Finite Element Sensitivity Analysis of Steel-Concrete Composite Beams with Deformable Shear Connection / Zona, A. in Journal of engineering mechanics, Vol.131, N°11 (Novembre 2005)  

Public ISBD [article]  inJournal of engineering mechanics > Vol.131, N°11 (Novembre 2005) . - 1126-1139 p. Titre : Finite Element Sensitivity Analysis of Steel-Concrete Composite Beams with Deformable Shear Connection Titre original : Analyse Finie de Sensibilité d'Elément des Faisceaux Composés Concrets en Acier avec le Raccordement de Déformable Cisaillement Type de document : texte imprimé Auteurs : Zona, A., Auteur ; Barbato, M., Auteur ; Joel P. Conte Année de publication : 2005 Article en page(s) : 1126-1139 p. Note générale : Génie Mécanique, Génie civil Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Finite element method Composite beams Steel Concrete Connections Sensitivity analysis Méthode d'élément fini Faisceaux composés Acier Raccordements Analyse de sensibilité Index. décimale : 621.34/624 Résumé : The Behavior of steel concrete composite beams is strongly influenced by the type of shear connection between the steel beam and the concrete slab. For accurate analytical predictions, the structural model must account for the interlayer slip brtween these two comonents. In numerous engineering applications (e.g., in the fields of structural optimization, structural reliability analysis, and finite element model updating), accurate response sensitivity calculations are needed as much as the corresponding response simulation results. This Paper focuses on a procedure for response sensitivity analysis of steel concrete composite structures using displacement based locking free frame elements including deformable shear connection with fiber discretization of the cross section. Realistic cyclic uniaxial constitutive laws are adopted for the steel and concrete materials as well as for the shear connection. The Finite element response sensitivity analysis is performed according to the direct differentiation method. The Concrete and shear connection material models as well as the static condensation procedure at the element level are extended for response sensitivity computations. Two steel concrete composite structures for which experimental test results are available in the literature are used as realistic testbeds for response and response sensitivity analysis. These benchmark structures consists of a nonsymmetric, two span continuous beam subjected to monotonic loading and a frame subassemblage under cyclic loading. The New analytical derivations for response sensitivity calculations and their computer implementation are validated through forward finite difference analysis based on the two benchmark examples considered. Selected sensitivity analysis results are shown for validation purposes and for quantifying the effect and relativeimportance of the various material parameters in regards to the nonlinear monotonic and cyclic response of the testbed structures. Le comportement des faisceaux composés concrets en acier est fortement influencé par le type de raccordement de cisaillement entre le faisceau en acier et la dalle en de béton. Pour des prévisions analytiques précises, le modèle structural doit expliquer la glissade de couche intercalaire brtween ces deux comonents. Dans de nombreuses applications de technologie (par exemple, dans les domaines de l'optimisation structurale, de l'analyse structurale de fiabilité, et de la mise à jour modèle d'élément fini), des calculs précis de sensibilité de réponse sont nécessaires autant que les résultats correspondants de simulation de réponse. Cet article se concentre sur un procédé pour l'analyse de sensibilité de réponse des structures composées en béton en acier en utilisant le déplacement basé fermant les éléments libres d'armature comprenant le raccordement deformable de cisaillement avec la discrétisation de fibre de la coupe. Des lois constitutives uniaxiales cycliques réalistes sont adoptées pour l'acier et les matériaux concrets aussi bien que pour le raccordement de cisaillement. L'analyse finie de sensibilité de réponse d'élément est exécutée selon la méthode directe de différentiation. Les modèles matériels de raccordement de béton et de cisaillement aussi bien que le procédé statique de condensation au niveau d'élément sont prolongés pour des calculs de sensibilité de réponse. Deux structures composées en béton en acier pour lesquelles les résultats d'essai expérimentaux sont disponibles dans la littérature sont employées en tant que bancs d'essai réalistes pour l'analyse de réponse et de sensibilité de réponse. Ces structures de repère se compose d'un nonsymmetric, d'un faisceau continu de deux envergures soumis au chargement monotonique et d'un subassemblage d'armature sous le chargement cyclique. Les nouvelles dérivations analytiques pour des calculs de sensibilité de réponse et leur exécution d'ordinateur sont validées par l'analyse finie vers l'avant de différence basée sur les deux exemples de repère considérés. Des résultats choisis d'analyse de sensibilité sont montrés pour la validation et pour mesurer l'effet et le relativeimportance des divers paramètres matériels dans le respect à la réponse monotonique et cyclique non-linéaire des structures de banc d'essai. En ligne : azona@ucsd.edu, mbarbato@ucsd.edu, jpconte@ucsd.edu [article] Finite Element Sensitivity Analysis of Steel-Concrete Composite Beams with Deformable Shear Connection = Analyse Finie de Sensibilité d'Elément des Faisceaux Composés Concrets en Acier avec le Raccordement de Déformable Cisaillement [texte imprimé] / Zona, A., Auteur ; Barbato, M., Auteur ; Joel P. Conte . - 2005 . - 1126-1139 p. Génie Mécanique, Génie civil Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol.131, N°11 (Novembre 2005) . - 1126-1139 p. Mots-clés : Finite element method Composite beams Steel Concrete Connections Sensitivity analysis Méthode d'élément fini Faisceaux composés Acier Raccordements Analyse de sensibilité Index. décimale : 621.34/624 Résumé : The Behavior of steel concrete composite beams is strongly influenced by the type of shear connection between the steel beam and the concrete slab. For accurate analytical predictions, the structural model must account for the interlayer slip brtween these two comonents. In numerous engineering applications (e.g., in the fields of structural optimization, structural reliability analysis, and finite element model updating), accurate response sensitivity calculations are needed as much as the corresponding response simulation results. This Paper focuses on a procedure for response sensitivity analysis of steel concrete composite structures using displacement based locking free frame elements including deformable shear connection with fiber discretization of the cross section. Realistic cyclic uniaxial constitutive laws are adopted for the steel and concrete materials as well as for the shear connection. The Finite element response sensitivity analysis is performed according to the direct differentiation method. The Concrete and shear connection material models as well as the static condensation procedure at the element level are extended for response sensitivity computations. Two steel concrete composite structures for which experimental test results are available in the literature are used as realistic testbeds for response and response sensitivity analysis. These benchmark structures consists of a nonsymmetric, two span continuous beam subjected to monotonic loading and a frame subassemblage under cyclic loading. The New analytical derivations for response sensitivity calculations and their computer implementation are validated through forward finite difference analysis based on the two benchmark examples considered. Selected sensitivity analysis results are shown for validation purposes and for quantifying the effect and relativeimportance of the various material parameters in regards to the nonlinear monotonic and cyclic response of the testbed structures. Le comportement des faisceaux composés concrets en acier est fortement influencé par le type de raccordement de cisaillement entre le faisceau en acier et la dalle en de béton. Pour des prévisions analytiques précises, le modèle structural doit expliquer la glissade de couche intercalaire brtween ces deux comonents. Dans de nombreuses applications de technologie (par exemple, dans les domaines de l'optimisation structurale, de l'analyse structurale de fiabilité, et de la mise à jour modèle d'élément fini), des calculs précis de sensibilité de réponse sont nécessaires autant que les résultats correspondants de simulation de réponse. Cet article se concentre sur un procédé pour l'analyse de sensibilité de réponse des structures composées en béton en acier en utilisant le déplacement basé fermant les éléments libres d'armature comprenant le raccordement deformable de cisaillement avec la discrétisation de fibre de la coupe. Des lois constitutives uniaxiales cycliques réalistes sont adoptées pour l'acier et les matériaux concrets aussi bien que pour le raccordement de cisaillement. L'analyse finie de sensibilité de réponse d'élément est exécutée selon la méthode directe de différentiation. Les modèles matériels de raccordement de béton et de cisaillement aussi bien que le procédé statique de condensation au niveau d'élément sont prolongés pour des calculs de sensibilité de réponse. Deux structures composées en béton en acier pour lesquelles les résultats d'essai expérimentaux sont disponibles dans la littérature sont employées en tant que bancs d'essai réalistes pour l'analyse de réponse et de sensibilité de réponse. Ces structures de repère se compose d'un nonsymmetric, d'un faisceau continu de deux envergures soumis au chargement monotonique et d'un subassemblage d'armature sous le chargement cyclique. Les nouvelles dérivations analytiques pour des calculs de sensibilité de réponse et leur exécution d'ordinateur sont validées par l'analyse finie vers l'avant de différence basée sur les deux exemples de repère considérés. Des résultats choisis d'analyse de sensibilité sont montrés pour la validation et pour mesurer l'effet et le relativeimportance des divers paramètres matériels dans le respect à la réponse monotonique et cyclique non-linéaire des structures de banc d'essai. En ligne : azona@ucsd.edu, mbarbato@ucsd.edu, jpconte@ucsd.edu

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