تأثير الأطواق على سلوك الأعمدة الخرسانية المسلحة القصيرة والنحيفة المقواة خارجياً بألياف الكاربون البوليمرية

الباحث

مصطفى صفاء علوان

المشرف

قيس فتاح سرسم - رائد ابراهيم خليل

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة المدنية / الهندسة المدنية

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

CFRP strengthening;Reinforced concrete columns;Ties spacing;Slenderness

يهدف هذا البحث التجريبي إلى دراسة تأثير تغيير المسافات بين أطواق التسليح الفولاذية على الأداء الهيكلي للأعمدة الخرسانية المسلحة القصيرة والنحيفة المقواة خارجياً بنظام البوليمرات المدعمة بألياف الكريون CFRP ولتحقيق هذا الهدف تم صب (YE) أريعة وعشرين نموذج من الأعمدة المسلحة باستخدام الخرسانة العادية، وتم تهيئتها واختبارها حتى الفشل تحت تأثير حمل ضغط محوري خالص. إن المتغيرات الأساسية التي تم اعتمادها في هذه الدراسة هي: (i) نسبة نحافة العمودء (ب) المسافات بين الأطواق الفولاذية، (ج) مستوى التقوية الخارجية التي يوفرها نظام البوليمرات المدعمة بألياف الكريون .CFRP تم تقسيم نماذج الأعمدة الأربعة والعشرين إلى مجموعتين رئيسيتين، تتكون المجموعة الأولى من )١١( اثني عشر عمودًا Lytle نحيفاً بقطر ١٠١ ملم وطول إجمالي غير مدعوم ٠٠٠١ ملمء والمجموعة الثانية تتكون Lead من )١١( اثني عشر عمودًا دائرياً قصيراً بقطر ١٠١ ملم وطول إجمالي غير مدعوم ٠٠١ ملم. تم تقسيم كل من هاتين المجموعتين الرئيسيتين إلى (TY) مجموعات فرعية تحتوي كل منها على )£( أعمدة والفرق بين هذه االمجموعات الفرعية هو المسافة البينية لأطواق التسليح الفولاذية، وكانت المسافات البينية التي استخدمت هي (10 و ١١5 و vale )١1١١ في كل مجموعة فرعية، تم ترك العمود الأول بدون أي تقوية خارجية لغرض استخدامه كعمود مرجع؛ في حين تم تقوية العمود الثاني والثالث والرابع بشرائط وألواح من البوليمرات المدعمة بألياف الكريون CFRP بحيث تغطي coe Vo) و )٠٠١ 99 من إجمالي المساحة السطحية المحيطية لكل عمود على التوالي. من خلال الفحوصات المختبرية لجميع الأعمدة coded وجد Gb زيادة ضغط الحصر الجانبي الداخلي الذي توفره أطواق التسليح الفولاذية له تأثير إيجابي كبير على قدرة التحمل القصوى لكل عمود وينطبق ذلك على الأعمدة القصيرة والنحيفة. بالنسبة للأعمدة القصيرة التي لا تحتوي على أية تقوية خارجية (أعمدة التحكم)، فقد أدى تقليل المسافات البينية بين أطواق التسليح الفولاذية من ١١١ ملم إلى 5 ملم و 3١ ملم إلى زيادة قدرة التحمل القصوى للأعمدة بنسبة 965,1 و 96748,4٠ على التوالي. اما بالنسبة للأعمدة النحيفة التي لا تحتوي على أية dag خارجية، فقد أدى تقليل المسافات البينية بين أطواق التسليح الفولاذية من ١٠١ ملم إلى ١١5 ملم و 3١ ملم إلى زيادة قدرة التحمل القصوى بنسبة YVV,VY 9 5 على التوالي. علاوة على ذلك فقد أظهرت نتائج الفحوصات أن نظام البوليمرات المدعمة بألياف الكاريون يعمل بشكل فعال في تعزيز الأداء الهيكلي للأعمدة القصيرة والنحيفة وتتأثر نسبة التحسن الذي يوفره هذه النظام بالمسافة البينية بين أطواق التسليح الفولاذية، ونسبة نحافة العمود، ونسبة التغطية الخارجية. على سبيل ،Shall وبالمقارنة مع أعمدة التحكم؛ فإن سعة التحمل القصوى للأعمدة القصيرة التي كانت فيها المسافة البينية بين أطواق التسليح الفولاذية 1١ ملم ونسبة التغطية الخارجية بالبوليمرات المدعمة بألياف الكاريون coe FO) و )٠٠١ % زادت بنسبة (55,لاء 65 :و 74,44) % على التوالي. أما الأعمدة النحيفة المماثلة من حيث المسافات البينية لأطواق التسليح الفولاذية ونسبة التغطية الخارجية بالبوليمرات فإن الزيادة في سعة التحمل القصوى كانت )1,74 )6 ١رك”ء و (VIAN % على التوالي. أخيراً، تم تطوير نموذج رياضي (معادلة) لحساب مقاومة الانضغاط للخرسانة المقواة خارجياً بنظام البوليمرات المدعمة بألياف الكريون CFRP من خلال التحليل الارتدادي. كما تم التحقق من صحة النموذج المقترح من خلال قاعدة بيانات ضخمة تم جمعها من دراسات تجريبية مماثلة، ووجد أنه يتوافق بشكلٍ جيد مع النتائج التجريبية.

The experimental program presented in this thesis aims to study the influence of internal lateral confining pressure provided by transverse reinforcement (steel ties) on the structural performance of both short and slender circular RC columns confined externally by carbon fiber reinforced polymer (CFRP composite system). For this purpose, twenty-four small-scale normal strength RC column specimens have been prepared and tested until failure under pure axial compressive load and pinned end conditions. In this study, the main parameters/variables are: (a) column slenderness ratio; (b) spacing of internal lateral ties reinforcement; and (c) level of external confinement provided by CFRP composite system using different strengthening schemes. To examine the effect of these parameters, the twenty-four column specimens were divided into two main groups. The first group consists of twelve slender columns with a diameter of 150 mm and a total unsupported length of 1000 mm. The second group consists of twelve short columns with a diameter of 150 mm and a total unsupported length of 600 mm. Each of the above main groups was divided into 3 sub-groups of 4 columns each depending on the ties spacing. The uniform spaces used within the test region were (90, 125, and 160) mm center-to-center. In each sub-group, the first column had been left without any external CFRP confinement to be used as a control unit. The second, third, and fourth columns were wrapped with CFRP strips and sheets to cover (25, 50, and 100) %, respectively, of the total circumferential surface area of each column. It was found that increasing the internal lateral confining pressure provided by lateral steel ties has a considerable positive influence on the ultimate strength of both types of columns. For the short columns with no external CFRP confinement (control columns), reducing the spacing between the lateral ties reinforcement from 160 mm to 125 mm and 90 mm increased the ultimate strength by 5.77% and 28.90%, respectively. Similarly, for the slender columns with no external CFRP confinement, varying the ties spacing from 160 mm to 125 mm and 90 mm increased the strength by 3.86% and 27.73%, respectively. Furthermore, the test results show that the CFRP composite system can be effectively used to enhance the structural performance, in terms of deformation capacities and strength, of both types of columns. The enhancement degree in column performance depends on the spacing between lateral ties reinforcement, the column slenderness ratio, and the coverage ratio of external confinement. Compared to control columns, the strength for the short columns with 90 mm ties spacing confined by (25, 50, and 100) % CFRP increased by (17.26, 39.04, and 74.99) %, respectively. The corresponding values of increase for the slender columns with 90 mm ties spacing were (16.29, 36.80, and 71.63) % for the same coverage ratio of external confinement. Finally, a new predictive strength model has been developed through regression analysis. The proposed model was validated through a wide-range database collected from similar experimental studies, and it was found to be in good agreement with the experimental results.

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