Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm và số về quá trình nứt trong các dầm BTCT và R/FRC
Tóm tắt
Bài báo này trình bày và xác minh một quy trình số phi tuyến có khả năng mô phỏng hành vi của bê tông cốt sợi thép (SFRC) có vết nứt. Các cơ chế sau nứt liên quan, đặc biệt là hiện tượng mềm đi khi kéo và hiện tượng cứng đi khi kéo, đã được nghiên cứu và xem xét một cách hợp lý. Các mối quan hệ mềm đi khi kéo khác nhau đã được triển khai và thảo luận, một cái dựa trên phương pháp cơ học vi mô, một cái được thu được từ phân tích nghịch đảo và cuối cùng là luật của Model Code 2010 (MC2010). Những mô hình này đã được áp dụng cùng với phương pháp crack phân tán để thực hiện các mô phỏng phần tử hữu hạn (FE) của các dầm R/FRC có các tiết diện và tỷ lệ thể tích sợi khác nhau. Kết quả số đã được xác thực so với một chương trình thực nghiệm toàn diện về R/FRC (đặc trưng bởi hành vi mềm đi khi kéo) và các dầm BTCT gần đây được thực hiện tại Đại học Brescia. Sự so sánh giữa kết quả thực nghiệm và kết quả số chỉ ra rằng các mô hình phân tán có thể được áp dụng cho việc phân tích kiểu cấu trúc này, chịu một trạng thái ứng suất đơn trục, như một lựa chọn có giá trị thay thế cho các phương pháp rời rạc.
Từ khóa
#bê tông cốt sợi thép #cơ chế sau nứt #hiện tượng mềm đi và cứng đi khi kéo #mô phỏng phần tử hữu hạn #dầm R/FRCTài liệu tham khảo
di Prisco M, Plizzari GA, Vandewalle L (2009) Fibre reinforced concrete: new design perspectives. Mater Struct 42(9):1261–1281
Tiberti G, Minelli F, Plizzari G (2014) Reinforcement optimization of fiber reinforced concrete linings for conventional tunnels. Compos Part B Eng 58:199–207. doi:10.1016/j.compositesb.2013.10.012
fib Bulletin N° 65 (2012) Model Code 2010—final draft, vol 1. Model Code. ISBN 978-2-88394-105-2
Beeby AW (1971) The prediction of cracking in reinforced concrete members. Ph.D. Thesis, University of London
Borosnyói A, Balázs GL (2005) Models for flexural cracking in concrete: the state of the art. Struct Concr 6(2):53–62
Harajli MH, Mabsout ME (2002) Evaluation of bond strength of steel reinforcing bars in plain and fiber-reinforced concrete. ACI Struct J 99(4):509–517
Mitchell D, Abrishami HH (1997) Influence of steel fibres on tension stiffening. ACI Struct J 94(6):769–773
Bischoff PH (2003) Tension stiffening and cracking of steel fibre reinforced concrete. J Mater Civil Eng 15(2):174–182
Fields K, Bischoff PH (2004) Tension stiffening and cracking of high strength reinforced concrete tension members. ACI Struct J 101(4):447–456
Minelli F, Tiberti G, Plizzari GA (2011) Crack control in RC elements with fiber reinforcement. In: Aldea C-M, Ekenel M (eds) ACI Special Publication “Advances in FRC durability and field applications”, SP-280(6). ACI, Farmington Hills
Tiberti G, Minelli F, Plizzari G, Vecchio FJ (2014) Influence of concrete strength on crack development in SFRC members. Cem Concr Compos 45:176–185. doi:10.1016/j.cemconcomp.2013.10.004
Deluce JR, Vecchio FJ (2013) Cracking behavior of Steel Fiber-Reinforced Concrete members containing conventional reinforcement. ACI Struct J 110(3):481–490
Giurani E (1981) On the effective axial stiffness of a bar in cracked concrete. Studi e Ricerche 3:205–226
Somayaji S, Shah SP (1981) Bond stress versus slip relationship and cracking response of tension members. ACI J Proc 78(3):217–225
Bigaj AJ (1999) Structural dependence of rotation capacity of plastic hinges in RC beams and slabs. Ph.D. Thesis, Delft University of Technology
Fantilli AP, Ferretti D, Iori I, Vallini P (1998) Flexural deformability of reinforced concrete beams. J Struct Eng 124(9):1041–1049
Fantilli AP, Mihashi H, Vallini P (2007) Crack profile in RC, R/FRCC and R/HPFRCC members in tension. Mater Struct 40(10):1099–1114
Rots J (1988). Computational modeling of concrete fracture. Ph.D. Thesis, Delft University of Technology
Bernardi P, Cerioni R, Ferretti D, Michelini E (2014) Role of multiaxial state of stress on cracking of RC ties. Eng Fract Mech 123:21–33. doi:10.1016/j.engfracmech.2014.02.011
Feenstra PH (1993) Computational aspects of biaxial stress in plain and reinforced concrete. Ph.D. Thesis, Delft University of Technology
Vecchio FJ (2001) Disturbed Stress Field Model for reinforced concrete: implementation. J Struct Eng 127(1):12–20
Lee S-C, Cho J-Y, Vecchio FJ (2011) Diverse embedment model for steel fiber-reinforced concrete in tension: model development. ACI Mater J 108(5):516–525
Lee S-C, Cho J-Y, Vecchio FJ (2013) Tension-stiffening model for steel fiber-reinforced concrete containing conventional reinforcement. ACI Struct J 110(4):639–648
Bernardi P, Michelini E, Minelli F, Sirico A, Tiberti G (2014) Non-linear analyses and cracking process of FRC tension ties. In: Bićanić N et al (eds) Proceedings of computational modelling of concrete structures (EURO-C 2014). CRC Press/Balkema, Leiden, pp 883–892
Cerioni R, Iori I, Michelini E, Bernardi P (2008) Multi-directional modeling of crack pattern in 2D R/C members. Eng Fract Mech 75:615–628. doi:10.1016/j.engfracmech.2007.04.012
Bernardi P, Cerioni R, Michelini E (2013) Analysis of post-cracking stage in SFRC elements through a non-linear numerical approach. Eng Fract Mech 108:238–250. doi:10.1016/j.engfracmech.2013.02.024
Harajli MH (2007) Numerical bond analysis using experimentally derived local bond laws: a powerful method for evaluating the bond strength of steel bars. J Struct Eng 133(5):695–705
Tiberti G, Minelli F, Plizzari G (2015) Cracking behavior in reinforced concrete members with steel fibers: a comprehensive experimental study. Cem Concr Res 68:24–34. doi:10.1016/j.cemconres.2014.10.011
EN 14651–5 (2005) Precast concrete products—test method for metallic fibre concrete—measuring the flexural tensile strength. European Standards, Brussels
EN 10080 (2005) Steel for the reinforcement of concrete—weldable reinforcing steel—general. European Standards, Brussels
ABAQUS 6.10 (2010) Online documentation. Dassault Systémes Simulia Corporation, Providence
Li VC, Stang H, Krenchel H (1993) Micromechanics of crack bridging in fibre-reinforced concrete. Mater Struct 26:486–494
Roelfstra PE, Wittmann FH (1986) Numerical method to link strain softening with failure of concrete. In: Wittmann FH (ed) Fracture toughness and fracture energy. Elsevier, London
Walraven JC, Reinhardt HW (1981) Theory and experiments on the mechanical behaviour of cracks in plain and reinforced concrete subjected to shear loading. HERON 26(1a):5–68
Chiaia B, Fantilli AP, Vallini P (2009) Evaluation of crack width in FRC structures and application to tunnel linings. Mater Struct 42:339–351
Deluce JR, Lee SC, Vecchio FJ (2014) Crack model for Steel Fiber-Reinforced Concrete members containing conventional reinforcement. ACI Struct J 111(1):93–102
Belletti B, Bernardi P, Cerioni R, Iori I (2003) On the behaviour of R/C beams without shear reinforcement. In: Bićanić N et al (eds) Proceedings of computational modelling of concrete structures (EURO-C 2003). CRC Press/Balkema, Leiden, pp 645–654
Belletti B, Bernardi P, Meda A (2004) Shear behaviour of prestressed beams reinforced with steel fibers. In: di Prisco M et al (eds) Proceedings of the 6th RILEM international symposium (BEFIB 2004). RILEM Publication SARL, Bagneux, pp 925–934
Bernardi P, Cerioni R, Michelini E (2012) Numerical modelling of the behaviour of SFRC elements in presence of multiple cracks, CD. In: Barros J et al (eds) Proceedings: Book of abstracts of the 8th RILEM international symposium (BEFIB 2012). RILEM Publication SARL, Bagneux, pp 219–220
Malecki T, Marzec I, Bobiński J, Tejchman J (2007) Effect of a characteristic length on crack spacing in a reinforced concrete bar under tension. Mech Res Commun 34:460–465
Wu HQ, Gilbert RI (2009) Modeling short-term tension stiffening in reinforced concrete prisms using a continuum-based finite element model. Eng Struct 31:2380–2391