Nonlinear finite element analysis of reinforced concrete beams with large opening under flexure

Other Title(s)

التحليل غير الخطي باستخدام طريقة العناصر المحددة للعتبات الخرسانية المسلحة الحاوية على فتحة كبيرة تحت تأثير أحمال الانحناء

Joint Authors

al-Kaisy, Dhar I. A.
al-Shaarbaf, Ihsan Ali Saib
al-Bayati, Nabil Abd al-Majid Jaddu

Source

Engineering and Technology Journal

Issue

Vol. 25, Issue 02 (30 Apr. 2007), pp.210-228, 19 p.

Publisher

University of Technology

Publication Date

2007-04-30

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

19

Main Subjects

Civil Engineering

Topics

Abstract AR

يصف هذا البحث دراسة نموذجا للتحليل غير الخطي ثلاثي الأبعاد باستخدام طريقة العناصر المحددة للعتبات الخرسانية المسلحة الحاوية على فتحة كبيرة تحت تأثير أحمال الانحناء، و تم حل معادلات التوازن غير الخطية باستخدام طريقة تزايدية-تكرارية تحت سيطرة الحمل، فضلا عن تبني طريقة نيوتن-رافسون المعدلة لإنجاز الحلول الرياضية, و قد أجريت التكاملات العددية باستخدام قواعد التكامل ذات 27 نقطة تكامل حيث تم استخدام العنصر الطابوقي ذو العشرين عقدة لتمثيل الخرسانة، أما حديد التسليح فقد مثل بعناصر محورية مطمورة داخل العنصر الطابوقي مع افتراض وجود ترابط تام بين الخرسانة و حديد التسليح, و تم تمثيل تصرف الخرسانة تحت تأثير إجهادات الضغط باستخدام النموذج المرن-اللدن ذي التقوية الانفعالية و المتبوع بتصرف لدن تام يستمر لغاية تهشم الخرسانة, بيد أن تمثيل سلوك الخرسانة تحت تأثير إجهادات الشد أعتمد نموذج التشقق المنتشر و أستعمل نموذج تصلب الشد لحساب إجهادات الشد المتبقية بعد حدوث التشقق كما استخدم نموذج احتباس القص الذي يقوم بتخفيض قيمة معامل القص المتبقي مع استمرار التحميل في مرحلة ما بعد التشقق, و بعد تحليل أنواع مختلفة من العتبات الخرسانية المسلحة الحاوية فتحات جانبية كبيرة مستطيلة الشكل، قورنت نتائجها المستحصلة مع النتائج المختبرية بدراسة العديد من المتغيرات الخاصة بطريقة العناصر المحددة لمعرفة تأثيرها، كما درس تأثير مقاومة ضغط الخرسانة، و كمية حديد التسليح الطولي.

و حجم الفتحة، و من خلال دراسة العلاقة بين الحمل و الهطول، و مقدار الحمل الأقصى كانت نتائج التطابق جيدة بين الطريقة التحليلية و الفحص العملي, أظهرت طريقة العناصر المحددة في التحليل أن الحمل الأقصى يزداد مع زيادة مقومة انضغط الخرسانة و يزداد مع كمية حديد التسليح الطولي السفلي و يقل مع زيادة طول و عمق الفتحة.

Abstract EN

This paper describes a three-dimensional nonlinear finite element model suitable for the analysis of reinforced concrete Beams with Large Opening under Flexure.

The 20-node isoperimetric brick elements have been used to model the concrete.

The nonlinear equations of equilibrium have been solved using an incremental-iterative technique operating under load control.

The solution algorithm used was the modified Newton-Rap son method.

The numerical integration has been conducted using the 27-point Gaussian type rule.

The reinforcing bars are idealized as axial members embedded within the concrete element and perfect bond between the concrete and the reinforcement has been assumed to occur.

The behavior of concrete in compression is modeled using an elastic-plastic work hardening model followed by a perfectly plastic response, which is terminated at the onset of crushing.

In tension, a smeared crack model with fixed orthogonal cracks has been used with the inclusion of models for the retained post-cracking tensile stress and the reduced shear modulus.

Different types of reinforced concrete beams with large rectangular transverse openings have been analyzed and the finite element solutions are compared with the experimental data.

Generally, good agreement has been obtained between the numerical and experimental load-deflection curves and ultimate load.

Numerical studies including some material parameters such as concrete compressive strength, amount of longitudinal tensile reinforcement and opening size on the load-deflection response have been carried out to study their effect on the overall behavior of reinforced concrete beams with large opening under Flexure.

The finite element solution revealed that the ultimate load and post-cracking stiffness increase with the increases of concrete compressive strength, increases with the increase of the bottom steel reinforcement amount and decreases with the increase of length or depth of opening.

American Psychological Association (APA)

al-Shaarbaf, Ihsan Ali Saib& al-Bayati, Nabil Abd al-Majid Jaddu& al-Kaisy, Dhar I. A.. 2007. Nonlinear finite element analysis of reinforced concrete beams with large opening under flexure. Engineering and Technology Journal،Vol. 25, no. 02, pp.210-228.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-53483

Modern Language Association (MLA)

al-Shaarbaf, Ihsan Ali Saib…[et al.]. Nonlinear finite element analysis of reinforced concrete beams with large opening under flexure. Engineering and Technology Journal Vol. 25, no. 02 (2007), pp.210-228.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-53483

American Medical Association (AMA)

al-Shaarbaf, Ihsan Ali Saib& al-Bayati, Nabil Abd al-Majid Jaddu& al-Kaisy, Dhar I. A.. Nonlinear finite element analysis of reinforced concrete beams with large opening under flexure. Engineering and Technology Journal. 2007. Vol. 25, no. 02, pp.210-228.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-53483

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 218-219

Record ID

BIM-53483