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Concrete Subjected to Triaxial Stress States: Application to Pull-Out Analyses / Pivonka, Peter in Journal of engineering mechanics, Vol. 130 N°12 (Decembre 2004) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°12 (Decembre 2004) . - 1486-1498 p. Titre : Concrete Subjected to Triaxial Stress States: Application to Pull-Out Analyses Titre original : Béton Soumis aux Etats à Trois Axes d'Effort : Application pour Retirer des Analyses Type de document : texte imprimé Auteurs : Pivonka, Peter, Auteur ; Roman Lackner, Auteur ; Mang, Herbert A. ; Ulm, Franz-Josef, Editeur scientifique Article en page(s) : 1486-1498 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Concrete  Trixial  stresses  Pull-out  resistance  Constitutive  models  Three-dimensional  models  Plasticity  Concret  Efforts  à  trois  axes  Résistance  à  coulisse  Modèles  constitutifs  Modèles  tridimensionnels  Plasticité Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : This paper presents the application of three-dimensional (3D)-constitutive models for concrete formulated in the framework of plasticity theory to structural analyses of anchor devices. For this purpose, two commonly employed concrete material models are considered. The first model, the extended Leon model, is based on one yield surface for the description of compressive and tensile failure of concrete. The second material model is a multisurface plasticity model consisting of three Rankine yield surfaces and a Drucker–Prager yield surface. The predictive capability of the models is demonstrated by means of anchor devices, commonly employed in structural engineering for the connection of steel and concrete members. Such devices induce strongly nonuniform triaxial stress states in the surrounding concrete, ranging from tensile, overcompressive, to confined compressive stress states. In the vicinity of the anchor head, even nearly hydrostatic stress states may occur. The numerical simulations on the basis of the employed 3D material models for concrete give insight into the load-carrying behavior of the investigated anchor devices. Two headed studs characterized by different shapes of the anchor head and an undercut anchor are considered. Comparison of the peak loads and failure modes of the respective anchor device predicted by the numerical models with experimental data highlight the strength and weakness of the employed material models. It is shown that some load cases may lead to rather large differences in peak load depending on the choice of material model. These differences are based on the individual properties of the constitutive models for concrete and, hence, detailed knowledge of the model under consideration is essential for giving accurate estimates of the peak load of the anchor device and the failure mode of concrete. Cet article présente l'application (3D) des modèles constitutifs tridimensionnels pour le béton formulés dans le travail d'armature de la théorie de plasticité aux analyses structurales des dispositifs d'ancre. À cette fin, deux modèles matériels concrets généralement utilisés sont considérés. Le premier modèle, le modèle prolongé de Leon, est basé sur une surface de rendement pour la description de l'échec compressif et de tension du béton. Le deuxième modèle matériel est une plasticité de multi-surface modèle se composant de trois surfaces de rendement de Rankine et d'une surface de rendement de Drucker Prager. Les possibilités prédictives des modèles sont démontrées à l'aide des dispositifs d'ancre, généralement utilisés dans la technologie structurale pour le raccordement des membres en acier et concrets. De tels dispositifs induisent les états à trois axes fortement non-uniformes d'effort dans le béton environnant, s'étendant de de tension, au-dessus de compressif , aux états confinés d'effort de compression. À proximité de la tête d'ancre, même les états presque hydrostatiques d'effort peuvent se produire. Les simulations numériques sur la base des modèles 3D matériels utilisés pour l'aperçu concret d'élasticité du comportement supportant la charge des dispositifs étudiés d'ancre. Deux dirigent des goujons caractérisés par différentes formes de la tête d'ancre et une ancre dégagée sont considérées. La comparaison des charges de crête et des modes de défaillance du dispositif respectif d'ancre a prévu par les modèles numériques avec le point culminant expérimental de données la force et la faiblesse des modèles matériels utilisés. On lui montre que quelques cas de charge peuvent mener aux différences plutôt grandes dans la charge maximale selon le choix du modèle de matériel. Ces différences sont basées sur les différentes propriétés des modèles constitutifs pour le béton et, par conséquent, la connaissance détaillée du modèle est à l'étude essentielle pour donner des évaluations précises de la charge maximale du dispositif d'ancre et du mode de défaillance du béton. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : peter.pivonka@tuwien.ac.at, roman.lackner@tuwien.ac.at, herbert.mang@tuwien.ac.a [...] [article] Concrete Subjected to Triaxial Stress States: Application to Pull-Out Analyses = Béton Soumis aux Etats à Trois Axes d'Effort : Application pour Retirer des Analyses [texte imprimé] / Pivonka, Peter, Auteur ; Roman Lackner, Auteur ; Mang, Herbert A. ; Ulm, Franz-Josef, Editeur scientifique . - 1486-1498 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°12 (Decembre 2004) . - 1486-1498 p. Mots-clés : Concrete  Trixial  stresses  Pull-out  resistance  Constitutive  models  Three-dimensional  models  Plasticity  Concret  Efforts  à  trois  axes  Résistance  à  coulisse  Modèles  constitutifs  Modèles  tridimensionnels  Plasticité Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : This paper presents the application of three-dimensional (3D)-constitutive models for concrete formulated in the framework of plasticity theory to structural analyses of anchor devices. For this purpose, two commonly employed concrete material models are considered. The first model, the extended Leon model, is based on one yield surface for the description of compressive and tensile failure of concrete. The second material model is a multisurface plasticity model consisting of three Rankine yield surfaces and a Drucker–Prager yield surface. The predictive capability of the models is demonstrated by means of anchor devices, commonly employed in structural engineering for the connection of steel and concrete members. Such devices induce strongly nonuniform triaxial stress states in the surrounding concrete, ranging from tensile, overcompressive, to confined compressive stress states. In the vicinity of the anchor head, even nearly hydrostatic stress states may occur. The numerical simulations on the basis of the employed 3D material models for concrete give insight into the load-carrying behavior of the investigated anchor devices. Two headed studs characterized by different shapes of the anchor head and an undercut anchor are considered. Comparison of the peak loads and failure modes of the respective anchor device predicted by the numerical models with experimental data highlight the strength and weakness of the employed material models. It is shown that some load cases may lead to rather large differences in peak load depending on the choice of material model. These differences are based on the individual properties of the constitutive models for concrete and, hence, detailed knowledge of the model under consideration is essential for giving accurate estimates of the peak load of the anchor device and the failure mode of concrete. Cet article présente l'application (3D) des modèles constitutifs tridimensionnels pour le béton formulés dans le travail d'armature de la théorie de plasticité aux analyses structurales des dispositifs d'ancre. À cette fin, deux modèles matériels concrets généralement utilisés sont considérés. Le premier modèle, le modèle prolongé de Leon, est basé sur une surface de rendement pour la description de l'échec compressif et de tension du béton. Le deuxième modèle matériel est une plasticité de multi-surface modèle se composant de trois surfaces de rendement de Rankine et d'une surface de rendement de Drucker Prager. Les possibilités prédictives des modèles sont démontrées à l'aide des dispositifs d'ancre, généralement utilisés dans la technologie structurale pour le raccordement des membres en acier et concrets. De tels dispositifs induisent les états à trois axes fortement non-uniformes d'effort dans le béton environnant, s'étendant de de tension, au-dessus de compressif , aux états confinés d'effort de compression. À proximité de la tête d'ancre, même les états presque hydrostatiques d'effort peuvent se produire. Les simulations numériques sur la base des modèles 3D matériels utilisés pour l'aperçu concret d'élasticité du comportement supportant la charge des dispositifs étudiés d'ancre. Deux dirigent des goujons caractérisés par différentes formes de la tête d'ancre et une ancre dégagée sont considérées. La comparaison des charges de crête et des modes de défaillance du dispositif respectif d'ancre a prévu par les modèles numériques avec le point culminant expérimental de données la force et la faiblesse des modèles matériels utilisés. On lui montre que quelques cas de charge peuvent mener aux différences plutôt grandes dans la charge maximale selon le choix du modèle de matériel. Ces différences sont basées sur les différentes propriétés des modèles constitutifs pour le béton et, par conséquent, la connaissance détaillée du modèle est à l'étude essentielle pour donner des évaluations précises de la charge maximale du dispositif d'ancre et du mode de défaillance du béton. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : peter.pivonka@tuwien.ac.at, roman.lackner@tuwien.ac.at, herbert.mang@tuwien.ac.a [...]