Advisor of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Structural Mechanics and Theory of Structures
советник РААСН, доктор технических наук, профессор кафедры строительной механики и теории сооружений
Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer of the Department of Structural Mechanics and Theory of Structures
кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры строительной механики и теории сооружений
post-graduate student of the Department of Industrial and Civil Engineering, Geotechnology and Foundation Construction
аспирант кафедры промышленного, гражданского строительства, геотехники и фундаментостроения
A technique has been developed for finite element modeling of reinforcement of a cast-in-situ floor slab of a repeating fragment of a cast-in-situ frame with pre-stressed cables without adhesion to concrete. The analysis of the stress-strain state of the fragment, taking into account post-stress, is performed in linearly elastic setting. Three-dimensional plate and beam finite elements of the ANSYS Mechanical computational software were used to assemble the studied frame structure. The proposed concept of modeling the restoring force from a prestressed cable to concrete is based on the following sequence of steps: first, using truss and combined finite elements of the ANSYS Mechanical software, the plane problem of determining vertical and horizontal reactions caused by cable tension is solved, then spline interpolation of the obtained values of vertical reactions for setting the appropriate nodal forces on the slab elements is performed. The numerical simulation of the resulting restoring effect from the post-stress created in the floor slab is implemented using two-dimensional interpolation of the displacement distributions from the pre-stress according to two specified schemes onto an auxiliary regular finite element grid with subsequent superposition. The calculation results were compared using the proposed approach and methodology of the A.A. Gvozdev Scientific Research, Design and Technological Institute of Concrete (NIIZHB).
Разработана методика конечно-элементного моделирования усиления монолитной плиты перекрытия повторяющегося фрагмента монолитного каркаса предварительно напряженными тросами без сцепления с бетоном. Анализ напряженно-деформированного состояния фрагмента с учетом постнапряжения выполнен в линейно-упругой постановке. Для ансамблирования исследуемой пластинчато-стержневой конструкции использовались трехмерные пластинчатые и балочные конечные элементы вычислительного комплекса ANSYS Mechanical. Предлагаемая концепция моделирования восстанавливающего усилия от предварительно напряженного троса бетону базируется на следующей последовательности шагов: сначала с использованием ферменных и комбинированных конечных элементов комплекса ANSYS Mechanical решается плоская задача определения вертикальных и горизонтальных реакций, обусловленных натяжением троса, затем осуществляется сплайновая интерполяция полученных значений вертикальных реакций для задания соответствующих узловых усилий на элементы перекрытия. Численное моделирование результирующего восстанавливающего эффекта от постнапряжения, создаваемого в плите перекрытия, реализовано с применением двумерной интерполяции полей перемещений от предварительного напряжения по двум заданным схемам на вспомогательную регулярную конечно-элементную сетку с последующей суперпозицией. Выполнено сравнение результатов расчета с использованием предлагаемого подхода и методики Научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института бетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева.