University of Kerbala
اسم الباحث : هاجر احمد سلمان
الكلية : كلية الهندسة
الاختصاص : هندسة البنى التحتية
سنة نشر البحث : 2019
تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث
تتسبب التنمية الصناعية السريعة في حدوث مشكلات خطيرة في جميع أنحاء العالم، كمشكلة استنفاد الموارد الطبيعية وإنشاء كمية هائلة من النفايات الناتجة عن أنشطة البناء والهدم. احدى الطرق للحد من هذه المشكلة، هو استخدام الركام المعاد تدويره من الخرسانة القديمة (RCA) في إنتاج الخرسانة. الدراسة الحالية تتضمن جزءاً عملياً واخر نظرياً تطبيقياً لدراسة سلوك الجسور الخرسانية. تضمن العمل التجريبي اختباراً لثلاثة عشر ركيزة من الخرسانة المسلحة باستخدام انواع مختلفة من الخلطات الخرسانية والتسليح. جميع النماذج لها نفس الأبعاد (عرض 200 مم ، وارتفاع 400 مم ؛ وطول إجمالي 600 مم) و أبعاد العمود (200 × 300 ملم) و 200 ملم للعمق. تضمنت المتغيرات للجانب العملي كلا من : نوع الخلطة الخرسانية ، باستخدام الركام الخرساني المعاد تدويره بنسبة استبدال 50 % بدلا من الخرسانة العادية ، واستخدام الالياف الفولاذية المعاد تدويرها بنسبة حجمية 2 % التي اضيفت الى مناطق مختلفة من النموذج الخرساني وكما يلي : منطقة رأس الركيزة الجزء العلوي منها فقط . رأس الركيزة مع نصف العمود ،٠ وكل الركيزة. وكذلك تم استخدام مزيج الخرسانة عالية القوة في منطقة رأس الركيزة ، ورأس الركيزة مع نصف العمود ، وكذلك كل الركيزة. تضمنت الدراسة استخدام قضبان الكاربون والزجاج البوليميرية (CFRP bar) و( (GFRP bar ) لتسليح رأس الركيزة فقط . تم تسليط الحمل بواسطة نقطتين ، وتم قياس الهطول تحت الحمل واخذ متوسط القيمة. أظهرت النتائج أن استخدام الخرسانة الخضراء بنسبة استبدال 750 يقلل من الحمل النهائي بنسبة 2.41% ويزيد الهطول بنسبة 18.5%. يمكن زيادة القدرة الاستيعابية النهائية للركيزة التي استخدمت فيها الخرسانة الخضراء. لذلك أدى إضافة الألياف الفولاذية المعاد تدويرها إلى زيادة في الحمل النهائي وانخفاض الهطول وقد وجد أيضًا أن استخدام خليط الخرسانة عالي القوة في صب الركائز أدى إلى تحسين الحمل النهائي بنسبة تصل الى %36.76 للعينات، مع انخفاض الهطول بنسبة قصوى مقارنة مع الركيزة التي استخدمت فيها الخرسانة الخضراء فقط.
تم تحسين الحمل النهائي أيضًا عن طريق تغيير نوع التسليح باستخدام قضبان الكاربون البولميرية في الطبقة الاولى والثانية من تسليح رأس الركيزة وكذلك كل الطبقات أدى إلى زيادة الحمل النهائي بنسبة تصل 6.86% وانخفاض في الهطول مقارنة مع الركيزة التي استخدمت التسليح الفولاذي العادي .كما تم استخدام الياف الزجاج البوليميرية بنفس الترتيب الذي تم استخدامه لألياف الكاربون البوليميرية .حيث لوحظ انخفاض الحمل النهائي وازدياد الهطول مقارنة مع الركيزة GC .ايضا تم استخدام الياف الزجاج البوليميرية GFRP بقطر 6 مم في تسليح الاتربة الخاصة بمنطقة رأس الركيزة فقط حيث أدى إلى زيادة في الحمل النهائي بنسبة 0.95% وتقليل الهطول بنسبة 30.73%
باستخدام طريقة تحليل العناصر المحدودة ثلاثية الأبعاد تم دراسة سلوك الركائز الخرسانية المسلحة. وذلك باستخدام برنامج ANSYS (الإصدار 17.2) لهذا الغرض. حيث تم افتراض ان هنالك ترابط كامل بين الخرسانة وحديد التسليح. تم تمثيل الخرسانة في البرنامج بالعنصر SOLID65، أما بالنسبة لحديد التسليح وقضبان الكاربون والزجاج البوليميرية LINK180 ، في حين تم تمثيل الصفائح الحديدية التي يسلط عبرها الحمل وتلك الخاصة بالإسناد بالعنصر SOLID185 وقد أظهرت نتائج التطبيق العددي درجة مقبولة من التباين مع النتائج التجريبية ، حيث كان الفرق الأقصى بين النتائج العددية والتجريبية في الحمل النهائي والهطول (-21.12%) و (- 18.27%) على التوالي.
Behavior of Reinforced Green Concrete Piers of Bridge Using Different Types of Reinforcement
Rapid industrial development causes serious problems all over the world such as the depletion of natural aggregates and creates an enormous amount of waste material from construction and demolition activities. One of the ways to reduce this problem is to utilize recycled concrete aggregate (RCA) in the production of concrete. The present study involves an experimental work and numerical application for the behavior of reinforced concrete piers using recycled aggregate concrete as green concrete. The experimental work included a test of thirteen reinforced concrete piers with different types of mix and reinforcement. Each pier has the same dimensions of (200 mm width, 400 mm height, and 600 mm total length) with column dimensions of 200×300 mm and 200 mm for depth. The experimental parameters were: concrete mix types, using recycled aggregate as green concrete (GC) at 50% replacement ratio instead of normal concrete (NC), recycled steel fiber with 2% volumetric ratio to be added to the GC mix in different areas of the pier and using of green high strength in different areas of the pier. The study involves using carbon fiber reinforced polymer (CFRP) bars and glass fiber reinforced polymer (GFRP) bars for reinforcing pier cap and the top two layers of pier cap. The load was applied to each pier by two points of loading, and the deflection was measured under the load and the average value was taken.
The results showed that using green concrete with 50% replacement ratio decreases the ultimate load by 2.41% and increases deflection by 18.5 %. The ultimate carrying capacity of GC pier has been increased when adding recycled steel fiber to the green concrete mix as it led to an increase in the ultimate load at rate reach to 8.95% than the ultimate load of GC. It was also found that using green high strength concrete mix has improved the ultimate load at rate reach to 36.76% than GC pier specimen. Furthermore, changing the reinforcement type with CFRP has a positive influence on pier characteristics as it led to an increase in the ultimate load at rate reach to 6.86 as compared with GC pier. Using of GFRP bar led to a decrease in the ultimate load to 6.96% as compared with GC pier specimen. Moreover, the use of GFRP as stirrups for pier cap has led to an increase in the ultimate load by 0.95.
Three-dimensional finite element analysis by ANSYS program (version 17.2) was used to investigate the behaviour of reinforced concrete piers. Fully bonding was assumed between concrete and steel reinforcement. Concrete was represented by SOLID65, and the reinforcement by LINK180, while the steel plates of loading and supports were represented by SOLID185. The results of the numerical application showed an acceptable degree of variation with the experimental results
