Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Second-order FE Analysis of Axial Loaded Concrete Members According to Eurocode 2
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Concrete Structures.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Analys av axial belastade betongkonstruktioner med finita elementmetoden enligt Eurokod 2 (Swedish)
Abstract [en]

A nonlinear finite element analysis was performed for an axial loaded reinforced concrete column subjected to biaxial bending taking into account second-order effects. According to Eurocode there are two ways to take second-order effects into consideration: nonlinear FE analysis and hand calculation based on the simplified methods explained in Eurocode 2. Since simulating this kind of structures in ABAQUS is difficult, several simulations were made to find the correct model with satisfying accuracy.

The nonlinear analysis focused on material modelling of concrete and its nonlinear behaviour. The simulation took into consideration the inelastic behaviour of concrete along with the confinement effect from transverse reinforcement.

The finite element model was verified by comparing the obtained results from FEA to the results from a benchmark experiment. The mean values needed for simulating the FE model was derived from the mean compressive strength of concrete. After verification, another FE model using design parameters was analysed and the results were compared to the results from calculations based on simplified methods according to Eurocode 2 to see how much they agreed with each other. In a parametric study, the effect of eccentricity, compressive and tensile strength of concrete, fracture energy, modulus of elasticity, column cross-section dimension and length, steel yield stress and stirrup spacing were studied.

A comparison between outcomes from the simplified methods and ABAQUS, calculated with design parameters showed that the bearing capacity from FE analysis was 21-34 % higher than the one obtained with the simplified methods. It is recommended that in further studies, analyse different slender reinforced concrete column with different L/h with FE-simulation to investigate if FEA always gives a more accurate result. For this case, and probably for columns with complex geometries, a finite element analysis is a better choice. 

Abstract [sv]

En icke-linjär finitelementanalys för en armerad betongpelare utsatt för tvåaxlig böjning genomfördes med hänsyn till andra ordningens effekter. Enligt Eurokoder finns det två sätt att iaktta andra ordningens effekter: icke-linjär analys och handberäkning baserad på de förenklade metoderna förklarad i Eurokod 2. Eftersom det är svårt att simulera den här typen av konstruktioner i ABAQUS, så har flera simuleringar utgjorts för att finna ett modell med acceptabelt noggrannhet.

Den icke-linjära analysen fokuserade på korrekt materialmodell av betong och dess icke-linjära beteende. Modellen tog hänsyn till betongens oelastiska beteenden och inkluderade fleraxiella effekten.

Finitelementmodellen verifierades genom att jämföra de erhållna resultaten från FEA till resultaten från ett försök. Värden som behövdes för att simulera FE-modellen härleddes från betongens medeltryckhållfasthet. Efter att referensmodellen var verifierad, ytterligare en FE-modell, som inkluderade designparametrar, analyserades och resultaten jämfördes med resultaten från beräkningar baserade på förenklade metoderna enligt Eurokod 2 för att se hur mycket de stämde överens med varandra. I en parameterstudie har effekten av excentricitet, tryck- och draghållfasthet av betong, brottenergi, elasticitetsmodul, pelarens tvärsnittsdimension och längd, stålsträckgränsen och centrumavstånd på byglar studerat.

En jämförelse mellan resultaten från de förenklade metoderna och ABAQUS, beräknade med designparametrar visade att bärighetförmågan från FE-analys var 21-34% högre än den som erhålls med de förenklade metoderna. Det rekommenderas att i fortsatta studier, analysera flera slanka armerade betongpelare med olika L/h med FE-simulering för att undersöka om FEA alltid ger ett nogrannare resultat. För denna studie, och förmodligen för pelare med komplexa geometrier, är en FE-analys ett bättre val.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 83 p.
Series
TRITA-BKN-Examensarbete, ISSN 1103-4297 ; 466
Keyword [en]
Second-order, nonlinear, slender reinforced concrete column, ABAQUS, FE analysis, curvature method, nominal stiffness method, eccentrically loaded, benchmark experiment, parametric study
Keyword [sv]
Andra ordningens effekt, icke-linjär, slank armerad betongpelare, ABAQUS, FE-modellering, krökningsmetoden, styvhetsmetoden, excentrisk last, utvärderingsförsök, parameterstudie
National Category
Other Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-170386ISRN: KTH/BKN/EX--466-SEOAI: oai:DiVA.org:kth-170386DiVA: diva2:828128
Subject / course
Concrete Structures
Educational program
Master of Science in Engineering - Urban Management
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-06-30 Created: 2015-06-29 Last updated: 2015-06-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4623 kB)1155 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4623 kBChecksum SHA-512
0583c7ac0ecf554ea81c516a298ca2f45967e6bd334ce93719676c9cdfa8a7df7cef1a660d107af7a0e8a639039467f0943e8bad0350f52fe6dfc634c9e88948
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Concrete Structures
Other Civil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1160 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 515 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf