Numerisk modellering av självkompakterande betongs flöde diskret och kontinuumbaserad ansats

Numerisk modellering av självkompakterande betongs flöde diskret och kontinuumbaserad ansats Annika Gram 1(42)

Table of Contents Introduction Theory Previous Work in the Field of Concrete Simulation Experimental Study Resume of Papers (I-IV) IV) Results and Discussion Conclusions and Future Research Papers I-IV IV 2(42)

Numerisk modellering av självkompakterande betongs flöde diskret och kontinuumbaserad ansats Huvudhandledare: Handledare: Diskussionsledare: Prof. Johan Silfwerbrand Dr. Ali Farhang Prof. Mette R. Geiker 3(42)

Projektets mål Utveckling av numeriska materialmodeller för självkompakterande betongs flöde Simulering av provningsmetoder för självkompakterande betong (SKB) Simulering av gjutning med SKB Framtida perspektiv: utveckling av modeller och mjukvara för kompatibilitetskontroll mellan form/armering och betongens flödesbeteende (reologi) g) 4(42)

Presentationens innehåll Betongens flöde - reologi Testmetoder SKB Diskret och kontinuumbaserad ansats Simulering av provningsmetoder för SKB Jämförelse mellan labb-tester t och simulering i Applikationer Strategi för simuleringen Slutsatser 5(42)

Betongens flöde - reologi Figure: Oskar Esping (Ph.D.Th., 2007) 6(42)

Varför simulera? Tunnel of Stäket, Stockholm Photo: Kjell Wallin, CBI (1999) 7(42)

Provningsmetoder 1(4) Camflow Gram and Piiparinen (2005) 8(42)

Provningsmetoder 2(4) ConTec-4 SCC Viscometer 9(42)

Provningsmetoder 3(4) Abram s Cone 10(42)

Provningsmetoder 3(4) Abram s Cone 11(42)

Provningsmetoder 4(4) L-box LCPC-box 12(42)

Provningsmetoder 4(4) L-box LCPC-box 13(42)

Betongens flöde -diskret och kontinuerlig ansats Petersson, 200X 14(42)

Betongens flöde -diskret och kontinuerlig ansats Petersson, 200X 15(42)

Diskret ansats distinkta partiklar F = ma T=I I ω. Petersson, 200X 16(42)

Diskret metod skjuvande flöde med Bingham-modell skjuvspänning τ Bingham μpl τ 1 τ 0 Newton γ skjuvhastighet Bingham: 17(42)

Diskret metod modell för vinkelräta kontakter 18(42)

Kontinuumbaserad ansats Navier Stokes ekvation Med hastighetsvektorn ρ t p g μ densitet tid tryck gravitationskonst viskositet 19(42)

Continuous Method Simulations 20(42)

Continuous Method Calibration For concrete of density 2300 kg/m 3 one obtains for τ 0 = 50.0 Pa and τ 0 = 12.5 Pa slump flow diameters of 58.05 cm and 80.86 cm for the simulation to be compared to 59.79 cm and 78.89 cm respectively for the analytical l solution. The maximum error for slump flow diameter is in this case less than 3%. 21(42)

Continuous Method Calibration For concrete of density 2300 kg/m 3 one obtains for τ 0 = 50.0 Pa and τ 0 = 12.5 Pa final spread lengths of l = 70.75 cm and 114.03 cm for the simulation to be compared to 70.3 cm and 116.0 cm respectively for the analytical solution. The maximum error for slump flow diameter is in this case less than 1.7%. 22(42)

/Specific Grav vity [Pa] Yield Stress/ [ Yield Stress vs Spread Length 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 Final Spread Length [m] Theoretical Solution 23(42)

Discrete Method Calibration 24(42)

Jämförelse mellan L-låda labb och sim - kontinuumbaserad metod 25(42)

Jämförelse mellan L-låda labb och sim - kontinuumbaserad metod 26(42)

L-låda labb 27(42)

Labb 28(42)

Ny låda labb 29(42)

30(42)

Simulering med ny låda 31(42)

Yield Stre ess/specific Gravity [Pa] Yield Stress vs Spread Length 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 Final Spread Length [m] y = 9,4643x -3,36 R 2 = 0,9763 Simulated Tests Theoretical Solution lab 32(42)

Plastic Viscosity y = 7,15x + 2,1196 Plastic Visco osity/specific Gravity [Pa s] 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Final Spread t 400 [m s] R 2 = 0,9972 Simulated Tests lab Linjär (Simulated Tests) 33(42)

Strängbetong prefab i Kungsör PHOTO 34(42)

Strängbetong prefab i Kungsör 35(42)

Strängbetong prefab i Kungsör 36(42)

Hög vägg 37(42)

Hög vägg Richard Mc Carthy (2009) 38(42)

Hög vägg 39(42)

Rekommenderad strategi för simulering Makroskala: Homogen ansats Mikroskala: Diskret ansats 40(42)

Slutsatser Viktigt att välja modell anpassad för det problem som skall lösas Partiklar: fenomenologi och detaljer Fluid: stora volymer och god översikt Starkare fokus på att förutsäga flöde Framtid: Partiklar i Fluid för en mer komplex modell som närmar sig verkligheten ytterligare 41(42)

Tack! 42(42)