RELIABILITY-BASED STRENGTH PREDICTION MODEL FOR CORRODED REINFORCED CONCRETE COLUMNS AND BEAM-COLUMNS. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (PhD dissertation) PhD_Thesis_200503590.pdf Download (6MB) | Preview

Arabic Abstract

تعتبر الأعمدة الخارجية بنوعيها المركزية و اللامركزية التحميل من العناصر الحاملة الرئيسية في أي منشاة، مثل المبنى أو الجسر، وهي العنصر الأكثر تعرضا لهجوم الكلوريد. ويعتبر الكلوريد المحفز الرئيسي لتآكل حديد التسليح والذي يعتبر السبب الوحيد لتدهور الخرسانة. يتكون هذا البحث من ثلاثة عناصر رئيسية: (1) العمل التجريبي الواسع التي يتم من خلاله الحصول على البيانات المعملية والخاصة بالقوة المتبقية للأعمدة المركزية و اللامركزية التحميل والناتجة من تآكل حديد التسليح (2) التقديرات التحليلية والتجريبية للقوة المتبقية للعناصر المتآكلة (3) التحليل الموثوق لتقدير احتمالية الفشل باستخدام محاكاة مونت كارلو(MCS). بالنسبة للعمل التجريبي ، فقد تم تعريض العديد من عينات الخرسانية المسلحة للتآكل المتسارع وذلك باستخدام التيار لعمل درجات مختلفة من التلف الناتج عن التآكل. شملت المتغيرات المعملية: مدة التآكل، والمقطع العرضي للعينة، قطر حديد التسليح الرئيسي و لامركزية التحميل(e). كما تم اجراء الاختبار علي 20 عينه من الأعمدة المركزية التحميل و 62 عينه من الأعمدة اللامركزية التحميل لتشمل جميع المتغيرات المعملية. 14 عينه كانت عينات متكررة من اجمالي 82 عينه، وقد تم استخدام 4 عينات للتحقق النموذج، 64 عينه استخدمت في تطوير نموذج تقدير القوة المتبقية من البيانات المعملية ، و قد تم الاشارة إلى النقص في قوة العنصر المتآكل كدالة في درجه التلف الناتج عن التآكل. ان المعلومات الخاصة بالنقص في قوة العنصر المتآكل مفيدة في تقييم حالة العنصر الانشائي المتدهور والوقت المناسب لإعمال الصيانة. تم استخدام نموذج العناصر المتناهية في الصغر (FE) للتقدير النظري للقوة المتبقية للعنصر الخرساني المسلح والمعرض لدرجات مختلفة من التلف الناتج عن التآكل بناء على قوة التماسك بين حديد التسليح والخرسانة، نقصان مساحة المقطع لحديد التسليح، نقصان في اجهاد الخضوع لحديد التسليح وتشقق الخرسانة. و باستخدام جميع المتغيرات الهامة التي تحكم قوة المقطع الانشائي، تم اقتراح التحليل الموثوق للعنصر الانشائي باستخدام محاكاة مونتي كارلو لتقدير احتمالية الفشل بالاعتماد علي التقدير النظري للقوة المتبقية

English Abstract

The exterior columns and beams-columns are the key load-bearing elements in any structure, such as a building or a bridge and they are the most exposed structural components to chloride attack. This chloride-induced corrosion of steel reinforcement is the single most prevalent cause of concrete deterioration. This research has three major components: (i) an expanded experimental work in which experimental data on strength reduction of column and beam-column members due to corrosion were collected; (ii) analytical and empirical predictions of residual strength of corroded members and (iii) a reliability analysis to estimate the probability of failure based on Monte Carlo simulation. For experimental work, a number of reinforced concrete specimens were subjected to accelerated corrosion using impressed current to induct various degrees of corrosion damage. The experimental variables included: corrosion duration, the cross section of a member, the diameter of main reinforcement and the eccentricity of applied load. A total of 20 column specimens and 62 specimens for beam-columns were tested to include all variables. Out of 82 specimens, 14 specimens were repeated specimens, 4 specimens were used for verification and 64 specimens were used in developing the predictive model. From the experimental data, the reduction in strength of a corroded member is indicated as a function of the degree of corrosion damage. The information on the strength reduction factor is useful in assessing the condition of a deteriorated structure and a timely repair. The finite element method was used for theoretical prediction of the load carrying capacity of corroded reinforced concrete member based on bond-slip between the steel bars and concrete, the reduction of bars section area, decrease in bars’ yielding strength and cracking of concrete for different degree of corrosion. Using all significant parameters that govern strength, a structural reliability analysis is proposed deploying Monte Carlo simulation to estimate the probability of failure based on theoretical prediction.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Civil Engineering > Structural Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Azad, Abul Kalam
Committee Co-Advisor:	Selim, Shokri
Committee Members:	Baluch, Muhammed and Ahmad, Shamshad and Maslehuddin, Mohammad
Depositing User:	MOHAMEED ALOSTA (g200503590)
Date Deposited:	09 Jun 2013 07:37
Last Modified:	01 Nov 2019 15:38
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138922