Finite element modelling of bond in reiforced concrete elements

Abstract

Numerical modelling of bond is a challenging due to a number of physical and mechanical phenomena arising from interaction of ribbed reinforcing bars and concrete. In present paper 2D and 3D approaches for bond analysis are compared in terms of global load-displacement behaviour of RC element, formation of microcracks and deterioration of concrete in front of the ribs. Nonlinear Finite element software ATENA was used for both 2D and 3D analysis. It was shown that differences between two approaches are minor and simpler 2D models may be used for the analysis of bond in RC structures.

Skaitinis armatūros ir betono sąveikos modeliavimas yra įvairiapusis ir sudėtingas uždavinys dėl sąlyčio zonoje vykstančių fizikinių ir mechaninių procesų: betono glemžimo ties rumbeliais, armatūros slinkties, antrinių ir išilginių plyšių formavimosi. Šiame straipsnyje armatūros ir betono sąveika buvo modeliuojama baigtinių elementų metodu, sprendžiant dvimatį (2D) ir trimatį (3D) uždavinius. Gauti rezultatai parodė, kad, sąveiką idealizuojant dvimačiu modeliu, gaunamas charakteringas antrinių plyšių plitimas, betono pažeidimas greta plyšio ir įtempių persiskirstymas tarp armatūros ir betono. Dvimačio modelio rezultatai tik keliais procentais skyrėsi nuo trimačio modeliavimo, todėl skaičiavimo efektyvumo požiūriu 2D modeliai gali būti toliau tobulinami, analizuojant sudėtingesnių gelžbetoninių konstrukcijų elgseną.