Stress-strain analysis of reinforced concrete members subjected to cyclyc loading

Abstract

In general, principal theoretical models of fatigue effect on reinforced concrete members split into two major groups. The first group of models, which is also the most common one, is based on S-N relationships and the static stress state. These models only provide a resistant number of load cycles without considering any redistribution of stresses or the strain development of concrete. The second group includes damage models, which do consider the fatigue deterioration of concrete. However, hard applicability to structural concerns and large computational efforts make them generally inadequate for practical applications. Present study aims at developing a simplified and transparent iterative analysis technique of reinforced concrete columns subjected to high-cycle fatigue loading. The technique based on the time-dependent material model proposed by Zanuy et al. (2009) allows evaluating the progressive degradation and stress redistribution of concrete.

Teoriniai modeliai, taikomi gelžbetoninių konstrukcijų nuovargio poveikio vertinimui, paprastai yra skirstomi į dvi pagrindines grupes. Pirmoji modelių grupė, kuri ir yra labiausiai paplitusi, remiasi S-N kreivėmis ir statiniu konstrukcijos įtempių būviu. Šie modeliai pateikia tik galutinį apkrovos ciklų skaičių iki konstrukcijos suirimo ir neatsižvelgia į betono įtempių persiskirstymą, ar deformacijų kitimo raidą. Antroji grupė apima irimo teorijos modelius, kuriuose atsižvelgiama į laipsnišką betono silpnėjimą. Tačiau dėl pernelyg sudėtingo realaus konstrukcinio pritaikymo ir dėl per didelių skaičiavimo programų resursų poreikio praktinis šių modelių panaudojimas nėra išvystytas. Todėl remiantis Zanuy et al. (2009) pasiūlytu modeliu, kuris leidžia įvertinti laipsnišką betono įtempių degradaciją ir jų perskirstymą, buvo sukurtas ir išplėtotas supaprastintas ir aiškus gelžbetoninių kolonų, veikiamų daugiacikle apkrova, iteracinis analizės metodas.