Comparative study of finite element methods of calculation of ribbed reinforced concrete floors

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The paper presents the results of a comparative study of several finite element models of ribbed reinforced concrete solid floors. Using the example of a solid slab with infrequent ribs arranged along a grid of columns, three models frequently used in computational practice are analyzed. Those models include both rods and thin-walled elements. In the first model, the plate and its ribs are considered separately, within the framework of the decomposition scheme of the structure. The second model contains plate finite elements and the rod finite elements of the ribs connected to each other. The third model consists entirely of thin-walled finite elements that model both the plate and the floor ribs. The ribbed floor is also considered in the formulation of the problem within the framework of the theory of elasticity. The floor is represented in the form of rigidly connected solid bodies of ribs and plates. Reinforcement rods inside the concrete massive are included in the model as separate solid bodies. This model serves as a benchmark for assessing the accuracy of the obtained results. Its calculation is performed in the FEM application Ansys. The paper compares the results of calculations performed using various models. A conclusion is made about the accuracy of the obtained results. A significant difference between the proposed work and similar studies devoted to the selection of the best design schemes of ribbed slab of floor is the consideration of the influence of reinforcement on the behavior of the structure.

Авторлар туралы

Konstantin Nikitin

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: niksbox@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8003-4299

Candidate of Technical Sciences, Docent of the Department of Civil Engineering, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Oleg Kirsanov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: kirsanov.o.a@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9595-4426

master’s degree student, Department of Civil Engineering, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Әдебиет тізімі

  1. Gorodetsky A.S., Evzerov I.D. Computer models of structures. Kiev: Fakt Publ.; 2005. (In Russ.)
  2. Gorodetsky A.S., Batrak L.G., Gorodetsky D.A., Laznyuk M.V., Yusipenkov S.V. Calculation and design of structures of high-rise buildings made of monolithic reinforced concrete (problems, experience, possible solutions and recommendations, computer models, information technologies). Kiev: Fakt Publ.; 2004. (In Russ.)
  3. Perelmuter A.V., Slivker V.I. Design models of structures and the possibility of their analysis. Kiev: Stal Publ.; 2002. (In Russ.)
  4. Markovich A.S. The practical realization of a mathematical (computerized) model of a concrete ribbed slab. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2016;(2):39–44. (In Russ.)
  5. Skoruk L. Search for effective calculation models of ribbed reinforced concrete slabs and flats. CADmaster. 2004;(3):78–83.
  6. Mastachenko V.N. On the assessment of the validity of calculated and real models of building structures. Structural Mechanics and Calculation of Structures. 1971;(4):3–7. (In Russ.)
  7. Wang Y., Liu H., Dou G., Xi C., Qian L. Finite element simulation of concrete ribbed slabs: a comparative analysis between steel fiber reinforced and ordinary concrete. International Journal of Simulation Systems, Science & Technology. 2016;17(45):1–22. https://doi.org/10.5013/IJSSST.a.17.45.22
  8. Sokolov M.M., Volkova I.V., Mnyh S.V., Egarmin K.A. Investigation of the operation of a reinforced concrete beam using the ABAQUS software system. Universum: Technical Sciences. 2017;(2):27–36. (In Russ.)
  9. Czumaj P., Dudziak S., Kacprzyk Z. Computational models of reinforced concrete ribbed floor. MATEC Web of Conferences. EDP Sciences. 2018;196:01051. https://doi.org/10.1051/matecconf/201819601051
  10. Zheng R. Technical Economic analysis of application of multi-ribbed floor structure in basement engineering. Applied Mechanics and Materials. 2015;744–746:1601–1607. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.744-746.1601
  11. Hamid M. Optimization of reinforced concrete floor systems. 1st International Conference on Recent Advances in Civil and Earthquake Engineering (ICCEE-2021). Babylon; 2021. p. 358–360.
  12. Goutham D.R., Manjunath K. Reliability analysis of grid floor slabs. International Research Journal of Engineering and Technology. 2016;3(6):1876–1880.
  13. Bhaduria S.S., Chhugani N. Comparative analysis and design of flat and grid slab system with conventional slab system. International Research Journal of Engineering and Technology. 2017;4:2314–2329.
  14. Halpern A.B., Billington D.P., Adriaenssens S. The ribbed floor slab systems of Pier Luigi Nervi. Proceedings of the International Association for Shell and Spatial Structures Symposium 2013, 23–27 September, Wroclaw University of Technology, Poland. Wroclaw; 2013. p. 1–7.
  15. Stupishin L.Yu., Moshkevich,M.L. Limit states design theory based on critical energy levels criterion in force method form. Magazine of Civil Engineering. 2022;111(3):11101. https://doi.org/10.34910/MCE.111.1
  16. Sacramento P.V.P., Picanço M.S., Oliveira D.R.C. Reinforced concrete ribbed slabs with wide-beam. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais. 2018;11:966–996.
  17. Pinto V., Cunha M., Martins K., Rocha L., Dos Santos E., Isoldi L. Bending of stiffened plates considering different stiffeners orientations. Magazine of Civil Engineering. 2021;(3):10310. https://doi.org/10.34910/MCE.103.10
  18. Mozgolov M.V., Kozlova E.V. On the issue of creating a verification model for the calculation of a caisson reinforced concrete floor in a computational complex SCAD. Bulletin of Science and Research Center of Construction. 2022;32(1):128–140. (In Russ.)
  19. Mozgolov M.V., Turanova A.V. On the effectiveness of oblique caisson reinforced concrete floors. Urban Construction and Architecture. 2021;11(3):20–25. (In Russ.)
  20. Nikitin K.E., Zhukov D.I., Moskovtseva V.S. Study of bonding zone composite reinforced structures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020; 962(2):022065.
  21. Nikitin K.E., Savin S.Yu., Zhukov D.I. Numerical stress-strain state investigation of the contact zone of composite elements made of reinforced concrete. Building and Reconstruction. 2019;(6):29–36. (In Russ.)
  22. Shein A.I., Snezhkina O.V., Ladin R.A., Kiselev A.A. Numerical studies of the work of reinforced concrete beams. Modern Problems of Science and Education. 2014;(4):146–152. (In Russ.)

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

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».