التحري العملي والعددي للأعمدة الخرسانية المسلحة المتصدئة المعرضة الى درجات حرارية عالية

الباحث

شاهو محمود حمه

المشرف

علي حميد عزيز

الجامعة

الجامعة المستنصرية

الكلية / القسم

الهندسة / الهندسة المدنية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Corroded reinforcement;Concrete columns;Elevated temperature;Finite element

يقدم هذا البحث دراسة تجريبية وعددية للسلوك الإنشائي للأعمدة الخرسانية المسلحة المتصدأة المعرضة لحمل محوري مع وبدون عزم أحادي المحور ودرجة حرارة مرتفعة. يتضمن الجزء التجريبي صب واختبار ستة وثلاثين عموداً مصنوعا من الخرسانة المسلحة بالإضافة إلى سلسلة من الاختبارات التي تم إجراؤها على المواد الانشائية وعينات السيطرة (الأسطوانات والمكعبات والمواشير). تم صب نماذج الأعمدة بمقطع عرضي مربع بأبعاد (110<110 (ale وطول إجمالي (1150 ملم) مع زيادة بالأطراف العلوية والسفلية بسمك (200ملم) وعمق (110 ملم). قسمت عينات الأعمدة المفحوصة الى أربع مجاميع بناءً على المتغيرات المعتمدة والتي تشمل نوع الأحمال المطبقة (الانحراف المركزي 0حط/ء، e/h=0.5 و ¢(e/h=0.85 مستوى التآكل (0؛ 10/ و 20”) ودرجة الحرارة المرتفعة (40، 200، 400 و 600 (e° أظهرت النتائج المختبرية أن الحمل الاقصى للأعمدة الخرسانية المسلحة غير المتصدأة انخفضت مع زيادة dad الانحراف. وبلغت سعة التحميل المتبقية )%70.52( 5 )%56.71( لنماذج الأعمدة التي لها (e/h=0.5) و (0.85-/ع)على التوالي. من ناحية أخرىء ازدادت الإزاحة الجانبية بنسبة )%418.06( 5 )%506.39( لعينات الأعمدة التي فيها (e/h=0.5) و (e/h=0.85) على التوالي. كما أن التقصير الطولي ازداد بنسبة )%126.19( (00135.71) لعينات الأعمدة التي لها (e/h=0.5) و le (e/h=0.85) التوالي. من ناحية cog dl انخفضت سعة الحمولة المتبقية للأعمدة الخرسانية المسلحة المتصدأة بنسبة )%81.16( و )%72,02( عندما تعرضت نماذج الأعمدة لمستوى تآكل قدره (9010) و )%20( على التوالي مع )0= 7/ع) بينما انخفض الحمل المتبقي بنسبة )%57.38( و )%50.82( عند تعرض نماذج الأعمدة لمستوى صدأ قدره )%10( و )%20( على التوالي وبنسبة (0.5-/ع) ، من ناحية أخرى، انخفض الحمل المتبقي بنسبة )%49.95( و )%36,36( عند تعرض عينات الأعمدة لمستوى صدأ قدره )%10( و )%20( على التوالي وبنسبة (e/h=0.85) عندما كان معدل الصدأ المحدد تابتاء تؤدي الزيادة في الانحراف المركزي إلى مزيد من الانخفاض في سعة تحميل الأعمدة. بالنسبة للأعمدة الخرسانية المسلحة غير المتصدأة، انخفضت سعة الحمولة النهائية مع زيادة درجة الحرارة المرتفعة؛ و تم الوصول إلى سعة تحميل متبقية تساوي (084.97,؟)، )%72.02( )%56.42( لنماذج الأعمدة التي لديها (e/h=0) والمعرضة لدرجة حرارة مرتفعة )2°200( ، (5400م) و )2°600( على التوالي. من ناحية cs dl انخفضت سعة التحميل النهائية إلى )%84.48( )%70.98( )%57.70( لنماذج الأعمدة التي فيها (e/h=0.5) والمعرضة لدرجة حرارة مرتفعة )200 (e° ، )400 “م) و (600 2°( على التوالي. كما انخفضت سعة التحميل النهائية إلى )%82.62( )%68.35( )%55.1( لنماذج الأعمدة التي فيها (e/h=0.85) والمعرضة لدرجة حرارة مرتفعة (5200م)، (400ثم) و )600 م) على التوالي. بالنسبة للأعمدة الخرسانية المسلحة التي فيها مستوى صدأ (9010) مع (0 - (e/h انخفضت سعة الحمل المتبقي بنسبة )%80.63( )%62.11( و (9,050.28) عندما تعرضت نماذج الأعمدة لدرجة حرارة مرتفعة )200 ©م)، (400 م) و )600 6°( على التوالي. من ناحية أخرىء بالنسبة للأعمدة الخرسانية المسلحة التي فيها مستوى صدأ مع (0.5 = (e/h و )%10( انخفضت سعة الحمل المتبقي بنسبة (080.14,؟) و(9,066) 9 )%36( ، عند تعرض العينات Gla jal حرارة مرتفعة بلغت (200 2°( (400 ثم) و )600 6°( على التوالي. كما أن الأعمدة الخرسانية المسلحة التي فيها مستوى صدأ (010!) مع (e/h=0.85) انخفضت قدرة الحمل المتبقي عليها بنسبة )%77.76( (%61.31).s و(9032.86) عند تعرض نماذج الأعمدة لدرجة حرارة المختبر و درجة حرارة (200 (e° 400) ،(e° و (600 2°( على التوالي. كذلك بالنسبة للأعمدة الخرسانية المسلحة التي فيها مستوى صدأ )%20( مع (0 = ط/ع) ، انخفضت سعة الحمل المتبقي بنسبة (9/078.55)؛ )%60.02( و )%46.58( عند تعرض نماذج الأعمدة للصدأ و إلى درجات حرارة مرتفعة )200 2°(، )400 2°(، )600 0°( على التوالي. من ناحية أخرى؛ فإن الأعمدة الخرسانية المسلحة التي لديها مستوى صدأ )%20( مع (0.5 = (o/h انخفضت قدرة الحمل المتبقي فيها بنسبة )%77.42(، )%62.90( و )%31.94( عند تعرضها للصدأ مع تعرض عينات الأعمدة لدرجة حرارة مرتفعة بلغت )200 ©م)، )400 2°( و )600 2°( على التوالي. كما أن الأعمدة الخرسانية المسلحة التي فيها مستوى صدأ )%20( مع (e/h=0.85) انخفضت قدرة الحمل المتبقي عليها بنسبة )%67.56( 5 )%53.97( 5 )%27.24( عند تعرض نماذج الأعمدة للصدا والى درجات حرارة مرتفعة )200 2°(، )¢°400(، )600 ثم) على التوالي. لدراسة السلوك الانشائي لعينات الأعمدة المفحوصة مختبريا بشمولية ، تم إجراء تحليل عددي باستخدام نماذج رياضية من خلال برنامح العناصر المحدودة 871575 .أظهرت نتائج التحليل العددي أن ميكانيكية فشل الأعمدة الخرسانية المسلحة المتصدأة قد تم تمثيلها بشكل جيد باستخدام نماذج العناصر المحدودة المعتمدة. من Age اخرىء كانت أحمال الفشل المتوقعة قريبة ap من أحمال الفشل التي تم قياسها أثناء الاختبار التجريبي وكان أقصى فرق في الأحمال النهائية بحدود (9011-9). ان السلوك العام لنماذج العناصر المحدودة الممثلة بإزاحة الحمل اظهر توافقاً جيداً مع البيانات المسجلة من فحص الأعمدة Ln yas كما أن أنماط التشققات عند الأحمال النهائية المسجلة من التحليل العددي باستخدام نماذج العناصر المحدودة تطابقت بشكل جيد مع أنماط الفشل المسجلة من فحص الأعمدة المختبرية.

This study presents an experimental and numerical investigation of the structural behavior of corroded reinforced concrete columns subjected to axial load with and without uniaxial moment and elevated temperature. The experimental work consists of cast and testing of thirty-six reinforced concrete columns as well as a series of tests carried out on raw construction materials and control specimens (cubes, cylinders and prisms). The tested column specimens were fabricated with a square cross-section of (110x110mm) and an overall length of (1160mm) with blocked at the upper and lower ends with corbels of (200 mm) wide and (100 mm) deep. The tested column specimens were divided into four groups based on the adopted variables, which include the type of the applied loads (eccentric and concentric with e/h=0, e/h=0.5 and e/h=0.85); the corrosion level (0, 10% and 20%) and the degree of elevated temperature (40, 200, 400 and 600O C). The experimental results show that the ultimate load capacity of the non- corroded reinforced concrete columns was decreased as the eccentricity value increased; the residual load capacity was reached (70.52%) and (56.71%) for the column specimens which have (e/h=0.5) and (e/h=0.85), respectively. On the other hand, the lateral displacement was increased by (418.06%), and (506.39%) for the column specimens which have (e/h=0.5) and (e/h=0.85), respectively. Also, the longitudinal shortening has increased by (126.19%), (135.71%) for the column specimens which have (e/h=0.5) and (e/h=0.85), respectively. On the other hand, the residual load capacity of the corroded reinforced concrete columns was decreased by (81.16%) and (72.02%) when the column specimens were subjected to corrosion levels of (10%) and (20%) respectively with (e/h =0). The residual load were decreased by (57.38%) and (50.82%) when the column specimens were subjected to corrosion levels of (10%) and (20%) respectively with (e/h =0.5). On the other hand, the residual load decreased by (49.95%) and (36.36%) when the column specimens were subjected to corrosion levels of (10%) and (20%) respectively with (e/h =0.85). When the specified corrosion rate remains constant, an increase in eccentricity leads to a further reduction in the load capacity of columns. For the non-corroded reinforced concrete columns, the ultimate load capacity was decreased as the elevated temperature increased; the residual load capacity was reached to (84.97%), (72.02%) and (56.42%) for the column specimens which have (e/h=0) and subjected to elevated temperature of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. On the other hand, the ultimate load capacity was decreased to (84.48%), (70.98%) and (57.70%) for the column specimens which have (e/h=0.5) and were subjected to elevated temperatures of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. Also, the ultimate load capacity was decreased to (82.62%), (68.35%) and (55.1%) for the column specimens which have (e/h=0.85) and were subjected to elevated temperatures of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. For the reinforced concrete columns which have (e/h =0) and (10%) corrosion levels, the residual load capacity was decreased by (80.63%), (62.11%) and (50.28%) when the column specimens were subjected to elevated temperature of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. On the other hand, in the reinforced concrete columns which have (e/h =0.5) and (10%) corrosion levels, the residual load capacity was decreased by (80.14%), (66%) and (36%) when the column specimens subjected to elevated temperature of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. Also, in the reinforced concrete columns which have (e/h =0.85) and (10%) corrosion levels, the residual load capacity was decreased by (77.76%), (61.31%) and (32.86%) when the column specimens subjected to elevated temperature of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. Also, for the reinforced concrete columns which have (e/h =0) and (20%) corrosion levels, the residual load capacity was decreased by (78.55%), (60.02%), and (46.58%) when the column specimens were subjected to elevated temperature of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. On the other hand, in the reinforced concrete columns which have (e/h =0.5) and (20%) corrosion levels, the residual load capacity was decreased by (77.42%), (62.90%), and (31.94%) when the column specimens subjected to elevated temperature of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. Also, in the reinforced concrete columns which have (e/h =0.85) and (20%) corrosion levels, the residual load capacity was decreased by (67.56%), (53.97%), and (27.24%) when the column specimens were subjected to elevated temperature of (200°C), (400°C), and (600°C) respectively. To study more thoroughly the structural behaviour of the tested column specimens, numerical analysis was performed by using the finite element models by implementing the finite element package ANSYS. The analysis results show that the failure mechanism of corroded reinforced concrete columns was investigated well by using the adopted finite element models. The failure loads predicted were very close to the failure loads measured during experimental testing. The maximum difference in ultimate loads was (9-11%). The general behaviour of the finite element models represented by the load displacement shows good agreement with the test data from the experimentally tested columns. Also, the crack patterns at the final loads from the finite element models compared well with the observed failure modes of the experimental columns.

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