Creep and shrinkage analysis of composite systems under axial load and biaxial bending

Abstract

The instantaneous and creep and shrinkage behaviour of composite steel-concrete sections subjected to axial load and biaxial bending is examined analytically using the age-adjusted effective modulus method and a stress relaxation procedure. Any cross-section that can be discretized in rectangular elements can be analysed using the approach described in this study. Material non-linearities (concrete cracking and crushing as well as steel yielding) are included in the formulation by empolying an interative numerical procedure. The analytical method was implemented in a computer program and case studies demonstrate that composite columns under complex loads experience a considerable redistribution of stresses and strains, causing the degree of cracking and the secondary load effects (P-delta) to increase.

Resume

On a procédé à l'étude de la réaction instantanée et du comportement en fluage et retrait de sections acier-béton sous charge axiale et en flexion bi-axiale par la méthode du module réel en fonction de l'âge et une méthode de relaxation des contraintes. Dans cette étude, on présume que l'adhérence entre le béton et l'acier est parfaite, et peut s'appliquer à n'importe quelle section transversale décomposée en éléments rectangulaires. Les non-linéarités du matériau (fissuration et écrasement du béton, écoulement de l'acier) sont prises en compte dans la formulation par l'utilisation d'un traitement numérique itératif, qui consiste à transformer l'analyse inélastique en une équivalence élastique.

La méthode analytique est entièrement automatisée par ordinateur (la mise en oeuvre) et les études de cas démontrent que, sous des charges complexes, il se produit dans les colonnes composites une importante redistribution des contraintes et déformations qui augmente le taux de fissuration et les effets de charge secondaires (P-delta). D'autres résultats montrent qu'un gain de la part d'acier dans les colonnes composites détermine une réducation du taux de déformation avec le temps. De plus, il se vérifie qu'en répartissant l'acier au voisinage du périmètre des sections composites, on obtient un système mieux conçu (courbures réduites) pour résister aux charges axiales en combinaison avec les moments bi-axiaux.

On pense que la formulation présentée dans cette étude repose sur une base théorique saine et peut être utilisée pour une meilleure compréhension du comportement en service d'éléments composites sous l'influence de charges plus complexes que celles pratiquées dans la littérature.