Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/32369
| Title: | Modeling of mechanical bonding between concrete and reinforcing steel bars under elevated temperatures |
| Other Titles: | การจำลองการยึดเหนี่ยวเชิงกลระหว่างคอนกรีตและเหล็กเสริมภายใต้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น |
| Authors: | Pattamad Panedpojaman |
| Advisors: | Thanyawat Pothisiri |
| Other author: | Chulalongkorn University. Faculty of Engineering |
| Advisor's Email: | fcetps@eng.chula.ac.th |
| Subjects: | Reinforced concrete Reinforced concrete -- Mechanical properties Reinforcing bars Reinforcing bars -- Mechanical properties คอนกรีตเสริมเหล็ก คอนกรีตเสริมเหล็ก -- สมบัติทางกล เหล็กเส้น เหล็กเส้น -- สมบัติทางกล |
| Issue Date: | 2010 |
| Publisher: | Chulalongkorn University |
| Abstract: | A mechanical bond model capable of characterizing the bonding behavior of reinforced concrete structures under elevated temperatures is proposed in the current study. The proposed model is developed based on the smear crack theory and the thick-wall cylinder theory by considering the concrete cover in its partially cracked elastic stage. The relationship between the splitting resistance and the inner crack radius of the concrete cover at the elevated temperature is established by taking into account the variation of the material properties with temperature and the differential thermal expansion of the steel rebar and the concrete cover. The proposed model is verified by using previous experimental results on the splitting bond strength of reinforced concrete pull-out specimens at normal and elevated temperatures. Furthermore, to investigate the bonding effect on the behavior of reinforced concrete structures, the relationship between the bond-slip curve and the proposed model is also established based on previous experimental results. A series of load-bearing tests is conducted for reinforced concrete beams with 25-mm and 40-mm concrete covers subjected to elevated temperatures. The test data of the reinforced concrete beams in terms of the load-deflection relationship and the crack pattern are compared with the results obtained from the finite-element analyses assuming two types of bonding: perfect bonding and slip bonding (the proposed model). It is found that the FE models with slip bond are capable of predicting the tensile splitting cracks in the beam specimens which is consistent with the experimental results whereas the FE models with perfect bond tend to overestimate the bond stresses. Based on the results of the current study, the proposed model can be used to assess the bonding degradation and the tensile splitting cracks as well as their influences upon the behavior of reinforced concrete beams at elevated temperatures. |
| Other Abstract: | การศึกษานี้นำเสนอแบบจำลองการยึดเหนี่ยวเชิงกลซึ่งสามารถอธิบายพฤติกรรมการยึดเหนี่ยวของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น แบบจำลองดังกล่าวพัฒนาบนพื้นฐานของทฤษฎีการแตกร้าวแบบรวมผล และทฤษฎีรูปทรงกระบอกผนังหนา โดยพิจารณาคอนกรีตหุ้มในสภาวะยืดหยุ่นแบบเกิดการแตกร้าวบางส่วน ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานการแยกออกและรัศมีการแตกร้าวภายในคอนกรีตหุ้มที่อุณหภูมิสูงพิจารณาการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุตามค่าอุณหภูมิ และการขยายตัวเชิงอุณหภูมิที่ต่างกันของคอนกรีตและเหล็กเสริม การตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองที่นำเสนออาศัยผลการทดสอบค่ากำลังยึดเหนี่ยวของตัวอย่างคอนกรีตเสริมเหล็กที่เกิดการวิบัติแบบแยกออกภายใต้อุณหภูมิปกติและอุณหภูมิสูงในงานวิจัยที่ผ่านมา การศึกษานี้ยังได้นำเสนอความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยแรงยึดเหนี่ยวและการกระจัดสัมพัทธ์ระหว่างคอนกรีตและเหล็กเสริมกับแบบจำลองที่นำเสนอโดยอ้างอิงผลการทดสอบในงานวิจัยที่ผ่านมา การศึกษานี้ได้ทำการทดสอบความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกของคานคอนกรีตเสริมเหล็กซึ่งมีระยะคอนกรีตหุ้ม 25 มม. และ 40 มม. ภายใต้อุณหภูมิสูง โดยเปรียบเทียบผลการทดสอบในรูปของความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักบรรทุกและการโก่งตัว รวมทั้งรูปแบบการแตกร้าว กับผลการวิเคราะห์โดยระเบียบวิธีไฟไนเอลิมเนต์ซึ่งพิจารณาแรงยึดเหนี่ยวสองรูปแบบ ได้แก่ การยึดเหนี่ยวแบบสมบูรณ์ และการยึดเหนี่ยวที่เกิดการกระจัดสัมพัทธ์ (แบบจำลองที่นำเสนอ) จากผลการศึกษาพบว่าการวิเคราะห์โดยพิจารณาการยึดเหนี่ยวที่เกิดการกระจัดสัมพัทธ์สามารถทำนายการแตกร้าวของคอนกรีตแบบแยกออกในคานทดสอบได้ ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดสอบ ในขณะที่การวิเคราะห์โดยพิจารณาการยึดเหนี่ยวแบบสมบูรณ์มีแนวโน้มที่จะทำนายค่าหน่วยแรงยึดเหนี่ยวสูงเกินไป ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าแบบจำลองที่นำเสนอสามารถใช้ในการประเมินการเสื่อมสภาพของการยึดเหนี่ยว พฤติกรรมการแตกร้าวแบบแยกออกของคอนกรีตหุ้ม รวมทั้งผลกระทบต่อพฤติกรรมของคานคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้ |
| Description: | Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2010 |
| Degree Name: | Doctor of Philosophy |
| Degree Level: | Doctoral Degree |
| Degree Discipline: | Civil Engineering |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/32369 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2010.1179 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2010.1179 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| pattamad_pa.pdf | 4.82 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.