سلوك العتبات العميقة الخرسانية المسلحة ذاتية الرص المعرضة للهب النار

الباحث

حيدر صادق محمد علي الاعسم

المشرف

نبيل عبد المجيد البياتي - بسمان رياض محمد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة المدنية / الهندسة المدنية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Self-compacting concrete;Deep beams;Fire flame;Structural behavior

سلوك العتبات العميقة الخرسانية ذاتية الرص المعرضة الى لهب النار الأبنية والمنشاءآت الخرسانية المسلحة Bale ما تكون عرضة للحرائق، والتى يمكن أن تسبب أضرارا للأعضاء الخرسانية. قد يكون الضرر طفيفا أو كارثيا. لذلك يجب توضيح نوع ومقدار التدهور الذي يمكن أن يسببه الحريق. يهدف هذا البحث إلى التحقيق فى السلوك والخصائص الميكانيكية لأحد الأعضاء الانشائية الرئيسية وهو العتبة الخرسانية المسلحة العميقة المصنوعة من الخرسانة ذاتية الرصء عند تعرضها الى حريق ولهب النار المباشر. يتضمن البرنامج العملي (المختبري) دراسة تأثير درجة حرارة الاحتراق ومدة التبريد وطريقة التبريد (سريعة أو بطيئة) على بعض الخواص الميكانيكية الهامة لنماذج من الخرسانة ذاتية الرص ومقارنتها بالخواص مع نماذج من نفس الخرسانة بحالتها الاعتيادية السليمة (غير المعرضة للحريق) مثل مقاومة الانضغاط ومقاومة الانحناء ومعامل المرونة. كما تم اجراء اختبارات اضافية لدراسة تأثير لهب النار من درجة الحرارة عالية على سلوك القص لعتبة عميقة من الخرسانة الذاتية الرص ذات الاسناد البسيط وبأبعاد ale(150x400x1400) ومسلحة بكمية حديد متساوية وتحت تأثير نقطتين من الحمل المركز المتناظر على السطح العلوي للعتبة العميقة. يتكون العمل المختبري من صب (15) عتبة عميقة لتقدير تأثير درجة حرارة الاحتراق العالية ومدة التعرض للحريق وطريقة التبريد على الخصائص الميكانيكية للخرسانة والسلوك الإنشائي المعتمد على التحميل للعتبات العميقة والهطول الشاقولى الحاصل فى المنتصف والازاحة الافقية للمسند ونمط الشقوق. قسمت العتبات إلى ثلاث مجموعات وفقا لنسبة مسافة القص الى العمق الفعال للعتبة (a/d) وهي 0.8 و1.0 و1.2. يتم صب واختبار خمس عتبات لكل de gene وتم اختبار عتبة عميقة واحدة كعتبة مرجعية غير معرضة ،GI jin والاعتاب الأربعة الأخرى يتم تعريضها لاحتراق بلهب النار المباشر ولدرجة حرارة تصل الى 800 درجة مئوية ولمدتين زمنيتين (6 او 2) ساعة وبعدها تبرد إما ببطء حيث تترك بالهواء أو بسرعة عن طريق رشها بالماء. أظهرت النتائج أن حرق الخرسانة لمدة 6 ساعات وتبريدها ببطء أو بسرعة تسبب في انخفاض في قوة الانضغاط بمقدار 90038 أكثر من حرقها لمدة 2 ساعة. كما أن تبريد الخرسانة المحروقة لمدة ساعتين وست ساعات بالطريقة السريعة تسبب في انخفاض في قوة الانضغاط أكثر من التبريد البطيء بنسبة 7 9,015.29 على التوالي. انخفضت كثافة الخرسانة قليلا عند الاحتراق بنسبة قصوى 908. حدث نفس التأثير لمعامل التمزق ومعامل المرونة للخرسانة. من حيث الاعتاب العميقة ولجميع النسب المئوية ald المعتمدة في هذه Guu pall فشلت معظم الاعتاب العميقة بسبب الشد القطري. وهناك عدة اعتاب عميقة فشلت لسببين فشل الشد القطري مع التهشم بالخرسانة في منطقة الضغط بسبب التحميل من نقطتين. بعض الأعتاب المحترقة حدث فيها تشظي في بعض مناطق الغطاء الخرساني للجانب الخارجي للعتبة. بالنظر إلى نتائج اختبار العتبات العميقة، فإن زيادة فترة الاحتراق بالتبريد السريع يؤدي إلى مزيد من الانخفاض في حمل الفشل النهائي بمقدار 9051. واما طريقة التبريد ان كانت في الحالتين البطيئة او السريعة، فكلما زادت فترة الاحتراق، انخفض حمل الفشل النهائي بمقدار يتراوح ما بين )8 - 40(% بالنسبة الى الهطول الشاقولي الحاصل في منتصف العتبة فانخفض بشكل ملحوظ عند العتبة المعرضة للاحتراق. يعتمد الانخفاض في الهطول الشاقولي على نسبة Cus a/d نسبته وجدت ما بين (47 الى 56(% تم إنشاء التحليل العددي باستخدام نماذج العناصر المحدودة لتحليل جميع عينات الاعتاب العميقة المفحوصة وباستخدام برنامج Abaqus الإصدار 6.17. أظهرت نتائج تحليل العناصر المحدودة اتفاق مقبول في السلوك العام مقارنة بالنتائج العملية المختبرية في آلية الفشل وتشوه الحمل وسعة التحميل للأعتاب العميقة (المرجعية) غير المحترقة، لكن معظم العينات المحترقة أظهرت تمييرًا مختلفا نوعا ما مع النتائج العملية وهذا يعود لعدة أسباب مثل الشقوق الداخلية المتكونة من الحرق والغير المتضمنة في التحليل العددي وكذلك تدهور الحاصل بحديد التسليح لم يؤخذ في الاعتبار. اختلفت سعة التحميل العملية النهائية عن تنبؤات برنامج Abaqus بمتوسط 1.2/ للعينات غير المحترقة وحوالي 8/ للعينات المحترقة. بينما كان الفرق في الهطول عند الأحمال النهائية بحدود 6/ في المتوسط.

Reinforced concrete structures are vulnerable to fires, which can cause damage to concrete members. The damage may be minor or catastrophic. Therefore, it is required to clarify the type and amount of deterioration that fire can cause. This research intends to investigate the behavior and mechanical characteristics of the self-compacting concrete (SCC) deep beam when it is exposed to fire flame. The experimental program includes investigating the effect of burning temperature, duration of cooling, and method of cooling (fast or slow) on some important mechanical properties of the SCC compared with the undamaged (unfired) one such as compressive strength, flexural strength, and modulus of elasticity. Additional tests were conducted to study the effect of high temperature on the shear behavior of a simply supported SCC deep beam having dimensions of (1400×400×150mm) under two concentrated load at the deep beam's top surface. The experimental work consists of casting (15) deep beams to estimate the influence of burning temperature, duration of exposure to the fire, and cooling method on the mechanical characteristics of the concrete and the loading-dependent structural behavior of SCC deep beams, midspan deflections, and crack pattern. The beams were classified into three groups according to the a/d ratios which are 0.8, 1.0, and 1.2. Five beams per group were cast and tested, one beam was tested as a reference beam as an unburned beam, and the other four beams were exposed to 800oC fire temperature and cooled either slowly (left in air) or fast (by water) for 6 hours and 2 hours. The results show that burning the concrete for 6 hours and cooling it slowly or fast caused a decrease in compressive strength by 38% more than burning it for 2 hours. Also, cooling the burnt concrete for 2 hours and 6 hours in the fast method caused a decrease in compressive strength more than slow cooling by 16.7% and 15.2%, respectively. The concrete density slightly decreased by a max of 8% upon burning. The same effect occurred for concrete's rupture modulus and elastic modulus. In terms of deep beams and for all a/d percentages adopted in this study, Behavior of Reinforced Self-Compacting Concrete Deep Beams Exposed to Fire Flame - viii - most deep beams failed due to diagonal tension failure. Several beams failed due to diagonal tension failure and concrete crushing at the compression zone caused by two-point loading. Burning beams caused spalling of the outer side of the cover of the concrete. Considering the outcomes of the deep beam testing, increasing the burning period with fast cooling leads to a further decrease in ultimate loading by 51%. For either slow or fast cooling, the higher the burning period, the lower the ultimate load ranging by (8 - 40)%. The midspan deflection significantly decreased upon burning the beams. The decrease in midspan deflection depends on the a/d ratio is between (47 – 56)%. Numerical analysis using finite element models were created to analyze all the tested deep beam specimens using the Abaqus software version 6.17. Finite Element Analysis results showed acceptable agreement in general behavior compared with the experimental results in failure mechanism, load-deformation, and load capacity for unburned (reference) deep beams, but most burned specimens showed a distinction with the experiment due to several reasons like internal cracks from fire not included in FE analysis and steel reinforcement deterioration not take into account. The experimental ultimate load capacity varied from the Abaqus program's prediction by an average of 1.2% for unburned specimens and roughly 8% for burned specimens. While the difference in deflection at ultimate loads between the experimental and numerical results was 6%, on average.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب