Numerical solution of reinforced concrete beam using Newton-Raphson method with adaptive descent

• Autorzy: Smarzewski P.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12345865.1186371

Warianty tytułu

PL

Rozwiązanie numeryczne belki żelbetowej metodą Newtona-Raphsona ze spadkiem adaptacyjnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes numerical solution of a reinforced concrete beam. The modelling was performed with the principles of the Finite Element Method (FEM). In order to validate the materials models: concrete and reinforcing steel, the results, obtained using the Newton-Raphson method with adaptive descent, were compared with experimental data. Simulations help to reduce the cost of experimental research through more efficient carrying out the tests. The solution of advanced problems of reinforced concrete members in the range of linear-elastic deformation and in the range of non-linear deformation leading to the failure is possible.

PL

W pracy przedstawiono rozwiązanie numeryczne belki żelbetowej. Modelowanie przeprowadzono z wykorzystaniem zasad Metody Elementów Skończonych (MES). Wcelu zweryfikowania modeli materiałowych: betonu i stali zbrojeniowej, porównano otrzymane wyniki obliczeń numerycznych metodą Newtona-Raphsona ze spadkiem adaptacyjnym, z wynikami doświadczalnymi. Symulacje mogą pomóc w obniżeniu kosztów badań doświadczalnych poprzez efektywniejsze planowanie eksperymentów. Możliwe jest rozwiązanie złożonych problemów zachowania konstrukcyjnych elementów żelbetowych w zakresie odkształceń liniowo-sprężystych i nieliniowych aż do zniszczenia.

Słowa kluczowe

EN

mechanics of concrete structures; finite element method; reinforced concrete beam; adaptive descent

PL

mechanika konstrukcji betonowych; metoda elementów skończonych; belka żelbetowa; spadek adaptacyjny

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 64, nr 4
• Strony: 207--221
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., wykr.

Twórcy

autor

Smarzewski P.

• Lublin University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, 40 Nadbystrzycka St., 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Liu G.R., Mesh free methods: moving beyond the Finite Element Method, CRC Press LLC, 2003.
• [2] Marzec I., Tejchman J., Enhanced coupled elasto-plastic-damage model to describe cyclic concrete behaviour, CMM-2011 — Computer Methods in Mechanics, Warsaw, Poland, 9-12 May 2011.
• [3] Korol E., Tejchman J., Experimental and theoretical studies on size effects in concrete and reinforced concrete beams, CMM-2011 — Computer Methods in Mechanics, Warsaw, Poland, 9-12 May 2011.
• [4] Bobiński J., Tejchman, Modeling cracks in concrete elements with XFEM, CMM-2011 — Computer Methods in Mechanics, Warsaw, Poland, 9-12 May 2011.
• [5] PN-EN 1992-1-1: wrzesień 2008, Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• [6] Buckhouse E.R., External Flexural Reinforcement of Existing Reinforced Concrete Beams Using Bolted Steel Channels, Master’s Thesis, Marquette University, Milwaukee, Wisconsin, 1997.
• [7] Willam K.J., Warnke E.P., Constitutive Model for the Triaxial Behavior of Concrete, International Association for Bridge and Structural Engineering, vol. 19, ISMES, Bergamo, Italy, 1975, p. 1-30.
• [8] Smarzewski P., Stolarski A., Modelowanie zachowania niesprężystej belki żelbetowej, Biul. WAT, vol. 56, nr 2, 2007, p. 147-166.
• [9] Comité Euro-International du beton, High Performance Concrete. Recommended to the Model Code 90. Research Need, Bulletin d’Information, nr 228, 1995.
• [10] Desayi P., Krishnan S., Equation for the Stress-Strain Curve of Concrete, Journal of the American Concrete Institute, 61, March 1964, p. 345-350.
• [11] Stolarski A., Dynamic Strength Criterion for Concrete, Journal of Engineering Mechanics, American Society of Civil Engineering, vol. 130, nr 12, December 2004, p. 1428-1435.
• [12] Pecce M., Fabbrocino G., Plastic Rotation Capacity of Beams in Normal and High-Performance Concrete, ACI Structural Journal, March-April 1999, p. 290-296.
• [13] Kamińska M.E., Doświadczalne badania żelbetowych elementów prętowych z betonu wysokiej wytrzymałości, KILiW, PAN, Łódź, 1999.
• [14] Lyndon F.D., Balendran R.V., Some observations on elastic properties of plain concrete, Cement and Concrete Research, 16, nr 3, 1986, p. 314-324.
• [15] ACI318-99, Building Code Requirements for Reinforced Concrete, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1999.
• [16] Bangash M.Y.H., Concrete and Concrete Structures: Numerical Modeling and Applications, Elsevier Science Publishers Ltd., London, England, 1989.
• [17] Hemmaty Y., Deroeck G., Vanderwalle L., Parametric Study of RC Corner Joints Subjected to Positive Bending Moment by Nonlinear FE Model, Proceedings of the ANSYS Conference, vol. 2, Pittsburgh, Pennsylvania, June 1992.
• [18] Hemmaty Y., Modelling of the Shear Force Transferred Between Cracks in Reinforced and Fibre Reinforced Concrete Structures, Proceedings of the ANSYS Conference, vol. 1, Pittsburgh, Pennsylvania, August 1998.
• [19] Kachlakev D.I., Miller T., Yim S., Chansawat K., Potsiuk T., Finite Element Modeling of Reinforced Concrete Structures Strengthened with FRP Laminates, California Polytechnic State University, et al., May, 2001.
• [20] Waszczyszyn Z., Numerical problems of nonlinear stability analysis of elastic structures, Computers and Structures, 17(1), 1983, p. 13-24.
• [21] Wolanski B.S., Flexural Behavior of Reinforced and Prestressed Concrete Beams Using Finite Element Analysis, Master’s Thesis, Milwaukee, Wisconsin, May 2004.
• [22] Smarzewski P., Modelowanie statycznego zachowania niesprężystych belek żelbetowych wykonanych z betonu wysokiej wytrzymałości, Monografie, Politechnika Lubelska, Lublin, 2011.
• [23] Eggert G.M., Dawson P.R., Mathur K.K., An Adaptive Descent Method for Nonlinear Viscoplas-ticity, International Journal for Numerical Methods in Engineering, vol. 31, 1991, p. 1031 1054.