Численное моделирование восстанавливающего эффекта от постнапряжения в плите перекрытия монолитного железобетонного каркаса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

Петр Павлович Гайджуров

Донской государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: gpp-161@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3913-9694
SPIN-код: 6812-9718

советник РААСН, доктор технических наук, профессор кафедры строительной механики и теории сооружений

Российская Федерация, 344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д. 1

Нина Александровна Савельева

Донской государственный технический университет

Email: ninasav86@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8702-5168
SPIN-код: 8437-8080

кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры строительной механики и теории сооружений

Российская Федерация, 344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д. 1

Зу Би Ти Брис Робин

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Email: robin.zu.92@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0005-1886-8777

аспирант кафедры промышленного, гражданского строительства, геотехники и фундаментостроения

Российская Федерация, 346428, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, д.132

Список литературы

  1. Lin T.Y., Burns N.H. Design of prestressed concrete structures. Wiley Publ.; 1981. ISBN-10 9812531173
  2. Mikhailov K.V., Volkov Yu.S. Prestressed reinforced concrete: the state and prospects of development. Concrete and reinforced concrete. 2023;(5/6):7–10. (In Russ.) EDN: PXJNZR
  3. Wight J.K. Reinforced concrete: Mechanics and design. Pearson Publ.; 2013. ISBN 10 1-292-10600-X
  4. Mikhailov V.V. Prestressed reinforced concrete structures: (Theory, calculation and selection of sections). Moscow: Stroyizdat Publ.; 1978. (In Russ.) Available from: https://dwg.ru/dnl/8087 (accessed: 20.04.2025).
  5. Gibshman E.E., Gibshman M.E. Theory and calculation of prestressed reinforced concrete bridges. Moscow: Avtotransizdat Publ.; 1963. (In Russ.) Available from: https://dwg.ru/dnl/10396 (accessed: 20.04.2025).
  6. Portaev D.V. Calculation and construction of prestressed structures of civil buildings. Moscow: DIA Publ.; 2011. (In Russ.) ISBN 978-5-93093-824-1 EDN: QNPMDF
  7. Wolanski A.J. Flexural behavior of reinforced and prestressed concrete beams using finite element analysis. Marquette University, 2004. Available from: https://epublications.marquette.edu/theses/4322 (accessed: 20.04.2025).
  8. Abdelatif A.O., Owen J.S., Hussein M.F.M. Hussein Modelling the prestress transfer in pre-tensioned concrete elements. Finite Elements in Analysis and Design. 2015;94:47–63. https://doi.org/10.1016/j.finel.2014.09.007
  9. Ibrahim A.M., Mubarak H.M. Finite element modeling of continuous reinforced concrete beam with external prestressing. 2010 Concrete Bridge Conference: Achieving Safe, Smart & Sustainable Bridges. 2010:1–12. Available from: https://www.researchgate.net/publication/268982383 (accessed: 20.04.2025).
  10. Hartl H., Sparowitz L, Elgamal A. The 3D computational Modeling of Reinforced and Prestressed Concrete Structures. Proceedings of the 3rd International PhD Symposium in Civil Engineering. Vienna, 2000;2:69–79. Available from: https://www.researchgate.net/publication/228540729 (accessed: 20.04.2025).
  11. Ayoub F.C. Filippou F.C. Finite-element model for pretensioned prestressed concrete girders. Journal of Structural Engineering. 2010;136:401–409. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000132 EDN: OEKDXF
  12. Colajanni P., Recupero A., Spinella N. Design procedure for prestressed concrete beams. Computers and Concrete. 2014;13(2):235–253. https://doi.org/10.12989/cac.2014.13.2.235
  13. Ahn J.H., Jung C.Y., Kim S.H. Evaluation on structural behaviors of prestressed composite beams using external prestressing member. Structural Engineering and Mechanics. 2010;34(2):247–275. https://doi.org/10.12989/sem.2010.34.2.247 EDN: OEJQPL
  14. Prokopovich A.A. Bending resistance of reinforced concrete structures with different conditions of adhesion of longitudinal reinforcement to concrete. Samara: NVF Sensors. Modules, Systems Publ.; 2000. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/XP8BprJZYRgEp (accessed: 20.04.2025).
  15. Di Luzio G., Cedolin L., Beltrami C. Tridimensional long-term finite element analysis of reinforced concrete structures with rate-type creep approach. Applied Sciences. 2020;10(14):4772. https://doi.org/10.3390/app10144772
  16. Manie J. DIANA — Finite Element Analysis User’s Manual release 9.4.4. 2011. Available from: https://dianafea.com/ manuals/d944/ConcMas/ConcMas.html (accessed: 20.04.2025).
  17. Dzyuba I.S., Vatin N.I., Kuznetsov V.D. Monolithic large-span ribbed overlap with poststressing. Magazine of Civil Engineering. 2008;(1):5–12. EDN: NBMYCH
  18. Gaidzhurov P.P., Al-Jabobi S.F., Al-Yaj M.A.H. Finite element modeling of force transmission the tension of the steel tendon on the concrete. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. 2017;(2):73–78. (In Russ.) https://doi.org/10.17213/0321-2653-2017-2-73-78 EDN: YTPOFH
  19. Gaidzhurov P.P., Iskhakova E.R., Savelyeva N.A. Influence of concrete creep on the bending of a prestressed bridge beam. Reinforced concrete structures. 2023;3(3):3–10. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/2949-1622.2023.3.3-10 EDN: NJWSGW
  20. Ketkov Yu.L., Ketkov A.Yu., Schultz M.M. MATLAB 6.x: programming numerical methods. St. Petersburg: BHV-Petersburg Publ.; 2004. (In Russ.) ISBN 5-94157-373-1 EDN: QMNBMP

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».