A Multicriteria Experimental Assessment and Ranking of Concrete Rebar Tying Methods. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF A Multicriteria Experimental Assessment and Ranking of Concrete Rebar Tying Methods.pdf Restricted to Repository staff only until 21 May 2027. Download (7MB)

Arabic Abstract

يُعدّ ربط حديد التسليح من العمليات الإنشائية المتكررة والكثيفة الاعتماد على العمالة، حيث يمكن أن تتراكم أوجه القصور البسيطة لتؤدي إلى انخفاض الإنتاجية، وزيادة التكلفة، وإجهاد العمال، وظهور هدر في سير العمل. تهدف هذه الرسالة إلى تقييم طرق ربط حديد التسليح من منظور البناء المتكامل واتخاذ قرار متعدد المعايير، وذلك لدعم اختيار الطريقة الأنسب بناءً على الأدلة والبيانات. تم اختبار اثنتي عشرة طريقة للربط، شملت الأدوات اليدوية التقليدية المعتمدة على أسلاك الربط، والأدوات شبه الالية، ومسدسات الربط الكهربائية، إضافةً إلى بدائل تجارية قائمة على المواد البلاستيكية، وذلك ضمن ظروف اختبار مُتحكَّم بها لتسليح بلاطة خرسانية وبمشاركة خمسة عمال. وقد جرى تقييم الأداء من خلال قياسات الإنتاجية، وسجلات الجودة والاعتمادية، وحسابات التكلفة واستهلاك المواد، والتقييم الأرغونومي، ورسم خريطة تدفق القيمة، بالإضافة إلى نموذج ترتيب مبني على أسلوب التحليل الهرمي للقرارات. أظهرت النتائج أن مسدس ربط الحديد ومسدس الربط المزود بوصلة تمديد حققا أعلى إنتاجية مباشرة، بزمن بلغ 3.092 ثانية/ربطة و3.764 ثانية/ربطة على التوالي، مقارنةً بـ 12.708 ثانية/ربطة للأداة شبه الآلية، و15.076 ثانية/ربطة للكماشة التقليدية. كما قدّم مسدس الربط المزود بوصلة تمديد أفضل أداء أرغونومي من خلال تقليل الانحناء، والإجهاد، ومتطلبات الحركة المتكررة للأطراف العلوية. ومع ذلك، فقد أدت التكلفة المرتفعة والانقطاعات المرتبطة بالاعتمادية إلى انخفاض الترتيب الكلي للطرق الكهربائية. وفقًا لنموذج التحليل الهرمي للقرارات، حصل معيار الإنتاجية على أعلى وزن نسبي بنسبة 26.07%، يليه معيار التكلفة بنسبة 24.65%، ثم الاعتمادية بنسبة 20.71%، والجودة بنسبة 15.04%، والأرغونوميا بنسبة 7.10%، واستهلاك المواد بنسبة 6.42%، مع نسبة اتساق بلغت 0.0084. وقد حققت الأداة شبه الآلية أعلى ترتيب بإجمالي درجة قدرها 0.8214، نظرًا لأنها وفّرت أفضل توازن بين الإنتاجية، والجودة، والاعتمادية، والأرغونوميا، والتكلفة، واستهلاك المواد. وبيّن رسم خريطة تدفق القيمة أن فرص التحسين الرئيسية لا تقتصر على زيادة سرعة الربط فحسب، بل تتركز أيضًا في أنشطة التحضير، والحركة، وإعادة العمل، والتأخيرات المرتبطة بالأدوات. وقد أدى تحسين بسيط في عملية تحضير أسلاك الربط إلى خفض زمن الإنجاز بنسبة 38.9% وتقليل استهلاك الأسلاك بنسبة 18.9% لكل 100 ربطة. أما الأنظمة القائمة على المواد البلاستيكية فقد أظهرت إمكانات واعدة، إلا أنها لم تكن جاهزة لاستبدال الطرق التقليدية ضمن ظروف الاختبار المعتمدة. تُظهر هذه الدراسة أن اختيار طريقة ربط حديد التسليح ينبغي ألا يعتمد على الممارسات التقليدية، أو توفر الأداة، أو الإنتاجية وحدها، بل يجب أن يستند إلى تقييم متكامل يشمل المعايير التشغيلية، والأرغونومية، والاقتصادية، ومعايير تحسين سير العمل وفق مبادئ البناء المتكامل.

English Abstract

Rebar tying is a repetitive and labor-intensive construction operation in which small inefficiencies can accumulate into productivity loss, cost increase, worker fatigue, and workflow waste. This thesis evaluates rebar-tying methods from a lean construction and multi-criteria decision-making perspective to support evidence-based method selection. Twelve methods, including conventional wire-based manual tools, semi-automatic tools, powered tying guns, and commercially available plastic-based alternatives, were tested under a controlled slab reinforcement setup using five laborers. Performance was assessed through productivity measurements, quality and reliability records, cost and material-consumption calculations, ergonomic assessment, value stream mapping, and an Analytic Hierarchy Process ranking model. The Rebar Tying Gun and Tying Gun with Extension recorded the fastest direct productivity at 3.092 s/tie and 3.764 s/tie, respectively, compared with 12.708 s/tie for the Semi-Auto Twister and 15.076 s/tie for the conventional Plier. The Tying Gun with Extension provided the best ergonomic performance by reducing bending, fatigue, and repetitive upper-limb demand. However, high cost and reliability interruptions reduced the overall ranking of the powered methods. Under the AHP model, productivity received the highest weight at 26.07%, followed by cost at 24.65%, reliability at 20.71%, quality at 15.04%, ergonomics at 7.10%, and material consumption at 6.42%, with a consistency ratio of 0.0084. The Semi-Auto Twister achieved the highest rank with a score of 0.8214 because it provided the best balance of productivity, quality, reliability, ergonomics, cost, and material consumption. Value stream mapping showed that major improvement opportunities existed in preparation, movement, rework, and tool-delay activities rather than in tying speed alone. A simple wire-preparation improvement reduced the cycle time by 38.9% and wire consumption by 18.9% per 100 ties. The plastic-based systems showed potential but were not ready to replace conventional methods under the tested configuration. The study demonstrates that rebar-tying method selection should be based on integrated operational, ergonomic, economic, and lean process criteria rather than tradition, tool availability, or productivity alone.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Construction Civil Engineering Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Architectural Engineering and Construction Management
Thesis Advisor:	Khwaja Mazher,
Thesis Committee Members:	Mubashir Aziz, Ibrahim Wuni,
Depositing User:	MOHAMED MUDAWI (g202318810)
Date Deposited:	21 May 2026 07:18
Last Modified:	21 May 2026 07:18
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144418