Dr. Sc. (Technical), Prof., Department of Applied Mechanics and Mathematics. Moscow State University of Civil Engineering (National Research University). Russia. Research interests: static, buckling and dynamic analysis of structures by finite element method; development of software for strength analysis
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
Dr. Sc. (Technical), Prof., Chief Researcher, Atomenergoproekt. Research interests: theory of solid reinforced concrete structures.
доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, АО «Атомэнергопроект». Область научных интересов: теория массивных железобетонных конструкций энергетических сооружений
Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, National Research Moscow State University of Civil Engineering. Research interests: experimental and computational studies of spatial rod systems of noncanonical form
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
The finite element method of calculation of reinforced concrete slabs strengthened with composite fabrics based on carbon fibers, implemented in the PRINS program, is considered. The method is designed for analyzing the stress-strain state of reinforced concrete structures when cracks in concrete and plastic deformations in the reinforcement arise. The calculation is carried out in increments, and at each stage of loading a variable stiffness matrix is used. Its constant part represents the stiffness matrix at the beginning of the loading stage, and the variable one is calculated taking into account the stress-strain state at the end of the current iteration. The variable part of the stiffness matrix, multiplied by the displacement vector found at the previous iteration, is transferred to the right side of the equation system and is considered to be an additional load. When cracks occur or when plastic strains appear, the stresses are corrected in accordance with the specified deformation diagrams. Therefore, at the end of the loading step the equilibrium conditions are checked. If necessary, the external and internal forces are balanced. When considering plastic deformations in concrete and reinforcement, the theory of plastic flow and the Huber - Mises yield criterion, modified taking into account the experimental studies of Kupfer et al., are used. An example of the reinforced concrete slab analysis with different variants of strengthening by composite and without strengthening is given. The results of the calculation are analyzed. The possibility of studying the stress-strain state throughout the entire path of loading of reinforced concrete slabs up to destruction is shown.
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.