Model for the compressive stress–strain relationship of steel fiber-reinforced concrete for non-linear structural analysis

Abstract

A model for non-linear calculations of steel fiber-reinforced concrete (SFRC) elements in compression is proposed and described technologically. The same curve produced by Eurocode 2 (EC2) is used until compressive strength, although non-dimensional variables refer to fiber concrete parameters. Beyond the peak, we use a parabola that is derived so that the average energy consumption of the material equals this same mean energy obtained from a database comprised of 197 tests. Estimates for the compressive strength of SFRC and the corresponding critical strain are also provided by correlation with the database using the surface response methodology. The total energy consumption of SFRC in compression is approximately four times higher on average than the corresponding energy of the base plain concrete, which is included in the model. Therefore, it can considerably improve the modeling of ductility in SFRC structures.

Se propone y se describe, en formato tecnológico, un modelo para el cálculo no-lineal de elementos de hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) en compresión. Hasta el pico de carga, se usa la curva dada por el Eurocódigo 2 (EC2), aunque las variables adimensionales se refieren a los parámetros del hormigón reforzado con fibras. Después del pico, usamos una parábola que se calcula de modo que la energía consumida por el material sea igual al valor de esa misma energía dada por una base de datos compuesta por 197 ensayos. También se proporcionan estimaciones de la resistencia a compresión del HRFA y de la deformación crítica correspondiente, las cuales se obtienen por correlaciones con la base de datos usando la metodología de las superficies de respuesta. La energía consumida por el HRFA en compresión es, como media, unas cuatro veces mayor que la que tendría su matriz sin reforzar, lo cual es reproducido por el modelo. Así, éste puede mejorar considerablemente el modelado de la ductilidad en estructuras de HRFA.