Stress-strain behavior of reinforcing steel and concrete under seismic strain rates and low temperatures

Abstract

This study investigates experimentally the uniaxial stress-strain behavior of reinforcing steel bars and concrete cylinders under various combinations of earth-quake-type strain rate (quasi-static to 0.1 /s) and temperature typical of summer and winter conditions in cold urban regions (+20°C to −40°C). The main objective of these tests was to give an indication of the combined effects of these two parameters on the uniaxial, monotonic, stress-strain curves of these materials. The results of the tensile tests indicate that the yield strength and the tensile strength of reinforcing steel increase moderately as both the strain rate increases and the temperature drops. The results of the compressive tests indicate that the compressive strength and Young’s modulus of concrete increase significantly as the strain rate increases and the temperature decreases.

Résumé

Cette étude a pour but d’évaluer expérimentalement le comportement uniaxial d’éprouvettes d’acier d’armature et de cylindres de béton. Des essais furent réalisés pour différentes combinaisons de températures (+20°C à −40°C) et de taux de déformation typiques d’événements sismiques (quasi-statique à 0.1 /s). L’objectif principal de ces essais était de donner une indication sur les effects combinés de ces deux paramètres sur les courbes contrainte-déformation, uniaxiales et monotones de ces matériaux. Les résultats de ces essais en traction indiquent que la limite élastique et la résistance à la traction de l’acier d’armatures s’accroissent légèrement lorsque que l’on observe à la fois une hausse du taux de déformation et une baisse de la température. Les résultats des essais de compression indiquent que la résistance à la compression et le module d’Young du béton augmentent de manière significantive quand le taux de déformation augmente et que la température baisse.