master student, Department of Building Structures and Controlled Systems, Institute of Civil Engineering
магистрант кафедры строительных конструкций и управляемых систем, Инженерно-строительный институт
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Building Structures and Controlled Systems, Institute of Civil Engineering
кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций и управляемых систем, Инженерно-строительный институт
Semi-precast reinforced concrete slab systems enhance construction efficiency by substantially reducing on-site formwork. Construction involves two primary phases: (1) off-site fabrication of semi-precast components and (2) on-site casting of a concrete topping. The interfacial bond strength between the precast base and the cast-in-place overlay is a critical factor governing the composite system's performance. This study presents a comprehensive numerical investigation to evaluate the effect of surface treatment techniques on the flexural behavior of semi-precast RC slabs. A novel six-node triangular layered finite element approach is developed, incorporating material nonlinearity through an enhanced global-local plate formulation. The method employs a cross-sectional discretization strategy, decomposing the slab into distinct material layers where concrete and steel are modeled as discrete plate elements with individual constitutive laws. The computational framework utilizes a decoupled treatment of displacement fields and transverse stresses, facilitating accurate nodal stress evaluation via integrated constitutive models. Spatial discretization is achieved using a C ¹-continuous six-node triangular element, with governing equations derived from a partially mixed variation principle. Validation through benchmark cases demonstrates the method’s robustness, with ultimate deflection errors below 4.68% and reaching 0.5% accuracy in optimal scenarios. The proposed triangular layered finite element method achieves superior accuracy and computational efficiency compared to conventional approaches.
Системы из сборно-монолитных железобетонных плит повышают эффективность строительства за счет существенного сокращения затрат на опалубку на строительной площадке. Строительство включает в себя два основных этапа: (1) изготовление сборных элементов за пределами площадки и (2) заливка верхнего слоя из монолитного бетона на площадке. Прочность связи между сборным основанием и монолитной облицовкой является критическим фактором, определяющим эксплуатационные характеристики композитной системы. В данном исследовании представлено комплексное численное исследование для оценки влияния методов обработки поверхности на изгиб сборных железобетонных плит. Разработан новый метод расчета с шестиузловым треугольным слоистым конечным элементом, учитывающий нелинейность материала за счет усовершенствованной глобально-локальной формулировки пластины. В этом методе используется стратегия дискретизации поперечного сечения, при которой плита разбивается на отдельные слои материала, где бетон и сталь моделируются как отдельные элементы плиты с собственными определяющими соотношениями. В рамках данной методики расчета используется несвязанный подход к полям смещений и поперечных напряжений, что позволяет точно оценивать узловые напряжения с помощью интегрированных определяющих моделей. Пространственная дискретизация достигается с помощью С 1-гладкого шестиузлового треугольного элемента с основными уравнениями, полученными на основе частично смешанного вариационного принципа. Проверка с помощью контрольных примеров демонстрирует надежность метода, при этом погрешности предельных отклонений не превышают 4,68 %, а в оптимальных сценариях достигают точности 0,5 %. Предложенный метод многлослойных треугольных конечных элементов обеспечивает превосходную точность и вычислительную эффективность по сравнению с традиционными подходами.