الملخص

تطور إستخدام المنشآت المركبة بشكل مطرد خلال العقود القليلة الماضية عقب معرفة مميزات وفوائد الأسقف الخرسانية المصبوبة على ألواح الحديد المدرفلة على البارد. إلا أنه ظهرت بعض السلبيات بسبب أن البلاطات المركبة ينتقل خلالها معظم الحمل فى إتجاه واحد أساسى هو إتجاه الدرفلة بغض النظر عن كون مثل هذه البلاطات ذات إتجاه واحد أو ذات إتجاهين كما هو معروف تبعاً لنسبة طولها إلى عرضها. وهذا يؤدى إلى زيادة الحمل على الكمرات الحاملة فى أحد الإتجاهات لكل باكية وهو الإتجاه المتعامد على إتجاه الدرفلة بشكل ملحوظ عن مثيلاتها فى الإتجاه الآخر حيث تكون تقريباً غير محملة مما يعد عاملاً سلبياً من الناحية الإقتصادية. لهذا السبب وغيره تمخضت لدينا فكرة إستخدام ألواح حديدية مدرفلة فى الإتجاهين.
ولإنجاز هذه الفكرة تم إختيار النموذج الرياضى الأفضل بطريقة العناصر المحددة "Finite Elements" من بين ثلاث نماذج مقترحة وهى المسماه بنموذج الشكل الحقيقى والنموذج المكافئ والنموذج الشبكى وذلك لتمثيل البلاطات المركبة ذات الألواح الحديدية المدرفلة فى الإتجاهين ومقارنة النتائج بتلك لنفس النموذج ولكن للبلاطات المركبة العادية المعروفة ذات ألواح الحديد المدرفلة فى إتجاه واحد فقط . ونظراً لعدم توفر نتائج معملية أو تحليلية عددية أو حتى إفتراضية معتمدة على الخبرة لمثل هذا النوع الجديد المقترح من الأسقف المركبة لتقييم النتائج فقد كان من الضرورى دراسة السلوك الإنشائى للبلاطات ذات الألواح الحديدية المدرفلة فى إتجاه واحد والمعروفة جيداً مسبقاً بإستخدام النماذج الرياضية العددية المقترحة للمفاضلة فيما بينها وتقييمها بما يتوفر لدينا من دراسات ونتائج معملية لبحوث سابقة فى هذا المجال.
وبعد إختيار النموذج الأفضل أجريت دراسة مستفيضة وموسعة لإستنتاج أثر بعض العوامل الهامة على السلوك الإنشائى للنوع المقترح من الأسقف المركبة مثل نسبة طول الباكية لعرضها والشروط الهندسية المحيطة بها وعمق لوح الحديد المدرفل ونسبة طول وحدة شكل الدرفلة لعرضها وكذلك تموضعها بالنسبة لوضع باكية السقف. تم التوصل لنتائج مثيرة ومشجعة للمضى قدماً فى هذا الإتجاه البحثى ووضعت بعض التوصيات الهامة التى تفتح الباب على مصراعيه أمام تطوير هذا النوع الجديد المقترح من الأسقف المركبة.

ABSTRACT

For few decades and since the well–known composite slabs consisting of reinforced concrete poured on corrugated steel sheet was achieved, the use of composite structures has grown widely. However, and since this type of slabs acts as a one-way slab due to the steel sheet ribs configurations, some problems have been created such as having two parallel heavily loaded beams in each panel while the other two perpendicular beams are almost unloaded; which is uneconomic.
Owing to the above reason and others, the idea of using two-way (or waffle) composite slabs was brought up. Carrying out such research required firstly choosing the most appropriate finite element modeling technique in representing the two-way or waffle composite slab and comparing its behavior to that of one-way. Three modeling techniques named real shape, equivalent and grillage models were tested and represented by two and three-dimensional finite element techniques to detect the best of them. Since no previous experimental, numerical or empirical results of waffle composite slab analysis were yet available to evaluate the modeling results, it was necessary to study also the behavior of the well-known one-way composite slab using the pre-mentioned modeling techniques.
After the best finite element model was selected, an extensive parametric study ; in which many influencing parameters were tested such as slab aspect ratio, slab boundary conditions, steel sheet depth, corrugation cell aspect ratio and its orientation ; was carried out in order to investigate the overall behavior of two-way composite waffle slab under different conditions.
Many encouraging and exiting results are obtained and important recommendations are stated which open the door completely for this new configuration or technique of composite slabs in design and erection of composite structures.