Nonlinear analysis of reinforced concrete structures using a new constitutive model

Abstract

An analytical model, which can simulate the biaxial description of the nonlinear behavior of reinforced concrete structures, is introduced. The behavior of concrete is assumed orthotropic inside the ultimate failure surface and a compressive softening law of concrete is presented. The behavior of cracked concrete is simulated using the smeared crack model, which the tension stiffening effect based on a cracking criterion derived from the fracture mechanics principles is considered. A computer program is developed for analyzing the over and under-reinforced concrete beams. Several parameters such as the non-linearity proprieties, the cut off and tension stiffening models and shear retention factor are studied. The correlation between analytical and experimental results shows the validity of the proposed models and the significance of various effects. The global responses are evaluated to verify simultaneously the reliability of the proposed model and the performance of the numerical program.

Un modèle analytique qui peut simuler la description biaxiale du comportement non linéaire des structures en béton armé est introduit. Le comportement du béton est supposé orthotropique à l'intérieur de la surface ultime de rupture et une loi d'adoucissement en compression du béton est présentée. Le comportement du béton fissuré est simulé en utilisant le modèle de fissuration diffus dont l'effet de “tension stiffening” basé sur un critère de rupture dérivé à partir des principes de mécanique de la rupture est considéré. Un programme de calcul a été développé à l'analyse des poutres sur et sous-armées. Plusieurs paramètres tels que les propriétés non linéaires, les modèles “cut-offv” et “tension stiffening” et le facteur de transfert de cisaillement ont été étudiés. Une corrélation entre les résultats analytiques et expérimentaux, montre la validité des modèles proposés et l'importance de divers effets. Les réponses globales sont évaluées pour vérifier simultanément la fiabilité du modèle proposé et la performance du programme numérique.

Keywords:

• compressive softening behavior of concrete
• non-linear analysis
• reinforced concrete structures
• modeling
• cracked concrete
• tension stiffening
• cut off
• beams

Mots clés:

• comportement adoucissement du béton
• analyse non linéaire
• structures en béton armé
• modélisation
• béton fissuré
• tension stiffening
• cut off
• Poutres