشقق بغض النظر عن مدى الرضا.
في بعض العينات الأخرى زادت فيها قوى الالتواء اللاحقة للتكسير وتم تطوير الشقوق الإضافية بسلوك ليلي، يبدو أن التوزيع الأفضل نسبيًا للشقوق حدث مع الحجم الأكبر. وأظهرت عينة واحدة سلوكًا مرنًا بسبب القيمة الكبيرة نسبيًا حتى إذا كان 1.33% أصغر من 1.62% من العينات السابقة.
