Comparison of Strut-and-Tie Modeling and Nonlinear Finite Element Analysis Approaches for Concrete Wall-to-Wall Connections

I betongkonstruksjoner vil man finne regioner med en ikkelineær respons forårsaket av plutselige endringer i geometri eller last. To tilnærminger for modellering av slike regioner, kalt D-regioner, er ikkelineære elementanalyser og stavmodeller. Målet ved denne oppgaven er å sammenligne disse to metodene anvendt på en D-region av betong. Store betongkonstruksjoner vil typisk ha mange D-regioner som kan være utsatt for et stort antall lastkombinasjoner. Med dette i tankene, har modelleringen med stavmodeller blitt løst med en Matlabkode i stand til å generere og beregne modeller for mange lastsituasjoner på kort tid. Koden regner gjennom flere mulige stavmodeller for hver lastsituasjon og velger tilslutt den mest optimale modellen basert på minste tøyningsenergi. De resulterende stavmodellene for hver lastsituasjon blir sammenlignet med ikkelineære elementanalyser i to forskjellige programvarer: DIANA og IDEA StatiCa. D-regionen som har blitt undersøkt i denne oppgaven er et T-knutepunkt mellom to vegger. Tre lastsituasjoner har blitt testet og beregningstiden brukt av Matlabkoden for alle tre lastsituasjonene er 0.1-0.2 sekunder totalt. For de ikkelineære elementanalysene har basismodeller blitt lagd i begge programvarene. Dette gir seks analyser. Med ønske om å sjekke effekten av valgt strekkmodell i betong-materialmodellen, har en ekstra analyse i DIANA blitt utført for lastsituasjonen som utsetter D-regionen for en dominerende strekkraft i den ene veggen. Dermed har det totalt blitt utført syv ikkelineære elementanalyser. Fem av disse viste en kapasitet større enn hva som ble funnet i stavmodellene. Én av de syv nådde brudd ved lastfaktor 1.00. Den siste analysen nådde en maksimal lastfaktor lik 0.631. Noe uforventet opprissing ble observert ved lastpåføringen i denne analysen. Det har blitt argumentert for at dette er forårsaket av at buelengdeprosedyren leder til for tidlig avlastning siden hverken knusing av betong eller armeringsbrudd er observert ved den maksimale lastfaktoren. Det faktum at denne lastsituasjonen viste størst forskjell (0.449) i lastfaktor mellom de to programvarene underbygger dette argumentet. Forskjellen observert for de to andre lastsituasjonene var betydelig mindre (0.08 & 0.02). De forskjellige tilnærmingene til reduksjon av betongtrykkfastheten forårsaket av transversale strekktøyninger er blitt vurdert for både de ikkelineære elementanalysene og stavmodellene. En sammenligning av resultatene viser at reduksjonene i de mest kritiske trykkfeltene i stavmodellene er på den konservative siden av hva som er sett i de ikkelineære elementanalysene. Derimot, i områder med lite trykkspenninger viser sistnevnte større reduksjoner enn hva som er anbefalt av Eurokode 2 for nodene i stavmodellene. Med alt tatt i betraktning, antyder resultatene at stavmodeller gir konservative resultater sammenlignet med ikkelineære elementanalyser