Finite element modelling to predict reinforced concrete corrosion-induced cracking
A finite element (FE) method was proposed to calculate the corrosion penetration depth (rcrit) on steel reinforcement necessary for the first visible crack to appear on the concrete cover. The FE analysis was carried out using the commercial software from ANSYS. The obtained FE method is a function...
| Autores principales: | , , , , , |
|---|---|
| Formato: | Artículo |
| Lenguaje: | inglés |
| Publicado: |
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
2019
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://eprints.uanl.mx/24983/2/24983.pdf |
| _version_ | 1824420050640044032 |
|---|---|
| author | Castorena González, José H. Gaona Tiburcio, Citlalli Bastidas, David M. Núñez Jaquez, Rosa E. Bastidas, José María Almeraya Calderón, Facundo |
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| author_sort | Castorena González, José H. |
| collection | Repositorio Institucional |
| description | A finite element (FE) method was proposed to calculate the corrosion penetration depth (rcrit) on steel reinforcement necessary for the first visible crack to appear on the concrete cover. The FE analysis was carried out using the commercial software from ANSYS. The obtained FE method is a function of free concrete cover depth (C), reinforcement diameter (D), length of the anodic zone (L), and concrete type. The results show a strong influence of localized corrosion (small-size anode versus large-size cathode) on the prediction of the rcrit value. This influence can only be analysed three-dimensionally. The proposed FE method is validated with experimental results from literature. This approach is a novelty in considering the longitudinal direction in the analysis to account for the extension of the anodic cell. Corrosion type strongly depends on the C/L ratio, this leads to uniform corrosion for values between 0.02<C/L<0.1 and localized corrosion for values between and localized corrosion for values between 0.5<C/L<4.0.
Resumen
Este trabajo propone un método de elementos finitos (FE) para calcular la profundidad de penetración por corrosión (rcrit) en las armaduras de acero, necesaria para originar la aparición de la primera grieta visible en el recubrimiento de hormigón. El análisis por FE se ha llevado a cabo utilizando el programa comercial ANSYS. El método de FE obtenido se ha desarrollado en función del espesor del recubrimiento de hormigón libre (C), el diámetro de la armadura (D), la longitud de la zona anódica (L), y el tipo de hormigón. Los resultados obtenidos muestran una gran influencia de la corrosión localizada (pequeñas zonas anódicas frente a grandes zonas catódicas) en la predicción del valor de rcrit. Esta influencia sólo puede ser analizada tridimensionalmente. El modelo de FE propuesto se validó utilizando datos de la bibliografía. La originalidad del procedimiento propuesto radica en la consideración de la dirección longitudinal en el análisis, para tener en cuenta la extensión de la zona anódica. El tipo de corrosión tiene una gran dependencia de la relación entre C/L, ocasionando corrosión uniforme para valores entre 0,02 < C/L < 0,1, y originando corrosión localizada para valores entre 0,5 < C/L < 4,0. |
| format | Article |
| id | eprints-24983 |
| institution | UANL |
| language | English |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Consejo Superior de Investigaciones Científicas |
| record_format | eprints |
| spelling | eprints-249832024-02-22T17:11:08Z http://eprints.uanl.mx/24983/ Finite element modelling to predict reinforced concrete corrosion-induced cracking Castorena González, José H. Gaona Tiburcio, Citlalli Bastidas, David M. Núñez Jaquez, Rosa E. Bastidas, José María Almeraya Calderón, Facundo Ingeniería y Tecnología TA Ingeniería General y Civil A finite element (FE) method was proposed to calculate the corrosion penetration depth (rcrit) on steel reinforcement necessary for the first visible crack to appear on the concrete cover. The FE analysis was carried out using the commercial software from ANSYS. The obtained FE method is a function of free concrete cover depth (C), reinforcement diameter (D), length of the anodic zone (L), and concrete type. The results show a strong influence of localized corrosion (small-size anode versus large-size cathode) on the prediction of the rcrit value. This influence can only be analysed three-dimensionally. The proposed FE method is validated with experimental results from literature. This approach is a novelty in considering the longitudinal direction in the analysis to account for the extension of the anodic cell. Corrosion type strongly depends on the C/L ratio, this leads to uniform corrosion for values between 0.02<C/L<0.1 and localized corrosion for values between and localized corrosion for values between 0.5<C/L<4.0. Resumen Este trabajo propone un método de elementos finitos (FE) para calcular la profundidad de penetración por corrosión (rcrit) en las armaduras de acero, necesaria para originar la aparición de la primera grieta visible en el recubrimiento de hormigón. El análisis por FE se ha llevado a cabo utilizando el programa comercial ANSYS. El método de FE obtenido se ha desarrollado en función del espesor del recubrimiento de hormigón libre (C), el diámetro de la armadura (D), la longitud de la zona anódica (L), y el tipo de hormigón. Los resultados obtenidos muestran una gran influencia de la corrosión localizada (pequeñas zonas anódicas frente a grandes zonas catódicas) en la predicción del valor de rcrit. Esta influencia sólo puede ser analizada tridimensionalmente. El modelo de FE propuesto se validó utilizando datos de la bibliografía. La originalidad del procedimiento propuesto radica en la consideración de la dirección longitudinal en el análisis, para tener en cuenta la extensión de la zona anódica. El tipo de corrosión tiene una gran dependencia de la relación entre C/L, ocasionando corrosión uniforme para valores entre 0,02 < C/L < 0,1, y originando corrosión localizada para valores entre 0,5 < C/L < 4,0. Consejo Superior de Investigaciones Científicas 2019-07 Article PeerReviewed text en cc_by_nc_nd http://eprints.uanl.mx/24983/2/24983.pdf http://eprints.uanl.mx/24983/2.haspreviewThumbnailVersion/24983.pdf Castorena González, José H. y Gaona Tiburcio, Citlalli y Bastidas, David M. y Núñez Jaquez, Rosa E. y Bastidas, José María y Almeraya Calderón, Facundo (2019) Finite element modelling to predict reinforced concrete corrosion-induced cracking. Revista de Metalurgia, 55 (3). pp. 1-11. ISSN 0034-8570 https://revistademetalurgia.revistas.csic.es/index.php/revistademetalurgia https://doi.org/10.3989/revmetalm.150 |
| spellingShingle | Ingeniería y Tecnología TA Ingeniería General y Civil Castorena González, José H. Gaona Tiburcio, Citlalli Bastidas, David M. Núñez Jaquez, Rosa E. Bastidas, José María Almeraya Calderón, Facundo Finite element modelling to predict reinforced concrete corrosion-induced cracking |
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