Behavior of High Strength Light Weight Reinforced Concrete One-Way Ribbed Slabs

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

The present study includes an experimental and numerical investigation of high strength-lightweight reinforced concrete one-way ribbed slabs behavior.The experimental program consists of testing twenty-one of one-way reinforced concrete slab specimens. These specimens were split into two groups according to the type of loading. Fifteen were tested under static load (two-point load), and others were tested under dynamic load (harmonic load). Theslabs in the first group that were tested under static load were divided into six subgroups according to the type of concrete; high strength-lightweight concrete (HSLWC), high strength-normal weight concrete (HSNWC), normal strength-lightweight concrete (NSLWC), or normal strength-normal weight concrete (NSNWC); steel fibers volume fraction ratios, steel reinforcement ratios of ribs, the geometry of section (number of ribs) at same HSLWC volume, ribs spacing, slab type; ribbed or solid slab with approximately same HSLWC volume and different steel ratios. Meanwhile, the second group that was tested under dynamic load was divided into four subgroups according to the type of concrete; steel fibers ratios, the geometry of section, and slab type. Also, cubes, cylinders, and prisms for each batch mix were tested to determine the concrete's physical and mechanical characteristics.Based on the findings of experimental testing, it is concluded that the HSLWC with an average cylinder compressive strength of about 42.2 MPa, the average oven-dry density of 1943 kg/m3, and the thermal conductivity of about 0.81W/ (m.K) can be produced by using pumice stone with additive materials (sugar molasses, superplasticizer, and micro silica fume). The average cylinder compressive strength, oven-dry density, and thermal conductivity in comparable HSNWC are 58 MPa, 2408 kg/m3, and 1.435 W/ (m.K), respectively.It was found that the HSLWC ribbed slab specimen has a lower; total weight, ultimate load capacity, and deflection by the amount of 19%, 17.70%, and 17.33%, respectively, in comparison with the HSNWC slab specimen that was tested under static load. Consequently, the structural efficiency of HSLWC slab specimens had superiority over HSNWC, NSLWC, and NSNWC slabs by about1.04%, 5.80%, and 19.16%, respectively. VIIMoreover, reducing the spacing between the ribs from 200mm to 180mm and 150mm increased the ultimate load by 8.33% and 17.97%, respectively. Furthermore, using HSLWC ribbed slab instead of HSLWC solid slab increasedthe ultimate load and structural efficiency by 130.37% and 125.72%, respectively, while the deflection decreased by 3.99%.On the other hand, changing the number of ribs at the same HSLWC volume did not give a significant difference in strength capacity but gave economic benefit by reducing the fabrication cost of shear reinforcement. However, it was found that the addition of steel fibers with the ratio of 0.5% and using a ribs reinforcement ratio of 0.44% in HSLWC ribbed slabs led to overcome on the strength reduction due to using HSLWC instead of HSNWC.The experimental results of slab specimens under the effect of dynamic load showed that using HSLWC ribbed slab with 3-ribs decreased the average displacement amplitude at frequencies ranging from 5 to 50 Hz by 13.44% and 35.10% compared with HSNWC and solid slabs, respectively. Contrarily, using 1-rib and 0.25% steel fibers of HSLWC ribbed slabs decreased the average displacement amplitude by 54.03% and 15.54%, respectively, compared to the 3-ribs HSLWC slab.Finally, the results of the comparison between the finite element analysis conducted using ABAQUS/2019 and the results of the experimental work presented reasonable validity where a maximum variation of the ultimate load and deflection was about 21.01% and 14.52%, respectively, for specimens under the effect of static load. Meanwhile, the maximum variation of the displacement amplitude of about 30% for specimens under the effect of the dynamic load. The parametric study of the present work involved numerical analysis to find the natural frequency and vibration modes. The effects of increasing operation frequency, support conditions, and spacing between the ribs on the behavior of one-way slabs under dynamic load

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0ef276c4-49fa-4283-a87c-23bf80e0d4e8

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل دكتوراة

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

995408_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

سلوك الخرسانة المسلحة عالية المقاومة خفيفة الوزن للبلاطات المضلعة ذات الاتجاه الواحد

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"تمارا عامر محمد عبد الأمير","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"حيدر محمد كاظم خضير","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Behavior of High Strength Light Weight Reinforced Concrete One-Way Ribbed Slabs

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

تتضمن الدراسة الحالية تحرياً عملياً وعددياً لسلوك البلاطات المضلعة ذات الاتجاه الواحد والمصنوعة من الخرسانة المسلحة عالية المقاومة خفيفة الوزن. يتكون البرنامج العملي من فحص أحدى وعشرون عينة من البلاطات الخرسانة المسلحة أحادية الاتجاه. تم تقسيم هذه العينات إلى مجموعتين حسب نوع التحميل. تم إختبار خمسة عشر عينة تحت تاثير الحمل الستاتيكي (حمل من نقطتين)، وتم اختبار العينات المتبقية تحت تأثير الحمل الديناميكي (الحمل التوافقي). تم تقسيم البلاطات في المجموعة الأولى التي تم اختبارها تحت الحمل الستاتيكي إلى ستة مجموعات فرعية وفقًا لـ: نوع الخرسانة؛ خرسانة عالية المقاومة خفيفة الوزن(HSLWC) ، خرسانة عالية المقاومة إعتيادية الوزن(HSNWC) ، خرسانة عادية المقاومة خفيفة الوزن(NSLWC) ، أو خرسانة عادية المقاومة إعتيادية الوزن(NSNWC) ، النسبة الحجمية للألياف الفولاذية، نسب حديد تسليح الأضلاع، تغيير المقطع الهندسي (عدد الاضلاع) عند نفس حجم الخرسانة عالية المقاومة خفيفة الوزن، المسافة بين الأضلاع، نوع البلاطة؛ بلاطة مضلعة أو مصمتة بنفس حجم الخرسانة عالية المقاومة خفيفة الوزن تقريبا، ونسب حديد تسليح مختلفة. في حين تم تقسيم المجموعة الثانية التي تم اختبارها تحـت الحـــمل الدينامــيكي إلى أربع مجموعات فــرعـية وفــقاً لـ نــوع الخــرسـانة، النسبة الحجمية الألياف الفولاذية، تغيير المقطع الهندسي، نوع البلاطة. كما تم فحص المكعبات، الأسطوانات، والموشورات لكل خلطة لتحديد الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للانواع المختلفة للخرسانة التي تم أعتمادها في هذة الدراسة. بناءً على نتائج الفحص العملي، وجد بالأمكان انتاج خرسانة عالية المقاومة خفيفة الوزن باستخدام حجر الخفاف مع إستخدام المواد المضافة (دبس السكر، الملدنات الفائقة، ، وأبخرة السيليكا) بمتوسط مقاومة إنضغاط للأسطوانة تبلغ حوالي 42.2 ميكا باسكال، ومتوسط الكثافة الجافة 1943 كجم / م 3، وذات موصلية حرارية تبلغ حوالي 0.81 واط / (متر كلفن)، بينما كانت متوسط مقاومة إنضغاط الأسطوانة والكثافة الجافة والتوصيل الحراري هي 58 ميكا باسكال، 2408 كجم / م3، و 1.435 واط / (متر كلفن)، على التوالي للخرسانة عالية المقاومة إعتيادية الوزن. ووجد أن عينة البلاطة ذات الخرسانة عالية المقاومة خفيفة الوزن تمتلك أقل؛ وزن إجمالي، سعة تحميل قصوى، وهطول بمقدار 19٪ 17.70٪ و 17.33٪ على التوالي، بالمقارنة مع عينة البلاطة الخرسانية عالية المقاومة إعتيادية الوزن التي تم اختبارها تحت الحمل الستاتيكي. نتيجة لذلك، تفوقت الكفاءة الهيكلية لبلاطهHSLWC على بلاطات،HSNWC ،NSLWC ، و NSNWC بحوالي 1.04٪، 5.80٪، و 19.16٪ على التوالي. علاوة على ذلك، أدى تقليل المسافة بين الأضلاع من 200 ملم إلى 180 ملم و 150ملم إلى زيادة الحمل النهائي بنسبة 8.33٪ و 17.97٪ على التوالي. علاوة على ذلك، فإن استخدام البلاطة المضلعة بدلاً من البلاطة المصمتة ذات الخرسانة عالية المقاومة خفيفة الوزن زاد من الحمل النهائي و الكفاءة الهيكلية بنسبة 130.37٪ و 125.72٪ على التوالي، بينما انخفض الهطول بنسبة 3.99٪. من ناحية أخرى، فإن تغيير عدد الأضلاع عند نفس حجم الخرسانة لا يعطي فرقًا كبيرًا في قدرة القوة ولكنه يعطي فائدة اقتصادية من خلال تقليل تكلفة تصنيع حديد تسليح القص. على أي حال، وجد أن إضافة الالياف الفولاذية بنسبة 0.5٪ واستخدام نسبة 0.44٪ من حديد التسليح في البلاطات المضلعة HSLWC أدى إلى التغلب على انـخفاض المقاومة بــسبب اســتخدام HSLWC بدلاً من .HSNWC أظهرت النتائج العملية لعينات البلاطات تحت تأثير الحمل الديناميكي أن استخدام البــلاطة HSLWC ذات ثلاثة أضلاع تقلل من متوسط سعة الإزاحة عند ترددات تتراوح من 5 إلى 50 هرتز بنسبة 13.44٪ و 35.10٪ مقارنة مع البلاطات ذاتHSNWC والمصمتة، على التوالي. على العكس من ذلك، أدى إستخدام البلاطة HSLWCذات الضلع الواحد والبلاطة التي تحتوي على نسبة 0.25% من الالياف الفولاذية إلى تقليل متوسط سعة الإزاحة بنسبة 54.03٪ و 15.54٪،على التوالي، مقارنة بالبلاطة ذات الخرسانة عالية المقاومة خفيفة الوزن والخالية من الالياف والمكونة من ثلاثة أضلاع. أخيراً، أظــهرت المــقارنة بين نتــائج تــحــليل العناصر المحدودة التي تــم إجــراؤها بــاستــخدامABAQUS/2019 ونتائج العملي توافقا معقولاً، حيث كان الفرق الاقصى للحمل النهائي والهطول حوالي 21.01٪ و 14.52٪ على التوالي لجميع العينات التي تحت تأثير الحمل الستاتيكي. وفي الوقت نفسه، يبلغ أقصى فرق في سعة الإزاحة حوالي 30 ٪ لجميع العينات التي تحت تأثير الحمل الديناميكي. تضمنت الدراسة أيضاَ دراسة متغيرات أخرى عددياً مثل إيجاد التردد الطبيعي وأنماط الإهتزاز و دراسة تأثير كل من زيادة تردد التشغيل، حالة الإسناد و التباعد بين الأضلاع على سلوك البلاطات ذات الاتجاه الواحد تحت الحمل الديناميكي

كلمات الباحثين

High-Strength Lightweight Concrete (HSLWC), One-Way Ribbed Slabs, Static Load, Dynamic Load, Steel Fibers, Compressive Strength, Thermal Conductivity, Structural Efficiency, Concrete Mix Design

إشراف وإعداد

الإشراف

حيدر محمد كاظم خضير

الإعداد

تمارا عامر محمد عبد الأمير

الاقتباسات الببليوغرافية