Расчет железобетонных плит, усиленных композитными тканями, методом конечных элементов

Обложка

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.


Владимир Павлович Агапов

Лицо (автор) для связи с редакцией.
agapovpb@mail.ru
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Ярославское шоссе, 26, Москва, Россия, 129337

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

Валерий Борисович Николаев

agapovpb@mail.ru
АО «Атомэнергопроект» ул. Бакунинская, 7, стр. 1, Москва, Россия, 105005

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, АО «Атомэнергопроект». Область научных интересов: теория массивных железобетонных конструкций энергетических сооружений

Роман Олегович Голованов

agapovpb@mail.ru
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Ярославское шоссе, 26, Москва, Россия, 129337

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

  • Кальянова Е.Е. Новые инновационные технологии: преимущества продуктов Sika // Строительство. 2014. № 8. С. 54-58.
  • FRP Repair Materials and Methods. Concrete International - 2005. Vol. 27. № 1. Р. 66.
  • Cardolin A. Carbon Fibre Reinforced Polymers for Strengthening of Structural Elements. Division of Structural Engineering, Department of Civil and Mining Engineering, Lulea University of Technology. Sweden, 2003. 194 р.
  • Чернявский В.Л., Аксельрод Е.З. Применение углепластиков для усиления железобетонных конструкций промышленных зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2004. № 3. С. 37-38.
  • Рекомендации по применению тканевых композиционных материалов при ремонте железобетонных конструкций мостовых сооружений. Федеральное дорожное агентство (Росавтодор). М., 2013. 55 с.
  • Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами. М.: НИИЖБ, 2012. 48 с.
  • MSC NASTRAN 2016. Nonlinear User’s Guide. SOL 400. MSC Software Corporation. 2016. 790 р.
  • Басов К.А. ANSYS: справочник пользователя. М.: Изд-во «ДМК-Пресс», 2005. 637 с.
  • ABAQUS 6.11. Theory manual. DS Simulia. 2011.
  • Nabil F. Grace, Singh S.B. Durability Evaluation of Carbon Fiber-Reinforced Polymer Strengthened Concrete Beams: Experimental Study and Design // ACI Structural Journal. January-February, 2005. Vol. 102. No 1. Р. 40-53.
  • Бокарев С.А., Смердов Д.Н. Нелинейный анализ железобетонных изгибаемых конструкций, усиленных композиционными материалами // Вестник ТГАСУ. 2010. № 2. С. 113-125.
  • Cedolin L., Deipoli S. Finite element studies of shear-critical R/C beams // ASCE Journal of the Engineering Mechanics Division. June 1977. Vol. 103. No. EM3. Р. 395-410.
  • Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The Finite Element for Solid and Structural Mechanics. Sixth edition. McGraw-Hill, 2005. 631 p.
  • Comité Euro-International du Béton. CEB-FIP Model Code, 1990. Thomas Telford House, London, 1993.
  • Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости конструкций. М.: АСВ, 2005. 245 с.
  • Owen D.R.J., Figueiras J.A., Damjanic F. Finite element analysis of reinforced and prestressed concrete structures including thermal loading // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1983. 41. Р. 323-366.
  • Kupfer H., Hilsdorf H.K., Rusch H., Behavior of concrete under biaxial stresses // ACI Journal Proceedings. August 1969. Vol. 66. No. 8. P. 656-666.
  • Chen W.F. Plastisity in Reinforced Concrete. McGraw-Hill. New York, 1982. 261 p.
  • Руководство по ремонту бетонных и железобетонных конструкций и гидротехнических сооружений атомных станций. ОАО «Концерн Росэнергоатом». М., 2012. 114 c.

Просмотры

Аннотация - 60

PDF (Russian) - 14


© Агапов В.П., Николаев В.Б., Голованов Р.О., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.