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Modelling of Concrete Behaviour at High Temperature (eBook)

State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 227-HPB
eBook Download: PDF
2019 | 1st ed. 2019
XXVII, 100 Seiten
Springer International Publishing (Verlag)
978-3-030-11995-9 (ISBN)

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Modelling of Concrete Behaviour at High Temperature -
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This book presents the work done by the RILEM Technical Committee 227-HPB (Physical properties and behaviour of High-Performance Concrete at high temperature). It contains the latest research results on the modelling of concrete behaviour at high temperature. Some monographs on the subject have been published already but generally they do not cover the whole range of possibilities which are encountered in the literature as well as in practice. Moreover, there has been a rapidly increasing development of computational models during the last twenty years, which deserves attention. Therefore, it is the aim of this report to compile and present most of the tools that are proposed in the literature and are nowadays available for practice in some commercial computational packages.

 

The book is divided in 3 main chapters dealing with:

-              engineering modelling

-              advanced modelling

-              constitutive parameters including hydral, thermal and mechanical parameters.

 

The results presented especially target a group of users composed by universities and research laboratories, building material companies and industries, material scientists and experts, building and infrastructure authorities, designers and civil engineers.


Foreword 7
Acknowledgements 9
RILEM Technical Committee 227-HPB (Physical Properties and Behaviour of High-Performance Concrete at High Temperature)ChairmenU. Schneider and P. PimientaSecretaryRobert Jansson McNameeMembersMa-Cruz Alonso, SpainLars Boström, SwedenStefano Dal Pont, FranceColin Davie, UKGerard Debicki, FranceFrank Dehn, GermanyUlrich Diederichs, GermanyRoberto Felicetti, ItalyIzabela Hager, PolandSven Huismann, GermanyUlla-Maija Jumppanen, FinlandManfred Korzen, GermanyEddy Koenders, The NetherlandsJianzhong Lai, ChinaKatarzyna Mróz, PolandBas Lottman, The NetherlandsFekri Meftah, FranceAlain Millard, FranceJean-Christophe Mindeguia, FranceJosko Ozbolt, GermanyFrancesco Pesavento, ItalyKlaus Pistol, GermanyFabienne Robert, FranceJoao Paulo Correia Rodriguez, PortugalJay Sanjayan, AustraliaKosmas K. Sideris, GreeceBenedikt Weber, SwitzerlandFrank Weise, GermanyThe members of the Technical Committee thank the following experts for their contribution to this reportTakashi Horiguchi, JapanSergei Leonovich, Republic BelarusBerenice Moreau, FranceMartin Schneider, GermanyYury Zaytsev, RussiaMatthias Zeiml, Austria 10
RILEM Publications 12
RILEM PROCEEDINGS (PRO) 12
RILEM REPORTS (REP) 21
Contents 23
Contributors 24
1 Scope 25
Abstract 25
1.1 General Comments 25
1.2 Context and Objectives 26
References 28
2 Introduction 30
Abstract 30
2.1 Physical Aspects of Heated Concrete 30
2.2 Modelling 33
References 35
3 Engineering Modelling 37
Abstract 37
3.1 General Approach 37
3.2 Eurocode 38
3.3 Thermal Analysis 38
3.4 Mechanical Analysis 39
3.5 Spalling 41
3.6 Examples of National Guidelines 43
3.7 Discussion, Limits 46
References 46
4 Advanced Modelling 48
Abstract 48
4.1 Introduction 49
4.2 Concrete as Multiphase Porous Material 50
4.2.1 Hygral Phenomena 53
4.2.2 Thermal Phenomena 54
4.2.3 Mechanical Phenomena 55
4.3 Heat and Mass Transfer 56
4.3.1 Balance Equations 56
4.3.2 Constitutive Equations 59
4.3.3 Final Form of the Heat and Mass Balance Equations 62
4.3.4 Boundary Conditions 64
4.4 Key Points for Modelling Cement-Based Materials at High Temperature 66
4.5 Numerical Approach 68
4.5.1 Variational Formulation 68
4.5.2 Spatial Discretisation 69
4.5.3 Time Discretisation 70
4.5.4 Solution Strategy 70
4.6 Simplified One-Fluid Model 72
4.7 Simplified Thermo-mechanical Approach 75
4.7.1 Heat Balance Equation 75
4.7.2 Heat Flux 76
4.7.3 Boundary Conditions 76
4.8 Mechanical Modelling 76
4.8.1 Momentum Balance 76
4.8.2 Strain Decomposition 77
4.8.3 Constitutive Equations 79
References 83
5 Constitutive Parameters 87
Abstract 87
5.1 Hygral Parameters 87
5.1.1 Evolution of Pore Structure During Heating 87
5.1.2 Dehydration Processes—Chemical Reaction 90
5.1.3 Liquid-Vapour Equilibrium 91
5.1.4 Sorption and Desorption Isotherms 95
5.1.5 Permeability 97
5.1.6 Diffusivity 103
5.2 Thermal Parameters 104
5.2.1 Thermal Conductivity 104
5.2.2 Heat Capacity 107
5.2.3 Enthalpy of Evaporation and Enthalpy of Dehydration 108
5.2.4 Density 109
5.2.5 Volumetric Heat Capacity 109
5.3 Mechanical Parameters 110
5.3.1 Material Properties 110
5.3.1.1 Tensile Strength 110
5.3.1.2 Compressive Strength 111
5.3.1.3 Elastic Modulus 113
5.3.1.4 Poisson’s Ratio 114
5.3.1.5 Fracture Energy 114
References 115
6 Conclusion 119

Erscheint lt. Verlag 20.3.2019
Reihe/Serie RILEM State-of-the-Art Reports
RILEM State-of-the-Art Reports
Zusatzinfo XXVII, 100 p. 32 illus., 20 illus. in color.
Verlagsort Cham
Sprache englisch
Themenwelt Technik Bauwesen
Technik Maschinenbau
Schlagworte Concrete behaviour • Constitutive Parameters • high performance concretes • HPC at high temperatures • Porous Material • RILEM • Thermo-Hydro-Mechanical Modelling
ISBN-10 3-030-11995-5 / 3030119955
ISBN-13 978-3-030-11995-9 / 9783030119959
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