Assessment of shear and energy‐absorption capacity of reinforced concrete elements under impulsive loads
Tid: On 2023-09-20 kl 13.00
Plats: L42, Drottning Kristinas väg 30, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/61778263892
Språk: Engelska
Ämnesområde: Byggvetenskap, Betongbyggnad
Licentiand: Viktor Peterson , Betongbyggnad
Granskare: Associate Proffessor Yanyan Sha, Department of Mechanical and Structural Engineering and Materials Science, University of Stavanger
Huvudhandledare: Professor Anders Ansell, Betongbyggnad; Docent Mikael Hallgren, Betongbyggnad
QC 230828
Abstract
Impulsiva laster har i litteraturen visats leda till spröda skjuvbrott for armerade betongelement designade for mjuka brott under statiska laster. Spröda brottmoder påvisar sämre energiupptagande förmågor jämfört med mjuka böjbrott på grund av dess lägre deformationskapacitet, vilket resulterar i tidigt brott. Skillnaden i respons under statisk och dynamisk belastning kommer från tröghetskrafter och vågutbredningseffekter, där effekten av båda ökar med en minskande lastvaraktighet i relation till fundamentala perioden av elementet.
Det här arbetet undersöker förekomsten av skjuvbrott under impulsiva laster experimentellt och med numeriska analyser. Hur väl befintliga beräkningsmetoder kan förutspå skjuvbrott utvärderas aven. Dessutom studeras effekten av viktiga parametrar på den energiupptagande förmågan när skjuvbrott hämmas.
Resultaten påvisade att skjuv-plugg-skada, allmänt förekommande under stötbelastning, kan leda till tidigt skjuvbrott under sekventiell stötbelastning. Detta förekom for en statiskt böj-kritisk balk med en markant högre skjuvkapacitet relativt till dess böjkapacitet. Liknande slutsatser kunde dras vid provning av den statiska residualhållfastheten efter att ett initiellt fallviktsförsök introducerade skjuv-plugg-skada. Dessa resultat indikerar potentiellt allvarliga konsekvenser av skjuv-plugg-skada, vilket bör beaktas vid bedömning av element skadade från stötbelastning.
Den energiupptagande förmågan hos armerade betongelement är nära relaterat till det plastiska arbetet som armeringen kan utföra. Den experimentella studien visade hur kapaciteten for plastiskt arbete hos armeringen berodde på armeringsegenskaperna, betongegenskaperna samt anslagshastigheten hos massan vid statisk och dynamisk fyrpunktsbelastning. Resultaten visade att armeringstypen, mer specifikt ifall stålet var mjukt eller styvt, styrde töjningslokaliseringen under statisk belastning samt dynamisk belastning med låg anslagshastighet. Generellt sett resulterade styvare stål i töjningslokalisering när stålet slets av, vilket ledde till en mindre kapacitet for plastiskt arbete hos armeringsstången. Faktorer som töjnings- och spänningskapaciteten visades även vara betydande. Däremot indikerade resultaten att allt eftersom anslagshastigheten ökade så var vågutbredningseffekter det som bestämde grad av töjningslokalisering, och inte styvheten hos stålet.
Numeriska studier där resultat jämfördes mot resultat från rekommenderade designmetoder indikerade överenskommelse för stödreaktioner som används för att verifiera skjuvkapaciteten i ett senare skede av responsen. Däremot så var överenskommelsen sämre i ett tidigare skede av responsen. Detta kan möjligen förklaras av att den dynamiska jämviktsmodellen endast tar hänsyn till den globala responsen, medans lokal respons från vågutbredning är dominerande tidigt. Idag använder referenser som Biggs [8] och Fortifikationsverket [86] två stadium av responsen for att bestämma interna krafter; ett globalt elastiskt stadie och ett globalt elasiskt-plastiskt stadie. Från observationer i artiklarna så rekommenderas det att ett tredje initiellt stadie som beaktar vågutbredningseffekter bör inkluderas. Detta stadie anses dock bara visa markant effekt for intensiva stötvågsbelastningar med kort stegtid relativt till skjuvvågshastigheten i materialet.