Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of the Critical Shear Crack Theory for calculation of the punching shear capacity of lightweight aggregate concrete slabs

Gołdyn Michał

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

55--70

EN

The paper discusses the principles of the Critical Shear Crack Theory (CSCT) in terms of the punching shear analysis of flat slabs made from lightweight aggregate concretes. The basic assumptions of the CSCT were discussed, explaining the differences with regard to the calculation of ordinary concrete flat slabs, relating mainly to the adopted failure criterion associated with ultimate slab rotation. Taking into account the observations and conclusions from the previous experimental investigations, it was confirmed, that contribution of lightweight aggregate particles in the aggregate interlock effect should be ignored, due to possibility of aggregate breaking. However, the analysis of the profile of failure surface confirmed, that particles of the natural fine aggregate increase the roughness of the surface and should be included by formulating failure criterion for LWAC slabs. The theoretical load-rotation relationships were compared with the results of measurements, confirming good agreement in most cases. The theoretical ultimate rotations were lower on average by about 11% than the experimental ones. The analysis of 57 results of the experimental investigations on punching shear of LWAC slabs made from various types of artificial aggregates showed a very good agreement with predictions of the CSCT. The obtained ratio of the experimental to theoretical load was 1.06 with a coefficient of variation of 9.1%. The performed parametric study demonstrated a low sensitivity of the correctness of the CSCT predictions to a change in a fairly wide range of parameters such as: the longitudinal reinforcement ratio, concrete compressive strength and concrete density.

PL

Jednym z podstawowym problemów przy projektowaniu stropów płaskich z lekkich betonów kruszywowych jest zapewnienie odpowiedniej nośności na przebicie stref podporowych. Mimo niewątpliwych zalet, do których można zaliczyć mniejszy ciężar objętościowy czy też lepsze właściwości izolacyjne, lekkie betony kruszywowe charakteryzują się mniejszą o 10 do nawet ponad 30% wytrzymałością na rozciąganie w porównaniu z betonami zwykłymi o zbliżonej wytrzymałości na ściskanie. W odróżnieniu od obowiązującej obecnie normy EN 1992-1-1, bazującej na formułach pół-empirycznych, za podstawę określania nośności płyt na przebicie w procedurach fib Model Code 2010 i prEN 1992-1-1 przyjęto podejście mechaniczne, nawiązujące do Teorii Krytycznej Rysy Ukośnej (Critical Shear Crack Theory - CSCT). Teoria ta zakłada, że wskutek powstania rys ukośnych, mechanizm przenoszenia sił poprzecznych staje się zależny głównie od efektu zazębiania kruszywa, resztkowej wytrzymałości betonu na rozciąganie, oporu ścinania betonu w strefie ściskanej oraz mechanizmu dyblującego zbrojenia głównego. Nośność na przebicie została powiązana ze zdolnością płyty do deformacji, reprezentowanej w przypadku płyt smukłych przez kąt obrotu ψ, który może zostać wyrażony jako całka z krzywizny płyty w rozważanej strefie.

2

Aggregate interlock in fractured concrete mesoscale models: a novel finite element modelling approach

Jayasinghe Thushara, Gunawardena Tharaka, Mendis Priyan

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e165, 2022

EN

Aggregate interlock is a stress transfer mechanism in cracked concrete. After concrete cracks under tensile loading, crack interfaces can experience significant slip deformation due to the applied crack kinematics. Upon rising slip along crack interfaces, aggregate interlock stresses are generated which transfer shear stress and normal stress. Many experimental programmes and analytical expressions have been developed for several decades. However, a finite element model considering realistic crack surfaces was still not developed. The complexity of developing a FE model lies due to the mesoscopic nature of the problem. In this study, concrete mesoscale models were employed to generate realistic cracked concrete surfaces. Uniaxial tensile fracture propagation in concrete mesoscale models were achieved using Zero-thickness cohesive elements approach. Once cracked concrete FE models are developed, validation of the proposed FE models was conducted against two experimental campaigns. The study comprises the evaluation of the surface roughness index of the cracked concrete surfaces. The FE model predicts secondary cracking under low initial crack widths and mixed mode angles. FE predictions were further compared with Walraven’s simplified formulae, Bažant’s rough crack model, Cavagnis’s aggregate interlock formulae and contact density model and consistence agreement was observed. Finally, strengths and weaknesses of the proposed FE modelling approach for aggregate interlock was discussed and further implementations were also highlighted.

3

Przyczynek do rozważań na temat nośności elementów z uwagi na przecinanie betonu

Gołdyn M., Krawczyk Ł., Urban T.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 3/I

293--305

PL

W artykule przedstawiono zagadnienie nośności betonu w elemencie z uwagi na przecinanie. Rozważano modele ze „stykami” zbrojonymi i niezbrojonymi. Stwierdzono, iż wprowadzenie zbrojenia poprzecznego do hipotetycznej powierzchni zniszczenia umożliwia zmianę mechanizmu zniszczenia z kruchego na ciągliwe, czemu towarzyszy wyraźny wzrost nośności – w rozważanych badaniach dochodził on do 80% w odniesieniu do elementu ze stykiem niezbrojonym. Dokonano porównania wyników badań eksperymentalnych w świetle procedur obliczeniowych Eurokodu 2 i Model Code 2010, odnoszących się do naprężeń granicznych w styku pomiędzy betonami układanymi w różnym czasie. Okazały się bardzo zachowawcze w stosunku do styków w pełni monolitycznych. Procedury normowe zaniżyły wpływ sił przyczepności (adhezji) i zazębiania kruszywa w odniesieniu do elementów wykonanych z tego samego betonu. Skutkiem tego nośności eksperymentalne były nawet 3,5 – krotnie wyższe od wartości ustalonych zgodnie z procedurami normowymi. Dzięki zastosowaniu aparatu do pomiarów optycznych ARAMIS, możliwa była dokładna analiza odkształceń ciał próbnych i określenie granicznych przemieszczeń krawędzi styku.

EN

The paper presents the issue of carrying capacity of interface between two concrete casting at the same time. The author’s experimental investigations concerning specimens with and without shear reinforcement are presented and discussed. Comparison of experimental and theoretical carrying capacity shows that provisions of Eurocode 2 and Model Code 2010 may lead to underestimation of the ultimate shear stresses in the interface between concretes casting at the same time. Use of the optical measurement system ARAMIS enables the analysis of the deformation and determination of the tested specimens and limits displacement between edges of the interface.

4

Non-linear finite element analysis of shear critical high strength concrete beams

Sagaseta J., Vollum R.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2009

|

Vol. 2, no. 4

95-105

EN

Experimental evidence shows that the bond between the aggregate and cement paste can be sufficiently strong in highstrength concretes for cracks to pass through the aggregate. Cracks that pass through coarse aggregate are smooth and significantly reduce the potential for shear transfer through aggregate interlock action. Current design methods for shear do not take the aggregate type into consideration. This paper describes a series of non-linear finite element analyses the authors carried out to assess the influence of crack roughness on the shear strength of beams. The models incorporated both smeared and discrete cracking elements. The numerical models were validated with data from 22 beams tested at Imperial College London. In general, the ultimate load, crack patterns and relative crack displacements were satisfactorily reproduced. The reduction in strength due to aggregate fracture was found to be greatest in slender beams without stirrups and insignificant in short span beams where the cracks tended to open rather than slide.

PL

Badania doświadczalne wskazują, że w betonie wysokiej wytrzymałości siły przyczepności pomiędzy kruszywem i zaczynem cementowym mogą być na tyle duże aby zarysowanie powstawało w kruszywie. Rysy przechodzące przez kruszywo są gładkie i znacząco redukują zdolność do przenoszenia sił tnących poprzez zazębianie się kruszywa. W artykule przedstawiono nieliniowe analizy numeryczne, przeprowadzone przez autorów w celu oceny wpływu charakteru zarysowania na nośność na ścinanie belek. Analizy wykonano zarówno dla modelu z rozmytym jak i dyskretnym obrazem zarysowania. Modele numeryczne zostały porównane z wynikami badań 22 belek. Największe obniżenie nośności na ścinanie spowodowane zniszczeniem kruszywa obserwowano w belkach smukłych, nie zbrojonych strzemionami.