ماذا يعني الإجهاد والإنفعال لقضبان التسليح؟
لقد تم الإبلاغ على نطاق واسع من نتائج العديد من الأبحاث أن تأثيرات الحبس في الخرسانة يمكن أن تزيد من قوة الضغط المحورية والليونة. ويرجع ذلك إلى وجود قوة الضغط الجانبية التي يوفرها الفولاذ المقيّد في الخرسانة. بالإضافة إلى ذلك، فإنّ الضغط الجانبي الذي يعمل على الخرسانة يزيد أيضًا من ليونة الخرسانة.
يتم تقييد التمدد الجانبي للّب الخرساني بالضغط الجانبي الناتج عن فولاذ الحبس الجانبي بحيث يتناقص منحدر الفرع النازل لما بعد الذروة لمنحنى الإجهاد والانفعال للخرسانة المحصورة مع زيادة درجة الحبس. حيث يهدف استخدام الحبس في اللب الخرساني إلى زيادة الليونة.
تتأثر المقاومة الناتجة عن التسليح المستعرض، من بين أمور أخرى، بنسبة التسليح المستعرض وقوة التسليح المستعرض وقوة الضغط للخرسانة والتباعد بين التسليح المستعرض وتكوين التسليح المستعرض في الخرسانة. حيث يجب اكتشاف علاقة الإجهاد والانفعال للتسليح لخصائصه، حيث يمكن استخدامه لاشتقاق نهجه أو نموذجها التحليلي.
تمت دراسة العديد من الدراسات حول هذه القضية بشكل جيد ودراستها سابقًا. ومن هذه الدراسات، تم الحصول على العلاقات التحليلية الكاملة بين الإجهاد والانفعال والتي تشمل استجابات المنحنى قبل وبعد الذروة. حيث يمكن استخدام علاقات الإجهاد والانفعال المقترحة بشكل أكبر من قبل المهندس لتصميم الأعضاء الخرسانية.
قد يؤدي استخدام كل من الحبس والألياف الفولاذية إلى زيادة ليونة الخرسانة. ولزيادة تحسين ليونة الخرسانة، يجب فحص التأثير المتزامن لألياف الفولاذ والتسليح الجانبية المجمعة لملاحظة سلوك الضغط والانفعال الفعلي للخرسانة. حيث يصف منحنى الإجهاد والانفعال سلوك القضبان الفولاذية تحت الأحمال.
يتم إنشاء منحنى الإجهاد والانفعال عن طريق اختبار عينات التسليح. كما يتم سحب عينة فولاذية تدريجيًا من خلال آلة اختبار حتى تنكسر، ويتم تسجيل الإجهاد والسلالات المقابلة. ومن ثم، يتم رسم الضغوط على طول المحور الرأسي، ونتيجة لهذه الضغوط، يتم رسم السلالات المقابلة على طول المحور الأفقي.
توجد نقاط علامة مختلفة على منحنى الإجهاد والانفعال تمثل المراحل المختلفة التي تمر بها عينة الفولاذ قبل الكسر. حيث أنه من الأهمية بمكان فهم منحنى الإجهاد والانفعال حتى تتمكن من فهم استجابة القضبان الفولاذية عند تعرضها للأحمال.
عندما تتعرض العينة الفولاذية للحمل، فإنّها تتصرف كمادة مرنة ممّا يعني أن الضغوط والإجهادات متناسبة. ولكن مع زيادة الحمل، تبدأ العينة في فقد تناسبها وتفشل في النهاية أو تنتج. حيث أنه عندما يزداد الحمل إلى ما بعد نقطة الخضوع، يمر القضيب الفولاذي بتصلب إجهاد ويمكن أن يتحمل ضغطًا أكبر، بعد أن يصل إلى نقطة التصدع.
منحنى الإجهاد والانفعال لقضبان التسليح:
عندما تتعرض العينة الفولاذية للحمل، فإنّها تمر بعدة مراحل مثل المرحلة المرنة، ونقطة الخضوع، والكسر. كما يتم عرض المراحل المهمة من مخطط الإجهاد والانفعال أدناه:
1. حد التناسب للتسليح:
يتم تمثيل هذه المرحلة على منحنى الإجهاد والانفعال من النقطة الأولية حتى نقطة اللدونة. وفي هذه المنطقة، يكون الضغط منخفضًا ولا يولد إجهادًا دائمًا. حيث أن الإجهاد والانفعال متناسبان مع بعضهما البعض، لذلك عند إزالة الضغط، يستعيد الشريط الفولاذي شكله الأصلي.
2. حد المرونة للتسليح:
وهي تقع بين نقطتي المرونة والخضوع على المنحنى. وَعندما يزداد الضغط على عينة الفولاذ بشكل أكبر، فإنّه سيخلق إجهادًا مرنًا. حيث أن الإجهاد والتوتر لا يتناسبان مع بعضهما البعض.
3. منطقه الخضوع للتسليح:
إنّها أهم نقطة على منحنى الإجهاد والانفعال من وجهة نظر التصميم. وهذه النقطة، التي يُشار إليها بمنطقة الخضوع على المنحنى، تعتبر نقطة الفشل في تصميم الهيكل الخرساني المسلح. لذلك، عندما يصل القضيب الفولاذي إلى نقطة الإنتاج في عنصر الخرسانة المسلحة، فسيتم اعتباره عضوًا فاشلاً.
نقطة الخضوع هي بداية تشوه البلاستيك للتسليح. حيث أن الإجهاد والضغط ليسا متناسبين. ونقطة الخضوع الأولى تسمّى نقطة العائد الأعلى بينما نقطة الخضوع الثانية هي نقطة العائد الأدنى.
4. نقطة ذروة القوة للتسليح:
مع زيادة الضغط إلى ما بعد نقطة الغلة، يحدث تصلب الإجهاد الذي يتم تمثيله من النقطة الخضوع إلى نقطة نقطة ذروة القوة، والتي بعدها يبدأ التعنق. حيث أنه أثناء تصلب الإجهاد، تخضع المادة لتغييرات في بنيتها الذرية والبلورية، ممّا يؤدي إلى زيادة مقاومة المادة لمزيد من التشوه. والحد الأقصى للتنسيق في مخطط الإجهاد والانفعال، أيّ نقطة ذروة القوة هي القوة المطلقة أو قوة الشد.
5. قوة الانهيار للتسليح:
قوة التمزق هي قوة المادة عند التمزق. حيث يُعرف هذا أيضًا باسم قوة الانهيار. كما أنها النقطة الأخيرة في مخطط الإجهاد والانفعال.
