Comparative analysis of the numerical simulative methods of concrete plastic deformation
Keywords:
viscoelastic materials, plastic deformation, instantaneous deformation, creep, shrinkage, viscoelasticity, numerical simulationAbstract
The purpose of the work is to analyse the advantages and weaknesses of existing methods to determine creep deformation, videlicet the CEB 90 Model and the method of a viscoelastic material (Harutyunyan’s Model). Also it is to compare the analytical solutions with experimental data, to identify its main merits and demerits. To investigate a stress - strain state of a bridge design scheme, taking into account the elastic properties of concrete, using different constraint equations for external environment, rheological properties of concrete and specific creep. To achieve the goals, the authors used the following methodology. To analyze a stress - strain state of a design scheme a finite element method was used. In the PC "Lira-CAD" the bridge design scheme was divided into third-dimensional isoparametric finite elements with linear (for armature) and nonlinear (for concrete) deformation laws. Non-linear calculation of a design scheme was implemented using a system "Engineer nonlinearity". Creep deformation was calculated on the 7th, 15th, 20th, 30th, 50th and 100th days after loading. The least quantity of iterations was 300. In the light of the results the authors plotted a diagram of a deflection development as time goes on, using different concrete creep theories. Solving the problems the following results were obtained: based on the viscoelastic material model a process of reinforced concrete deformation was investigated. It is shown that during the calculation of structures (taking into account the appearance of plastic deformations of concrete) creep effect is of paramount importance in its stress - strain state. The scientific novelty of the work: the equations to determinate a creep function of concrete were adduced; the comparative analysis of the elastic recovery deformation models was carried out; it was made a theoretical investigation of stress - strain state of a reinforced concrete bridge based on the viscoelastic material model using different creep theories. The practical significance of the work: it was made comparative graphs of obtained time laws of creep compliance with experimental data, which permit to consider a precision degree of the given theories.References
Harutyunyan N.H. Necotorie voprosi teorii polzuchesti [Some questions of the theory of creep]. Мoscow: Vyd-vo Gostehteorizdat, 1952, pp. 34–46.
Barabash М. S. Algoritm modelirovaniya i rascheta konstruktsiy s uchеtom polzuchesti betona [Simulation algorithm and calculation of structures with taking into account the creep of concrete]. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2013, Vol. 9, Issue 4, pp. 56–63. (in Russian).
Barabash М. S. Metody modelirovaniya izmeneniya napriyazeno-deformirovannogo sostoyaniya konstruktsi vo vremeni [Methods of modeling of stress-strain state of structures in time]. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2014, Vol. 10, Issue 2, pp. 92–100. (in Russian).
Bondarenko V.М. Inzhenernye metody nelineynoy teorii zhelezobetona [Engineering methods of nonlinear theory of reinforced concrete]. Мoscow: Vyd-vo Stroyizdat, 1982, pp. 123–136.
Tamrazyan А. G. Mehanika polzuchesti betona [Concrete Creep Mechanics]. Мoscow: МGSU, 2012. – 490 p.
Yukhnov I.V. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie vnetsentrenno szhatyh zhelezobetonnyh kolon s uchetom nelineynoy polzuchesti betona [Stress-strain state eccentrically compressed concrete columns considering nonlinear creep of concrete. Ph. D. dissertation]. Rostov-on-Don’s gos. str. un-t. Rostov-on-Don, 2014, 135 p. (in Russian).
ACI Manual of Concrete Practice. U.S.A., 1980, Part 1, 456 p.
Bazant Z.P. Creep and shrinkage in concrete structures. Wiley, Chichester, 1982, 363 p.
Betten J. Creep mechanics. Germany: Springer, 2005, 361 p.
CEB-FIP Model Code 1990. Great Britain: Redwood books, 1990, 461 p.
Design of concrete structures. Part 1: General rules and rules for buildings: Eurocode EN 1992-1-1. Brussels: CEN, 2004, 227 p. Available at: https://law.resource.org/pub/eu/eurocode/en.1992.1.1.2004.pdf.
Gedam B.A. An apt material model to predict creep and shrinkage behavior of HPC concrete. Third international Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies set for Kyoto, August 18 – August 21. Japan: Kyoto, 2013. Available at: http://www.claisse.info/2013%20papers/data/e451.pdf.
Guide for Modeling and Calculating Shrinkage and Creep in Hardening Concrete. ACI 209.2R-08. U.S.A., 2008, 48 p. Available at: http://www.civil.northwestern.edu/people/bazant/PDFs/Papers/R21.pdf.
James W. Dally Satistical Analysis of Experimental Data. Springer Handbook of Experimental Solid Mechanics. U.S.A.: Baltimor, 2008, pp. 259- 279.
Suvorova J. V. An approach to the description of time-dependent materials . Materials and Design. 2003, № 24, pp. 293—297.
Vincent E.C. Compressive creep of a lightweight, high strength concrete mixture . Virginia: Blacksburg, 2003, 137 p. Available at: https://theses.lib.vt.edu/theses/available/etd-01162003-020147/unrestricted/LTHSCthesis.pdf.
Wenjun He Creep and Shrinkage of High Performance Concrete, and Prediction of Long-Term Camber of Prestressed Bridge Girders : A thesis submitted to the graduate faculty in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science : Major: Civil Engineering . Iowa: Ames, 2013, 221 p. Available at: http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=4425&context=etd.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
