Mechanical behavior of reinforced concrete beams with embedded steel trusses using nonlinear FEM
Other Title(s)
دراسة السلوك الميكانيكي للكمرات الخرسانية المسلحة و المدمجة مع جمالونات فولاذية باستخدام طريقة العناصر المحددة
Dissertant
Salim, Raghib Ibrahim Muhammad
Thesis advisor
al-Qidrah, Mamun Abd al-Hamid
Arafah, Muhammad Husni
University
Islamic University
Faculty
Faculty of Engineering
Department
Department of Civil Engineering
University Country
Palestine (Gaza Strip)
Degree
Master
Degree Date
2018
Arabic Abstract
إن تقوية الكمرات الخرسانية المسلحة باستخدام الجمالونات الفولاذية المدمجة هي تقنية جديدة التحسين قوى القص و العزوم للكمرات الخرسانية المسلحة تتميز هذه التقنية بسرعة و سهولة التنفيذ ان تقنية تحسين قوى القص للكفرات الخراسانية المسلحة باستخدام الجمالونات الفولاذية المدمجة.
غير معروفة لدى كثير من المهندسين الإنشائيين.
تهدف هذه الأطروحة إلى دراسة السلوك الميكانيكي للكمرات الخرسانية المسلحة باستخدام الجمالونات الفولاذية المدمجة من خلال طريقة العناصر المحددة، و كذلك دراسة تأثير بعض العوامل على سلوك هذه الكمرات..
تم محاكاة سلوك الكمرات الخرسانية المسلحة باستخدام نظرية العناصر المحددة من خلال برنامج ( ABAQUS ).
و تم التأكد من دقة النموذج عن طريق مقارنة نتائج التحليل مع النتائج المخبرية الدراسات سابقة من خاتل مقارنة الحمل الذي يحدث عنده فشل العينة و كذلك شكل الفشل للعينة.
بعد التأكد من دقة النموذج، ثم دراسة تأثير نسبة( a/d ) على فاعلية الكمرات الخراسانية المسلحة باستخدام الجمالونات الفولاذية المدمجة و كذلك تم دراسة تأثير حديد التسليح الطولي و العرضي و تأثير استخدام نماذج أخرى من الجمالونات المدمجة على فاعلية هذه التقنية.
و لتأكيد النتائج تم حساب قوى القص باستخدام النموذج الرياضي الموثق في الدراسات السابقة، أظهرت نتائج التحليل باستخدام نظرية العناصر المحددة توافق جيد مع نتائج النموذج الرياضي بينت النتائج أن نسبة ( a/d ) لها تأثير عكسي على تحمل قوى القص في هذه التقنية، حيث أنه كلما زادت نسبة( a/d ) قلت قوة تحمل الكمرة لقوى القص و أثبتت النتائج كذلك أن الحديد العرضي له تأثير قليل على تحمل قوى القص أما الحديد الطولي قله تأثير كبير.
و من خلال تجربة نماذج أخرى من الجمالونات المدمجة، فقد بينت النتائج أن استخدام الزوايا الفولاذية الماثلة في الجمالونات المدمجة في منطقة تمركز قوى القص فقط، له تقريبا نفس التأثير الناتج عن استخدام الزوايا الفولاذية على كامل الجمالون.
English Abstract
Strengthening of reinforced concrete (RC) beams using embedded steel trusses is a novel technique to enhance shear and flexural behavior of reinforced concrete beams.
This technique has advantages of being constructed rapidly and easily.
Enhancing shear performance of RC beams using embedded steel trusses is quite unknown within the engineering community.
The main purpose of this research is to study the mechanical behavior of reinforced concrete beams with embedded steel trusses using non-Linear FEM and investigate the effect of different parameters on the behavior of these beams.
The behavior of RC beams was simulated using finite element method.
The analyses were conducted using the finite element computer program ABAQUS.
From the analyses the load-deflection relationships until failure, failure modes and crack patterns were obtained and compared to the experimental results.
The FEM results agreed well with the experiments regarding failure mode and load capacity.
The validation models were used to investigate the influence of the shear span-to-depth ratios, shear reinforcement, different shape of embedded truss and longitudinal reinforcement.
To verify the numerical results, a reference analytical model is employed to calculate the ultimate shear strength of RC control beams and RC beams with embedded steel trusses at different (a/d) ratios.
The numerical results showed well agreement with the analytical results.
The analysis indicates that the shear capacity of reinforced concrete beams using embedded steel trusses is inversely dependent on the shear span-to-depth ratio.
It also shows that the shear reinforcement (stirrups) has almost small effect on shear capacity of reinforcement concrete beams with embedded steel trusses.
The numerical results further demonstrate that longitudinal reinforcement have significant effect on the shear capacity of reinforced concrete beams using embedded steel trusses.
It is also shows that reinforcement concrete beam using embedded steel truss with diagonal steel angles in critical shear span only have almost the same failure load and shear behavior of reinforcement concrete beam using embedded steel truss with diagonal steel angles in full span.
Main Subjects
Topics
No. of Pages
67
Table of Contents
Table of contents.
Abstract.
Abstract in Arabic.
Chapter One : Introduction.
Chapter Two : Literature review.
Chapter Three : Mechanical behavior and finite element modeling of materials.
Chapter Four : Verification of finite element models and parametric study.
Chapter Five : Conclusions and recommendations.
References.
American Psychological Association (APA)
Salim, Raghib Ibrahim Muhammad. (2018). Mechanical behavior of reinforced concrete beams with embedded steel trusses using nonlinear FEM. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Islamic University, Palestine (Gaza Strip)
https://search.emarefa.net/detail/BIM-904726
Modern Language Association (MLA)
Salim, Raghib Ibrahim Muhammad. Mechanical behavior of reinforced concrete beams with embedded steel trusses using nonlinear FEM. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Islamic University. (2018).
https://search.emarefa.net/detail/BIM-904726
American Medical Association (AMA)
Salim, Raghib Ibrahim Muhammad. (2018). Mechanical behavior of reinforced concrete beams with embedded steel trusses using nonlinear FEM. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Islamic University, Palestine (Gaza Strip)
https://search.emarefa.net/detail/BIM-904726
Language
English
Data Type
Arab Theses
Record ID
BIM-904726
