Calibrating and validating a FE model for long-term behavior of RC beams

Abstract

This study presents the research carried out in finding an optimal finite element (FE) model for calculating the long-term behavior of reinforced concrete (RC) beams. A multi-purpose finite element software DIANA was used. A benchmark test in the form of a simply supported beam loaded in four point bending was selected for model calibration. The result was the choice of 3-node beam elements, a multi-directional fixed crack model with constant stress cut-off, nonlinear tension softening and constant shear retention and a creep and shrinkage model according to CEB-FIP Model Code 1990. The model was then validated on 14 simply supported beams and 6 continuous beams. Good agreement was found with experimental results (within ±15%).

U ovom radu je predstavljeno istraživanje sprovedeno u svrhu pronalaženja optimalnog modela konačnih elemenata za predviđanje ponašanja armirano-betonskih greda pod dugotrajnim opterećenjem. U istraživanju je korišćen višenamenski komercijalni softver DIANA. Za kalibraciju modela je odabran benčmark test u vidu proste grede opterećene savijanjem u četiri tačke. Kao rezultat kalibracije, odabrani model se sastojao od linijskih konačnih elemenata sa tri čvora. Odabran je model fiksne prsline u više pravaca. Sadejstvo zategnutog betona izmenu prslina opisano je nelinearnom funkcijom. Odabrana je konstantna rezidualna nosivost pri smicanju. Skupljanje i tečenje je modelirano prema CEB-FIP Model Code 1990. Model je dodatno verifikovan na 14 prostih greda i 6 kontinualnih greda sa dva polja. Rezultati su pokazali dobro slaganje sa eksperimentalnim vrednostima (±15%).