Analytical model of deformation of reinforced concrete columns based on fracture mechanics

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

When conducting seismic calculations of reinforced concrete buildings and structures, it is quite important to use nonlinear models of structural performance, including those taking into account the overcritical operation in the fracture stage. The application of such models is especially important if the structures have an initial damage from fire or corrosion, as well as mechanical damage caused by force factors. The purpose of this study is to develop an analytical model of the deformation of eccentrically compressed reinforced concrete columns considering the stage of failure, which includes such processes as spelling of the protective layer, loss of stability of compressed reinforcement, and softening of confined concrete after reaching the design resistance. The existing models describing hysteresis behavior of reinforced concrete structures under low-cycle loading have been reviewed. The models have been analyzed in terms of considering the defining monotone curves, which are the boundaries of cyclic deformation. The model proposed in the research is constructed by analyzing the stages of the stress-strain state of a reinforced concrete column. At each stage, formulas are found for determining moment and curvature by solving equations of equilibrium of internal forces. Calculations based on the obtained model for a particular reinforced concrete column are carried out, monotonous diagrams are obtained, and a conclusion about the significant influence of the level of axial load on the character of deformation is made. On the basis of the obtained model, the construction of hysteresis diagrams under low-cycle loading is expected in the future.

Sobre autores

Ashot Tamrazyan

National Research Moscow State University of Civil Engineering

Autor responsável pela correspondência
Email: tamrazian@mail.ru
ORCID ID: 0000-0003-0569-4788

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

Vladimir Chernik

National Research Moscow State University of Civil Engineering

Email: chernik_vi@mail.ru
ORCID ID: 0000-0001-6240-9993

postgraduate, lecturer, Department of Reinforced Concrete and Stone Structures

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

Tatiana Matseevich

National Research Moscow State University of Civil Engineering

Email: MatseevichTA@mgsu.ru
ORCID ID: 0000-0001-6292-0759

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Applied Mathematics

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

Ivan Manaenkov

National Research Moscow State University of Civil Engineering

Email: ivanadekvatniy@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-5260-8793

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

Bibliografia

  1. Tamrazyan A.G., Chernik V.I. Consideration of the effects of fire in the design of reinforced concrete buildings in earthquake-prone areas. Proceedings XIV Russian National Conference on Earthquake Engineering and Seismic Zoning (with International Participation). Sochi, Moscow; 2021. p. 114-117. (In Russ.) https://doi.org/10.37153/2687-0045-2021-14-114-117
  2. Tamrazyan A.G., Avetisyan L.A. Behavior of compressed reinforced concrete columns under thermodynamic influences taking into account increased concrete deformability. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;365:052034. https://doi.org/10.1088/1757-899X/365/5/052034
  3. Tamrazyan A., Popov D. Reduce of bearing strength of the bent reinforce-concrete elements on a sloping section with the corrosive damage of transversal armature. MATEC Web of Conferences. 2017;117:00162. https://doi.org/10.1051/matecconf/201711700162
  4. Sengupta P., Li B. Hysteresis modeling of reinforced concrete structures: state of the art. ACI Structural Journal. 2017;114(1):25-38. https://doi.org/10.14359/51689422
  5. Veletsos A.S., Newmark N.M., Chelapati C.V. Deformation spectra for elastic and elastoplastic systems subjected to ground shock and earthquake motions. Proceedings of 3rd World Conference on Earthquake Engineering. 1965;V(II):663-682.
  6. Chernik V.I. Effective stiffness of reinforced concrete columns after a fire. Science Prospects. 2022;(5):82-86. (In Russ.)
  7. Takeda T., Sozen M.A., Nielson N.N. Reinforced concrete response to simulated earthquakes. Journal of the Structural Division, ASCE. 1970;96:2557-2573.
  8. Clough R.W., Johnston S.B. Effect of stiffness degradation on earthquake ductility requirements. Proceedings of 2nd Japan National Conference on Earthquake Engineering. Tokyo; 1966. p. 227-232.
  9. Imbeault F.A., Nielsen N.N. Effect of degrading stiffness on the response of multistory frames subjected to earthquakes. Proceedings of 5th World Conference on Earthquake Engineering, Rome, 26-29 June 1973. Rome; 1973. p. 1756-1765.
  10. Saidi M., Sozen M.A. Simple and complex models for nonlinear seismic response of reinforced concrete structures. A report to the National Science Foundation, University of Illinois at Urbana-Champaign. Champaign; 1979.
  11. Ozcebe G., Saatcioglu M. Hysteresis shear models for reinforced concrete members. Journal of Engineering Mechanics. 1989;115(1):132-148.
  12. Mander J.B., Priestley J.N., Park R. Theoretical stress-strain model for confined concrete. Engineering Structures. 1989;116:1804-1825.
  13. Dowell R.K., Seible F., Wilson E.L. Pivot hysteresis model for reinforced concrete members. ACI Structural Journal, ASCE. 1998;95(5):607-617.
  14. Tamrazyan A., Chernik V. Equivalent viscous damping ratio for a RC column under seismic load after a fire. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021;1030:012095. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1030/1/012095
  15. Ibarra L.F., Medina R.A., Krawinkler H. Hysteretic models that incorporate strength and stiffness deterioration. Earthquake Engineering& Structural Dynamics. 2005;34(12):1489-1511. https://doi.org/10.1002/eqe.495
  16. Bondarenko V.M., Yagupov B.A. About connection between force load level and energy losses at deformation of reinforced concrete structures. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2016;(3):44-50. (In Russ.)
  17. Sucuoglu H., Erberik A. Energy-based hysteresis and damage models for deteriorating systems. Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 2004;33(1):69-88. https://doi.org/10.1002/eqe.338
  18. Moehle J. Seismic design of reinforced concrete buildings. McGraw-Hill; 2014.
  19. Tamrazyan A.G., Manaenkov I.K. To calculation of bendable reinforced concrete elements with indirect reinforcement of compressed zone. Industrial and Civil Engineering. 2016;(7):41-44. (In Russ.)
  20. Chernik V.I., Samarina S.E. Numerical model of a compressed concrete element strengthened by FRP jackets. Building and Reconstruction. 2020;(1):40-53. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/2073-7416-2020-87-1-40-53

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».