EXPERIMENTAL AND NUMERICAL INVESTIGATION OF THE FLEXURAL BEHAVIOR OF BFRP REINFORCED CONCRETE BEAMS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Master of Science thesis) Thesis - final.pdf Restricted to Repository staff only until 28 December 2023. Available under License Creative Commons Attribution No Derivatives. Download (3MB)

Arabic Abstract

إنَّ قضبان البوليمر المقوَّى بألياف البازلت (قضبان البازلت) ظهرت كقضبان غير معدنية صالحة لتسليح الهياكل الخرسانية بسبب التوفر الواسع لموادها الخام، عملية تصنيعها الصديقة للبيئة، تحملها الممتاز و خصائصها الميكانيكية العالية. يرَّكز هذا البحث على استجابة العزوم والإزاحة الخاصة بالعوارض الخرسانية عادية الإجهاد وعالية الإجهاد المسلَّحة بقضبان البازلت. فتم اختبار خمسةَ عشر عارضة خرسانية بطول مترين ونصف المتر تحت أربع نقاط تحميل. تضمَّنت متغيرات البحث نسبة التسليح، حجم قضبان التسليح، نوع قضبان التسليح وإجهاد الخرسانة. نتائج الاختبارات التي ظهرت تم مقارنتها بالتوقعات المحسوبة طبقاً لأحدث نسخة من دليل التصميم الأمريكي. فكانت التوقعات الخاصة بقدرة تحمل العزوم متوافقة بشكل جيد مع نتائج الاختبارات. بينما كانت التوقعات الخاصة بعزوم تشقق الخرسانة مُبَالغ في تقديرها. وعلى الخلاف، كانت التوقعات الخاصة بالإزاحة عند منتصف العوارض الخرسانية أقل بكثير من نتائج التجارب سواءٌ كانت عند أحمال التشغيل أو أقصى قدرة تحمل. تم اقتراح تعديلات لمعادلات التوقع لتحسين دقتها عند حساب عزوم تشقق الخرسانة و إزاحة منتصف العوارض الخرسانية عند أحمال التشغيل. أيضاً تم تقدير معامل الترابط بين الخرسانة والقضبان البازلتيه لكل من العوارض الخرسانية المسلحة عادية الإجهاد وعالية الإجهاد. وأخيراً تم استخدام نمذجة العناصر المنتهية لمحاكاة اختبار العوارض الخرسانية وعمل دراسات على متغيرات إضافية وكانت نتائج المحاكاة على وفاق مع نتائج الاختبارات العملية.

English Abstract

Basalt fiber-reinforced polymer (BFRP) bar is emerging as a potential non-metallic reinforcement for concrete structure due to the wide availability of its raw materials, its environmentally friendly manufacturing process and its excellent mechanical and durability properties. This paper focuses on the flexural and deflection response of normal and high-strength concrete (HSC) beams reinforced with BFRP bars. A total of fifteen simply supported concrete beams were tested under four-point loading on a flexural span of 2.5 m. The study parameters were the reinforcement ratio, BFRP bar size, concrete strength and bar type (BFRP, GFRP and Steel). The experimental results were compared to ACI 440.1R-15 predictions. The prediction of ultimate moment capacity was in good agreement with the experimental results, while the cracking moment was overestimated. Furthermore, the mid-span deflection was significantly underestimated at service and ultimate loads. Modifications in the empirical equations were proposed to enhance the predictions of cracking moment and mid-span deflection at service load. The bond coefficient k_b used for predicting the crack width was estimated at 0.89 and 1.12 for BFRP-reinforced normal concrete and HSC beams. Finite element modelling was used to simulate the tested beams and to conduct parametric studies. The results of the simulations were in good agreement with actual test results and the parametric studies outcomes were as expected. Finally, comparison was made between the test results and FEM results.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Structural Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Zahrani, M.M.
Committee Co-Advisor:	Rahman, MK
Committee Members:	Al-Osta, M. and Adekunle, S. and Al-Gadhib, A.H.
Depositing User:	OMAR MOSTAFA (g201376310)
Date Deposited:	01 Jan 2023 06:50
Last Modified:	01 Jan 2023 06:50
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142277