Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Nonlinear analysis of reinforced concrete slab on partially softening ground: Ickelinjär analys av armerad betongplatta på delvis uppmjuknande grund
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Concrete Structures.
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Reinforced concrete slabs are a conventional type of foundation that is widely used in residential, commercial and industrial buildings. Most of the slab foundations are constructed directly on the ground without another structural medium in between and some of the slabs are therefore influenced by ground softening. A slab foundation is designed to transfer vertical loads and bridge imperfections in the ground, but excessive soil distortion may destroy the support conditions of the slab and through this influence the stability of the superstructures.

The aim of this project is to study how ground softening and its further development influence a typical concrete slab. Furthermore, an approximate analytical method to evaluate the condition of a slab due to ground softening was studied. A practical case has been studied to capture the actual failure behaviours of a reinforced concrete slab, based on a previous project. For the case studied, possible future mining activities close to a high bay warehouse may cause damaging settlement in the underground. The fault that may appear softens the soils underneath the foundation, which may deteriorate and cause collapse of the concrete slab under the warehouse. Two types of failure scenarios were studied; subsoil softening and subsoil collapse.

The Finite Element Method (FEM) was used to analyse the behaviour of the slab and the development of the failures in the subsoil. A commercial FEM software package, Abaqus, was used as the analytic tool, with a built-in Concrete Damaged Plasticity model (CDP) that for the concrete material model. Both linear and nonlinear material properties have been used in the analyses with same softening effect of the subsoil. A large number of models were analysed to simulate the development of the fault and capture the failure modes of the slab at different stages.

Excessive tensile cracks and vertical deformations were found in both failure scenarios studied. A possible internal stability problem of the warehouse due to this was also found. The nonlinear behaviour of the concrete slab was captured through the failure scenarios before damage. It is shown that the serviceability of the reinforced concrete slab can be influenced by softening ground, and a more realistic description of the possible failures was here obtained based on the nonlinear model compared to previous elastic analyses.

Keywords:     Reinforced concrete slab, Nonlinear, Ground softening, Finite Element Method (FEM), Abaqus, Concrete Damaged Plasticity (CDP).

Abstract [sv]

Armerade betongplattor är en vanlig typ av fundament som ofta används för bostäder, kommersiella och industriella byggnader. De flesta av grundplattorna konstrueras direkt på marken utan andra strukturella medium emellan och vissa av plattorna påverkas därför av mjuknande undergrunder. En grundplatta är konstruerad för att överföra vertikala laster och överbrygga imperfektioner i marken, men stora sättningar i undergrunden kan förstöra plattans stödförhållanden och genom detta störa stabiliteten för överbyggnaderna.

Syftet med projektet är att studera hur mjuknande undergrund och dess propagering påverkar en typisk betongplatta. Vidare används en approximativ analysmetod för att utvärdera tillståndet hos en platta på sådan mark. Ett praktiskt fall har studerats för att fånga det verkliga brottbeteendet hos en armerad betongplatta, vilket bygger på ett tidigare genomfört projekt. För det studerade fallet kan eventuell framtida gruvdrift nära ett höglager orsaka skadliga sättningar i undergrunden. Den förkastning som kan uppstå kan leda till uppmjukning av jordarna under fundamentet, vilket kan förvärras och orsaka kollaps av betongplattan under lagret. Två typer av brottscenarier studerades; uppmjuknande respektive full kollaps av undergrunden.

Finita Element Metoden (FEM) användes för att analysera beteendet hos plattan och utvecklingen av fbrott och förskjutning i undergrunden. Ett kommersiellt FEM programpaket, Abaqus, användes som analytiskt verktyg, med en inbyggd plasticitets och skademodell (CDP) för att beskriva betongmaterialets egenskaper. Både linjärelastiska och icke-linjära materialegenskaper har använts i analyserna, för att simulera effekten av den mjukande undergrunnden. Ett stort antal modeller analyserades för att simulera skadepropageringen och fånga brottmoder i plattan genom olika skeden.

Dragsprickor och vertikala deformationer uppstod i bägge de studerade scenariorna. Ett möjligt intern stabilitetsproblem hos lagret på grund av detta konstaterades också. Det olinjära beteendet hos betongplattan fångades fram tills allvarlig skada uppstod. Det visas att funktionen i bruksgränsstadiet hos den armerade betongplattan kan påverkas genom uppmjuknande undergrund, och att en mer realistisk beskrivning av möjliga brott här kunde erhållas genom den olinjära modellen, jämfört med tidigare elastiska analyser.

Nyckelord:   Betongplatta , Icke-linjärt uppträdande, Finita Element Metoden (FEM), FE-modell, Abaqus, Plasticitets och skademodell för betong (CDP).

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , 77 p.
Series
TRITA-BKN-Examensarbete, ISSN 1103-4297 ; 500
Keyword [en]
Reinforced concrete slab foundation, Nonlinear analysis, FEM
National Category
Other Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-205266ISRN: KTH/BKN/EX -- 500 -- SEOAI: oai:DiVA.org:kth-205266DiVA: diva2:1088160
Educational program
Degree of Master - Civil and Architectural Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-04-18 Created: 2017-04-11 Last updated: 2017-04-19Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2526 kB)66 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2526 kBChecksum SHA-512
6493e3e1b81cd8e7cd74bd0603a8414f6562c2eeff575ad8dcef2d1696d4a4438581e6c75580f840b5bd9abc31e63cded7a30c55df16cf7bc04eb1c4ac16fe46
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Concrete Structures
Other Civil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 66 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 168 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf