Numerical and experimental simulation of dowel action across reinforced concrete (RC) cracks under two-directional loading

The local and global behavior of reinforced concrete (RC) members and structures may be affected by cracks and the capabilities of stress transfer mechanisms. Dowel action is one of the shear transfer mechanisms across RC cracks and particularly is the only mechanism in pre-formed joints that are common in precast concrete connections. Herein, the path-dependent behavior of dowel action mechanism is examined experimentally and analytically. Firstly, the effect of loading history and direction on the shear transfer capabilities of crossing bars are investigated experimentally. Then, according to the experimental results and observations, a model is extended to simulate and capture the directional path-dependent behavior of dowel action by introducing consistent formulas for subgrade springs based on the beam on the elastic foundation analogy. Verification is carried out by comparing with the corresponding experimental results and shows the fair accuracy of the proposed model and assumptions. Key words: dowel action, shear, RC crack, RC joints, shear transfer. Le comportement local et global des membrures/structures en beton arme (BA) peut etre modifie par les fissures et les capacites des mecanismes de transfert de l'effort tranchant. L'action de goujon est un des mecanismes de transfert de l'effort tranchant a travers des fissures dans le beton et en particulier est le seul mecanisme dans les joints preformes qui sont communs dans les raccords de beton prefabrique. Dans cette etude, le comportement dependant du chemin du mecanisme d'action de goujon est examine de maniere experimentale et analytique. Premierement, on examine experimentalement l'effet de l'historique et de la direction du chargement sur les capacites de transfert de l'effort tranchant de barres croisees. Ensuite, selon les observations et les resultats experimentaux, un modele est modifie afin de simuler et capturer le comportement dependant du chemin directionnel d'action de goujon en presentant des formules coherentes pour des ressorts de sol de fondation en se fondant sur l'analogie de la poutre sur fondation elastique. La verification est effectuee en faisant la comparaison avec les resultats experimentaux correspondants et celle-ci montre une bonne exactitude du modele propose et des hypotheses. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : action de goujon, effort tranchant, fissure dans le beton arme, joints dans le beton arme, transfert de l'effort tranchant.
1. Introduction Reinforced concrete (RC) cracks, joints, and stress-induced discontinuities may turn into weak planes that can affect the local and global behavior of RC members and structures. Without having [...]