A homogenization approach for uncertainty quantification of deflection in reinforced concrete beams considering microstructural variability

Kim, Jung J.; Fan, Tai; Reda Taha, Mahmoud M.

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자료유형: 학술저널

저자정보: Kim, Jung J. (Department of Civil Engineering, University of New Mexico) Fan, Tai (Department of Civil Engineering, University of New Mexico) Reda Taha, Mahmoud M. (Department of Civil Engineering, University of New Mexico)

저널정보: 테크노프레스 Structural engineering and mechanics : An international journal Structural engineering and mechanics : An international journal 제38권 제4호

발행연도: 2011.1

수록면: 503 - 516 (14page)

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Uncertainty in concrete properties, including concrete modulus of elasticity and modulus of rupture, are predicted by developing a microstructural homogenization model. The homogenization model is developed by analyzing a concrete representative volume element (RVE) using the finite element (FE) method. The concrete RVE considers concrete as a three phase composite material including: cement paste, aggregate and interfacial transition zone (ITZ). The homogenization model allows for considering two sources of variability in concrete, randomly dispersed aggregates in the concrete matrix and uncertain mechanical properties of composite phases of concrete. Using the proposed homogenization technique, the uncertainty in concrete modulus of elasticity and modulus of rupture (described by numerical cumulative probability density function) are determined. Deflection uncertainty of reinforced concrete (RC) beams, propagated from uncertainties in concrete properties, is quantified using Monte Carlo (MC) simulation. Cracked plane frame analysis is used to account for tension stiffening in concrete. Concrete homogenization enables a unique opportunity to bridge the gap between concrete materials and structural modeling, which is necessary for realistic serviceability prediction.

#uncertainty #concrete #deflection #homogenization #RVE #Monte Carlo method

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Kim, Jung J.

소속기관 Department of Civil Engineering, University of New Mexico

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학

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Fan, Tai

소속기관 Department of Civil Engineering, University of New Mexico

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학

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Reda Taha, Mahmoud M.

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