EXPERIMENTAL AND FEM INVESTIGATION OF THE PERFORMANCE OF CONCRETE MASONRY WALLS RETROFITTED USING STEEL FIBER REINFORCED MORTAR ADMIXED WITH MICROSILICA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF EXPERIMENTAL_AND_FEM_INVESTIGATION_OF_THE_PERFORMANCE_OF_CONCRETE_MASONRY_WALLS_RETROFITTED_USING_STEEL_FIBER_REINFORCED_MORTAR_ADMIXED_WITH_MICROSILICA.pdf Download (7MB) | Preview

Arabic Abstract

على الرغم من أنَّ معظم المنشآت في الوقت الحاضر مبنية باستخدام الخرسانة المسلحة والحديد، فإنه لا يزال استخدام مباني الطوب الخرسانية هو شائع جداً. ونظراً لسهولة تركيب جدران الطوب الخرسانية وانخفاض التكلفة وتوفرها في أنواع مختلفة، ما زال الناس يستخدمونها في البناء، بحيث أنها تمثل غالبية المباني السكنية في الدول النامية. تعتبر جدران البناء غير المدعمَّة عنصر فعَّال في مقاومة إجهاد الضغط لكن أداءها يكون ضعيفاً عند تعرضها لأي أحمال جانبية مثل الرياح والزلازل. ومن الملاحظ أن أغلب المباني القائمة قد شُيدت بدون أخذ مخاطر الزلازل في الإعتبار عند التصميم، ولذلك ظهرت الحاجة لتقوية جدران هذه المباني لتحسين قدرتها في مقاومة الدمار المحتمل للزلازل. يهدف هذا العمل إلى تقوية جدران الطوب الخرسانية غير المدعمة باستخدام طبقات الملاط(SFRM) المُقَوَّى بألياف حديدية ومخلوط بمادة الميكروسيليكا. ونظراً للتطوَّر الواضح في استخدام المعادن بحجم الميكرو كإضافة للإسمنت، فقد تم اإضافة مادة الميكروسيليكا لملاط (SFRM)، حيث تعمل الميكروسيليكا على تحسين قوة الملاط وزيادة كثافته وتقلليل المسامات والنفاذية، لكنها لا تحسن مقاومة الملاط لإجهاد الشد. لذلك، تم استخدام الياف الحديد في الملاط (SFRM) لزيادة مقاومته لإجهاد الشد وتطوير درجة قابليته للسحب. تم اعداد جدران غير مدعمة باستخدام الطوب الخرساني المجوف بمقاييس كبيرة وصغيرة وتم طلائها بملاط (SFRM) من جهة وجهتين، كما تم استخدام الملاط كغراء بين الطوب لدراسة أدائها في مقاومة الاجهاد الافقي والرأسي. كما تم أيضا تصميم نماذج(FEM) باستخدام (CDP) المتوفرة في برنامج .(ABAQUS) وقد أجريت الاختبارات المعملية للخواص الميكانيكية لمكونات الجدار من أجل استخدامها كبيانات لنموذج (FEM) ومعايرته الفعلية مع نتائج التجارب المعملية. أثبتت نتائج الاختبارات المعملية لهذا العمل أن هناك زيادة ملحوظة في مقاومة قوة القص لجدران الطوب غير المدعمة والمعدلة باستخدام (SFRM). وأظهرت مخرجات المحاكاة (FEM) اتفاق جيد مع النتائج التجريبية للجدران المدروسة من حيث نمط الفشل والصلابة وقوة التحمل.

English Abstract

Although the constructions of buildings are nowadays built using mainly reinforcement concrete and steel, still the use of concrete unreinforced masonry buildings is very common. Because of easy installing, low cost and availability in different types, people keep using the unreinforced masonry (URM) wall and it represents the majority of the residential building in the developing countries. The URM walls can act as a compressive element with a high capacity. However, it shows weak performance when exposed to in-plane lateral loads such as wind and earthquake. Unfortunately, most of the existing URM buildings were constructed without taking the earthquake hazards into account. Therefore, a need has emerged in the direction of strengthening these walls to improve their ability to withstand potential seismic damage. This work was aiming to retrofit the URM walls using steel fiber reinforced mortar (SFRM) as coating layers. The advancement of micro-mineral additions to cement as cementitious materials has been exploited where the microsilica was used as a cement replacement in the SFRM. Microsilica enhances the mortar strength, increases the density and reduces the permeability and porosity. Consequently, steel fiber was employed in the mix of the SFRM in order to increase the tensile strength and mortar ductility. URM hollow concrete prisms and walls were prepared and retrofitted in one side and both sides and using SFRM in the joint in order to study the performance against lateral load as well as axial stress. In addition, FEM modeling was conducted using Concrete Damage Plasticity (CDP) available in ABAQUS. Laboratory tests for mechanical properties of the masonry components were conducted in order to be used in the FEM input for actual calibration with the experimental tests. Results of this work have indicated that there is a significant increase in the shear capacity of the URM walls retrofitted using SFRM. Furthermore, the FEM simulations showed a good agreement with the experimental results for both prisms and walls in terms of failure mode, stiffness and strength capacity.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Structural Engineering Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Gadhib, Ali
Committee Members:	Rahman, Muhammad and Omar, Baghabra Al-Amoudi and Mohammed, Al-Osta
Depositing User:	MADYAN ABDULWAHAB AL-SHUGAA (g200681820)
Date Deposited:	22 May 2016 12:01
Last Modified:	01 Nov 2019 16:34
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139965