Effects of thermal creep of prestressed steel on post-tensioned concrete slabs in and after fire: Fid-Bau Portal

Effects of thermal creep of prestressed steel on post-tensioned concrete slabs in and after fire

Wei, Y. / AU, F.T.K.

Der Einfluss des thermischen Kriechens von vorgespanntem Stahl in zugbelasteten Stahlbetonplatten während und nach Feuereinwirkung wurde mittels eines gegebenen Modells zum thermischen Kriechen und kalibrierten Parametern im Rahmen dieser Arbeit untersucht. Ein nichtlineares Finite-Elemente-Modell des Betons und des vorgespannten Stahls bei erhöhten Temperaturen wurde berücksichtigt, wobei drei Materialmodelle für den vorgespannten Stahl mit und ohne thermisches Kriechen nach EN 1992-1-2 angepasst wurden. Das entwickelte Finite-Element-Modell wurde mit experimentellen Ergebnissen aus der Literatur verifiziert, wobei sich zeigte, dass das Modell mit thermischen Kriechen genauer war. Danach wurden die Feuerwiderstandsdauer und die Antwort der zugbelasteten Stahlbetonplatten während und nach Feuereinwirkung mit dem verifizierten Modell untersucht. Berücksichtigt man das thermische Kriechen nicht, so wird die Feuerwiderstandsdauer unterschätzt, jedoch die Eigenspannung der Verstärkung überschätzt. Das Modell nach EN 1992-1-2 erzielte nahezu das gleiche Ergebnis wie das Modell mit thermischen Kriechen unter Feuereinwirkung, jedoch kann es zu einer ungenauen Vorhersage der Eigenspannungen der Verstärkung kommen. Das Modell mit thermischen Kriechen lieferte während und nach der Feuereinwirkung gute Ergebnisse.

The effects of thermal creep of prestressed steel on post-tensioned concrete slabs in and after fire were investigated based on an existing thermal creep model and calibrated parameters in this paper. A nonlinear finite element model was built up employing ABAQUS package, taking into account frictionless contact behaviour between prestressed steel tendons and surrounding concrete. The nonlinear material behaviour of concrete and prestressed steel at elevated temperatures was taken into account, where three material models for prestressed steel were adopted with or without considering thermal creep, and based on the model from EN 1992-1-2. The finite element model developed was verified against experimental results from the literature, showing that the model considering thermal creep was more accurate. Then the fire resistance period and responses of post-tensioned concrete slabs in and after fire were investigated based on the verified model. Ignoring thermal creep underestimated the fire resistance period but overestimated the residual tendon stresses. The model from EN 1992-1-2 achieved nearly the same effects as the model considering thermal creep in fire but might yield inaccurate evaluation of residual tendon stresses. The model considering thermal creep worked well under fire and in the post-fire conditions yielding reasonable predictions.