Published May 12, 2022
| Version v1
Publication
Open
A mechanical and simplified model for RC elements subjected to combined shear and axial tension
Creators
- 1. Future University in Egypt
- 2. King Fahd University of Petroleum and Minerals
Description
Very little is known about the shear behavior of elements, in particular those subjected to axial tension. The shear accompanied by tensile forces could cause premature failure of reinforced concrete, which is sudden with minimal warning. Therefore, understanding the shear behavior of reinforced concrete (RC) elements, including those subjected to axial tension, is an ultimate goal of the worldwide research community. In the current study, a new shear mechanical model for RC elements subjected to axial tension is developed, which makes physical sense and explains the behavior. The model is strain-based, inspired by the critical crack theory model (CSCT). In addition, the proposed model extended CSCT (ECSCT) quantifies the effect of axial tension forces on the shear strength in terms of reduction in the compression zone depth and increase in the longitudinal strain. Moreover, the nonlinear trend observed in the literature was implemented using nonlinear multi-variable regression. The ECSCT is validated and compared with available design methods with respect to an extensive database, including 180 elements tested under shear and tension from 18 different research investigations. The ECSCT provided an accurate and physically sound model yet safe to an acceptable extent. Last but not least, a simplified model for the purpose of design is proposed. The simplified model was chosen based on the mechanical model and calibrated using the extensive experimental database. The simplified model provided an accurate and simple model, yet safe to an acceptable extent.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
لا يُعرف سوى القليل جدًا عن سلوك القص للعناصر، ولا سيما تلك التي تتعرض للتوتر المحوري. يمكن أن يتسبب القص المصحوب بقوى الشد في فشل مبكر للخرسانة المسلحة، وهو أمر مفاجئ مع الحد الأدنى من التحذير. لذلك، فإن فهم سلوك القص لعناصر الخرسانة المسلحة (RC)، بما في ذلك تلك التي تتعرض للتوتر المحوري، هو الهدف النهائي لمجتمع البحث في جميع أنحاء العالم. في الدراسة الحالية، تم تطوير نموذج ميكانيكي جديد للقص لعناصر RC المعرضة للتوتر المحوري، مما يجعله منطقيًا جسديًا ويشرح السلوك. النموذج قائم على الانفعال، مستوحى من نموذج نظرية الشقوق النقدية (CSCT). بالإضافة إلى ذلك، يحدد النموذج المقترح الموسع CSCT (ECSCT) تأثير قوى الشد المحوري على قوة القص من حيث تقليل عمق منطقة الضغط وزيادة الانفعال الطولي. علاوة على ذلك، تم تنفيذ الاتجاه غير الخطي الذي لوحظ في الأدبيات باستخدام الانحدار غير الخطي متعدد المتغيرات. يتم التحقق من صحة ECSCT ومقارنتها بطرق التصميم المتاحة فيما يتعلق بقاعدة بيانات واسعة، بما في ذلك 180 عنصرًا تم اختبارها تحت القص والتوتر من 18 تحقيقًا بحثيًا مختلفًا. قدمت ECSCT نموذجًا دقيقًا وسليمًا جسديًا ولكنه آمن إلى حد مقبول. أخيرًا وليس آخرًا، يُقترح نموذج مبسط لغرض التصميم. تم اختيار النموذج المبسط بناءً على النموذج الميكانيكي ومعايرته باستخدام قاعدة البيانات التجريبية الشاملة. قدم النموذج المبسط نموذجًا دقيقًا وبسيطًا، ولكنه آمن إلى حد مقبول.Translated Description (French)
On sait très peu de choses sur le comportement en cisaillement des éléments, en particulier ceux soumis à une tension axiale. Le cisaillement accompagné de forces de traction pourrait provoquer une défaillance prématurée du béton armé, ce qui est soudain avec un avertissement minimal. Par conséquent, la compréhension du comportement au cisaillement des éléments en béton armé (RC), y compris ceux soumis à une tension axiale, est un objectif ultime de la communauté de recherche mondiale. Dans la présente étude, un nouveau modèle mécanique de cisaillement pour les éléments RC soumis à une tension axiale est développé, qui a un sens physique et explique le comportement. Le modèle est basé sur la déformation, inspiré du modèle de la théorie de la fissure critique (CSCT). En outre, le modèle proposé CSCT étendu (ECSCT) quantifie l'effet des forces de tension axiales sur la résistance au cisaillement en termes de réduction de la profondeur de la zone de compression et d'augmentation de la déformation longitudinale. De plus, la tendance non linéaire observée dans la littérature a été mise en œuvre à l'aide d'une régression multi-variable non linéaire. L'ECSCT est validé et comparé aux méthodes de conception disponibles par rapport à une vaste base de données, comprenant 180 éléments testés sous cisaillement et tension à partir de 18 enquêtes de recherche différentes. L'ECSCT a fourni un modèle précis et physiquement sain, mais sûr dans une mesure acceptable. Enfin, un modèle simplifié à des fins de conception est proposé. Le modèle simplifié a été choisi sur la base du modèle mécanique et étalonné à l'aide de la vaste base de données expérimentale. Le modèle simplifié a fourni un modèle précis et simple, mais sûr dans une mesure acceptable.Translated Description (Spanish)
Se sabe muy poco sobre el comportamiento de corte de los elementos, en particular los sometidos a tensión axial. El cizallamiento acompañado de fuerzas de tracción podría causar un fallo prematuro del hormigón armado, que es repentino con una advertencia mínima. Por lo tanto, comprender el comportamiento de corte de los elementos de hormigón armado (RC), incluidos los sometidos a tensión axial, es un objetivo final de la comunidad de investigación mundial. En el presente estudio se desarrolla un nuevo modelo mecánico de corte para elementos RC sometidos a tensión axial, que tiene sentido físico y explica el comportamiento. El modelo se basa en la tensión, inspirado en el modelo de teoría crítica de grietas (CSCT). Además, el modelo propuesto CSCT extendido (ECSCT) cuantifica el efecto de las fuerzas de tensión axial sobre la resistencia al corte en términos de reducción en la profundidad de la zona de compresión y aumento en la deformación longitudinal. Además, la tendencia no lineal observada en la literatura se implementó utilizando regresión multivariable no lineal. El ECSCT se valida y compara con los métodos de diseño disponibles con respecto a una extensa base de datos, que incluye 180 elementos probados bajo cizallamiento y tensión de 18 investigaciones de investigación diferentes. El ECSCT proporcionó un modelo preciso y físicamente sólido, pero seguro en una medida aceptable. Por último, pero no menos importante, se propone un modelo simplificado con fines de diseño. El modelo simplificado se eligió en función del modelo mecánico y se calibró utilizando la extensa base de datos experimental. El modelo simplificado proporcionó un modelo preciso y simple, pero seguro en una medida aceptable.Files
s41598-022-11577-y.pdf.pdf
Files
(7.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9a06b90a4b7864e262ecb0e9092c4bb4
|
7.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نموذج ميكانيكي ومبسط لعناصر الخرسانة المسلحة المعرضة للقص المشترك والتوتر المحوري
- Translated title (French)
- Un modèle mécanique et simplifié pour les éléments RC soumis à un cisaillement et une tension axiale combinés
- Translated title (Spanish)
- Un modelo mecánico y simplificado para elementos RC sometidos a cizallamiento combinado y tensión axial
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4280512473
- DOI
- 10.1038/s41598-022-11577-y
References
- https://openalex.org/W1519275567
- https://openalex.org/W1903437769
- https://openalex.org/W1923699170
- https://openalex.org/W2038300422
- https://openalex.org/W2039079867
- https://openalex.org/W2049558863
- https://openalex.org/W2080662081
- https://openalex.org/W2137328588
- https://openalex.org/W2138600518
- https://openalex.org/W2144329864
- https://openalex.org/W2315737518
- https://openalex.org/W2418059183
- https://openalex.org/W2604623293
- https://openalex.org/W2605467661
- https://openalex.org/W2613732194
- https://openalex.org/W2754574816
- https://openalex.org/W3023423883
- https://openalex.org/W3033689381
- https://openalex.org/W3041100869
- https://openalex.org/W3045805206
- https://openalex.org/W3047236051
- https://openalex.org/W3080266622
- https://openalex.org/W3088836752
- https://openalex.org/W3092915614
- https://openalex.org/W3124754223
- https://openalex.org/W3132836097
- https://openalex.org/W3147587926
- https://openalex.org/W3169354281
- https://openalex.org/W3171404617
- https://openalex.org/W3180519564
- https://openalex.org/W3181524627
- https://openalex.org/W329776569
- https://openalex.org/W4210630531
- https://openalex.org/W4224936513
- https://openalex.org/W967437577