Document
Finite Element Modeling for Impact Response of Reinforced Concrete Beams.
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2020
Language
English
English abstract
Reinforced concrete structures (RC structures) are widely used around the world. It is
known that most of the reinforced concrete structures are subjected to static load.
However, in addition to the static load, some RC structures may also suffer from dynamic
loads mainly from impacts. Such scenarios might occur in the cases of vehicle crash
impact, falling rocks in mountainous areas, missiles resulting from terrorist attacks, failure
of cranes in construction sites, etc... Many researchers have shown interest in conducting
laboratory experiments to investigate the structural response of such cases. However,
conducting experimental investigations to provide design guidelines or to check designed
beams under impact phenomena is very costly. That is why a Finite Element (FE) software
called LS-Dyna was used in this research to investigate the impact response of RC beams.
A model was proposed and validated using laboratory test results from a published paper.
Since FE software saves the cost and time as compared to the laboratory experiment, a
parametric study conducted in this research. The parameters include the effect of
longitudinal tension reinforcement, concrete grade, shear reinforcement, mass and
velocity of impacting object, support conditions and moment of inertia of the RC section.
It was concluded that the longitudinal tension reinforcement significantly enhanced the
resistance of the RC beam to impact loading compared to other factors. With the specified
domain of longitudinal reinforcement percentages (0.2%-4%), an empirical formula was
proposed that relates the impact energy, the percentage of longitudinal reinforcement and
maximum midsp
an deflection. The end support condition also showed an enhancement in the resistance of
the RC section. Moreover, different shapes of RC beams were investigated, and it was
found that the depth of the beam is more significant than the web in resistance to impact
loads.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
الخرصانات المسلحة مستخدمة بكثرة حول العالم . من المعروف ان معظم المنشآت المكونة من خرصانة مسلحة تتعرض لقوة مجردة ويتم التصميم بناءا على ذلك . ولكن بالاضافة للقوة المجرد, بعض المنشآات الخرصانية المسلحة تتعرض لقوة حركية تنتج من اصطدام جسم متحرك بالمبنى. القوة الحركية قد تنتج من اصطدام سيارة بعمود خرصاني مسلح, سقوط احجار على المبنى الخرصاني المسلح في المناطق الجبلية, المتفجرات التي تنتج من بعض الانشطة الارهابية , و سقوط مواد من على رافعة المواقع الانشائية. قام بعض الباحثين بدراسة تأثير القوى الحركية على المنشآت الخرصانية المسلحة عن طريق تجارب معملية . التجارب المعملية للقيام بدراسة مدى تأثير القوى الحركية مكلف ماديا . ولذلك تم اللجوء في هذا البحث الى الطرق العددية عن طريق استخدام برنامج طرق عددية يسمى LS-Dyna لدراسة تأثيرات القوة المتحركة على الجسور الخرصانية المسلحة. تم إنشاء نموذج عددي وتم التأكد من صلاحيته من خلال مقارنة نتائج الطرق العددية مع النتائج المعملية . تم دراسة تأثير عوامل عدة على تحمل الجسور الخرصانية المسلحة القوة الحركية , وهذه العوامل تشمل نسبة التسليح الطولي من مساحة الخرصانة , قوة الخرصانة , نسبة التسليح القص , وزن و سرعة الجسم الصادم للجسر, حالة الاسناد في طرفي الجسر , و تأثير الشكل المقطعي للجسر . تم استنتاج ان زيادة التسليح الطولي يزيد من قوى تحمل الجسر المسلح اكثر من اي عامل آخر تم دراسته. لمدى محدد من نسبة التسليح الطولي (0.2%-4%) تم اشتقاق معادلة حسابية لحساب الازاحة الناتجة من القوى الحركية بوجود متغيرين وهما الطاقة الحركية عند الاصطدام و نسبة التسليح الطولي بالنسبة للمساحة المقطعية للجسر . ايضا حالة الاسناد الثابتة تزيد من قوة تحمل الجسر الخرصاني مقارنة مع الاسناد البسيط
Category
Theses and Dissertations