Конечно-элементное моделирование косоизгибаемых фиброжелезобетонных элементов

Автор: Воронцова Наталья Сергеевна, Морозов Валерий Иванович

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 10 (61), 2017 года.

Бесплатный доступ

Косоизгибаемые элементы в строительной практике встречаются достаточно часто, однако для фиброжелезобетонных элементов задача оценки прочности в нашей стране не регламентирована современными нормативными документами и более того ранее не рассматривалась. Исследования, выполненные рядом авторов, создали предпосылки для возможности применения высокопрочной арматуры без предварительного напряжения в изгибаемых элементах. В данной статье сделана попытка использования высокопрочной арматуры в косоизгибаемых фиброжелезобетонных элементах без предварительного напряжения. Решена задача численного исследования косоизгибаемых железобетонных и фиброжелезобетонных элементов в программном комплексе ANSYS. Приводится описание моделей исследования: характеристики материалов, типы конечных элементов, размеры, схема нагружения и опирания железобетонных и фиброжелезобетонных элементов. Задача решается в нелинейной постановке. Проанализированы полученные данные, характеризующие напряженно-деформированное состояние косоизгибаемых железобетонных и фиброжелезобетонных элементов. Выполнено сравнение результатов численного моделирования железобетонных и фиброжелезобетонных элементов. Рассмотрено изменение положения нейтральной оси и несущей способности с увеличением угла наклона силовой плоскости. В заключении приведены результаты исследования.

Еще

Фиброжелезобетон, косой изгиб, численное моделирование, напряженно-деформированное состояние, конечно-элементная модель

Короткий адрес: https://sciup.org/143163564

IDR: 143163564

Список литературы Конечно-элементное моделирование косоизгибаемых фиброжелезобетонных элементов

Торяник М. С., Вахненко П. Ф., Фалеев Л. В. и др. Расчет железобетонных конструкций при сложных деформациях. М.: Стройиздат, 1974. 295 с.
Вахненко П. Ф. Современные методы расчета железобетонных конструкций на сложные виды деформаций. Киев: Будiвельник, 1992. 112 с.
Глазер С. И. Расчет косоизгибаемых железобетонных элементов. Киев: Будiвельник. 1973. 212 с.
Чуприна Б. С. Прочность, граничное армирование, трещиностойкость и деформативность косоизгибаемых керамзитобетонных элементов прямоугольного сечения: автореф. дис. … канд. техн. наук. НИИСК. Киев. 1988. 26 с.
Саркисов Д. Ю. Совершенствование метода расчет железобетонных элементов при косом внецентренном статическом и кратковременном динамическом сжатии, растяжении и изгибе: автореф. дис. … канд. техн. наук. ТГАСУ. Томск. 2008. 23 с.
Bresler B. Design criteria for reinforced columns under axial load and biaxial bending. ACI Structural Journal, Proceedings. 1960. Vol. 57, No. 5. pp. 481-490.
Furlong R. W., Hsu C.-T. T., Mirza S. A. Analysis and design of concrete columns for biaxial bending -overview. ACI Structural Journal. 2004. Vol. 101, No. 3. pp. 413-423.
Gedolin L., Gusatis G., Eccheli S., Roveda M. Capacity of rectangular cross sections under biaxially eccentric loads. ACI Structural Journal. 2008. Vol. 105, No. 2. pp. 215-224.
Hsu C.-T. T. T-shaped reinforced concrete members under biaxial bending and axial compression. ACI Structural Journal. 2004. Vol. 86, No. 4. pp. 460-468.
Kunnath S. K., Reinhorn A. M. Model for inelastic biaxial bending interaction of reinforced concrete beam-columns. ACI Structural Journal. 1990. Vol. 87, No. 3. pp. 284-291.
СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-001-2003. М.: Минрегион России, 2012. 155 с.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). М.: ОАО ЦНИИПромзданий. 2005. 214 с.
ACI 544.1R-96. Report on fiber reinforced concrete. ACI Committee 544. Farmington Hills, MI: American Concrete Institute. 1996. 66 p.
ACI 544.4R-88. Design considerations for steel fiber reinforced concrete. ACI Committee 544. Farmington Hills, MI: American Concrete Institute, 1988. 18 p.
Морозов В. И., Пухаренко Ю. В. Фиброжелезобетонные конструкции с высокопрочной арматурой//Промышленное и гражданское строительство. 2007. №1. С. 45-46.
Айвазян Э. С. Технологии создания и методы расчета фибробетонных и фиброжелезобетонных элементов с агрегированным распределением волокон: автореф. дис. … канд. техн. наук. РГСУ. Ростов-на-Дону. 2013. 24 с.
Леонтьев М. П. Экспериментальные исследования прочности, жесткости и трещиностойкости изгибаемых и внецентренно-сжатых железобетонных элементов с зонным сталефибробетонным армированием//Известия вузов. Строительство и архитектура. 2002. №7. С. 146-152.
Опбул Э. К. Эффективное использование высокопрочной арматуры в изгибаемых элементах без предварительного напряжения: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПбГАСУ. СПб. 2005. 21 с.
Шилов А. В. Керамзитофиброжелезобетонные изгибаемые элементы с высокопрочной арматурой без предварительного напряжения: автореф. дис. … канд. техн. наук. РГАС. Ростов-на-Дону. 1996. 26 с.
СП 52-104-2006*. Сталефибробетонные конструкции. М.: ОАО "НИЦ Строительство", 2010. 89 с.
Пащанин А. А. Развитие методики расчета прочности железобетонных балок с использованием объемных конечных элементов: автореф. дис. … канд. техн. наук. НИИЖБ. М. 2011. 22 с.
Силантьев А. С. Расчет прочности наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов методом конечных элементов в КЭ-комплексах Ansys и Abaqus//Промышленное и гражданское строительство. 2012. №2. С. 49-52.
Wolanski A. J. Flexural behavior of reinforced concrete beams using finite element analysis. A Thesis submitted to the faculty of the Graduate School, Marquette University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science. Marquette University. Milwaukee, Wisconsin. 2004. 76 p.
Kachlakev D., Miller T., Yim S., Chansawat K., Potisuk T. Finite element modeling of concrete structures strengthened with FRP laminates. Final report SPR 316 for Oregon Department of Transportation and Federal Highway Administration. 2001. 111 p.
Morozov V. I., Pukharenko Yu. V., Yushin A. V. The numerical investigation of double-span concrete beams strengthened with fiber reinforced plastics across the oblique section. Material physics and mechanics. 2017. Vol. 31, No. 1-2. pp. 40-43.
Юшин А. В., Морозов В. И. Анализ напряженно-деформированного состояния двухпролетных железобетонных балок, усиленных композитными материалами по наклонному сечению, с учетом нелинейности . Современные проблемы науки и образования. 2014. №5. URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=15235.
Al-Ta'an S. A., Mohammed А. A., Al-Jurmaa M. A. Nonlinear three dimensional finite element analysis of steel fiber reinforced concrete deep beam. The Iraqi Journal for Mechanical And Materials Engineering. Special Issue for the Papers Presented in 2-nd Annual Scientific Conference of the College of Engineering 24-25 March. 2010. Part E. pp. 13-25.
Islam M. M., Chowdhury M. A., Sayeed M. A., Hossain E. A., Ahmed S. S., Siddique A. Finite element analysis of steel fiber reinforced concrete (SFRC): validation of experimental tensile capacity of dog-bone specimens. International Journal of Advanced Structural Engineering. 2014. URL: http://link.springer.com/article/10.1007/s40091-014-0063-4/fulltext.html.
Islam M. M., Khatun M. S., Islam M. R. U., Dola J. F., Hussan M., Siddique A. Finite element analysis of steel fiber reinforced concrete (SFRC): validation of experimental shear capacities of beams. International Conference on Mechanical Engineering (ICME2013), 20-21 June 2013. Dhaka, Bangladesh, 2014. pp. 89-95.
Reddy S., Rao R., Rao G. Finite element analysis of high strength concrete beams in shear -without web reinforcement and with fiber in shear predominent regions. International Journal of Innovate Research in Science, Engineering and Technology. 2015. Vol. 4, No. 4. pp. 2475-2484.
Xu L., Chi Y., Su J., Xia D. Nonlinear finite element analysis of steel fiber reinforced deep beams. Wuhan University Journal of Natural Sciences. 2008. Vol. 13, No. 2. pp. 201-206.
Zaki S. I., Ragab K. S., Eisa A. S. Flexural behavior of steel fiber reinforced high strength self-compacting concrete slabs. International Journal of Engineering Inventions. 2013. Vol. 2, No. 5. pp. 1-11.
Eisa A. S., Ragab K. S. Behavior of steel fiber reinforced high strength self-compacting concrete beams under combined bending and torsion. International Journal of Civil and Structural Engineering. 2014. Vol. 4, No. 3. pp. 315-331.
Воронцова Н. С. Расчет несущей способности косоизгибаемого фиброжелезобетонного элемента с треугольным очертанием сжатой зоны//Вестник гражданских инженеров. 2014. №5(46). С. 24-26.
Воронцова Н. С. Расчет прочности косоизгибаемых фиброжелезобетонных элементов//Вестник гражданских инженеров. 2014. №3(44). С. 77-85.
William K.J., Warnke E. P. Constitutive model for the triaxial behavior of concrete. Proceedings of International Association for Bridge and Structural Engineering. 1975. Vol. 19. pp. 174-204.
Regab K. S. Study punching shear of steel fiber reinforced self-compacting concrete slabs by nonlinear analysis. International Journal of Civil, Environmental, Structural, Construction and Architectural Engineering. 2013. Vol. 7, No. 9. pp. 288-299.
Рак Н. А. Методика расчета сталефибробетонных конструкций с использованием диаграмм деформирования сталефибробетона и стержневой арматуры//Проблемы современного бетона и железобетона: материалы III международного симпозиума (Минск, 9-11 ноября 2011 г.). Т.1: Бетонные и железобетонные конструкции. Минск, 2011. С. 335-342.
Kamonna H. H. H. Nonlinear analysis of steel fiber reinforced concrete deep beams by Ansys. Kufa Journal of Engineering. 2010. Vol. 2, No. 1. pp. 110-124.

Еще

Статья научная