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Concrete Beams (concrete + beam)

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Selected Abstracts

Nonlinear Damping Identification in Precast Prestressed Reinforced Concrete Beams

COMPUTER-AIDED CIVIL AND INFRASTRUCTURE ENGINEERING, Issue 8 2009
P. Franchetti
Integrated static and dynamic experiments were carried out on three precast PRC beam specimens. The static loading induced different levels of damage to the beams. At each damage level, impulsive loading was applied to the beams and the free vibration response was measured. The dynamic response data were processed using different methods including the multi-input multi-output (MIMO) curve fitting and the Hilbert transform techniques. A strong correlation is observed between the level of concrete damage (cracks) and the amount of nonlinear energy dissipation that can be modeled by means of quadratic damping. The nonlinear damping can be extracted from the free vibration response for each vibration mode. The proposed method is suited for quality control when manufacturing precast PRC members, and can be further extended for in situ detection of damage in concrete structures under ambient vibration. [source]

Untersuchung nichtlinearer Schwingungseigenschaften zur zerstörungsfreien Zustandsprüfung am Beispiel von Stahlbetonbalken

BETON- UND STAHLBETONBAU, Issue 9 2007
Markus Waltering Dipl.-Ing.
Ingenieurbauwerke, im Speziellen Straßen- und Bahnbrücken, sind ein unverzichtbarer Bestandteil der Infrastruktur eines Landes. Um eine möglichst lange und wirtschaftliche Nutzung dieser Bauwerke zu ermöglichen, werden an Brücken regelmäßige Inspektionen durchgeführt. Die herkömmliche und am weitesten verbreitete Methode der Zustandsanalyse ist die visuelle Prüfung durch erfahrene Ingenieure. Dabei können jedoch ausschließlich äußere Anzeichen einer Schädigung festgestellt werden. Je nach Bauwerksgröße kann eine entsprechende Prüfung Tage bis Wochen in Anspruch nehmen. In besonderen Fällen kommen sehr kosten- und zeitintensive Belastungsversuche zum Einsatz. Seit einigen Jahren kommen immer häufiger Methoden zur Anwendung, welche die dynamischen Eigenschaften zur Zustandsbewertung nutzen. Im Rahmen dieses Aufsatzes werden Versuche an Stahlbetonbalken vorgestellt, bei denen die Untersuchung nichtlinearen Schwingungsverhaltens im Vordergrund steht. Damit soll ein Beitrag für die mögliche und zukünftige Beurteilung des nichtlinearen Schwingungsverhaltens zur Zustandsbewertung im Rahmen von Brückeninspektionen geleistet werden. The Investigation of Nonlinear Dynamic Behaviour for Non-Destructive Damage Assessment of Reinforced Concrete Beams The detection of damages in civil engineering structures and bridges in particular is mainly done by visual examination. However, defects as for instance partial rupture of a prestressing cable or fatigue cracks in reinforcement can not be visually observed. It is well known that damage changes dynamic structural parameters like eigenfrequencies, eigenmodes and damping. However, the sensitivity to small damages is sometimes low. Therefore, as an alternative the occurrence and evaluation of non-linear dynamic behaviour is considered. The basic idea is that non-linear dynamic effects increase with growing cracks under forced excitation. The implementation of this idea in the regular inspection program of bridges presupposes exact knowledge of the eigenfrequencies of the undamaged structure that are also supposed to be force dependent. This paper presents the results of an experimental approach with three reinforced concrete beams of different damage states investigating the non-linear behaviour due to the excitation force. [source]

Ein Bemessungsansatz für zweiachsig durch Querkräfte beanspruchte Stahlbetonbalken mit Rechteckquerschnitt

BETON- UND STAHLBETONBAU, Issue 5 2005
Peter Mark Dr.-Ing.
Für Stahlbetonbalken mit Rechteckquerschnitt und üblichen zweischnittigen Bügeln wird ein Ansatz zur Bemessung gegen geneigt zu den Hauptachsen einwirkende Querkräfte abgeleitet und an Simulationsrechnungen und Experimenten verifiziert. Der Ansatz basiert auf dem der DIN 1045-1 zugrunde liegenden "Fachwerkmodell mit Rißreibung" und ergänzt zur Berücksichtigung einer Querkraftneigung die Gleichungen der Querkraftwiderstände nach DIN 1045-1 durch einfache Faktoren aus Geometrie- und Lastgrößen. Ein Beispiel zeigt, daß die Widerstände merklich abnehmen bzw. höhere Bügelbewehrungsmengen erforderlich sind, falls die Querkraft von einer hauptachsenparallelen Wirkungsrichtung abweicht. Design of Reinforced Concrete Beams with rectangular Cross Sections against biaxial Shear Forces An approach is presented to design reinforced concrete beams with rectangular cross sections and usual stirrups against shear forces that act inclined to the principal axes of the cross sections. It basis on the "truss model with crack friction" and adds supplementary terms to the equations of the shear resistances acc. to DIN 1045-1 to take account for shear force inclinations. Verifications to experimental as well as numerical data are given. An example shows that resistances evidently decrease , or higher amounts of stirrup reinforcement become necessary ,, if shear forces deviate from principal axes. [source]

Determining the double- K,fracture parameters for three-point bending notched concrete beams using weight function

FATIGUE & FRACTURE OF ENGINEERING MATERIALS AND STRUCTURES, Issue 10 2010
SHAILENDRA KUMAR
ABSTRACT Parameters of universal form of weight functions having four terms and five terms are derived for edge cracks in finite width of plate. The standard Tada Green's function is taken as the basis for the derivation. The shape of universal form of weight functions considered enables closed form expressions for cohesive toughness of three-point bending test geometry of notched concrete beams due to linear cohesive stress distribution in the fictitious fracture zone. This solution provides a viable method to determine the double- K,fracture parameters: the initiation toughness,,,and the unstable toughness,,for mode I fracture of concrete beam. A comparison with existing analytical method shows that the weight function method for determination of the double- K,fracture parameters yields results without any appreciable error. The use of weight function will not only simplify the calculation to obtain the double- K,fracture parameters,,,and,,but also it will avoid the need of skilled numerical integration technique due to singularity problem at the integral boundary. [source]

Discrete element method for modelling solid and particulate materials

INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING, Issue 4 2007
Federico A. Tavarez
Abstract The discrete element method (DEM) is developed in this study as a general and robust technique for unified two-dimensional modelling of the mechanical behaviour of solid and particulate materials, including the transition from solid phase to particulate phase. Inter-element parameters (contact stiffnesses and failure criteria) are theoretically established as functions of element size and commonly accepted material parameters including Young's modulus, Poisson's ratio, ultimate tensile strength, and fracture toughness. A main feature of such an approach is that it promises to provide convergence with refinement of a DEM discretization. Regarding contact failure, an energy criterion based on the material's ultimate tensile strength and fracture toughness is developed to limit the maximum contact forces and inter-element relative displacement. This paper also addresses the issue of numerical stability in DEM computations and provides a theoretical method for the determination of a stable time-step. The method developed herein is validated by modelling several test problems having analytic solutions and results show that indeed convergence is obtained. Moreover, a very good agreement with the theoretical results is obtained in both elastic behaviour and fracture. An example application of the method to high-speed penetration of a concrete beam is also given. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd. [source]

Determining the double- K,fracture parameters for three-point bending notched concrete beams using weight function

FATIGUE & FRACTURE OF ENGINEERING MATERIALS AND STRUCTURES, Issue 10 2010
SHAILENDRA KUMAR
ABSTRACT Parameters of universal form of weight functions having four terms and five terms are derived for edge cracks in finite width of plate. The standard Tada Green's function is taken as the basis for the derivation. The shape of universal form of weight functions considered enables closed form expressions for cohesive toughness of three-point bending test geometry of notched concrete beams due to linear cohesive stress distribution in the fictitious fracture zone. This solution provides a viable method to determine the double- K,fracture parameters: the initiation toughness,,,and the unstable toughness,,for mode I fracture of concrete beam. A comparison with existing analytical method shows that the weight function method for determination of the double- K,fracture parameters yields results without any appreciable error. The use of weight function will not only simplify the calculation to obtain the double- K,fracture parameters,,,and,,but also it will avoid the need of skilled numerical integration technique due to singularity problem at the integral boundary. [source]

Skew-normal linear calibration: a Bayesian perspective

JOURNAL OF CHEMOMETRICS, Issue 8 2008
Cléber da Costa Figueiredo
Abstract In this paper, we present a Bayesian approach for estimation in the skew-normal calibration model, as well as the conditional posterior distributions which are useful for implementing the Gibbs sampler. Data transformation is thus avoided by using the methodology proposed. Model fitting is implemented by proposing the asymmetric deviance information criterion, ADIC, a modification of the ordinary DIC. We also report an application of the model studied by using a real data set, related to the relationship between the resistance and the elasticity of a sample of concrete beams. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd. [source]

Untersuchung nichtlinearer Schwingungseigenschaften zur zerstörungsfreien Zustandsprüfung am Beispiel von Stahlbetonbalken

BETON- UND STAHLBETONBAU, Issue 9 2007
Markus Waltering Dipl.-Ing.
Ingenieurbauwerke, im Speziellen Straßen- und Bahnbrücken, sind ein unverzichtbarer Bestandteil der Infrastruktur eines Landes. Um eine möglichst lange und wirtschaftliche Nutzung dieser Bauwerke zu ermöglichen, werden an Brücken regelmäßige Inspektionen durchgeführt. Die herkömmliche und am weitesten verbreitete Methode der Zustandsanalyse ist die visuelle Prüfung durch erfahrene Ingenieure. Dabei können jedoch ausschließlich äußere Anzeichen einer Schädigung festgestellt werden. Je nach Bauwerksgröße kann eine entsprechende Prüfung Tage bis Wochen in Anspruch nehmen. In besonderen Fällen kommen sehr kosten- und zeitintensive Belastungsversuche zum Einsatz. Seit einigen Jahren kommen immer häufiger Methoden zur Anwendung, welche die dynamischen Eigenschaften zur Zustandsbewertung nutzen. Im Rahmen dieses Aufsatzes werden Versuche an Stahlbetonbalken vorgestellt, bei denen die Untersuchung nichtlinearen Schwingungsverhaltens im Vordergrund steht. Damit soll ein Beitrag für die mögliche und zukünftige Beurteilung des nichtlinearen Schwingungsverhaltens zur Zustandsbewertung im Rahmen von Brückeninspektionen geleistet werden. The Investigation of Nonlinear Dynamic Behaviour for Non-Destructive Damage Assessment of Reinforced Concrete Beams The detection of damages in civil engineering structures and bridges in particular is mainly done by visual examination. However, defects as for instance partial rupture of a prestressing cable or fatigue cracks in reinforcement can not be visually observed. It is well known that damage changes dynamic structural parameters like eigenfrequencies, eigenmodes and damping. However, the sensitivity to small damages is sometimes low. Therefore, as an alternative the occurrence and evaluation of non-linear dynamic behaviour is considered. The basic idea is that non-linear dynamic effects increase with growing cracks under forced excitation. The implementation of this idea in the regular inspection program of bridges presupposes exact knowledge of the eigenfrequencies of the undamaged structure that are also supposed to be force dependent. This paper presents the results of an experimental approach with three reinforced concrete beams of different damage states investigating the non-linear behaviour due to the excitation force. [source]

Die Methode der effektiven Spannungen zur einfachen Berechnung der Kriechverformung von Stahlbetonträgern

BETON- UND STAHLBETONBAU, Issue 11 2006
Tobias Pfister Dipl.-Ing.
Es wird ein Verfahren zur einfachen Bestimmung der Durchbiegung von Stahlbetonbalken unter Berücksichtigung von Kriechen aufgegriffen und erweitert. Die Ermittlung der Durchbiegung auf Basis der Ergebnisse von Computerberechnungen unter Annahme eines linear-elastischen Materialverhaltens wird vorgestellt. Zur systematischen Auswertung der Verformungen von Stahlbetonbalken werden maßgebliche Größen identifiziert und erste Auswertungen vorgestellt. The method of effective stresses for simple calculation of creep deflections of reinforced concrete girders A method for simple calculations of deflections of reinforced concrete beams is taken on and enhanced. It is shown how the results of computer analysis on the basis of linear-elastic material behaviour can replace the integration of the curvature distribution by hand to evaluate the deflection. For a systematic evaluation of deflections of reinforced concrete beams with regard to creep effects, parameters of major influence are identified and first evaluations are presented. [source]

Ein Bemessungsansatz für zweiachsig durch Querkräfte beanspruchte Stahlbetonbalken mit Rechteckquerschnitt

BETON- UND STAHLBETONBAU, Issue 5 2005
Peter Mark Dr.-Ing.
Für Stahlbetonbalken mit Rechteckquerschnitt und üblichen zweischnittigen Bügeln wird ein Ansatz zur Bemessung gegen geneigt zu den Hauptachsen einwirkende Querkräfte abgeleitet und an Simulationsrechnungen und Experimenten verifiziert. Der Ansatz basiert auf dem der DIN 1045-1 zugrunde liegenden "Fachwerkmodell mit Rißreibung" und ergänzt zur Berücksichtigung einer Querkraftneigung die Gleichungen der Querkraftwiderstände nach DIN 1045-1 durch einfache Faktoren aus Geometrie- und Lastgrößen. Ein Beispiel zeigt, daß die Widerstände merklich abnehmen bzw. höhere Bügelbewehrungsmengen erforderlich sind, falls die Querkraft von einer hauptachsenparallelen Wirkungsrichtung abweicht. Design of Reinforced Concrete Beams with rectangular Cross Sections against biaxial Shear Forces An approach is presented to design reinforced concrete beams with rectangular cross sections and usual stirrups against shear forces that act inclined to the principal axes of the cross sections. It basis on the "truss model with crack friction" and adds supplementary terms to the equations of the shear resistances acc. to DIN 1045-1 to take account for shear force inclinations. Verifications to experimental as well as numerical data are given. An example shows that resistances evidently decrease , or higher amounts of stirrup reinforcement become necessary ,, if shear forces deviate from principal axes. [source]