Анализ устойчивости и сравнение сферических оболочек из обычного бетона и пенополистиролбетона

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследовано поведение сферической оболочки из легкого пенополистиролбетона (EPSC) при изгибе и проведено сравнение ее с аналогичной бетонной оболочкой. Такое поведение EPSC еще не изучено, и этот материал не применялся в конструкциях оболочек. В качестве методов были использованы численный анализ линейной потери устойчивости (LBA), нелинейный анализ материалов (MNA) и геометрический нелинейный анализ материалов с учетом дефектов (GMNIA) как для бетонных, так и для EPSC сферических оболочек с одинаковыми геометрическими параметрами в программном обеспечении ABAQUS. Согласно результатам исследования, упругие и пластические свойства оболочки EPSC на изгиб и сопротивление изгибу, полученные методом GMNIA, меньше, чем у аналогичной бетонной оболочки. Максимальные перемещения оболочки EPSC, соответствующие методу GMNIA, при приложении первых собственных и фактических нагрузок превышают размеры бетонной оболочки на несколько миллиметров. Способность оболочки EPSC к потере устойчивости, полученная с помощью трех методов, превышает фактическое внешнее равномерное давление (собственный вес EPSC и фактическая снеговая нагрузка), а результаты смещения являются достаточно обоснованными, чтобы гарантировать стабильность сферических оболочек EPSC и возможность их практического применения.

Об авторах

Иссайас Андай Сереке

Российский университет дружбы народов; Эритрейский технологический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: 1042195035@rudn.ru
ORCID iD: 0009-0003-4351-8205

аспирант департамента строительства инженерной академии

Москва, Россия; Асмэра, Эритрея

Марина Игоревна Рынковская

Российский университет дружбы народов

Email: rynkovskaya-mi@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-2206-2563
SPIN-код: 9184-7432

кандидат технических наук, доцент департамента строительства инженерной академии

Москва, Россия

Хабте Йоханнес Дамир

Российский университет дружбы народов; Эритрейский технологический институт

Email: khabte-y@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-7275-6750

аспирант департамента строительства инженерной академии, Российский университет дружбы народов; преподаватель, Эритрейский технологический институт

Москва, Россия; Асмэра, Эритрея

Список литературы

  1. Zoelly R. Uber ein knickungsproblem anl der kugelschale (Dissertation). Zurich, 1915. https://doi.org/10.3929/ethza-000091951
  2. Wunderlich W., Albertin U. Analysis and load carrying behavior of imperfection sensitive shells. International Journal for Numerical methods in Engineering. 2000:47(1-3):255-273. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0207(20000110/30) 47:1/3<255::AID-NME770>3.0.CO;2-0
  3. Wunderlich W., Albertin U. Buckling behavior of imperfect spherical shells. International Journal of non-linear mechanics. 2002;37(4-5):589-604. https://doi.org/10.1016/S0020-7462(01)00086-5
  4. Ismail M.S., Mahmud J., Jailani A. Buckling of an imperfect spherical shell subjected to external pressure. Ocean Engineering. 2023;75(1):114118. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.114118
  5. Wagner H.N.R., Niewöhner G., Pototzky A., Hühne C. Show more on the imperfection sensitivity and design of torispherical shells under external pressure. International journal of pressure vessels and piping. 2021;191(2):104321. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2021.104321
  6. Mohad S.I., Sayed M., Jamaluddin M. Buckling behavior of steel dome cap design under external pressure. International journal of pressure vessels and piping. 2024;208:105135. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2024.105135
  7. Koiter Wt. Over de stabiliteit van het elastisch evenwicht (PhD, thesis). Polytechnic institut Delft. 1945. English translation: on the stability of elastic equilibrium. NASA TTF-10, 833, 1967. Available from: https://apps.dtic.mil (accessed: 07.12.2023).
  8. Deml M., Wunderlich W. Direct evaluation of the worst imperfection shape in shell buckling. Computer. methods Applied. Mechanics and Engineering. 1997;149(1-4):201-222. https://doi.org/10.1016/S0045-7825(97)00055-8
  9. Gagg C.R. Cement and concrete as an engineering material. An historic appraisal and case study analysis. Engineering failure analysis. 2014;40:114-140. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2014.02.004
  10. Habte Y.D., Rynkovskaya M., Issaias A.S. Comparative buckling analysis of concrete and expanded polystyrene dome shells. Architecture and Engineering. 2024;1(9):71-78. https://doi.org/10.23968/2500-0055-202-9-1-71-78
  11. Eisenbach P. Processing of slender concrete shells-fabrication and installation (Dissertation). Universität Kassel, 2017. https://doi.org/10.19211/KUP9783737602594
  12. Neville A.M. Properties of concrete. 5th edn. Prentice Hall; 2012. Available from: https://www.academia.edu (accessed: 07.12.2023).
  13. Maghfouri M., Alimohammadi V., Gupta R., Saberian M., Azarsa P., Hashemi M., Asadi I., Roychand R. Drying shrinkage properties of expanded polystyrene (EPS) lightweight aggregate concrete: A review. Case studies in construction materials. 2022;16(6):e00919. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e00919
  14. Borkar Y., Singi M. EPS based light-weight concrete design with enhancement of strength. International journal of civil and structural engineering research. 2019;7(2):44-54. Available from: www.researchpublish.com (accessed: 07.12.2023).
  15. Bedanta S., Mishra S., Rout A.K., Mohanty A., Parida A.P. Expanded polystyrene concrete. International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology. 2022;10(5):1466-1470. https://doi.org/10.22214/ijraset.2022.42547
  16. Rosca B. Corobseanu V. Structural grade concrete containing expanded polystyrene beads with different particle distributions of normal weight aggregate. Materials Today proceedings. 2021;42:548-554. https://doi.org/10.1016/j.matpr. 2020.10.517
  17. Babu D.S., Ganesh B.K., Wee T.H. Properties of lightweight expanded polystyrene aggregate concretes containing flyash. Cement and concrete research. 2005;35(6):1218-1223. https://doi.org/10.1016/j.cemconres. 2004. 11. 015
  18. Liu N., Chen B. Experimental study of the influence of EPS particle size on the mechanical properties of EPS lightweight concrete. Construction and Building Materials. 2014;68:227-232. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.06.062
  19. Paul Z., Shuaib A., Michael L. High performance concretes. A state of art report. 1989. Available from: https:// rosap.ntl.bts.gov (accessed: 07.12.2023).
  20. Maghfouri M. et al. Appropriate drying shrinkage prediction models for lightweight concrete containing coarse agro-waste aggregate. Journal of building Engineering. 2020;29. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101148
  21. Sri Ravindrarajah R., Tuck A. Properties of hardened concrete containing treated expanded polystyrene beads. Cement and concrete. Composites. 1994;16(4):273-277. Available from: https://www.academia.edu (accessed: 07.12.2023).
  22. ACI Committee Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19) Farmington Hills: American concrete institute; 2019. Available from: https://www.usb.ac.ir (accessed: 07.12.2023).
  23. Akter T., Ferdous W.M., Siddique A.B. Strength variation of concrete between cylindrical and cubical specimen due to various proportion of ingredients. Sonargaon university journal. 2017;2(2):56-64. Available from: https://su.edu.bd/public/research/14-10-2022_1665738989.pdf (accessed: 15.09.2023)
  24. Eurocode 3 Design of steel structures part 1-6, strength and stability of shell structures, European standard. 2007. Available from: https://www.phd.eng.br (accessed: 07.12.2023).
  25. Rotter J.M., Schmidt H. Buckling of steel shells. European design recommendations. 5th ed. European convention for constructional steelwork. Brussels, Belgium; 2008. Available from: https://store.steelconstruct.com (accessed: 07.12.2023).
  26. Blazekewski P. Development of a procedure for the determination of the buckling resistance of steel spherical shells according to EC 1993-1-6. Materials. 2022;15(1). https://doi.org/10.3390/ma15010025
  27. Kurejkova M., Wald F., Kabelac J., Sabatka L. Slender compressed plate in component based finite element model. IOP conference series. Materials science and Engineering Institute of Physics publishing. 2015. https://doi.org/10.1088/1757899X/96/1/012050
  28. Tomas A., Marti P., Tovar J.P. Imperfection sensitivity in in the buckling of single curvature concrete shells. Proceedings of the international association for shell and spatial structures (IASS) symposium. Valencia. 2009. p. 1713-1721. Available from: https://www.academia.edu (accessed: 10.12.2023).

© Сереке И.А., Рынковская М.И., Дамир Х.Й., 2024

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

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах