Fulltext

NONLINEAR FINITE ELEMEN ANALYSIS OF HIGH STREGTH REINFORCED CONCRETE SLABS

التحليل اللاخطي للبلاطات الخرسانية المسلحة عالية المقاومة باستخدام طريقة العناصر المحددة

Dr. Ihsan A. S. Al-Shaarbaf احسان علي صائب الشعرباف --- Munaf A. A. Al-Rmahee مناف عبد المهدي عبد الكاظم

Al-Qadisiyah Journal for Engineering Sciences مجلة القادسية للعلوم الهندسية
ISSN: 19984456 Year: 2009 Volume: 2 Issue: 3 Pages: 553-573
Publisher: Al-Qadisiyah University جامعة القادسية

Abstract

This study describes a three-dimensional material nonlinear finite element model suitable forthe analysis of high strength reinforced concrete slabs under different states of loading. Thetwenty-node isoparametric brick element has been used to model the concrete while reinforcingsteel bars have been idealized as axial members embedded within the brick elements. Thebehavior of concrete in compression is simulated by an elasto-plastic work hardening modelfollowed by a perfectly plastic response, which is terminated at the onset of crushing. Intension, a smeared crack model with fixed orthogonal cracks has been used with the inclusionof models for the retained post-cracking tensile stress and for the reduced shear modulus. Threehigh strength reinforced concrete slabs and one normal strength concrete slab have beenanalyzed in the present study with different boundary conditions and loading arrangements.Parametric studies have been carried out to investigate the effect of some important finiteelement and material parameters. These parameters include the compressive strength ofconcrete, amount of reinforcement and slab thickness. The finite element analysis indicated thatwhen the concrete compressive strength of the slab is increased from (35 MPa) to (80 MPa) anincrease in the ultimate capacity of about (60%) has been achieved. In general good agreementbetween the finite element solutions and the available experimental results have been obtained

تتصف هذه الدراسه انوذجا لا خطيا ثلاثي الابعاد بطريقة العناصر المحددة لتحليل البلاطات الخرسانيه العالية المقاومة المسلحة تحت تاثير حالات من التحميل . تم استخدام العنصر الطابوقي الثلاثي الابعاد ذي العشرين عقدة لتمثيل الخرسانه . اما حديد التسليح فقد تم تمثيله باستخدام عنصر احادي البعد
0محوري ) مطمور في عنصر الخرسانه . تم تمثيل تصرف الخرسانه تحت اجهادات الضغط باستخدام النموذج المرن _اللدن ذو التقويه الانفعاليه ( strain hardening elasto_plastic) والمتبوع بتصرف لدن تام (perfectic plastic ) يستمر لغاية اقصى انفعال انضغاط تتهشم عنده الخرسانه . اما تحت تاثير اجهادات الشد فقد تم تبني نموذج التشقق المنتشر (smeared crack model ) كما تمت الاستعانه بنموذج ياخذ بنظر الاعتبار اجهادات الشد المتبقيه في الخرسانه بعد التشقق وانموذج لتخفيض قيمة معامل القص (shear modulus of rigidity) بعد حصول التشقق . في هذه الدراسة تم تحليل ثلاثة بلاطات خرسانيه مسلحه عالية القاومة وبلاطة واحدة ذات مقاومة عادية ذات حالات اسناد وتحميل مختلفه . اجريت تجارب عديدة لدراسة تاثير بعض المتغيرات المهمة كتلك المتعلقة بالنمذجة وتمثيل خواص الخرسانة عالية المقاومة . وتلك المرتبطة بطريقة تحليل العناصر المحددة . تضمنت هذه المتغيرات مقاومة الانضغاط للخرسانة.كمية حديد التسليح وسمك البلاطة بينت النتائج التحليلية بان زيادة مقاومة الانضغاط للخرسانة في البلاطات من (35mpa ) الى (80mpa ) يؤدي الى زيادة الحمل الاقصى بحوالي (60% ) . وقد وجد بصورة عامة ان التحليل اللاخطي ثلاثي الابعاد يعطي توافقا جيدا مع النتائج العلمية

Keywords

Finite element --- Brick element --- High strength concrete slab --- Plasticity models