Конечный элемент для расчета массивных железобетонных конструкций с учетом трещинообразования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Разработан объемный конечный элемент для расчета массивных железобетонных конструкций с учетом трещинообразования. При построении элемента в области напряженного состояния «сжатие - сжатие - сжатие» использован модифицированный критерий прочности Виллама - Варнке. Поведение бетона при растяжении принималось линейным вплоть до возникновения трещины. Современные строительные нормы и правила предписывают проводить расчеты бетонных и железобетонных конструкций в нелинейной постановке с учетом реальных свойств бетона и арматуры. В связи с этим разработана методика и построен объемный конечный элемент, адаптированный к ВК ПРИНС, позволяющий выполнять расчеты массивных железобетонных конструкций с учетом их действительной работы. Цель исследования - разработка методики расчета железобетонных конструкций, находящихся в условиях объемного напряженного состояния, с учетом хрупкого разрушения сжатого бетона и трещинообразования в растянутом бетоне. Для верификации разработанного конечного элемента проведена серия тестовых расчетов балки, находящейся в условиях трехточечного изгиба. Сравнение результатов расчета с данными экспериментов, проведенных авторами, подтвердило высокую точность и достоверность полученных результатов. Разработанный объемный конечный элемент в составе ВК ПРИНС может быть эффективно использован инженерами проектных и научных организаций для решения широкого класса инженерных задач, связанных с расчетами массивных железобетонных конструкций.

Об авторах

Владимир Павлович Агапов

Российский университет дружбы народов

Email: agapovpb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1749-5797

доктор технических наук, профессор департамента строительства, инженерная академия

Москва, Российская Федерация

Алексей Семенович Маркович

Российский университет дружбы народов; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: markovich-as@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-3967-2114

кандидат технических наук, доцент департамента строительства, инженерная академия, Российский университет дружбы народов ; доцент кафедры фундаментального образования, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Москва, Российская Федерация

Список литературы

  1. Agapov V.P. Finite element method in statics, dynamics and stability of structures. Moscow: ASV Publ.; 2005. (In Russ.)
  2. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The Finite Element for Solid and Structural Mechanics. Sixth edition. McGraw-Hill; 2005.
  3. Crisfield M.A. Non-linear finite element analysis of solids and structures. United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd; 1977.
  4. Oden J.T. Finite elements in nonlinear continua. New York: McGraw, Hill Book Company; 1972.
  5. CEB, CEB-FIP Model Code 1990 / CEB Bulletin d’Information № 213/214. Lausanne: Comite Euro-International du Beton, 1993.
  6. Kupfer H., Hilsdorf H., Rusch H. Behavior of Concrete under Biaxial Stresses. ACI Journal Proceedings. 1969;66(8):656–666.
  7. Launay P., Gachon H. Strain and Ultimate Strength of Concrete under Triaxial Stress. ACI Spec. Publ. 1972;34: 269–282.
  8. Mills L.L., Zimmerman R.M. Compressive Strength of Plain Concrete under Multiaxial Loading Conditions. ACI Journal. October 1970;67(10):802–807.
  9. Korsun V.I., Nedorezov A.V., Makarenko S.Yu. Comparative analysis of strength criteria for concrete. Modern Industrial and Civil Construction. 2014;10(1):65–78. (In Russ.) EDN THXXCZ
  10. Hansen T.C. Triaxial test with concrete and cement paste: Report № 319. Lyngby, ‘Technical University of Denmark”, 1995.
  11. Dennis J., More J.J. Quasi-Newton Methods, Motivation and Theory. Siam Review. January 1977;19(1):46–89.
  12. Matthies H., Strang G. The Solution of Nonlinear Finite Element Equations. International Journal for Numerical Methods in Engineering. 1979;14:1613-1626.
  13. Willam K.J., Warnke E.P. Constitutive Model for the Triaxial Behavior of Concrete. Proceedings of IABSE. Structural Engineering. 1975;19(III):1–30.
  14. von Mises R. Mechanik der festen Körper im plastisch-deformablen Zustand [Mechanics of Solid Bodies in Plastic Deformation State]. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen. (Mathematisch-Physikalische Klasse). 1913;1:582–592.
  15. Cedolin L., Deipoli S. Finite element studies of shear-critical R/C beams. ASCE Journal of the Engineering Mechanics Division. June 1977;103(EM3):395–410.
  16. Obernikhin D.V., Nikulin A.I. Experimental studies of strength, crack resistance and deformability of reinforced concrete beams of trapezoidal and rectangular cross sections. Innovative Science. 2016;(8–2):73–77. (In Russ.)
  17. Rimshin V.I., Amelin P.A. Numerical calculation of bent reinforced concrete elements of rectangular section in the Abaqus software. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2022;18(6):552–563. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-6-552-563
  18. Agapov V.P., Markovich A.S. The family of multilayered finite elements for the analysis of plates and shells of variable thickness: La familia de elementos finitos multicapa para el análisis de placas y cascos de espesor variable. South Florida Journal of Development. 2021;2(4):5034–5048. https://doi.org/10.46932/sfjdv2n4-007
  19. Agapov V.P., Markovich A.S. Dynamic method for determining critical loads in the PRINS computer program. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2020;16(5):380–389. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/ 1815-5235-2020-16-5-380-389
  20. Agapov V.P., Markovich A.S. Investigation of the accuracy and convergence of the results of thin shells analysis using the PRINS program. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2021;17(6):617–627. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-6-671-627

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».