Method for Calculating Assembly Stresses in Frame Structures Strengthened in Deformed State

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The methodology and results of calculating the stress-strain state of metal frame structures when they are strengthened by attaching additional elements to the original ones. With such strengthening, additional assembly stresses emerge in the structure. This paper presents a mathematical model and a variational method for determining assembly displacements and stresses, where the equations for displacement of the system due to unit concentrated forces are not used in solving the problem. The proposed mathematical model and method can be used with equal success for solving linear and nonlinear problems. The mathematical model and the calculation method for analyzing the stress-strain state of a frame structure strengthened during operation allow to successively determine displacements and stresses in the structure from the effects of initial, assembly and additional operational loads. The basic hypotheses of the bar theory, taking shearing into account, and the Lagrange variational principle are applied. A distinguished feature of the calculation method is that in the process of solving the problem, constraints are imposed on the displacements of the original and strengthening structural elements and, taking into account these constraints, the assembly displacements and stresses due to the initial loads are calculated. This feature significantly simplifies the solution of the problem and allows to expand the range of questions under study, since it removes the limitations associated with the determination of assembly forces. The test problems have been solved. Comparison of the values of assembly displacements and stresses obtained in the test problems and determined by other methods demonstrate reliability and high accuracy of the calculations.

Авторлар туралы

Murat Serazutdinov

Kazan National Research Technological University

Email: serazmn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7222-1935
SPIN-код: 9043-5123

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor of the Department of Fundamentals of Design and Applied Mechanics

Kazan, Russia

Madzhid Ubaydulloev

Kazan National Research Technological University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: madgidpwn@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-2265-0103
SPIN-код: 6935-9797

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Fundamentals of Design and Applied Mechanics

Kazan, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Liu Y., Gannon L.G. Finite element study of steel beams reinforced while under load. Engineering Structures. 2009;31(11):2630–2642. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.06.011
  2. Durga P.B., Gupta L.M., Pachpor P.D., Deshpande N.V. Deshpande. Strengthening of steel beam around rectangular web openings. International Journal of Engineering Science and Technology. 2011;3(2):1130–1136.
  3. Vorobyev A.V., Faizov I.N. Girder frame reinforcement design. Herald of PSTU. Construction and architecture. 2012;1:162–167. (In Russ.) EDN: PMSLXZ
  4. Vild M., Bajer M. Strengthening Under Load: The Effect of Preload Magnitudes. Procedia Engineering. 2016;161:343–348. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.570
  5. Bondarenko S.V., Sanzharovskiy R.S. Strengthening of reinforced concrete structures in the reconstruction of buildings. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1990. (In Russ.)
  6. Vatin N.I., Dyachkova A.A., Kishinevskaya YE.V., Kuznetsov V.D. Strengthening of reinforced concrete structures using composite materials based on carbon fibers and post-stressed strands. Stroyprofil. 2009;4:20–21. (In Russ.) EDN: SBDDGX
  7. Kishinevskaya Ye.V., Vatin N.I., Kuznetsov V.D. Strengthening building structures using post-stressed concrete. Magazine of civil engineering. 2009;3:29–32. (In Russ.) EDN: NBMYYF
  8. Duarte M.V. Faria. Strengthening of flat slabs with post-tensioning using anchorages by bonding. Engineering Structures. 2011;33(6):2025–2043. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.02.039
  9. Campione G. Load carrying capacity of RC compressed columns strengthened with steel angles and strips. Engineering Structures. 2012;40:457–465. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.03.006
  10. Si Larbi A., Agbossou A., Hamelin P. Experimental and numerical investigations about textile-reinforced concrete and hybrid solutions for repairing and/or strengthening reinforced concrete beams. Composite Structures. 2013;99:152–162. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.12.005
  11. Daugevicius M., Valivonis J., Beinaravicius A., Skuturna T., Budvytis M. Experimental Investigation of the Load Carrying Capacity of Eccentrically Loaded Reinforced Concrete Elements Strengthened with CFRP. Procedia Engineering. 2013;57:232–237. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.04.032
  12. Altin S., Kopraman Y., Baran M. Strengthening of RC walls using externally bonding of steel strips. Engineering Structures. 2013;49(3):686–695. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.12.022
  13. Choi S.H., Hwang J.H., Han S.J., Joo H.E., Yun H. Do, Kim K.S. Seismic performance assessments of RC frame structures strengthened by external precast wall panel. Applied Science. 2020;10(5):26. https://doi.org/10.3390/app10051749
  14. Neverov A.N., Truntov P.S., Ketsko E.S., Rimshin V.I. Calculating the Strengthening of Construction Structures Before the Reconstruction of the Building. Proceedings of MPCPE 2021. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021;182: 173–179. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_14
  15. Peng G., Xianglin G., Mosallam A.S. Flexural behavior of preloaded reinforced concrete beams strengthened by prestressed CFRP laminates. Composite Structures. 2016;157:33–50. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.08.013
  16. Kuzina E., Rimshin V. Strengthening of concrete beams with the use of carbon fiber. Springer International Publishing. 2019;2:911–919. https://doi.org/10.1007/978-3-030-19868-8_90
  17. Frolov K.E. Experimental studies of reinforced concrete structures of hydraulic structures reinforced with composite materials. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019;15(3):237–242. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-3-237-242
  18. Al-Ghazawi O., Al-Rousan R.Z. Response of Reinforced Concrete Slabs Strengthened with CFRP. Journal of Engineering Science and Technology Review. 2020;13(6):125–129. https://doi.org/10.25103/jestr.136.17
  19. Singkh Y, Singkh K. Applications of Fiber Reinforced Polymer Laminates in Strengthening of Structures. ITCSD 2020: 3rd International Conference on Innovative Technologies for Clean and Sustainable Development. Part of the RILEM Bookseries book series. 2020;29:263–271. https://doi.org/10.1007/978-3-030-51485-3_17
  20. Georgiu E., Kyriakides N., Christis Z. Correction to: Numerical simulation of RC frames infilled with RC walls for seismic strengthening of existing structures. Bulletin of Earthquake Engineering. 2022;20(5):2369–2398. https://doi.org/ 10.1007/s10518-022-01332-z
  21. Abdelrahman A. Strengthening of Concrete Structures. Unified Design Approach, Numerical Examples and Case Studies. Springer Singapore, 2023.
  22. Rebrov I.S. Strengthening of beam metal structures. Leningrad: Stroyizdat Publ.; 1988. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/BuIOUzU8VpXCf (accessed: 22.01.2024).
  23. Serazutdinov M.N., Ubaydulloyev M.N., Abragim KH.A. Influence of mounting forces on the bearing capacity of strengthened rod systems. Herald of Technological University. 2011;10:116–124. (In Russ.) EDN: NXAIQJ
  24. Serazutdinov M.N., Ubaydulloyev M.N. Strengthening of the loaded beam structures taking into account repair and assembly forces. Magazine of civil engineering. 2012;1(27):98–105. (In Russ.) EDN: ORDEER
  25. Serazutdinov M.N., Ubaydulloyev M.N. Variational method for calculating rectilinear and curvilinear thinwalled rods: monograph. Kazan: KNITU Publ.; 2016. (In Russ.) Available from: https://www.studentlibrary.ru/book/ ISBN9785788219547.html (accessed: 22.01.2024).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

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».