Numerical models and analyses of RC frame corners under opening moment

In the frame corners under opening bending moment there is a complex and non-linear distribution of stress. In such parts of structure the Bernoulli's principle is not fulfilled and the choice of a proper reinforcement is quite difficult. The authors of this paper suggest the use of Strut-and-Tie and FEM analysis as recommendable methods for the corners under opening bending moment. In this paper a few typical reinforcement details are considered: reinforcement detail only with loop-shaped main bars, detail with one diagonal stirrup, detail with three parallel diagonal stirrups, detail with two fan-shaped stirrups and detail with three fan-shaped stirrups. The other corner parameters are the same for all cases. The authors considered two different cases: section heights of column and beam are the same and section heights of column and beam are different, namely the beam is higher. The first step of these analyses is to establish the required reinforcement using Strut-and-Tie method. The next step is FEM analysis performed in Abaqus software. In this step ULS and SLS are checked and yielding, history of load, cracking and non-linear behaviour of each corner detail are recreated. Thanks to corner efficiency factor, the most reasonable reinforcement detail is established.

---

W ramach żelbetowych w narożach poddanych działaniu momentu otwierającego panuje złożony i nieliniowy rozkład naprężeń. W takich fragmentach konstrukcji nie jest spełniona zasada Bernoulliego i dobór właściwego zbrojenia jest utrudniony. Autorzy tego referatu proponują użycie metody Strut-and-Tie i metody elementów skończonych jako skutecznych metod analizy naroży pod działaniem momentu otwierającego. W referacie rozważa się kilka typowych detali zbrojenia takich naroży: detal tylko z głównym zbrojeniem w kształcie pętli, detal z dodatkowym strzemieniem ukośnym, detal z trzema dodatkowymi równoległymi strzemionami ukośnymi oraz detale z dwoma i trzema strzemionami ukośnymi ułożonymi wachlarzowo. Pozostałe dane geometryczne i materiałowe są identyczne dla wszystkich detali. Autorzy rozważają ponadto dwa różne przypadki: gdy wysokości przekrojów poprzecznych belki i słupa tworzących naroże są te same oraz gdy wysokości te są różne, a ściślej wysokość przekroju belki jest większa niż przekroju słupa. Pierwszym krokiem tych analiz jest ustalenie wymaganego pola przekroju poprzecznego zbrojenia używając metody Strut-and-Tie. Następnym krokiem jest analiza w MES przeprowadzona w programie Abaqus. W tym drugim kroku sprawdzane są stany graniczne nośności oraz użytkowania, a także odtworzona jest historia obciążenia, zarysowanie oraz nieliniowe zachowanie naroża dla każdego z detali zbrojenia. Dzięki określeniu współczynnika efektywności naroża zostaje dobrany najbardziej racjonalny detal zbrojenia.