Date of Award

6-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Civil Engineering (MSCE)

Department

Civil and Environmental Engineering

First Advisor

Tamer El Maaddawy

Second Advisor

Nancy Kachouh

Abstract

Nonmetallic Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) reinforcing bars are considered a viable alternative to the conventional steel reinforcement because of their high strength-to-weight ratio and noncorrosive nature. This research aimed to investigate the nonlinear structural behavior of GFRP-reinforced concrete beams with discontinuity regions (D-regions) through numerical analysis. Three-dimensional (3D) numerical models were developed to simulate the nonlinear structural behavior of GFRP-reinforced deep beams with and without web openings. The models adopted realistic constitutive laws that accounted for the nonlinear behavior of the materials used. Predictions of the numerical models were validated against published experimental data. A parametric study was conducted to examine the effect of key variables on the structural behavior of GFRP-reinforced deep beams with and without web openings. The interaction between the concrete compressive strength (fc’), shear span-to-depth ratio (a/h), size and location of the web opening was elucidated. Simplified analytical formulas capable of predicting the shear capacity of GFRP-reinforced beams with D-regions were introduced based on an inverse analysis of results of the numerical simulation models. Predictions of the proposed analytical formulas were in good agreement with the results of the simulation models.

Arabic Abstract

تعتبر قضبان التسليح المصنوعة من البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية غير المعدنية (GFRP) بديلاً قابلاً للتطبيق لحديد التسليج التقليدي بسبب نسبة القوة إلى الوزن العالية وطبيعة عدم التاكل. يهدف هذا البحث إلى دراسة السلوك الإنشائي غير الخطي للجسور الخرسانية المسلحة بـGFRP والتي تحتوي على مناطق عدم الاستمرارية (مناطق D) من خلال التحليل العددي. تم ابتكار نماذج رقمية ثلاثية الأبعاد (3D) لمحاكاة السلوك الهيكلي غير الخطي للجسور العميقة المسلحة بـGFRP مع وبدون فتحات عرضية. اعتمدت النماذج على قوانين تأسيسية واقعية تفسر السلوك غير الخطي للمواد المستخدمة. تم التحقق من صحة تنبؤات النماذج العددية مقابل البيانات التجريبية المنشورة. تم إجراء دراسة بارامترية لفحص تأثير المتغيرات الرئيسية على السلوك الهيكلي للجسور العميقة المسلحة بـGFRP مع وبدون فتحات عرضية. تم استنتاج العلاقات بين قوة الضغط الخرسانية ونسبة مسافة القص إلى عمق الجسر، وحجم وموقع الفتحات عرضية. تم تقديمه صيغ تحليلية مبسطة قادرة على التنبؤ بقدرة الجسور العميقة المسلحة بـ GFRP والتي تحتوي على مناطق عدم الاستمرارية (مناطق) على مقاومة قوى القص بناء على تحليل لنتائج نماذج المحاكاة العددية. كانت تنبؤات الصيغ التحليلية المقترحة متوافقة جيداً مع نتائج نماذج المحاكاة.

Download
COinS