Improving Punching Shear Behavior of Flat Slabs by Using Ultra High Performance Concrete

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Punching shear failures are the most critical and the ruling in the design of flat slabs, so this study was done to strengthen the flat slab against the punching shear failure by using hybrid concrete and reinforced concrete (ultra-high-performance concrete). The experimental part of the present research included fifteen specimens; square flat slabs with dimensions (90*90 cm) and thickness (8 cm), all specimens contain reinforcing flexure steel at the bottom. Two specimens of normal concrete, one of which is the reference model for the first study case, and the other is normal concrete as well, but it contains punching shear reinforcing steel, which is the reference model for the second study case. The first study case contains three cast groups of hybrid concrete (normal concrete and UHPC) for half the thickness of the slab in the face of compression. Each group consists of three models: the first group has a square shape in the center of the slab along the rib (1d+c) where (d) the effective depth (c) column section, and (2d+c) for the second, (3d+c) for the third. The second group is the same as the specimens of the first group, but the strengthen area (UHPC) is tilted at an angle of 45°. In the third group, we used the circular form of strengthen with an area equivalent to the models of the first and second groups. The model's resistance to shear improved by a large percentage for the models of hybrid concrete compared to the reference model of ordinary concrete, and it reached double. In addition to the improvement in the resistance of the slab to the failure of the punching shear as the strengthen area increases (UHPC), ultra-high-performance concrete also helped in increasing other mechanical properties such as energy absorption, ductility, and stiffness. These properties have improved due to the presence of steel fibers. Practical results show that rotating the stiffening shape at an angle of 45° is an optimal use for the square shape of the same amount (UHPC), as the results increase to double limits. As for the case of the second study, it consists of four specimens of hybrid concrete in addition to the reference specimen that contains punching shear reinforcement. This study dealt with replacing the punching shear reinforcement with (UHPC) with half or all of the thickness of the slab, and then we rotated the reinforcement area by an angle of 45° to give great results with a ratio of 70% for the reference specimen. In the second part of this study, a three-dimensional finite element (FE) model using the concrete damaged plasticity model and material properties obtained from laboratory tests was conducted to simulate the reinforced concrete flat slabs with or without strengthening within a commercial finite element software package ABAQUS/Standard 2017. The numerical results have shown that the predictions of the finite element model were in good agreement with the experimental data in terms of cracking load, ultimate load, and ultimate deflection with average differences about (5%), (1.5%), and (7%) respectively. A parametric study of many variables that were not considered in the experimental program was conducted using the validated FE model such as the effect of the concrete compressive strength and the effect of the column dimensions.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

093eabeb-f338-4e4d-8c27-1f8d042cb9b5

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

994414_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تحسين سلوك القص الثاقب للألواح المسطحة باستخدام خرسانة فائقة الأداء

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"حسين يوسف طالب عباس","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"نبيل حسن علي","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Improving Punching Shear Behavior of Flat Slabs by Using Ultra High Performance Concrete

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

يعتبر فشل قص التثقيب هو الأخطر والمسيطر في تصميم الالواح المسطحة ، لذلك أجريت هذه الدراسة لتقوية البلاطة المسطحة ضد فشل قص الثاقب باستخدام الخرسانة الهجينة والخرسانة المسلحة (خرسانة فائقة الأداء). اشتمل الجزء التجريبي من البحث الحالي على خمسة عشر عينة. بلاطات مسطحة مربعة بأبعاد (90 * 90 سم) وسماكة (8 سم) وجميع العينات تحتوي على حديد تسليح الانثناء. عينتان من الخرسانة العادية ، إحداهما هي النموذج المرجعي لحالة الدراسة الأولى ، والأخرى من الخرسانة العادية أيضًا ، ولكنها تحتوي على حديد تسليح القص الثاقب ، وهو النموذج المرجعي لحالة الدراسة الثانية. حالة الدراسة الأولى ، تتكون من ثلاث مجموعات مصبوبة من الخرسانة الهجينة (الخرسانة العادية و UHPC) لنصف سماكة البلاطة في جهة الانضغاط (اتصال العمود بالبلاطة). تتكون كل مجموعة من ثلاثة نماذج، المجموعة الأولى لها شكل تقوية مربع في وسط اللوح على طول الضلع (1d + c) حيث (d) العمق الفعال (c) طول ضلع مقطع العمود، و (2d + c) للثاني (3d + c) للثالث. المجموعة الثانية هي نفس عينات المجموعة الأولى، لكن منطقة التقوية (UHPC) مائلة بزاوية 45. في المجموعة الثالثة، استخدمنا الشكل الدائري للتقوية مع مساحة مكافئة لنماذج الأولى و المجموعات الثانية. تحسنت مقاومة النموذج للقص بنسبة كبيرة لنماذج الخرسانة الهجينة مقارنة بالنموذج المرجعي للخرسانة العادية ، ووصلت إلى الضعف. بالإضافة إلى التحسن في مقاومة البلاطة لفشل قص التثقيب مع زيادة مساحة التقوية (UHPC) ، فقد ساعدت أيضًا الخرسانة فائقة الأداء في زيادة الخواص الهندسية الأخرى مثل امتصاص الطاقة والليونة والصلابة ، وهذه الخصائص لها تم تحسينه لأن هذه الخرسانة تحتوي على ألياف فولاذية. أما بالنسبة لحالة الدراسة الثانية ، فهي تتكون من أربع عينات من الخرسانة الهجينة بالإضافة إلى العينة المرجعية التي تحتوي على تقوية قص التثقيب. ركزت على استبدال تقوية قص التثقيب بـ (UHPC) بنصف أو كل سمك اللوح ، ثم قمنا بتدوير منطقة التسليح بزاوية 45 لإعطاء نتائج رائعة بنسبة 70٪ للعينة المرجعية. في الجزء الثاني من هذه الدراسة ، عنصر محدود ثلاثي الأبعاد (FE) تم إجراء نموذج باستخدام نموذج اللدونة التالفة للخرسانة وخصائص المواد التي تم الحصول عليها من الاختبارات المعملية لمحاكاة الألواح المسطحة من الخرسانة المسلحة مع أو بدون تقوية ضمن حزمة برامج العناصر المحدودة التجارية ABAQUS / standard 2017. و قد أظهرت النتائج العددية أن تنبؤات المحدود اتفق نموذج العنصر بشكل جيد مع البيانات التجريبية من حيث حمل التكسير والحمل النهائي والانحراف النهائي بمتوسط فروق حوالي (5٪) و (٪ 1.5) و (7٪) على التوالي. أجريت دراسة بارامترية للعديد من المتغيرات التي لم يتم أخذها في الاعتبار في البرنامج التجريبي باستخدام نموذج FE المصادق عليه مثل ؛ تأثير قوة ضغط الخرسانة وتأثير أبعاد العمود.

كلمات الباحثين

punching shear, flat slabs, ultra-high-performance concrete (UHPC), numerical modeling, ABAQUS, shear resistance

إشراف وإعداد

الإشراف

نبيل حسن علي

الإعداد

حسين يوسف طالب عباس

الاقتباسات الببليوغرافية