Strengthening of square reinforced concrete columns with fibrous ultra high performance self-compacting concrete jacketing

Other Title(s)

تقوية الأعمدة الخرسانية المسلحة مربعة المقطع بعمل قمصان مصنعة من خرسانة عالية الأداء، ذاتية الدمك و مدعمة بألياف البوليبروبلين

Dissertant

Halas, Zakariyya Hisham Salim

Thesis advisor

Arafah, Muhammad Husni
al-Qudrah, Mamun Abd al-Hamid

Comitee Members

Tayih, Bassam Abd al-Rahman
Shihadah, Samir Muhammad

University

Islamic University

Faculty

Faculty of Engineering

Department

Department of Civil Engineering

University Country

Palestine (Gaza Strip)

Degree

Master

Degree Date

2014

Arabic Abstract

تناولت العديد من الدراسات في الآونة الأخيرة تقوية و إصلاح المنشآت الخرسانية باستخدام طرق عدة.

و قد أظهرت العديد من هذه الدراسات أن تقوية الأعمدة الخرسانية مربعة المقطع بالقمصان الخرسانية قد زادت كلا من قوة تحمل الأعمدة للأحمال الرأسية و ممطوليتها على السواء.

و على الرغم من العدد الكبير للدراسات التي أجريت على سلوك الأعمدة الخرسانية المقوية، فإن أغلب هذه الدراسات لم تضع في الاعتبار تقوية الأعمدة الخرسانة بعمل قمصان مصنعة من خرسانة عالية الأداء، ذاتية الدمك و مدعمة بألياف البوليبروبلين.

حيث تناول هذا البحث دراسة كفاءة تقوية الأعمدة الخرسانية المسلحة و المربعة المقطع بتغليف الطول الكلي لعينات الأعمدة بقمصان خرسانية مصنعة من خرسانة عالية الأداء، ذاتية الدمك و مدعمة بألياف البوليبروبلين.

و قد اشتملت الدراسة المعملية على صب ثلاثة أعمدة خرسانية (UC) (أعمدة مرجعية غير مقوية) مسلحة و مربعة المقطع 100 × 100 مم و بارتفاع 300 مم، و صب تسعة أعمدة خرسانية (MC) (أعمدة مرجعية تم صبها ككتلة واحدة) مسلحة و مربعة المقطع 150 × 150، 160 × 160، 170 × 170 مم و بارتفاع 300 مم.

استخدمت الخرسانة العادية لصب جميع الأعمدة الخرسانية المرجعية UC و MC.

كما و استخدمت الخرسانة العادية في صب ما مجموعه 77 عمود خرساني مسلح و مربع المقطع 100 × 100 مم و بارتفاع 300 مم، و ذلك بغرض تغليف الأربعة جوانب عن طريق تطبيق ثلاثة تقنيات لعمل القمصان الخرسانية و بثلاثة سماكات و هي 25، 30، 35مم.

لقد تم تطبيق ثلاثة تقنيات لعمل القمصان الخرسانية خلال هذه الدراسة و هي مجموعة الأعمدة الأولى G1 التي تم تقوية أعمدتها بعمل قمصان خرسانية من خرسانة عالية الأداء و مدعمة بألياف البوليبروبلين مع عدم إضافة حديد تسليح للقميص الخرساني، مجموعة الأعمدة الثانية G2 و التي تم تقوية أعمدتها بعمل قمصان خرسانية من خرسانة عالية الأداء و غير مدعمة بألياف البوليبروبلين مع إضافة حديد تسليح الخرساني، مجموعة الأعمدة الثالثة G3 التي تم تقوية أعمدتها بعمل قمصان خرسانية من خرسانة عالية الأداء و مدعمة بألياف البوليبروبلين مع إضافة حديد تسليح للقميص الخرسانى.

تم فحص جميع عينات الأعمدة الخرسانية في المختبر بتطبيق حمل ضغط رأسي و متسامت على مركز العمود و ذلك بهدف الحصول على النتائج المتعلقة بقوة الأعمدة في تحمل الأحمال الرأسية، و ممطولية الأعمدة في اتجاه التحميل و طبيعة شكل الانهيار.

ثم أجريت مقارنة للنتائج المعملية التي تم الحصول عليها للأعمدة المقوية مع نتائج الأعمدة المرجعية.

حيث أظهرت النتائج أن أعمدة المجموعات G3 و G2 ، G1 قد حصلت على زيادة كبيرة في قوة كسر العمود تعادل 4.4 أضعاف قوة كسر الأعمدة المرجعية UC الغير مقوية.

كما و كانت الزيادة في قوة كسر أعمدة المجموعاتG3 وG2 ، G1 تعادل 2.1 ضعف قوة كسر الأعمدة المرجعية MC التي تم صبها ككتلة واحدة.

كما و سجلت زيادة ملحوظة في ممطولية أعمدة المجموعتين G3 و G1مما زاد من قدرة تحمل الأعمدة للانضغاط الرأسي و كانت الزيادة في الممطولية بما يعادل 2 و 2.3 أضعاف ممطولية الأعمدة المرجعية MC و UCعلى التوالي، في حين كانت ممطولية أعمدة المجموعة G2 أقل بمقدار 27 % من ممطولية الأعمدة المرجعية.

و قد أظهرت النتائج أيضا أن شكل الانهيار و طبيعة التشققات يتأثران تأثيرا كبيرا بكل من سماكة القمصان الخرسانية و كذلك الآلية المستخدمة في التقوية.

English Abstract

In recent years, researches have been increasing towards studying the strengthening of concrete structures using different methods.

Various studies have shown that structural concrete members such as square reinforced concrete (RC) columns can experience a significant increase in the ultimate load carrying capacity and ductility when strengthened by a concrete jacket.

Despite the large number of performed studies, most of them did not consider the application of fibrous ultra high performance selfcompacting concrete as a jacketing material.

This study aimed at investigating the effectiveness of strengthening the entire height of downscaled square RC columns by applying Forta Ferro Polypropylene Fibrous Ultra High Performance Self Compacting Concrete (Fibrous UHPSCC) as a jacketing material.

The experimental work included the fabrication of three identical unjacketed reference columns (UC) having similar cross sections of 100×100mm and 300mm high.

Nine monolithically cast reference columns (MC) were fabricated having three cross sections of 150×150, 160×160, 170×170 mm and 300mm high.

The UC and MC reference columns were made of normal strength concrete (NSC).

A total of 27 identical column cores were made of NSC having similar cross sections of 100×100mm and 300mm high.

The four sides of the 27 column cores were strengthened by applying three jacketing styles with three jacket thicknesses namely; 25, 30 and 35 mm.

The applied three jacketing styles in this study were; Group1 (G1) consisted of nine column cores jacketed by Fibrous UHPSCC without steel reinforcement, Group2 (G2) consisted of nine column cores jacketed by Non-Fibrous UHPSCC with steel reinforcement, and Group3 (G3) consisted of nine column cores jacketed by Fibrous UHPSCC with steel reinforcement.

All the fabricated column specimens were tested under monotonic uniaxial compression loading in order to investigate the ultimate load carrying capacity, longitudinal axial strain and failure pattern.

A comparative study was performed between the jacketed column specimens and the reference columns.

The G1, G2 and G3 jacketed column specimens showed significant increase in the ultimate load carrying capacity higher about 4.4 times than the UC reference column, and higher about 2.1 times than the MC reference columns respectively.

The measured longitudinal axial strain of G1 and G3 jacketed column specimens was higher about 2.1 and 2.3 times than that of UC and MC reference columns respectively.

Whereas the longitudinal axial strain of G2 jacketed column specimens was reduced by about 27% less than that of UC and MC reference columns.

The results also revealed that the failure patterns and crack formation were significantly influenced by both the jacketing thickness and the jacketing style

Main Subjects

Civil Engineering

Topics

• Concrete columns

No. of Pages

86

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-530689