Finite-element analysis of HSC. moderately deep beams using plastic-damage model under cyclic loading

Other Title(s)

التحليل بطريقة العناصر المحددة للعتبات متوسطة العمق ذات الخرسانة عالية المقاومة باستخدام أنموذج التضرر اللدن تحت تأثير الأحمال الدورية

Joint Authors

al-Shaarbaf, Ihsan Ali Saib
al-Hadithy, Layth Khalid Saib
al-Bahadly, Husayn Muhammad Ali

Source

al-Rafidain Engineering Journal

Issue

Vol. 22, Issue 2 (31 Mar. 2014), pp.83-97, 15 p.

Publisher

University of Mosul College of Engineering

Publication Date

2014-03-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

15

Main Subjects

Civil Engineering

Topics

Abstract AR

تم في هذا البحث دراسة سلوك العتبات الخرسانيه المسلحة عالية المقاومة المتوسطة العمق المعرضة إلى انحرافات دورية لدنه.

اختيرت ثلاثة نماذج من العتبات ذات مقطع بأبعاد 200 ملم * 400 ملم من البحث المختبر الذي أجري من قبل مجموعة Kuang Fang-I.

حيث اعتبرت المعاملات التي تمثل كل من نسبة فضاء القص إلى العمق و نسبة حديد التسليح الطولي في الوجه السفلي إلى حديد التسليح في الوجه العلوي و كذلك أنموذج أحمال متكررة متعددة الأنماط.

لغرض الوقوف على تأثير تغييرها على سلوك هذه العتبات.

اعتمد في التحليل أنموذج التضرر اللدن و الذي تم تطويره من قبل الباحثين Lubliner، Lee و Fenves.

يعتمد هذا الأنموذج مبدأ أنموذج التضرر على أساس طاقة الانكسار و مبدأ تدهور جساءة العنصر في ميكانيكية تضرر الأجسام.

تم تمثيل هذا التدهور بواسطة معاملين أحدهما للتضرر الحاصل نتيجة الشد و الآخر لتضرر الانضغاط اعتمدت معادلة الخضوع مع عدد من معاملات التقوية بعد بلوغ الخضوع لتمثيل كافة حالات الضرر المحتمل.

كانت معادلة المقاومة أحادية البعد ممثلة بجزأين يعود أحدهما إلى الإجهاد و الآخر إلى انحدار الجساءة المرنة.

أنموذج الانحدار الذي اعتمد كان لتمثيل تأثير الضرر على الجساءة المرنة و استعادة جزء من مقدارها أثناء فتح و غلق التشققات.

وجد أن استخدام الأنموذج المذكور بالاستعانة ببرنامج ABAQUS يعطي تصورا جيدا لسلوك العتبات المختارة و مدى مطابقتها مع النتائج المختبرية لغاية حد خضوع حديد التسليح.

أما سلوك هذه العتبات بعد الخضوع فكان أقل دقة مما هو عليه قبل خضوع حديد التسليح و هذا التصرف يعزى إلى تدهور مقاومة خرسانة قشرة المقطع مع قسم من لب المقطع مختبريا في حين أن النموذج الرياضي يبقي محتفظا ببعض الجساءة مما يؤدي إلى أظهار مقاومة أعلى في مراحل تسليط الأحمال المتكررة الأخيرة.

أظهرت النتائج التحليلية تطابقا جيدا لمنطقة المفصل اللدن و مدى توسعها مع تكرار تسليط الأحمال و كذلك بالنسبة لتطور تشكيل التشققات و توزيع الإجهادات داخل جسم العنصر الخرساني إضافة إلى نسبة مشاركة حديد مقاومة القص في تحمل جزء من مقاومة المقطع الكلية للقص.

Abstract EN

This paper presents a numerical investigation of high-strength concrete beams moderately deep subjected to imposed inelastic cyclic deflection.

Three cantilever beams having cross section of 200 x 400 mm were selected from the experimental work carried out by I-Kuang Fang , et.

Al.

Test variables included were shear span to depth ratio, ratio of longitudinal reinforcement at top and bottom faces of the beams and loading histories.

The cyclic simulation performance of the selected beams were found using the plastic-damage model for concrete developed by Lubliner and Lee & Fenves.

The model adopts the concepts of fracture –energy– based damage and stiffness degradation in continuum–damage mechanics.

Two damage variables, one for tensile damage and the others for compressive damage, and yield function with multiple–hardening variable are introduced to different damage states.

The uniaxial strength function are factored into two parts, corresponding to the effective stress and the degradation of elastic stiffness.

A simple consistent scalar degradation model is introduced to simulate the effect of damage on elastic stiffness and its recovery during crack opening and closing.

It was found that the ABAQUS model accurately predicts the experimental response under cyclic loading up to the yielding of the steel bars.

The prediction is less accurate at post yielding stages.

This difference is due to the severe damage of the concrete in tension and compression during loading cycles.

Also the prediction of the region damage within the moderately deep beams matches the experimental results.

Cracks propagation (opening & closing) and stress distribution during cycles were very well predicted specially the formation of the compression struts and its development into the concrete beams.

The contribution of stirrups with the plastic-hinge zone is about 30 % of the latest half–cycle peak load and the developing of the plastic–hinge zone were about 051 % of the beam height which were well estimated compared to the experimental results.

The back bone of load-displacement curve predicted by the ABAQUS model shows a close correlation with the experimental results into the inelastic range.

American Psychological Association (APA)

al-Shaarbaf, Ihsan Ali Saib& al-Hadithy, Layth Khalid Saib& al-Bahadly, Husayn Muhammad Ali. 2014. Finite-element analysis of HSC. moderately deep beams using plastic-damage model under cyclic loading. al-Rafidain Engineering Journal،Vol. 22, no. 2, pp.83-97.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-373623

Modern Language Association (MLA)

al-Shaarbaf, Ihsan Ali Saib…[et al.]. Finite-element analysis of HSC. moderately deep beams using plastic-damage model under cyclic loading. al-Rafidain Engineering Journal Vol. 22, no. 2 (Mar. 2014), pp.83-97.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-373623

American Medical Association (AMA)

al-Shaarbaf, Ihsan Ali Saib& al-Hadithy, Layth Khalid Saib& al-Bahadly, Husayn Muhammad Ali. Finite-element analysis of HSC. moderately deep beams using plastic-damage model under cyclic loading. al-Rafidain Engineering Journal. 2014. Vol. 22, no. 2, pp.83-97.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-373623

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 96-97

Record ID

BIM-373623