Non-linear numerical simulation of reinforced concrete columns through ANSYS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5216/reec.v20i1.59343

Keywords:

Finite elements, Reinforced concrete, Numerical simulation, ANSYS, Numerical modeling

Abstract

The present article presents the development of a finite element model to represent the behavior of reinforced concrete columns using ANSYS (Analysis Systems Incorporated). In this model, the physical non-linearity of the materials is considered, and a built-in model is used to represent the reinforcing bars in the reinforced concrete structures. For the implementation of the constitutive equations of concrete, a new material model was introduced to the system using ANSYS’ User Programmable Features, incorporating new calculation routines programmed in FORTRAN language to the main system. The validity of the implemented model was proven by comparing the numerical results with experimental data presented in the technical literature, thus qualifying this as an appropriate model to analyze the safety and reliability conditions resulting from the design procedures indicated in the norms that regulate the design of reinforced concrete structures.

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Author Biographies

Paulo Renato de Oliveira Barbosa, Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS, Brazil.

Civil Engineer, Master in Civil Engineering, Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS, Brazil.

Américo Campos Filho, Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS, Brazil.

Civil Engineer, Dr. Associate Professor at the Department of Civil Engineering at the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS, Brazil.

Mauro de Vasconcellos Real, Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS, Brazil.

Civil Engineer, PhD, Full Professor – School of Engineering of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS, Brazil.

References

ARAÚJO, L. M. B. de. Análise teórico-experimental de pilares de concreto submetidos a flexão normal composta. 2004. 196 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola de Engenharia Civil. Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2004.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - procedimento. Rio de Janeiro, 2014.

BATHE, K.-J. Finite element procedures. Prentice-Hall Inc. New Jersey, USA, 1996.

CLAESON, C.; GYLLTOFT, K. Slender high-strenght concrete columns subjected to eccentric loading. Journal of Structural Engineering. V124, p. 1375-1381, 1998.

DANTAS, A. B. Estudo de pilares de concreto armado submetidos à flexão composta reta. 2006. 233f. Dissertação (Mestrado em Estruturas e Construção Civil) – Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Universidade de Brasília, Brasília, 2006.

FÉDÉRATION INTERNATIONALE DU BETÓN, fib. Model code 2010. Final draft. 2 vol (Bulletins 65-66), 2012.

GOYAL, B. B.; JACKSON N. Slender concrete columns under sustained load. Journal of the Structural Division, v. 97, p. 2729-2750, 1971.

HINTON, E. Numerical methods and software for dynamic analysis of plates and shells. Swansea, UK: Pineridge Press, 1988.

MARTINELLI, M. Modelagem de situações de punção em lajes de concreto armado através do método dos elementos finitos. 2003. 149 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2003.

MELO, C. E. L. de. Análise experimental e numérica de pilares birrotulados de concreto armado submetidos a flexo-compressão normal. 2009. 415f. Tese (Doutorado em Estruturas e Construção Civil) – Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Universidade de Brasília, Brasília, 2009.

MENDES, S. E. da S. Estudo experimental de concreto de alto desempenho utilizando agregados graúdos disponíveis na região metropolitana de Curitiba. 2002. 146 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Curso de Pós-Graduação em Construção Civil. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2002.

REAL, M. D. V. Análise probabilística de estruturas de concreto armado, sob estado plano de tensão, através do método dos elementos finitos. 2000. 224 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2000.

TORRICO, F. A. Análise teórica e experimental do comportamento de pilares esbeltos de concreto de alta resistência, considerando a ductilidade. 2010. 311 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos. Universidade de São Paulo, São Paulo, 2010.

TSAO, W. H. Behavior of square and l-shaped slender reinforced concrete columns under combined biaxial bending and axial compression. 1992. 179 f. Tese (Ph.D. in Civil Engineering) – Faculty of the Graduate Studies. New Jersey Institute of Technology, New Jersey, USA, 1992.

Published

2024-09-16

How to Cite

DE OLIVEIRA BARBOSA, P. R.; CAMPOS FILHO, A.; DE VASCONCELLOS REAL, M. Non-linear numerical simulation of reinforced concrete columns through ANSYS. REEC - Revista Eletrônica de Engenharia Civil, Goiânia, v. 20, n. 1, p. 65–79, 2024. DOI: 10.5216/reec.v20i1.59343. Disponível em: https://revistas.ufg.br/reec/article/view/59343. Acesso em: 27 sep. 2024.