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

Grade 60 (source: Naito, 1999)

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

(source: Kim, 2007)

Grade 380 - DH24

Grade 275 - R10

(Source: Scott, 1980)

Grade U50

(Source: Retika etal, 2010)

Grade 60 (source: Ma et al, 1976)

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

Dia. 1"

Dia. 1/2"

(source: Kent and Park, 19xx)

2. Steel Structure

3mm thick

5mm thick

7mm thick

corrugated plate (source: Kennedy and Lee, 1988)

Grade S355

Grade S690

(source: Margarida, 2004)

cut-off part of WF sections

(source: Erdal, 2011)

Grade 300W

Grade 350W

Grade 480W

Grade 700Q

cut-off part of WF sections

(Source: Yuan, 1997)

(source: Lawrence et al, 1978)

Steel A

Steel B

(source: Kaufmann et al, 2001)

(source: Harmathy and Stanzak, 1970)

3. Structural Bolt

Bolt A325 (*124 ksi ~ 855MPa)

Bolt A490 (*155 ksi ~ 1070MPa)

(source: Wade , 2006)

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

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

(source: Yamaghuci, 1996)

4. Concrete

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

(source: Sideris and Manita, 2003)

(source: Metin and Selim, 2006)

(source: Wang et al, 2004)

(source: Madhu, 2009)

(source: Hsu et al, 1998)

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