Hydromechanical couplings of reinforced tensioned members of steel fiber reinforced concrete by dual lattice model

Abstract

The durability of concrete structures strongly depends on the water and chloride penetration in cracked concrete during its service life. This work aims at modeling the damage effect of tension stiffening behavior on the permeability for concrete tie specimen under tensile load by a dual lattice model, which considers hydromechanical couplings. Three concrete materials, including normal strength concrete (NSC), steel fiber reinforced concretes (SFRC), and ultra high‐performance fiber reinforced concrete (UHPFRC), are considered. The hydromechanical lattice model is based on a dual element network modeling: the water transport and the mechanical response. The fiber bridging effect is considered by means of the cohesive law of Mazars. The water flow in the damaged conduit elements is proportional to the cube of the crack width, which results from the damage variable. Experimental results available in open literature for both NSC and SFRC tie specimens are used to analyze and validate the proposed model. Considering a UHPFRC tie specimen, the model well predicted the load drops due to macrocrack occurrence, load hardening, and permeability evolution. Based on the present results, the current lattice hydromechanical model is a useful tool for predicting the service life of steel bar reinforcing concrete structure with and without steel fiber reinforcement.

Khuếch tán ion clorua trong kết cấu dầm bê cốt thép chịu uốn: thí nghiệm và mô phỏng số

“…Hai hệ thống lưới riêng biệt: các cạnh của đa giác Voronoi và các cạnh của tam giác Delaunay. Các phần tử lattice mô tả ứng xử cơ học sẽ được đặt dọc theo các cạnh của tam giác Delaunay (đoạn thẳng 1-2) trong khi các phần tử dùng để mô tả quá trình truyền chất (chất lỏng) hoặc truyền nhiệt được đặt dọc theo cạnh của các đa giác Voronoi (đoạn thẳng 1'-2') được lý tưởng hóa như những ống dẫn 1 chiều cho phép vận chuyển ion clorua (Hình 1) [14][15][16][17]. Đối với các phần tử lưới cơ học, các phần tử này được đặt trên các cạnh của tam giác Delaunay, tại hai đầu mút của phần tử này (tương ứng với cạnh của tam giác Delaunay) sẽ có 3 bậc tự do bao gồm 2 chuyển vị tịnh tiến u và v cùng với 1 chuyển vị xoay ϕ. Với các phần tử truyền nhiệt hoặc truyền chất (tương ứng với các cạnh của đa giác Voronoi), tại hai đầu mút sẽ có 2 tham số chưa biết là nhiệt độ (bài toán truyền nhiệt), nồng độ (bài toán truyền chất lỏng), áp suất (bài toán về chênh áp trong môi trường không bão hòa).…”

Hydro-mechanical-damage model for the secondary creep of fiber reinforced mortar at high stress-to-strength ratio

“…Within a poromechanical framework [23], the overall stress is defined in function of the overall strain ( ) and the capillary pressure ( c P ) as:…”

“…The scope of this work is threefold: (i) to develop a new model within the framework of hydro-mechanicaldamage coupling that can account for the coupling between microcrack (damage), water diffusion and shrinkage at stake for concrete secondary creep; (ii) to implement it in an existing hydro-damage lattice model [23]; (iii) to validate the model with respect to the flexural creep of Fiber Reinforced Concrete (FRC) and Mortars under high sustained load level [11].…”

Homogenization of discrete diffusion models by asymptotic expansion

“…[14][15][16] The dual approach provides an easy coupling scheme capable to directly take into account crack openings in the transport problem because conduit elements run along the cracks. For example, the dual network is used to simulate hydraulic fracturing, [17][18][19][20] deterioration due to the expansion of corrosion products, 21 alkali-silica or other chemical reactions, [22][23][24][25] chloride diffusion, [26][27][28] or thermal spallin. 29,30 The dual network can be enhanced by the presence of short fiber reinforcement.…”