TY - JOUR ID - TI - Experimental and Finite Element Investigation of Composite Beams دراسة عملية وبطريقة العناصر المحددة للروافد المركبة المكونة من عتبات خرسانية مسلحة مصبوبة في حديد الساقية AU - Laith Khalid Al-Hadithy ليث خالد الحديثي PY - 2008 VL - 11 IS - 1 SP - 1 EP - 18 JO - Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences مجلة النهرين للعلوم الهندسية SN - 25219154 25219162 AB - Four reinforced concrete beams of rectangular crosssectionsand four corresponding composite onesconsisting of reinforced concrete prisms cast intosteel channels with shear connectors weremanufactured, loaded, and tested in the laboratory tomeasure mid-span deflections, and to observefracture criteria. The reinforced concrete prism ofeach of the four composite beams is of rectangularcross-section and identical to its correspondingreinforced concrete beam.Load-deflection behavior and fracture pattern atfailure obtained experimentally for each of the eightbeams were compared with those predicted by anonlinear three-dimensional finite element analysisusing the analysis system computer program(ANSYS V. 5.4) in which the reinforced concrete, thesteel channel, and the interaction between reinforcedconcrete and steel channel were modeled byisoparametric eight-node brick elements, four-nodeshell elements ,and the five-node interface elements,respectively.High agreement between the experimental tests andthe numerical models was obtained for loaddeflectionbehavior represented by maximumdifferences of 11% and 7% for composite and noncompositebeams, respectively. In addition, a perfectcoincidence in predicting fracture pattern at failure bythe two methods was realized.Comparisons between flexural behaviors for each ofthe present four pairs of correspondent composite andnon-composite beams show that introducing theintegrated steel channels highly increases the ultimateload capacity by 155% to 500% -depending on theratio of steel channel area to gross concrete area, anddecreases the ductility ratio by 26.4% to 36.7% -depending on the ratio of steel channel area to tensionreinforcement area.A parametric study on the effect of flange width ofthe steel channel show that a 40% increase in theultimate load capacity can be realized by a one-thirdincrease in that parameter with a slight decrease inductility ratio.

تم في الدراسة الحالية التصنيع والتحميل والفحص المختبري لأربعة روافد خرسانية مسلحة ذوات مقاطع عرضية مستطيلة ، واربعة روافد مركبة مقابلة لها تتكون من عتبة ( موشور prim) خرسانية مسلحة مصبوبة في قطعة حديد ساقية مع روابط قص ، وذلك لغرض قياس الهطول في منتصف الفضاءات ولمعاينة ظاهرة التصدع.ان الموشور prism الخرساني المسلح لكل من الروافد المركبة الأربعة ذو مقطع عرضي مستطيل مماثل للمقطع العرضي للرافدة الخرسانية المسلحة (غير المركبة ) المقابلة لها.كما تمت مقارنة سلوك الحمل-الانحراف ونمط التصدع عند الفشل المستحصلين من الفحص المختبري لتلك الروافد ( المركبة وغير المركبة ) مع السلوك المحسوب من قبل التحليل اللاخطي ثلاثي الأبعاد بالعناصر المحددة باستخدام برنامج التحليلات الأنشائية ANSYS V. 5.4 الذي تم فيه تمثيل الخرسانة المسلحة ، حديد الساقية ، والترابط بين الخرسانة المسلحة ومقطع حديد الساقية بالعناصر الطابوقية ذوات الثمان عقد ، العناصر القشرية ذوات الأربع عقد ، والعناصر البينية خماسية العقد ، على التوالي.تم الحصول على توافق عال بين نتائج الفحوصات المختبرية والنماذج الرياضية في سلوك الحمل-الأنحراف والذي يتمثل في قيم قصوى للأختلاف لاتتجاوز نسب 11% و7% للروافد المركبة وغير المركبة ، على التوالي.علاوة على ذلك ، فقد تحقق التطابق التام بين الطريقتين في تحديد نمط التصدع عند الفشل.ان المقارنات بين سلوك الأنحناء - لكل زوج من الازواج الاربعة الحالية للروافد المتقابلة المركبة وغير المركبة - تبين بأن استحداث حديد الساقية المدمج يرفع قيم قابلية التحمل القصوى بنسب تتراوح بين 155% و 500% - أعتمادا على نسبة مساحة مقطع حديد الساقية الى مساحة المقطع الخرساني الاجمالي ، مع خفض نسب المطيلية بنسب تتراوح بين 26.4% و 36.7% - أعتمادا على مساحة مقطع حديد الساقية الى مساحة مقطع حديد تسليح الشد.بينت دراسة مقارنة بخصوص تأثير عرض طوق مقطع حديد الساقية بأن زيادة قدرها 40% في قابلية التحمل القصوى يمكن تحقيقها بزيادة عرض طوق مقطع حديد الساقية بمقدار الثلث ، يرافقها نقصان طفيف في نسبة المطيلية. ER -