1326

CIV3 23

Amgad Alhamoud

بتن قليا فعال يك بخشي و كاربرد آن در اتصال ستون به تير مركب با قابليت دمونتاژ

دكتري

29-08-2024

197 p.

حسين تاجمير رياحي , عبدالرضا عطائي

بتن ژئوپليمري , طرح اختلاط , مصالح پايدار , ساختارشكني , اتصال تير به ستون

This research investigates the development an‎d application of one-part alkali activated concrete (OPAAC) as a sustainable alternative to Portlan‎d cement concrete. The study encompasses three primary areas: material characterization, mechanical properties, an‎d structural performance in a novel application. Firstly, a comprehensive methodology for designing AAC mixtures was established using the ACI method as a foundation. The influence of key parameters, such as water-to-binder ratio, aggregate size, an‎d activator dosage, on workability, setting time, an‎d compressive strength was systematically eva‎luated. The results led to the development of predictive models for AAC strength an‎d a step-by-step design procedure. Secondly, the engineering properties of OPAAC were explored. The research focused on long-term strength development, workability, tensile strength, modulus of elasticity, an‎d stress-strain behavior. The findings demonstrated the superior performance of OPAAC compared to conventional concrete, with improved mechanical properties. Predictive equations for tensile strength an‎d modulus of elasticity were proposed. Finally, to extend the practical application of OPAAC, the thesis also examined the performance of demountable steel-concrete composite beam-to-column joints incorporating precast geopolymer concrete slabs. Four full-scale joints were subjected to cyclic loading tests an‎d different performance an‎d characteristics such as crack patterns, failure modes, moment-rotation responses, force-displacement curves, strain distributions, shear connector slippage, an‎d energy dissipation were eva‎luated. The influence of bolted shear connector diameter an‎d slab reinforcement ratio on the structural behavior was assessed, revealing enhancements in joint rotation, stiffness, bearing capacity, an‎d energy dissipation. The joints met the deformability an‎d rotational capacity requirements of Eurocodes 3 an‎d 4, an‎d qualified as special moment-resisting connections per AISC341, demonstrating their suitability for seismic applications. ABAQUS software is used to develop finite element models of the composite joints investigated, an‎d is shown to accurately simulate their observed structural behaviour. Overall, this research provides a comprehensive understan‎ding of the properties an‎d potential applications of one-part slag-based geopolymer concrete (SBGC), paving the way for its effective implementation in sustainable construction practices.

اين تحقيق به بررسي توسعه و كاربرد بتن فعال قليايي يك بخشي (OPAAC) به عنوان جايگزيني پايدار براي بتن سيماني پرتلند مي پردازد. اين مطالعه شامل سه حوزه اصلي است: خصوصيات مواد، خواص مكانيكي، و عملكرد ساختاري. در ابتدا، يك روش جامع براي طراحي مخلوط هاي AAC با استفاده از روش ACI به عنوان پايه ايجاد شد. تأثير پارامترهاي كليدي، مانند نسبت آب به چسباننده، اندازه سنگدانه، و مقدار فعال كننده، بر كارايي، زمان گيرش و مقاومت فشاري مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج منجر به توسعه مدل هاي پيش بيني براي استحكام AAC و يك روش طراحي گام به گام شد. در مرحله دوم، خواص مهندسي OPAAC مورد بررسي قرار گرفت. اين تحقيق بر توسعه استحكام بلند مدت، كارايي، استحكام كششي، مدول الاستيسيته و رفتار تنش-كرنش متمركز بود. يافته ها عملكرد برتر OPAAC را در مقايسه با بتن معمولي با خواص مكانيكي بهبود يافته نشان داد. معادلات پيش بيني براي استحكام كششي و مدول الاستيسيته پيشنهاد شد. در نهايت، براي گسترش كاربرد عملي OPAAC، اين پايان نامه همچنين عملكرد اتصالات كامپوزيت تير به ستون فولادي-بتني را كه از دال هاي بتني ژئوپليمري پيش ساخته مي باشد، بررسي كرد. چهار اتصال در مقياس كامل تحت آزمايش‌هاي بارگذاري چرخه‌اي قرار گرفتند و عملكرد و ويژگي‌هاي مختلف مانند الگوهاي ترك، حالت‌هاي شكست، پاسخ‌هاي چرخش، منحني‌هاي نيرو-جابجايي، توزيع كرنش، لغزش رابط برشي و اتلاف انرژي مورد ارزيابي قرار گرفتند. تأثير قطر رابط برشي پيچ و مهره اي و نسبت تقويت دال بر رفتار سازه مورد ارزيابي قرار گرفت و پيشرفت هايي را در چرخش اتصال، سختي، ظرفيت باربري و اتلاف انرژي نشان داد. اتصالات الزامات تغيير شكل پذيري و ظرفيت چرخشي يوروكدهاي 3 و 4 را برآورده كردند و به عنوان اتصالات ويژه مقاوم در برابر گشتاور در AISC341 واجد شرايط بودند كه مناسب بودن آنها را براي كاربردهاي لرزه اي نشان مي دهد. نرم افزار ABAQUS براي توسعه مدل هاي اجزاي محدود اتصالات مركب مورد بررسي استفاده مي شود و نشان داده شده است كه رفتار ساختاري مشاهده شده آنها را به طور دقيق شبيه سازي مي كند. به طور كلي، اين تحقيق درك جامعي از خواص و كاربردهاي بتن ژئوپليمري يك بخشي مبتني بر سرباره (SBGC) ارائه مي‌كند و راه را براي اجراي مؤثر آن در شيوه‌هاي ساخت و ساز پايدار هموار مي‌كند.

امجد الحمود

973035001

مهندسي عمران - سازه

مهندسي عمران

121815

121816

6

121817

121818

121819

121820

121821

121822

121823

121824

121825

121826

Geopolymer concrete , Mix design , Sustainable materials , Deconstructability , Beam-to-column joint