Publicado

2017-01-01

Simulation model to estimate bending overstrength in concrete elements

Modelo de simulación para estimar la sobrerresistencia a flexión de elementos de concreto

DOI:

https://doi.org/10.15446/dyna.v84n200.52903

Palabras clave:

simulation model, bending overstrength, concrete compressive strength, random variable (en)
modelo de simulación, resistencia a flexión, resistencia a compresión del concreto, variable aleatoria (es)

Descargas

Autores/as

A simulation model to estimate bending overstrength in reinforced concrete elements is presented. The simulation model employs basic design hypotheses according to NTC–04 [1] and ACI 318–11 [2] for rectangular concrete beams subjected to bending with rebars in the tension zone only. Concrete compression strength is included in the model as a random variable to estimate the uncertainty in bending strength on rectangular beams. Concrete compressive strength is evaluated for more than 16,000 compression tests for mixtures designed for 200 kgf/cm2 (19.6 MPa) and 250 kgf/cm2 (24.5 MPa). The main objective of this work is to assess the influence of real concrete compressive strength on the bending overstrength computed from analytical models used by actual construction codes like NTC–04 and ACI 318–11.
En este artículo se presenta un modelo de simulación para estimar la resistencia a flexión de elementos de concreto. El modelo de simulación emplea las hipótesis básicas de diseño de acuerdo con las NTC–04 [1], así como con el ACI 318–11 [2] para vigas de sección rectangular con acero de refuerzo solamente en la zona de tensión. La resistencia a la compresión del concreto se integra al modelo como una variable aleatoria con el fin de estimar la incertidumbre en la resistencia a flexión de las vigas. La resistencia a la compresión del concreto se estima a partir de más de 16 mil pruebas con mezclas diseñadas para obtener 200 kg/cm2 (19.6 MPa) y 250 kg/cm2 (24.5 MPa). El principal objetivo de este trabajo es el de evaluar la influencia que tiene la resistencia a la compresión del concreto en la sobrerresistencia estimada a flexión empleando modelos analíticos que se encuentran en los reglamentos de diseño como lo son las NTC–04 y el ACI 318–11.

Referencias

Gobierno del Distrito Federal GDF. Normas técnicas complementarias para diseño y construcción de estructuras de concreto. México City: Gaceta Oficial del Distrito Federal, 2004.

American Concrete Institute ACI. Building code requirements for structural concrete (ACI 318–11) and commentary. Farmington Hills, MI, USA, 2011.

Kent, D.C and Park R., Flexural members with confined concrete. Journal of Structural Division ASCE, 97(7), pp 1969-1990, 1971.

Mander, J.B., Priestley, M.J.N, and Park R., Theoretical stress–strain model for confined concrete. Journal of Structural Engineering ASCE, 114(8), pp 1804-1826, 1988.

Song, Z.H. and Lu, Y., Numerical simulation of concrete confined by transverse reinforcement. Computers and Concrete, 8(1), pp. 23-41. 2011.

Yi, W.J., Li, P. and Kunnath, S.K., Experimental studies on confinement effect of steel hoops in concrete columns. ACI Structural Journal, 109(1), pp. 3-10, 2012.

Park, R. and Paulay, T., Reinforced concrete structures. John Wiley & Sons, 1975.

Vecchio, F.J. and Collins, M.P., The modified compression–field theory for reinforced concrete elements subjected to shear. ACI Journal, 83(22), pp. 219-231, 1986.

Vecchio, F.J. and Collins, M.P., Predicting the response of reinforced concrete beams subjected to shear using compression field theory. ACI Structural Journal, 85(S27), pp. 258-268, 1988.

Ichinose, T., A shear design equation for ductile R/C members. Journal of Structural Division ASCE, 97(7), pp. 1969-1990, 1992.

Priestley, M.J.N and Calvi, G.M., Towards a capacity–design assessment procedure for reinforced concrete frames. Earthquake Spectra, 7(3), pp 413-437, 1991.

Priestley, M.J.N., Verma, R. and Xiao, Y., Seismic shear strength of reinforced concrete columns. Journal of Structural Engineering, 120(8), pp. 2310-2329, 1994.

Hamutçuoğlu, O.M. and Scott, M.H., Finite element reliability analysis of bridge girders considering moment–shear interaction. Structural Safety, 31(5), pp. 356-362, 2009.

Xu, W.J. and Zhang, J., Hysteretic shear–flexure interaction model of reinforced concrete columns for seismic response assessment of bridges. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 40(3), pp. 258-268, 1988.

De–Stefano, M. and Pintucchi, B., A review of research on seismic behavior of irregular building structures since 2002. Bulletin of Earthquake Engineering, 6(2), pp. 285-308, 2008.

Valmundsson, E.V. and Nau, J.M., Seismic response of buildings frames with vertical structural irregularities. Journal of Structural Engineering, 123(1), pp 30-40, 1997.

Chintanapakdee, C. and Chopra, A.K., Evaluation of the modal pushover analysis using generic frames. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 32(3), pp 417-44, 2003.

De–Stefano, M., Marino, E.M. and Rossi, P.P., Effect of overstrength on the seismic behavior of multi–storey regularly asymmetric buildings. Bulletin of Earthquake Engineering, 4(1), pp 23-42, 2006.

Guner, S. and Vecchio, F.J., Pushover analysis of shear–critical frames: Formulation. ACI Structural Journal, 107(1), pp. 63-72, 2010.

Guner, S. and Vecchio, F.J., Pushover analysis of shear–critical frames: Verification and Application. ACI Structural Journal, 107(1), pp. 72-81, 2010.

Reyes, J.C., and Chopra, A.K., Three–dimensional modal pushover analysis of buildings subjected to two components of ground motion, including it evaluation for tall buildings. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 40(7), pp. 789-806, 2011.

Reyes, J.C. and Chopra, A.K., Evaluation of three–dimensional modal pushover analysis for unsymmetric–plan buildings subjected to two components of ground motion. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 40(13), pp. 1473-1494, 2011.

Magliulo, G. Capozzi, V. and Ramasco, R., Seismic performance of R/C frames with overstrength discontinuities in elevation. Bulletin of Earthquake Engineering, 10(2), pp. 679-694, 2012.

González–Cuevas, O.M. and Robles–Fernández, F., Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado 4th Ed. LIMUSA, 2009.

Kim, S.H. and Nelson, B.L., Selectin the best system: Theory and methods. Proceedings of the 2003 Winter Simulation Conference, Boulder, CO, USA, 2003.

Law, A.M., Simulation Modeling and Analysis 4th Ed. McGraw–Hill, 2007.

Benjamin, J.R. and Cornell, C.A., Probability statistics and decisions for civil engineers. McGraw–Hill Book Company, New York, 1970.

Law, A.M., How to build a valid credible simulation models. Proceedings of the 2009 Winter Simulation Conference, Austin TX, USA, 2009.

Ingals, R.G., Introduction to simulation. Proceedings of the 2008 Winter Simulation Conference, Miami FL, USA, 2009.

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

597

Descargas

Los datos de descarga aún no están disponibles.

Cómo citar

[1]
“Modelo de simulación para estimar la sobrerresistencia a flexión de elementos de concreto”, DYNA, vol. 84, no. 200, pp. 112–120, Jan. 2017, doi: 10.15446/dyna.v84n200.52903.

Licencia

Derechos de autor 2017 DYNA

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.

El autor o autores de un artículo aceptado para publicación en cualquiera de las revistas editadas por la facultad de Minas cederán la totalidad de los derechos patrimoniales a la Universidad Nacional de Colombia de manera gratuita, dentro de los cuáles se incluyen: el derecho a editar, publicar, reproducir y distribuir tanto en medios impresos como digitales, además de incluir en artículo en índices internacionales y/o bases de datos, de igual manera, se faculta a la editorial para utilizar las imágenes, tablas y/o cualquier material gráfico presentado en el artículo para el diseño de carátulas o posters de la misma revista.