concrete; crack development; Finite Element Analysis; shrinkage; chronological strength development
Abstract :
[en] Within a research project of the Laboratory of Solid Structures of the University of Luxemburg, a design concept to predict cracks in various concrete structures will be developed. The current paper presents the numerical investigation of crack initiation and crack development of an unreinforced cementitious fairfaced concrete floor. Thereby cracking of concrete is divided into cracking of an early stage and into cracking of a later stage. The present study deals with cracking of an early stage. Taking into account shrinkage and the chronological strength development of the used C20/25 concrete and with the use of the Element Failure Method (EFM) it will be possible to predict, within a Finite Element Analysis, a possible crack path spatial as well as temporal.
For this purpose a finite element model, based on a commercial FE-Software is developed. The program is tested on H-shaped concrete specimen with an unfavorable size ratio between surface and volume. Besides, shrinkage on this specimen is hindered so that unplanned restrain forces has to occur. Using an algorithm the finite element program is able to calculate the model gradually for several load steps within a loop. Furthermore the net dependency of the EFM can be excluded by the use of suitable load steps.
Research center :
University of Luxembourg; Laboratory of Solid structures
Disciplines :
Civil engineering
Author, co-author :
Weiler, Michael ; University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Engineering Research Unit
Waldmann, Danièle ; University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Engineering Research Unit
External co-authors :
no
Language :
English
Title :
Concept to predict crack initiation and crack development in fairfaced concrete screeds
Publication date :
November 2016
Event name :
fib Symposium
Event organizer :
Féderation Internationale du Béton
Event place :
Cape Town, South Africa
Event date :
from 21-11-2016 to 23-11-2016
Audience :
International
Main work title :
Performance-based approaches for concrete structures
Editor :
Beushausen, Hans
Publisher :
Fédération internationale du beton, Cape Town, South Africa
ANSYS Inc. ANSYS Europe. 2013. “ANSYS Theory reference.” Benutzerhandbuch.
Avak, Ralf, René Conchon, and Markus Aldejohann. 2012. “Stahlbetonbau in Beispielen Eurocode 2 Teil 1.” In Bemessung von Stagtragwerken Grundlagen der Stahlbeton-Bemessung, by René Conchon and Markus Aldejohann. Köln: Werner Verlag.
Dankert, M. 1997. “Spannungsintensitätsfaktoren für Risse in Kerben.” Technische Mechanik (Sonderheft) 63-74.
DIN EN 1992-1-1:2011-01. 2011. Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton-und Spannbetontragwerken - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Berlin: Beuth Verlag.
DIN Fachbericht 104. 2009. Verbundbrücken. Berlin: Beuth Verlag.
Eifert, Helmut. 2006. Massige Bauteile aus Beton. Zement-Merkblatt Betontechnik B11, Düsseldorf: Verein Deutscher Zementwerke e.V.
Fédération Internationale du Béton. 2013. Code-Type models for structural behaviour of concrete. Background of the constitutive relation and material in the fib Model Code for concrete structures 2010. Ostfildern, Germany: Siegmar Kästl e.K.
Gebauer, Gert. 2011. Grundlagen und Hinweise - KINTEMP und KINFEST. Accessed 05 05, 2015. http://www.cobet-software.de/index_htm_files/KINFEST%20und%20KINTEMP-Details.pdf.
Grube, Horst. 1991. Ursachen des Schwindens von Beton und Auswirkungen auf Betonbauteile. Schriftenreihe der Zementindustrie Heft 52/1991, Düsseldorf: Verein Deutscher Zementwerke e.V.
Hintzen, Wilhelm, and Gerd Thielen. 1999. “Betontechnische Einflüsse auf die Rissbildung infolge Hydratationswärme.” Beton 595-599; 655-658.
Jacobs, Frank, Fritz Hunkeler, Lorenzo Carmine, André Germann, and Thomas Hirschi. 2008. “Schwinden von Beton.” Der Bauingenieur Heft 3/2008: 14-19.
Kampen, Rolf. 2003. “Risse im Beton.” Zement-Merkblatt B18. Düsseldorf: Bundesverband der deutschen Zementindustrie e.V.
Karsten, Rudolf. 2003. Bauchemie; Mit Ursachen, Verhütung und Sanierung von Bauschäden. Vol. 11. überarbeitete Auflage. Heidelberg: C.F. Müller Verlag, Hüthig GmbH & Co. KG.
Schlegel, Roger. 2005. “Nichtlineare Berechnung von beton und Stahlbetonstrukturen nach DIN 1045-1 mit ANSYS.” 23rd CADFEM Users´ Meeting 2005 International Congress on FEM Technology with ANSYS CFX & ICEM CFD Conference. Bonn: Dynardo GmbH, Weimar.
Steinkopff, T., J. Wulf, S. Schmauder, and H.F. Fischmeister. 1993. FE-Simulation von Versagensmechanismen in duktilen Werkstoffen mittels LARSTRAN. Bericht, Stuttgart: Max-Planck-Institut für Metallforschung; Institut für Werkstoffwissenschaften.
Thienel, K. Ch. 2015. Werkstoffe des Bauwesens - Festbeton. Skript Frühjahrstrimester 2015, München: Institut für Werkstoffe des Bauwesens Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen Universität der Bundeswehr.
University of Alberta. 2008. pisa.ab.ca. Accessed 08 25, 2015. http://pisa.ab.ca/program/model/plastic/plastic.htm.
Weiler, Michael, and Danièle Waldmann. 2015. “Investigation of crack development in a fairfaced concrete floor.” fib Symposium: Concrete - Innovation and Design. Copenhagen: Féderation Internationale du Béton. 341-342.
Weiler, Michael, and Danièle Waldmann. 2016. “Untersuchung der Rissentwicklung an zementgebundenen Sichtestrichen.” beton 66: In preparation.
Willam, K.J., and E.P. Warnke. 1974. “Constitutive model for the triaxial behaviour of concrete.” IABSE reports of the working commissions = Rapports des commissions de travail AIPC = IVBH Berichte der Arbeitskommissionen 1-30.
Wischers, Gerd, and Wilhelm Manns. 1972. “Ursachen für das Entstehen von Rissen in jugem Beton.” Technisch-wissenschaftliche Zement Tagung. Berlin: Verein Deutscher Zementwerke. 67-94.