وثيقة

Flexural fatigue life analysis and fatigue life distribution of plain and fiber-reinforced lightweight aggregate concrete

المصدر
Master's thesis
عناوين أخرى
تحليل عمر إجهاد الانحناء وتوزيع عمر التعب للخرسانة خفيفة الوزن العادية والمسلحة بالألياف
الدولة
Oman
مكان النشر
Muscat
الناشر
Sultan Qaboos University
ميلادي
2023
اللغة
الأنجليزية
الموضوع
نوع الرسالة الجامعية
Master's thesis
الملخص الإنجليزي
Lightweight aggregate concrete (LWAC) has received a lot of attention in the construction sector due to its distinct qualities and benefits. Moreover, the addition of fiber to the LWAC mix can enhance its mechanical properties, and the use of fiber-reinforced LWAC is increasing in the construction sector. This type of concrete is used in bridges, floor slabs in high-rise buildings, off-shore structures, highways, pavements and airport runways. In these types of structures, flexural stress is critical, so it is important to investigate the fatigue effect on this type of concrete structures that use this LWAC at various stress levels. When compared to normal concrete, lightweight aggregate concrete can significantly reduce self-weight in engineering structures. As per limited information in the literature, the fatigue performance of LWAC is not the same as normal-weight concrete. Therefore, it is important to conduct more studies on the fatigue performance of LWAC. This thesis investigates the flexural fatigue strength and fatigue life distribution of plain and fiber-reinforced lightweight aggregate concrete (LWAC) under various stress levels. The flexural fatigue test data for plain and fiber reinforced LWC is collected from literature. The fatigue performance of different types of LWAC was evaluated using conventional Wöhler fatigue equation and power relations (double logarithmic fatigue equations). The effect of different types of fibers (hook-ended fiber, twisted fiber, polypropylene fiber and mix fibers) on the fatigue performance was also evaluated. Probabilistic fatigue analysis was conducted on the collected fatigue test data to evaluate the fatigue performance for different failure probabilities. The analysis used two parameter Weibull distribution (2PWD) and three-parameter Weibull distribution (3PWD) models. There are limited experimental studies conducted in this field for the LWAC. Therefore, the analyzed data were collected from two different studies. The results show that fiber reinforcing can significantly increase the fatigue resistance of LWAC. Both plain and fiber-reinforced LWAC's fatigue life follows the Weibull distribution, with shape and scale parameters that depend on the applied stress amplitude. By taking into account failure probability, the double and single logarithmic fatigue equations were developed to establish the fatigue life equation. It was found that the 3PWD represents the fatigue failure more accurately than the 2PWD because of its nonlinear curve, which is the real case of fatigue failure. Moreover, the results of stress level for two million cycles (N=2106 ) obtained using 3PWD were better than those obtained by 2PWD.
الملخص العربي
حظيت الخرسانة الركامية خفيفة الوزن LWACباهتمام كبير في قطاع البناء نظرا لخصائصها وفوائدها المتميزة. عالوة على ذلك، فإن إضافة الالياف إلى مزيج LWAC يمكن أن يعزز خواصه الميكانيكية، ويتزايد استخدام LWAC المقوى بالالياف في قطاع البناء. يستخدم هذا النوع من الخرسانة في الجسور وألواح الارضيات في المباني الشاهقة والهياكل البحرية والطرق السريعة والارصفة ومدارج المطارات. في هذه الانواع من الهياكل، يعد إجهاد الانحناء أمرا بالغ الاهمية، لذلك من المهم التحقيق في تأثير التعب على هذا النوع من الهياكل الخرسانية التي تستخدم LWAC في مستويات إجهاد مختلفة. عند مقارنتها بالخرسانة العادية، يمكن للخرسانة الركامية خفيفة الوزن أن تقلل بشكل كبير من الوزن الذاتي في الهياكل الهندسية. وفقا للمعلومات المحدودة في الادبيات، فإن أداء التعب في LWAC ليس هو نفسه الخرسانة ذات الوزن العادي. لذلك، من المهم إجراء المزيد من الدراسات حول أداء التعب في .LWAC تبحث هذه الاطروحة في قوة إجهاد الانحناء وتوزيع عمر التعب للخرسانة الركامية خفيفة الوزن العادية والمسلحة بالالياف LWAC تحت مستويات إجهاد مختلفة. يتم جمع بيانات اختبار إجهاد الانحناء ل LWC العادي والمقوى بالالياف من مصادر منشورة وغير منشورة. تم تقييم أداء التعب ألنواع مختلفة من LWAC باستخدام معادلة إجهاد Wöhler التقليدية وعالقات القوة )معادالت التعب اللوغاريتمية المزدوجة(. كما تم تقييم تأثير أنواع مختلفة من الالياف )الالياف ذات النهايات الخطافية والالياف الملتوية وألياف البولي بروبلين والالياف المختلطة( على أداء الكالل. تم إجراء تحليل التعب الاحتمالي على بيانات اختبار التعب التي تم جمعها لتقييم أداء التعب الحتمالات الفشل المختلفة. استخدم التحليل توزيعات Weibull ثنائية المعلمات PWD2 ونماذج توزيع Weibull ثالثية المعلمات PWD.3 تم تقييم عمر التعب الاحتمالي ل LWAC العادي والمقوى بالالياف في عمر إجهاد محدد، باستخدام وتباين نماذج PWD2 وPWD.3 هناك دراسات تجريبية محدودة أجريت في هذا المجال ل .LWAC لذلك، تم جمع البيانات التي تم تحليلها من دراستين مختلفتين. تظهر النتائج أن تقوية الالياف يمكن أن تزيد بشكل كبير من مقاومة التعب ل LWAC. يتبع كل من عمر إجهاد LWAC العادي والمقوى بالالياف توزيع Weibull، مع معلمات الشكل والمقياس التي تعتمد على سعة الضغط المطبقة. من خالل الاخذ في الاعتبار احتمال الفشل، تم تطوير معادالت التعب اللوغاريتمية المزدوجة والمفردة إلنشاء معادلة عمر التعب. وجد أن PWD3 يمثل فشل التعب بشكل أكثر دقة من PWD2 بسبب منحنى غير خطي، وهي الحالة الحقيقية لفشل التعب. عالوة على ذلك ، كانت نتائج مستوى الاجهاد 6 لمليوني دورة ) 102 = N )التي تم الحصول عليها باستخدام PWD3 أفضل من تلك التي تم الحصول عليها بواسطة PWD.2
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية