Shear Behaviour of RC Beams Strengthened by Ultra- High Performance Concrete. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_Thesis_-_ASHRAF_AWADH_BAHRAQ_g201406960.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

التطور في مواد البناء الخرسانية جعل من إصلاح وتقوية المنشئات الخرسانية القائمة أمراً ممكناً هذه الأيام. واحدة من تلك الخرسانات الحديثة هي الخرسانة فائقة الأداء (UHPC) والتي تمتاز بإنها قوية وديمومتها عالية. في هذا البحث، سلوك قوى القص في الجسور الخرسانية المقوية بإستخدام تلك الخرسانة تمت دراستها معملياً. أربعة عشر جسراً خرسانياً ضعيف في مقاومة القص تم صبها بالخرسانة العادية ومن ثم تمت التقوية بالخرسانة الفائقة الأداء (UHPC) بعدة طبقات مختلفة. في هذا البحث تم استخدام طريقتين في التقوية: إما بعملية صب الخرسانة فائقة الأداء مباشرةً على الجسور العادية، أو بإستخدام تقنية الإيبوكسي حيث تمت صب قوالب الخرسانية الفائقة مسبقاً ومن ثم تمت عملية لصق هذه القوالب على اسطح الجسر الخرساني المراد تقويته. جميع الجسور المقوية والعادية تم إختبارها عملياً (في معامل قسم الهندسة المدنية بجامعة الملك فهد للبترول والمعادن) حيث تم دراسة تأثير تغير النسبة بين مسافة القص (المسافة من نقطة الحمل إلى الدعامة) إلى عمق الجسر، كل النتائج المعملية اظهرت أن تقنية التقوية هذه ناجحة وقد عملت على زيادة مقاومة قوى القص، كما إنها قد حولت فشل الجسور من إنهيار مفاجئ وهش الى إنهيار مرن. أيضاً في هذه الدراسة البحثية، تم عمل نمذجة للجسور بإستخدام البرامج الهندسية من أجل دراسة توقع الفشل وأيضا سلوك تلك الجسور أثناء زيادة الأحمال. مقارنة نتائج التحليل الهندسي مع نتائج الإختبارات المعملية أظهرت توافقاً كبيراً في منحنيات الحمل والإنحناء كما أن توقع الإنهيار كان في توافق تام مع نتائج المعمل. اخيراً، تم إيجاد معادلة تقريبية لحساب حمل الفشل وتوقع الحمل الذي تشارك به الخرسانة الجديدة (خرسانة فائقة الأداء). أيضا تمت التحقق من المعادلة بإستخدام أحد الأبحاث السابقة في هذا المجال، حيث أظهرت النتائج تقارباً كبيراً في النتائج مما جعل المعادلة التقريبية من الأهمية بمكان.

English Abstract

Recent advances in concrete materials make it possible to repair or strengthen the existing concrete structures to extend their service life and ultimate load. One of these modern concretes is Ultra-High Performance Concrete (UHPC), which is strong and durable concrete. In this research, an experimental investigation of using UHPC for shear strengthening of conventional reinforced concrete (RC) beams was conducted. Thirteen RC beams that are deficient in shear were cast and strengthened with UHPC layers in different configurations. Two different strengthening techniques were used, either by casting the UHPC inside the beam mold using sandblasting preparation, or by bonding the precast UHPC strips using epoxy adhesive. The experimental tests of beams were carried out by varying the shear span-to-depth ratio (a/d = 1.0; 1.5; 2.0). The results of experimental tested beams revealed that the using of UHPC strengthening technique enhanced the shear capacity and shifted the failure mode from brittle to ductile. A numerical non-linear finite element model (FEM) using Abaqus package was developed to predict the behavior and failure load of retrofitted beams. In addition, a comparison study was presented between the experimental test results and the developed FE model. The results, namely: load-deflection response, ultimate load and failure modes, showed a high accuracy of the proposed numerical model. Finally, an analytical model was developed by setting an expression to predict the shear failure load and demonstrate the contribution of UHPC to the shear capacity of RC beams. In addition, the proposed model was validated using one of the previous researches. The results showed that the proposed model predicts the shear strength in good accuracy.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Osta, Mohammad A.
Committee Members:	Al-Zahrani, Mesfer and Al-Dulaijan, Salah
Depositing User:	ASHRAF BAHRAQ (g201406960)
Date Deposited:	24 Aug 2017 11:15
Last Modified:	31 Dec 2020 06:19
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140452