Отправить статью по E-mail Расчет железобетонных плит, усиленных композитными тканями, методом конечных элементов
- Авторы: Агапов В.П.1, Николаев В.Б.2, Голованов Р.О.1
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
- АО «Атомэнергопроект»
- Выпуск: Том 14, № 2 (2018)
- Страницы: 120-131
- Раздел: Численные методы расчета конструкций
- URL: https://ogarev-online.ru/1815-5235/article/view/346309
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-2-120-131
- ID: 346309
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Рассматривается конечно-элементная методика расчета железобетонных плит, усиленных композитными тканями на основе углеродных волокон, реализованная в программе ПРИНС. Методика предназначена для анализа напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций при возникновении трещин в бетоне и пластических деформаций в арматуре. Расчет ведется в приращениях, причем на каждом шаге нагружения используется переменная матрица жесткости. Постоянная ее часть представляет матрицу жесткости в начале шага нагружения, а переменная вычисляется с учетом напряженно-деформированного состояния в конце текущей итерации. Переменная часть матрицы жесткости, будучи умноженной на вектор перемещений, найденный на предыдущей итерации, переносится в правую часть системы уравнений и рассматривается как дополнительная нагрузка. При возникновении трещин или при появлении пластических деформаций напряжения корректируются в соответствии с заданными диаграммами деформирования. Поэтому в конце шага нагружения проверяются условия равновесия. При необходимости производится уравновешивание внешних и внутренних сил. При учете пластических деформаций в бетоне и арматуре используется теория пластического течения и критерий текучести Губера - Мизеса, модифицированный на основании экспериментальных исследований Купфера и др. Приводится пример расчета железобетонной плиты с разными вариантами усиления композитом и без усиления. Анализируются результаты расчета. Показывается возможность исследования напряженно-деформированного состояния на всем пути нагружения железобетонных плит вплоть до разрушения.
Ключевые слова
Об авторах
Владимир Павлович Агапов
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: agapovpb@mail.ru
доктор технических наук, профессор, кафедра прикладной механики и математики, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. Область научных интересов: расчет конструкций на прочность, устойчивость и колебания методом конечных элементов; разработка программного обеспечения прочностных расчетов
Ярославское шоссе, 26, Москва, Россия, 129337Валерий Борисович Николаев
АО «Атомэнергопроект»
Email: agapovpb@mail.ru
доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, АО «Атомэнергопроект». Область научных интересов: теория массивных железобетонных конструкций энергетических сооружений
ул. Бакунинская, 7, стр. 1, Москва, Россия, 105005Роман Олегович Голованов
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
Email: agapovpb@mail.ru
кандидат технических наук, доцент, кафедра прикладной механики и математики, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. Область научных интересов: экспериментальные и расчетные исследования пространственных стержневых систем неканонической формы
Ярославское шоссе, 26, Москва, Россия, 129337Список литературы
- Kalyanova E.E. (2014). Novyie innovatsionnyie tehnologii: preimuschestva produktov Sika [New innovative technologies: advantages of Sika products]. Stroitelstvo. No 8, 54–58. (In Russ.)
- FRP Repair Materials and Methods. Concrete International. (2005), 27 (1), 66.
- Cardolin A. (2003). Carbon Fibre Reinforced Polymers for Strengthening of Structural Elements. Division of Structural Engineering, Department of Civil and Mining Engineering, Lulea University of Technology, Sweden, 194. (In Russ.)
- Chernyavskiy V.L., Akselrod E.Z. (2004). Primenenie ugleplastikov dlya usileniya zhelezobetonnyih konstruktsiy promyishlennyih zdaniy [The use of carbon plastics to reinforce the reinforced concrete structures of industrial buildings]. Promyishlennoe i grazhdanskoe stroitelstvo, No 3, 37–38. (In Russ.)
- Rekomendatsii po primeneniyu tkanevyih kompozitsionnyih materialov pri remonte zhelezobetonnyih konstruktsiy mostovyih sooruzheniy. Federalnoe Dorozhnoe Agentstvo (Rosavtodor) [Recommendations on the use of fabric composite materials for the repair of reinforced concrete structures of bridge structures. Federal Road Agency (Rosavtodor)]. Moscow, 2013, 55. (In Russ.)
- Rukovodstvo po usileniyu zhelezobetonnyih konstruktsiy kompozitnyimi materialami [Guidelines for reinforcing reinforced concrete structures with composite materials]. NIIJB, (2012). Moscow, 48. (In Russ.)
- MSC NASTRAN (2016). Nonlinear User’s Guide. SOL 400. MSC Software Corporation, 790.
- Basov K.A. (2005). ANSYS: Spravochnik polzovatelya [ANSYS. User's guide]. Moscow: “DMK-Press” Publ., 637. (In Russ.)
- ABAQUS 6.11. Theory manual. DS Simulia. 2011.
- Nabil F. Grace and Singh S.B. (2005). Durability Evaluation of Carbon Fiber-Reinforced Polymer Strengthened Concrete Beams: Experimental Study and Design. ACI Structural Journal. 102 (1), 40–53.
- Bokarev S.A., Smerdov D.N. (2010). Nelineynyiy analiz zhelezobetonnyih izgibaemyih konstruktsiy, usilennyih kompozitsionnyimi materialami [Nonlinear analysis of reinforced concrete bending structures reinforced with composite materials]. Vestnik TGASU, No 2, 113–125. (In Russ.)
- Cedolin L. and Deipoli S. (June 1977). Finite element studies of shear-critical R/C beams. ASCE Journal of the Engineering Mechanics Division, 103 (EM3), 395–410.
- Zienkiewicz O.C. and Taylor R.L. (2005). The Finite Element for Solid and Structural Mechanics. Sixth edition. McGraw-Hill, 631.
- Comité Euro-International du Béton. CEB-FIP Model Code, 1990. Thomas Telford House, London, 1993.
- Agapov V.P. (2005). Metod konechnyih elementov v statike, dinamike i ustoychivosti konstruktsiy [Finite Element Method in Static, Dynamics and Stability of Constructions]. Moscow: ASV Publ., 245. (In Russ.)
- Owen D.R.J., Figueiras J.A. and Damjanic F. (1983). Finite element analysis of reinforced and prestressed concrete structures including thermal loading. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 41, 323–366.
- Kupfer H., Hilsdorf H.K. and Rusch H. (August 1969). Behavior of concrete under biaxial stresses. ACI Journal Proceedings. 66 (8), 656–666.
- Chen W.F. (1982). Plastisity in Reinforced Concrete. McGraw-Hill, New York, 261.
- Rukovodstvo po remontu betonnykh i zhelezobetonnykh konstruktsii i gidrotekhnicheskikh sooruzhenii atomnykh stantsii. OAO «Kontsern Rosenergoatom» [Guide to repair of concrete and reinforced concrete structures and hydraulic facilities of nuclear power plants. Rosenergoatom Concern]. (2012), Moscow, 114. (In Russ.)
Дополнительные файлы
