Non-Linear Behavior Of Reinforced Concrete Footing Under Different Levels Of Corrosion / by Mahmoud Hegazy Bassiony Fouda ; Under the Supervision of Prof. Dr. Hatem Mostafa Mohamed, Associate Prof. Dr. Ahmed Mohamed Youssef

Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 194-197.

The aim of this thesis is to investigate the impact of corrosion on the deterioration
of reinforced concrete (RC) isolated footings using both small-scale and prototype-
scale models. The experimental program involved subjecting five small-scale RC
isolated footings to accelerated corrosion tests with a constant current and testing them
under axial loading. The main variable in the small-scale test was the corrosion level.
The study also used the finite element method (FEM) with the ABAQUS package to
examine the effect of corrosion levels on behavior of RC isolated footings with
different concrete depths under axial and eccentric loading.
The results showed that the proposed numerical model was accurate and effective
in simulating the impact of corrosion on RC isolated footings. An increase in the depth
of the RC footing and corrosion level led to a more pronounced impact on the cracking
pattern in the concrete and corroded bars, as well as a greater difference in the failure
load. The study also found that the difference between the design loads by Egyptian
code (ECP203) and the numerical loads by ABAQUS for controlled footings with
different depths was significant, indicating the importance of considering corrosion in
the design and maintenance of isolated footings.
In summary, this thesis provides valuable insights into the impact of corrosion on
the behavior of RC isolated footings, and highlights the importance of considering
corrosion in their design and maintenance. The findings of this study can help inform
decisions related to the evaluation and design of isolated footings affected by corrosion
damage.

المنشأت الخرسانة المسلحة الموجودة في المناطق الساحلية، وخاصة تلك التي تواجه الشاطئ، عرضة للهجوم بالكلوريد، الأمر الذي يمكن أن يؤدي إلى تآكل كبير في تسليح الخرسانة. ويعد هذا أحد أكثر المسائل الحرجة المتعلقة بالمنشأت الخرسانة المسلحة حيث يمكن أن يؤثر سلباً على أدائها الاستاتيكي والديناميكي. وقد أبلغت الحكومة المحلية في مصر عن حدوث أضرار شديدة بسبب التآكل على عدد كبير من المنشأت وطلبت ترخيص صيانة. ومع ذللك، فإن الصيانة مكلفة وأقل فعالية مقارنة بالإجراءات الوقائية السليمة التي يتم اتخاذها خلال البناء.
الهدف من هذه الرسالة هو دراسة تأثير الصدأ على تدهور الأساسات الخرسانية المسلحة المنفصلة باستخدام نماذج صغيرة ونماذج كاملة الحجم. شمل البرنامج التجريبي تعريض خمسة أساسات من الخرسانة المسلحة في نماذج صغيرة لاختبارات التآكل المسرع باستخدام تيار ثابت واختبارها تحت التحميل المحوري. كانت المتغيرات الرئيسية في الاختبارات الصغيرة هي مستوى التآكل. استخدمت الدراسة أيضًا طريقة العناصر المحدودة (FEM) لدراسة تأثير مستويات التآكل على سلوك التحميل المحوري للأساسات الخرسانية المسلحة المنفصلة ذات اعماق مختلفة تحت التحميل المحوري و غير المحوري توصلت الدراسة إلى أن النموذج العددي المقترح كان دقيقًا وفعالًا في محاكاة تأثير الصدأ على الأساسات المنفصلة المسلحة. وأن زيادة عمق الأساس ومستوى التآكل أدى إلى تأثير أكبر على نمط التشقق في الخرسانة والأسياخ المتآكلة، وكذلك فرق أكبر في حمل الانهيار. كما تم الكشف عن أن الفرق بين الأحمال التصميمية بواسطة الكود المصري والأحمال بواسطة ( FEM) للأساسات بأعماق مختلفة كان ملحوظًا، مما يُؤكد على أهمية دراسة الصدأ في تصميم وصيانة الأساسات المنفصلة.
محتوى الرسالة:
تتألف هذه الرسالة من سبعة فصول هي:
الفصل الأول: المقدمة.
يحتوي هذا الفصل على مقدمة عامة، وأهداف الدراسة، ووصف المشكلة، ومنهجية البحث.
الفصل الثاني: الدراسات السابقة.
يوفر هذا الفصل ملخصًا لعدة دراسات سابقة عن عناصر الخرسانة المسلحة المختلفة التي تعرضت للصدأ، بما في ذلك الأعمدة والإطارات والكمرات والبلاطات.
الفصل الثالث: البرنامج العملي للرسالة.
يتضمن هذا الفصل الاختبارات المعملية التي تم إجراؤها على خمسة نماذج على مقياس صغير لدراسة تأثير التآكل على أداء الأساسات تحت الحمل المحوري مع مستويات صدأ مختلفة.، ويناقش الفصل خصائص المواد وإعداد الاختبار ونتائج الاختبارات المعملية.
الفصل الرابع: نموذج التحليل العددي .
يقدم هذا الفصل تحليلًا عدديا للعينات التي تم اختبارها باستخدام برنامج ( ABAQUS ) و استخدام نتائج الاختبارات المعملية للتحقق من صحة نتائج التحليل العددي للبرنامج و كيفية التحقق من صحة نموذج المحاكاة وكيفية مقارنة نتائج العناصر المحدودة بالبيانات التجريبية. ، والتي تستخدم بعد ذلك لإجراء دراسات لدراسة تأثير عوامل مختلفة قد تكون مكلفة جدًا أو مستحيلة للاختبار المعملية.
الفصل الخامس: دراسة سلوك القواعد المعرضة للصدأ تحت تأثير التحميل المحوري.
في هذا الفصل تم دراسة سلوك القواعد الخرسانية المسلحة المعرضة لدرجات مختلفة من الصدأ تحت تأثير التحميل المحوري للقواعد ذات النموذج المصغر والنموذج الطبيعي ودراسه الفرق مابين نتائج النموذجين ودارسة تاثير تغير العمق الخرساني وتاثيره في احمال الانهيار واشكال الانهيار وظهور الشروخ الناتجة من عملية الصدأ . وايضا مقارنة النتائج مع نتائج التصميم بواسطه الكود المصري عند تغير العمق ودراسة النسب الصدأ المكافأه لهذه الاحمال التصميمة.
الفصل السادس: دراسة سلوك القواعد المعرضة للصدأ تحت تأثير التحميل غير المحوري.
في هذا الفصل تم دراسة سلوك القواعد الخرسانية المسلحة المعرضة لدرجات مختلفة من الصدأ تحت تأثير التحميل غير محوري للقواعد ذات النموذج المصغر والنموذج الطبيعي, ودراسة الفرق مابين نتائج النموذجين ودارسة تاثير تغير العمق الخرساني وتاثيره في احمال الانهيار واشكال الانهيار وظهور الشروخ الناتجة من عملية الصدأ . ودراسة فاعلية استخدام النماذج المصغرة في التعبير عن النموذج الطبيعية وذلك توفيرا للوقت والتكلفة.
الفصل السابع: الاستنتاجات والتوصيات.
يحتوي هذا الفصل على ملخص الرسالة ونتائجها، بالإضافة إلى توصيات للدراسات المستقبلية.

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.