Experimental and numerical analysis of cracks in the reinforced concrete pipes

• Autorzy: Buda-Ożóg L. , Skrzypczak I.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.140

Warianty tytułu

PL

Analiza doświadczalna i numeryczna pęknięć w rurach żelbetowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the analysis of the cracks in the tensile strength of concrete for reinforced concrete pipe crushing. Tensile strength, in case of crushing elements of high relative curvature, is significantly different from the strength of the not curved elements. The current state of research indicates that only methods of nonlinear fracture mechanics lead to a satisfactory agreement between the results of calculations and experimental studies, and allow for compiling correctly the influence of basic parameters of stretched concrete and geometrical dimensions on the load capacity of crush pipes made of concrete. Obtaining consistent results of experimental and numerical research is still a very complicated issue. This paper presents the results of an experimental test performed on three pipes and the numerical model of the analyzed element of the pipes made in the ATENA program. In order to model the concrete we used material model "SBETA", proposed by ATENA. The numerical analyses of the cracks were compared with the results of experimental studies in this paper. The conducted experimental test indicate that the concrete tensile strength for the tested elements was higher than adopted. This resulted in a greater resistance of the cracking for the test elements.

PL

Artykuł przedstawia analizę pęknięć w strefie rozciąganej betonu w żelbetowych rurach poddanych zgniataniu. Wytrzymałość na rozciąganie, w przypadku zgniatania elementów o dużej krzywiźnie względnej, różni się znacznie w stosunku do wytrzymałości elementów niezakrzywionych. Bieżący stan badań wskazuje, że jedyne metoda nieliniowej mechaniki pękania daje zadawalającą zbieżność między wynikami obliczeń a badaniami doświadczalnymi i pozwala na poprawne zestawienie wpływu podstawowych parametrów spękanego betonu i wymiarów geometrycznych na nośność zgniatanej rury betonowej. Otrzymanie zgodności wyników badań doświadczalnych i analiz liczbowych jest wciąż bardzo skomplikowaną kwestią. Artykuł prezentuje wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych na trzech rurach żelbetowych i model numeryczny badanych elementów rurowych wykonany w programie ATENA. Jako materiałowy model betonu wykorzystano, proponowany przez program ATENA, model materiałowy "SBETA". Numeryczne analizy pęknięć zostały porównane z wynikami badań doświadczalnych. Obserwacje prowadzone podczas badań doświadczalnych wskazują, że wytrzymałość betonu na rozciąganie w analizowanych elementach była wyższa niż przyjęta w modelu numerycznym. Skutkowało to zwiększoną wytrzymałością ze względu na zarysowanie badanych elementów.

Słowa kluczowe

EN

reinforced concrete pipe; crushing; experimental research; tensile strength; cracking; numerical analysis; software; ATENA; comparative analysis; fracture mechanics; non-linear mechanics

PL

rura żelbetowa; zgniatanie; badanie eksperymentalne; wytrzymałość na rozciąganie; zarysowanie; analiza numeryczna; oprogramowanie; ATENA; analiza porównawcza; mechanika pękania; mechanika nieliniowa

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 3/II
• Strony: 63--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Buda-Ożóg L.

• Rzeszow University of Technology

autor

Skrzypczak I.

• Rzeszow University of Technology

Bibliografia

• [1] Bazant Z. P, Cao Z., “Size effect in brittle failure of unreinforced pipes”. Report 85-2/679s. Center for Concrete and Geometrials, Northwestern Unive., Evanstone, Illinois 1985.
• [2] Crisfield M.A , Non-linear Finite Element Analysis of Solid and Structures, John Wile & Soons,INC, England, 1997.
• [3] Červenka V., Jendele L., Červenka J., “ATENA Program Documentation- Theory”, Prague, September 19, 2014.
• [4] Wallbrink C.D., Peng D., Jones R., "Assessment of partly circumferential cracks in pipe”, International Journal of Fracture , May 2005, Volume 133, Issue 2,
• [5] Woliński Sz., “Tensile Behaviour of Concrete and Their Applications in Nonlinear Fracture Mechanics of Concrete” Zeszyty Naukowe PRz, Rzeszów 1991(in polish).
• [6] EN- 206:2013 Concrete. Specification, performance, production and conformity,
• [7] EN-1916:2005/AC Concrete pipes and fittings unreinforced, steel fibre and reinforced
• [8] CEB-FIP Model Code 2010, Bulletin d’Information