Enhancement of a two-dimensional multifibre beam element in the case of reinforced concrete structures for taking into account the lateral confinement of concrete due to stirrups
Résumé
To assess the seismic vulnerability of existing reinforced concrete structures, a large number of degrees of freedom is involved. Consequently, efficient numerical tools are required. In the case of slender elements, enhanced beam elements have been developed to try to introduce shear effects, but in these models, the transverse steel is sometimes taken into consideration with approximated manner or often not at all. However, as shown by some experimental tests, the amount of transverse reinforcement triggers significantly the behaviour of beam elements, especially under cyclic loading. Thus, the main goal of this work is to investigate solutions for an enhanced multifibre beam element accounting for vertical stretching of the cross section, occurring due to the presence of transverse reinforcement. The efficiency of the proposed modelling strategies is tested with results obtained from tension and flexure tests conducted on an elastic linear material. Moreover, the implementation of stirrups is verified by comparison with analytical analysis.
Pour déterminer la vulnérabilité sismique des structures existantes en béton armé, des méthodes de calcul numérique à l’échelle structurelle efficaces et suffisamment précises sont nécessaires. Dans le cas d’éléments poutres, les recherches actuelles concernent le développement de cinématiques enrichies pour mieux tenir compte de la déformation des sections. A cette échelle, des formulations permettent déjà de reproduire les déformations générées par le cisaillement. En revanche, concernant les cadres d’armatures, soit ils ne sont pas du tout considérés, soit ils ne permettent pas d’établir un véritable équilibre global de la section transversale permettant de calculer le confinement du béton. Cependant, comme le montrent certains essais expérimentaux, la quantité d’armatures transversales pilote d’une manière significative le comportement de ces poutres. Le travail présenté dans cet article propose un modèle poutre multifibre enrichi pour la prise en compte de l’effet de confinement du béton par les armatures transversales. Des déplacements transversaux additionnels permettent d’enrichir la cinématique de la section transversale pour calculer l’équilibre. Le modèle est dans un premier temps validé avec des tests simples et une loi de comportement élastique linéaire pour le matériau composant la section. De plus, l’implémentation des aciers transversaux est validée par une comparaison faite avec une analyse analytique.