Lecture Notes/Comprehensive Textbook: Reinforced Concrete Design by Dr. Wael Hassan

[Dr. Wael Hassan]

بسم الله الرحمن الرحيم

 

I provided the book in three formats for easy access in the Google Drive links below

The Full Book in a Single File:

https://drive.google.com/file/d/1gSew3TaAPpEku3tW9fcC4QJ72PaVXBao/view?usp=sharing

Separate Book Chapters Files:

https://drive.google.com/drive/folders/1tueeYgieZx8zWMsmp3g1enoqPyna6Bp8?usp=sharing

Separate Book Subtopic Files:

https://drive.google.com/drive/folders/1ljDq3oRMWCaEz2x-QB5kVNB8GB32d0ke?usp=sharing

 

Here is another link in Internet Archive

https://archive.org/details/full-book-concrete-design-dr.-wael-hassan-2023

 

Preface

I have been occupied for long time with the idea of writing a professional textbook on the design of concrete structures that presents this challenging subject in a simplified way, yet technically rigorous, accessible to most civil engineering students, even those not to specialize as structural engineers. I had intended that the book reflects my expertise in structural engineering, specifically concrete design, spanning more than 20 years of professional practice, research, and teaching. With that in mind, I developed over the years sets of lecture notes on reinforced concrete design that I used in various academic roles from teaching assistant to associate professor to teach undergraduate students in higher education institutions in the Middle East and North America

 

This “book” is intended as a humble contribution in the field of structural design of reinforced concrete to make it more approachable, handy, and useful to undergraduate students and practicing structural engineers. It represents my set of lecture notes on concrete design developed over the period of eight years. However, most of the material presented, especially on the analysis and systems, can be useful in concrete design using any building code, with proper modifications according to local codes, since the theoretical basis used is common in many aspects among various codes

 

My intent was to wait until I rewrite these lecture notes, with additional formal discussions, in a formal textbook format and assign a publisher to edit and disseminate that textbook professionally. However, given the substantial size of the material and my current academic and professional commitments, this project can take a few more years to be completed in the presentable way I envisioned. I felt guilty to hold back this knowledge further until formal publication although it can help many students and engineers until then, thus I am presenting these lecture notes as is with my handwriting and manual drawings in this “book,” with the intent of revising, upgrading and publishing it professionally in the future. Please refer to the remark in the Introduction chapter for details about the consistency of this book with the latest version of the Egyptian Code ECP 203-2020. The material in its current format is generally self-contained and it helped thousands of civil engineering students and practicing engineers learn concrete design successfully.

 

I retain my publishing rights of this material for the sole intention of publishing the textbook in a more formal manner in the future; however, I grant the right to any individual to use the book for academic and educational purposes or professional design purposes without my permission. I further grant the right to any individual to post this material as is on the Internet and to distribute as is electronically or in print. The only restriction is to reproduce the material in part or whole in a different format without proper citation to use for commercial purposes without permission.

 

Wael M. Hassan, Ph.D., P.E., S.E., F.ACI, F.ASCE, F.SEI

Associate Professor of Structural Engineering

 

 

 

 

 

TABLE OF CONTENTS

PREFACE

 

ACKNOWLEDGEMENT

 

CHAPTER 1: Introduction

Overview

 Organization of the "Book"

 

CHAPTER 2: Design of Reinforced Concrete Beams

Loads on RC Beams

 Loads on RC Beams Solved Problems

 Straining Actions/Internal Forces of RC Beams

 Fundamentals of Reinforced Concrete Design/Stages of Concrete Cracking

 Ultimate Limit State Design Method

 Ultimate Limit State Design Solved Problems

 Flexural Design of RC Beams

 Flexural Design of RC Beams Solved Problems

Design of Continuous Beams

 Shear Design of Concrete Beams

Torsion Design of RC Beams

 Serviceability Limit States I: Deflection Calculations

 Serviceability Limit States II: Crack Control

 Shear Friction Design

 Design of Short Cantilevers

 Design of Deep Beams

 Problems on RC Beam Design

 

CHAPTER 3: Design of Reinforced Concrete Slabs

 Design of RC Solid Slab and Beam System

 RC Solid Slab Design Solved Problems

 RC Paneled Beam System

 RC Paneled Beams Solved Problems

 Design of Hollow Block Slab Systems

 Hollow Block Slabs: Commentary for Students

 Solved Problems on Hollow Block Slabs

 Design of RC Flat Plate and Flat Slab Systems

 Solved Problems on RC Flat Slabs

 Design of RC Stairs

 RC Stairs Reinforcement Details and Solved Problems

 Sample Exam Problems on RC Stairs

 Sample Exam Problems and Ideas on Floor Slabs

 Summary Notes on RC Slab Design and Exam Problems

 Unsolved Practice Problems on RC Slabs

 

CHAPTER 4: Design of Reinforced Concrete Columns

 RC Column Design

 Column Design Example

Column Design Summary and Commentary for Students

 Eccentric Section Design

 Eccentric Section Commentary for Students

 RC Columns Design Tips

 RC Columns Problems

 

CHAPTER 5: Foundation Design

 Design of Isolated Footings

 Solved Problems on Isolated Footing Design

 

CHAPTER 6: Design of Reinforced Concrete Frames

Reinforced Concrete Frames Design

 Reinforced Concrete Frames Solved Problems and Exams

 Sample Practice Problems

 

CHAPTER 7: Design of Reinforced Concrete Halls

 Design of RC Halls: North Light Roof Systems

 Commentary for Students on RC Hall Design

 

CHAPTER 8: Design of Concrete Tanks and Water Structures

Crack Control of Concrete Structures

 Solved Problems on RC Crack Control

 Design of Rectangular RC Tanks

 Design of Circular RC Tanks

 Design of RC Tanks Rested on Soil

 Solved Problems on RC Tank Design

 Practice Problems

 

CHAPTER 9: Design of RC Buildings for Lateral Loads

 Design for Lateral Loads

 

CHAPTER 10: Design of Prestressed Concrete Structures

 Prestressed Concrete Design

 Prestressed Concrete Losses

 Prestressed Concrete Anchorage

 

CHAPTER 11: Design of Repair and Retrofit of RC Structures

 Cracks in RC Structures

 Concrete Structures Assessment Tests

 Repair and Retrofit of Concrete Slabs

 Repair and Retrofit of Concrete Beams

 Repair and Retrofit of Concrete Columns

 

 

أهدي هذا العمل الي أحبائي طلاب الهندسة المدنية والانشائية والمعمارية وهندسة التشييد وزملائي المهندسين و كذلك أساتذة الهندسة الانشائية بالجامعات. أسأل الله أن ينفع به ويجعله خالصا لوجهه. ولا تبخلوا في الدعاء لي ان وجدتم فائدة في هذا الكتاب.

الكتاب يشمل جميع موضوعات تصميم الخرسانة المسلحة بطريقة ميسطة بدءا من الأحمال والنظم الانشائية حتي الأساسات وتدعيم المنشات في أكثر من 2000 صفحة.

 

لقد شغلتني منذ فترة طويلة فكرة تـأليف كتاب دراسي احترافي في تصميم المنشآت الخرسانية بطريقة مبسطة، ولكنها محكمة من الناحية الفنية، مما يجعل المادة في متناول معظم طلاب الهندسة المدنية، حتى أولئك الذين لا ينوون التخصص في الهندسة الإنشائية. كنت أنوي أن يعكس الكتاب خبرتي في الهندسة الإنشائية، وتحديدًا تصميم الخرسانة الإنشائية، والتي تمتد لأكثر من 20 عامًا من الممارسة المهنية والبحث والتدريس. ومن هذا المنطلق، قمت على مر السنين بتأليف وتطوير مجموعتين من المحاضرات في تصميم الخرسانة المسلحة، استخدمتهما لتدريس الطلاب في جامعات الشرق الأوسط وأمريكا على مدار تاريخي الأكاديمي منذ درجة مساعد تدريس حتى أستاذ مشارك في الهندسة الإنشائية.

 

يهدف هذا "الكتاب" إلى تقديم مساهمة متواضعة في مجال التصميم الإنشائي للخرسانة المسلحة لجعله أكثر سهولة وتناولا وفائدة للطلاب الجامعيين والمهندسين الإنشائيين. والكتاب يمثل مجموعة محاضراتي في التصميم الخرساني ، والتي طورتها على مدار ثمان سنوات. معظم المادة المقدمة، وخاصة فيما يتعلق بالأنظمة الإنشائية والتحليل، يمكن أن تكون مفيدة في التصميم الخرساني باستخدام أي كود بناء، مع التعديلات المناسبة حسب الكود المحلي، حيث أن الأساس النظري المستخدم مشترك في العديد من الجوانب بين مختلف الأكواد المعتمدة.

 

وقد كنت أنوي الانتظار حتى أعيد كتابة هذه المحاضرات وأحدثها، مع إثرائها بمناقشات ومواد توضيحية إضافية، في نسق كتاب احترافي واختيار ناشر لتحرير ذلك الكتاب ونشره بشكل جذاب. ولكن هذا المشروع، ونظرًا لضخامة حجم المادة والتزاماتي الأكاديمية والمهنية الحالية، قد يستغرق بضع سنوات أخرى حتى يكتمل بالطريقة التي تصورتها. ولذلك فقد شعرت بالذنب لتأخير نشر هذا العلم حتى ييسر الله النشر الرسمي رغم أنه يمكن أن يساعد العديد من الطلاب والمهندسين حتى ذلك الحين، وبالتالي فإنني أقدم هذه المحاضرات كما هي بخط يدي ورسومي التوضيحية اليدوية في هذا "الكتاب"، مع نيتي مراجعتها وتحديثها ونشرها بشكل احترافي في المستقبل إن شاء الله. وقد ساعدت هذه المحاضرات على مدار السنوات آلافا من طلاب الهندسة المدنية والمهندسين الممارسين على تعلم تصميم الخرسانة الإنشائية بنجاح.

 

يرجى العلم بأنني أحتفظ بحقوق نشر هذه المادة لغرض وحيد هو نشر الكتاب بطريقة أكثر رسمية في المستقبل؛ ومع ذلك، فأنا أمنح الحق لأي فرد في استخدام الكتاب للأغراض الأكاديمية والتعليمية أو لأغراض التصميم الاحترافي دون إذني. كما أمنح الحق لأي فرد في نشر هذه المادة كما هي على الإنترنت وتوزيعها كما هي إلكترونيًا أو مطبوعة. لكن القيد الوحيد على الاستخدام هو إعادة إنتاج المادة جزئيًا أو كليًا بتنسيق مختلف دون الاقتباس المناسب لاستخدامها لأغراض تجارية دون إذن.

 

دكتور مهندس: وائل حسن

أستاذ مشارك في الهندسة الإنشائية

Book Sharing_2.pdf