BEM analysis of Biot’s model for dynamic compaction of concrete in successive placement: Fid-Bau Portal

BEM analysis of Biot’s model for dynamic compaction of concrete in successive placement

Ohtsu, M. / Kunisue, F. / Nogami, K.

Abstract Dynamic compaction process is analyzed by applying the boundary element method (BEM) based on Biot’s two-phase model of solid and liquid. In order to analyze mixed concrete, concrete properties at early ages are determined experimentally. Applying these properties, porepressure distribution under dynamic compaction is calculated. A feasibility of the analysis is confirmed by the compaction test. Varying the intervals between the first placement and the second, experimentally jointed beams of concrete are made and tested under bending. Analyzing BEM models of two layers, pore-pressure distributions under vibration are analyzed, taking into account the effect of placing intervals. It is demonstrated that pore-pressure distribution may not drastically change until 3 to 4 hours after placement, suggesting that the underlying layer is still responsive to vibration. Distributions of pore pressures analyzed are compared with the strengths of beams. Thus good correlation between the bending strengths of jointed beams and generation of pore pressures at the joint is confirmed. It is confirmed that low pore-pressure around the joint could result in the decrease in the bending strength, sometimes leading to nucleation of cold joints.

Résumé Le processus de compactage dynamique a été analysé en appliquant la méthode des éléments de limite (BEM) sur la base du modèle à deux phases de Biot avec solide et liquide. Pour pouvoir analyser le béton mélangé les propriétés du béton aux stades précoces sont déterminées de façon expérimentale. En appliquant ces propriétés, la répartition pression-pore en vibrations en état stable a été calculée. La faisabilité de l’analyse a été confirmée par l’essai de compactage. En faisant varier les intervalles entre le premier déversement et le second, des poutres de béton raccordées de façon expérimentale ont été fabriquées et testées en flexion. En analysant les modèles BEM de deux couches, la répartition pression-pore en vibrations a été analysée, en tenant compte de l’effet des intervalles de déversement. Il a été démontré qu’il n’était pas possible de déplacer considérablement la répartition pression-pore avant 3 à 4 heures après le déversement, ce qui suggère que la couche sous-jacente répond toujours aux vibrations. Les répartitions de pression aux pores analysées ont été comparées avec la résistance des poutres. Ceci a permis de confirmer l’existence d’un bon rapport entre les résistances à la flexion des poutres jointes et la génération de pression aux pores à la jonction. La faible pression aux pores aux alentours du raccord peut entraîner une diminution de la résistance à la flexion, qui peut parfois conduire à une nucléation des raccords froids.