steel & concrete material properties for FEA

[ draft ]

ini kelanjutan dari postingan sya terdahulu, sebenarnya sya sudah lama minat dengan analisa perilaku mekanika struktural dgn material diluar batas elastis dan linear.. namun karena rutinitas selama ini sya sebagai design engineer jadi hanya berkutat dgn codes dan textbook design saja. sering juga sya menempuh analisa FEA untuk kasus khusus atau skala besar namun hanya sebatas penggunaan element shell dan analisa linear, walau itu sudah cukup mewakilkan untuk keperluan desain namun belum bisa untuk dapat mengetahui kapasitas sesungguhnya. ya jalan yg memungkinkan bagi saya adalah menempuh analisa nonlinear dgn bantuan FEA, tidak ke lab fisik saja biar akurat ? … hmm, not now or it’s may not for me – i’m just individual. kalo benchmark & validation hasil FEA nanti ya tetap harus dengan hasil uji eksperimental dari berbagai pustaka.

data yg sedang sya kumpulkan adalah hanya untuk material baja dan beton saja, jadi lebih spesifik ke struktural, untuk material baja mungkin tiga yg sya tampilkan disini yaitu untuk: baja tulangan, baja profil struktural, dan baut struktural sedangkan untuk beton yg jenis normal, medium dan high strength. harapannya dapat terkumpul hasil dari beberapa publikasi terhadap test monotonic dan cyclic, data hasil tersebut perlu dikonversi/disesuaikan menjadi true stress dan true strain sebagai masukan material properties software FEA. agak berbeda untuk properties cyclic, akan ada beberapa parameter tergantung constitutive law of materials dari yg telah di implementasikan tiap software. disini yg belum dan kelihatan masih jauh, terakhir damage law of material. kalo steel structural terakhirnya di stabilitas, namun melihat banyak publikasi saat ini sudah dapat munjukkan mampu dgn hasil cukup akurat jika dianalisa dgn metode Riks. beda dengan beton bertulang, karena kompleksitas interaksi dan perilaku materialnya.

Sebagai catatan, dibawah ini adalah grafik tegangan regangan secara typical saja. dapat digunakan sebagai study awal analisa nonlinear, namun jika untuk tinjauan aktual perlu hasil test aktual juga sesuai material aktual terpasang.

  1. Reinforcing Bars

steelbars01

Grade 60 (source: Naito, 1999)

steelbars02

Grade 40 & Grade 60 (source:Lowes, Moehle,Mazzoni, 1995)

bars01

(source: Kim, 2007)

bars02

Grade 380 – DH24

bars03

Grade 275 – R10

(Source: Scott, 1980)

retikaetal2010

Grade U50

(Source: Retika etal, 2010)

steelbars04

Grade 60 (source: Ma et al, 1976)

steelbar05

Grade 40 < X < Grade 60 (source: Panthaki, 1991)

bars04

Dia. 1″

bars05

Dia. 1/2″

(source: Kent and Park, 19xx)

2. Steel Structure

steelplt01

3mm thick

steelplt02

5mm thick

steelplt03

7mm thick

corrugated plate (source: Kennedy and Lee, 1988)

steelprf02

Grade S355

steelprf03

Grade S690

(source: Margarida, 2004)

steelprf01

cut-off part of WF sections

(source: Erdal, 2011)

300WYuan97

Grade 300W

350WYuan97

Grade 350W

480WYuan97

Grade 480W

700QYuan97

Grade 700Q

cut-off part of WF sections

(Source: Yuan, 1997)

steel00

steel01

steel02

(source: Lawrence et al, 1978)

steel03

steel04

steel05

Steel A

steel06

Steel B

(source: Kaufmann et al, 2001)

steel07

(source: Harmathy and Stanzak, 1970)

3. Structural Bolt

bolt04

Bolt A325 (*124 ksi ~ 855MPa)

bolt03

Bolt A490 (*155 ksi ~ 1070MPa)

(source: Wade , 2006)

steelbolt01

JIS B 0205 dia.12mm (*8tonf~6400kgf/cm2)

steelbolt02

JIS B 0205 dia.20mm (*25tonf~7230kgf/cm2)

(source: Yamaghuci, 1996)

4. Concrete

conc05

Normal, Medium and High Strength (source: Shah et al, 1994)

conc01

(source: Sideris and Manita, 2003)

conc08

(source: Metin and Selim, 2006)

conc07

(source: Wang et al, 2004)

conc06

(source: Madhu, 2009)

conc09

(source: Hsu et al, 1998)

conc04

High Strength Concrete f’c>70Mpa (source: Wang et al, 2004)

Note:

  • 1 inch = 25.4mm
  • 1 ksi = 6.8948 MPa ( 40 ksi ~ 276 MPa)
  • 1 degF = -17.2222 degC

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s