Behavior of Concrete under Multiaxial Stress States

Gerstle, Kurt Berlin; Zimmerman, R.M.; Winkler, Helmut; Traina, Leonard A; Taylor, Michael A.; Schickert, Gerald; Rossi, P.; Newman, John B.; Linse, Diethelm; Ko, Hon‐Yim; Kotsovos, Michael D.; Bertacchi, P.; Bellotti, Roberto; Aschl, H.

doi:10.1061/jmcea3.0002671

Cited by 81 publications

(11 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The stress-path of the specimen is now coincident with the concrete strength surface and the confining stress for each increment of axial stress can be calculated by using (10). A problem arises here because the stress-paths used for the experimental work of Kotsovos & Newman, and also by other investigators of the multi-axial behaviour of concrete (Gerstle et al 1980), did not proceed along the strength surface. Instead, each individual stress-path was extended only until it intersected the strength surface a t a single point, it then returned to lie within the surface.…”

Section: Longitudinal Stress-strain Behaviourmentioning

confidence: 99%

Spirally bound concrete columns

Armstrong

Perry

1985

Proc. R. Soc. Lond. A

View full text Add to dashboard Cite

In this paper, mathematical expressions for the material properties of plain concrete are used in conjunction with the stress–strain relation of steel reinforcement to develop equations for both the strength and deformational behaviour of axially loaded concrete columns of circular cross section and with closely spaced spiral binding. Iterative procedures are used to solve these equations and the theoretical results are shown to be in good agreement with experimental results obtained by earlier investigators.

show abstract

Section: Longitudinal Stress-strain Behaviourmentioning

confidence: 99%

Spirally bound concrete columns

Armstrong

Perry

1985

Proc. R. Soc. Lond. A

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Therefore, dry steel plates, lubricated steel plates, brush bearing plates, fluid cushion, flexible membrane, flexible platens and standard triaxial test equipment are loading systems, are used as illustrated in Fig. 4.3 and presented by Gerstle et al [93]. It is evident that, the inclination of the post-ultimate curve is referred to the lower-concrete strength cylinder is less steep than the one obtained by the higher concrete-strength cylinder.…”

Section: Concrete Under Uniaxial Compressionmentioning

confidence: 99%

“…4.8. A research project in the late 1970s (Gerstle et al [93]) in which triaxial tests are conducted by seven laboratories and consisted of a hydrostatic pre-loading at levels ranging from 75-200% of the uniaxial strength, followed by different types of deviatoric paths up to the specimen failure, reported the following findings:…”

Section: Concrete Under Triaxial Compressionmentioning

confidence: 99%

“…Therefore, the model has to include the coupling between stress deviation and volume change in order to compose accurately the ascending branch of stress-strain relation up to the OUFP (onset of stable fracture propagation) level. A third material modulus H (Gerstle et al [93]) is proposed to serve this purpose (see Eq. (5.34)):…”

Section: Three-moduli Approachmentioning

confidence: 99%

“…93) where, * = ( − )/( 0 − ) , * = ( − )/( 0 − ) and stress-strain relation of the steel reinforcement as illustrated in Fig.5 34. …”

mentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

An accurate and computationally efficient three dimensional nonlinear model for the analysis of large-scale RC structures subjected to cyclic and dynamic loading conditions

Mourlas¹,

Μουρλάς²

View full text Add to dashboard Cite

Η προσομοίωση της περίπλοκης συμπεριφοράς του οπλισμένου σκυροδέματος όταν υποβάλλεται σε διαξονική ή τριαξονική ανακυκλική ένταση αποτελεί αντικείμενο έρευνας πολλών ερευνητών τις τελευταίες δεκαετίες. Το σκυρόδεμα είναι ένα ανομοιογενές σύνθετο υλικό όπου παρουσιάζει πολύπλοκη συμπεριφορά η οποία επηρεάζεται από της συνθήκες φόρτισης, την γεωμετρία διατομών και φορέα, ποσοστό οπλισμού και διαδικασία κατασκευής. Τα καταστατικά μοντέλα που έχουν προταθεί στην βιβλιογραφία, εξαρτώνται από ένα σύνολο παραμέτρων με τις οποίες καλύπτουν ένα περιορισμένο φάσμα προβλημάτων-φορέων (δοκούς, στύλους, τοιχία). Το προτεινόμενο καταστατικό μοντέλο περιγράφεται μέσω κατάλληλου αλγοριθμικού σχεδιασμού και βασίζεται στην ψαθυρότητα του υλικού κάνοντας χρήση των καταστατικών σχέσεων που έχουν προκύψει από τριαξονική πειραματική διερεύνηση (Kotsovos and Newman 1977). Ένα βασικό προνόμιο του προτεινόμενου καταστατικού μοντέλου είναι οι καταστατικές σχέσεις εξαρτώνται μόνο από την μονοαξονική αντοχή του σκυροδέματος σε θλίψη fc. Η ρηγμάτωση προσομοιώνεται με την μέθοδο της διανεμημένης ρηγμάτωσης (smeared crack approach). Επιπλέον, ένα νέο κριτήριο κλεισίματος των ρωγμών προτάθηκε το οποίο βοήθησε στην ευστάθεια και ακρίβεια της υπολογιστικής διαδικασίας στην περίπτωση της ανάλυσης υπό οριακή ανακυκλιζόμενη φόρτιση του εξεταζόμενου φορέα. Επιπλέον προτάθηκαν δύο παράμετροι βλάβης οι οποίοι απομειώνουν την συνεισφορά του σκυροδέματος και του οπλισμού λόγω έντονη ρηγμάτωσης και του αριθμού του ανοιγοκλεισίματος των ρωγμών. Με αυτόν τον τρόπο το μοντέλο κατάφερε να προσομοιώσει ακριβέστερα την συμπεριφορά κατασκευών που υπόκεινται σε πολλούς κύκλους φόρτισης καθώς και σε δυναμικές φορτίσεις.Για την αριθμητική προσομοίωση του σκυροδέματος χρησιμοποιήθηκαν τρισδιάστατα 8-κομβικά πεπερασμένα στοιχεία. Παράλληλα οι ράβδοι οπλισμού προσομοιώθηκα ως ενσωματωμένα διακριτά στοιχεία (embedded discrete elements) στο εσωτερικό των 8-κομβικών στοιχείων σκυροδέματος. Για τα στοιχεία του οπλισμού χρησιμοποιήθηκαν τα στοιχεία δοκού με την μέθοδο δυνάμεων (natural beam column flexibility based elements). Επίσης χρησιμοποιήθηκε ένας υβριδικός τρόπος διακριτοποίησης για κατασκευές μεγάλης κλίμακας από οπλισμένο σκυρόδεμα, με τον οποίο το προτεινόμενο τρισδιάστατο λεπτομερές προσομοίωμα χρησιμοποιείται σε περιοχές όπου η συμπεριφορά του υλικού χαρακτηρίζεται ως διατμητική (κόμβοι τοιχία) ενώ οι περιοχές του σκυροδέματος που χαρακτηρίζονται από καμπτική συμπεριφορά (ενδιάμεσα τμήματα δοκών και κολώνων) διακριτοποιούνται με χρήση δομικών στοιχείων δοκού. Με αυτόν τον τρόπο, απομειώνεται σημαντικά το υπολογιστικό κόστος χωρίς σημαντικές επιπτώσεις στην ακρίβεια των αποτελεσμάτων. Το προτεινόμενο μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση φορέων με διαφορετική μηχανική συμπεριφορά όπως τοιχία, δοκούς, κόμβους από οπλισμένο σκυρόδεμα που καταπονούνται σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση. Η ανάλυση έδειξε ότι τα αποτελέσματα παρουσιάζουν ικανοποιητική ακρίβεια σε σύγκριση με τα πειραματικά αποτελέσματα χαρακτηριστικά όπως την απομείωση της δυσκαμψίας, της αντοχής και της στένωσης των κύκλων υστέρησης (pinching effect). Το υβριδικό μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση ενός τετραωρόφου κτιρίου από οπλισμένο σκυρόδεμα σε ανακυκλιζόμενη φόρτιση που αναπαριστούσε χαμηλής και υψηλής έντασης σεισμική φόρτιση. Τέλος εξετάστηκαν εναλλακτικοί τρόποι ενίσχυσης του κτιρίου όπου διεξάχθηκε ιδιομορφική ανάλυση για την διερεύνηση της αποδοτικότητας τους.

show abstract