SEISMIC BEHAVIOR OF BEAM COLUMN JOINTS STRENGTHENED WITH ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis) MS_Thesis(g201408840-Muhammad_Irfan).pdf Download (11MB) | Preview

Arabic Abstract

يشير الانهيارالناجم عن الزلازل السابقة إلى أن نقاط اتصال الجسور مع الاعمدة (BCJs) هي أكثر المناطق ضعفا وحرجا في الإطارات المقاومة للعزوم. ففي العقود القليلة الماضية، تم تطوير تقنيات تقوية مختلفة من أجل تعزيز الضعف في مقاومة القص لنقاط اتصال الجسور مع الاعمدة. في هذا البحث الحالي، تمت دراسة فعالية الخرسانة عالية الأداء والمقواة بالألياف الحديدية كسترة للتعزيز الزلزالي لنقاط اتصال الجسور مع الاعمدة التالفة وغير التالفة معمليا وحسابيا باستخدام النمذجة الغير خطية. حيث تم الاختبار على سبع عينات ذات مقاس 1/3 لنقاط اتصال الجسور مع الاعمدة الخارجية وبدون حديد تسليح في منطقة الاتصال. وقد تم تقسيم العمل التجريبي إلى قسمين أ) اصلاح عينات تالفة ب) اصلاح عينات غيرتالفة. تتألف المجموعة الاولى من ثلاثة عينات تالفة ومعرض العمود فيها الى حمل المحوري متغير .(CAL) تم إصلاح هذه العينات بطبقة ذات سماكة 30مم من الخرسانة عالية الأداء والمقواة بالألياف الحديدية وإعادة اختبارها تحت تحميل متغير. تم تحليل فعالية استخدام الخرسانة عالية الأداء والمقواة بالألياف الحديدية كسترة من خلال تقييم علاقة استجابة الحمل مع الازاحة ، الحمولة القصوى ، وقدرة تبديد الطاقة، وخصائص الصلابة ومقارنتها بالعينة في حالتها الاولى. اما المجموعة الثانية فتتألف من أربعة عينات غير تالفة لنقاط اتصال الجسور مع الاعمدة. وكان تم تعريض أحد هذه العينات للاحمال الزلزالية بدون استخدام تعزيز اوتقوية واعتبارها كعينة تحكم. في هذه المجموعة، تم استخدام اثنين من التقنيات (الطرق) المختلفة لتطبيق السترة الخرسانية العالية الأداء والمقواة بالألياف الحديدية. أ) الطريقة الاولى وذلك باستخدام الرمل تحت ضغط قوي لاعداد سطح العينة ومن ثم صب الخرسانة عالية الأداء. ب) الطريقة الثانية وذلك بربط ألواح ذات سماكة 30 مم من الخرسانة عالية الأداء والمسبق صبها عن طريق استخدام الايبوكسي لتثبيتها على العينة. وقد تم تقييم فعالية الخرسانة عالية الأداء في رفع كفاءة العينات عند تعريضها للتحميل الدوري العكسي. وكانت الاختبارات تتم تحت مايسمى بتحكم الازاحة وقد كان الحمل المحوري المطبق على العمود (CAL) ثابت طوال الاختبار عند قيمة 150 كيلو نيوتن. وقد تم مقارنة النتائج للعينات المقواة بالخرسانة عالية الأداء مع عينة التحكم و ذلك من خلال القدرة على التحمل، وتدهور القوة، وتدهور الصلابة، وامتصاص الطاقة، وقابلية الازاحة. حيث أظهرت تحليل نتائج الاختبارات أن الطريقة الأولى للتقوية كانت فعالة جدا في مقاومة القص، وقدرة التشوه، وتأخير تدهور صلابة والقدرة على امتصاص الطاقة وذلك بالمقارنة مع الطريقة الثانية. تم تطوير نموذج باستخدام العناصر الغير الخطية والمحدودة باستخدام ABAQUS ، وقد كانت النتائج للنموذج مطابقة بشكل جيد مع النتائج التى تم الحصول عليها معمليا.

English Abstract

The destruction caused by past earthquakes fiercely indicated that beam-column joints (BCJs) are the most vulnerable and critical zone of RC moment resisting frames. In the past few decades, different strengthening techniques had been developed for strengthening the shear deficient BCJs. In the present research work, the effectiveness of UHPFRC jacket as a seismic strengthening solution for the damaged and undamaged exterior reinforced concrete (RC) BCJs having deficiencies in resisting the seismic action was experimentally studied and verified by generating the non-linear finite element models. The entire test matrix comprised of seven 1/3 scale exterior BCJ sub-assemblies with no stirrups in their joint region. The experimental work had been divided into two parts a) post-damage repairing b) pre-damage strengthening. The former set consisted of three damaged exterior BCJs with different column axial load (CAL). These specimens were repaired with a 30mm layer of UHPFRC and retested under monotonic loading. The efficiency of UHPFRC jacket was analyzed by evaluating the load-displacement response, max load carrying capacity, energy dissipation capacity, stiffness characteristics and comparison had been done with the corresponding values of the specimen in the virgin state. The second set comprised of four undamaged exterior BCJs. One of which was subjected to seismic excitation without strengthening in its as-built condition and considered as the control specimen. Two different methods used for strengthening consisted of: i) sandblasting the normal concrete substrate surface of BCJs and in-situ casting of a 30 mm thick UHPFRC jacket and ii) bonding 30 mm thick prefabricated UHPFRC plates to seismically deficient BCJ using epoxy resins and special fillers. The performance of UHPFRC jacketing in upgrading the BCJs was experimentally evaluated under reverse cyclic loading using displacement control approach keeping column axial load (CAL) constant at 150 kN. The results of upgraded BCJs included load carrying capacity, strength degradation, stiffness degradation, energy absorption and displacement ductility had been compared with the corresponding values of the control specimen. The analysis of test results showed that the first method of strengthening was highly effective in terms of shear capacity, deformation capacity, stiffness characteristics and energy dissipation capacity, as compared to the second method. Non-linear finite element models were developed using ABAQUS, which generated the results matching well with the respective experimental results.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Structural Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Osta, Mohammed
Committee Members:	Ahmad, Shamsad and Rahman, Muhammad Kalimur
Depositing User:	MUHAMMAD KHAN (g201408840)
Date Deposited:	15 Jun 2017 09:21
Last Modified:	30 Dec 2020 12:16
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140390