Limit analysis and optimal support of reinforced three-layer circular plates of different resistant materials under non-uniform loading
- Authors: Romanova T.P1
-
Affiliations:
- Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 20, No 3 (2016)
- Pages: 508-523
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/1991-8615/article/view/20513
- DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1467
- ID: 20513
Cite item
Full Text
Abstract
Within the model of an ideal rigid-plastic body the limit behavior of the hybrid composite circular plates is considered. The exact solution of the problem of bending is built for three-layer reinforced circular plates having different angular structure reinforcement at the top and bottom layer. The material of the middle layer and the binder in the upper and lower layers has a yield stress in compression much greater than in tension. In this case the condition of plasticity for the main moments that are based on the structural model of the reinforced layer with one-dimensional states of stress in the fibers has the form of a rectangle of type Johansen condition. The plates are hinge supported along the internal annular contour and have the rigid circular insert in the central part. The plates are under load non-uniformly distributed over the surface of the plate. It is shown that there are a few schemes of limit deformation of the plate, depending on the location of the internal support and on distribution of load. The conditions of implementation are defined for all schemes. The main moments and the velocities of the deflections of the plate are defined at different locations of the internal support. The simple analytic expressions are obtained for the limit load. The optimal location of support is determined. The optimal support is such support, at which the plate has a maximum limit load. It is shown that the optimal position of the support corresponds to the formation of plastic hinge on it. It is obtained that with increase in the applied distributed load in several times, the limit loads will be reduced in the same times and the optimal location of the support will not change. Numerical examples are given. The solution can be useful in engineering practice to evaluate the bearing capacity of three-layer reinforced concrete plates.
Full Text
##article.viewOnOriginalSite##About the authors
Tatiana P Romanova
Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
Email: lab4nemir@gmail.com
(Cand. Phys. & Math. Sci.; lab4nemir@gmail.com), Senior Researcher, Lab. of the Physics of Fast Processes 4/1, Institutskaya st., Novosibirsk, 630090, Russian Federation
References
- Дехтярь А. С. Точечное опирание пластин сложного очертания // Строительная механика и расчет сооружений, 2010. № 2. С. 56-59.
- Дехтярь А. С. Нерегулярные конструкции и целесообразность унификации // Строительная механика и расчет сооружений, 2009. № 5. С. 74-77.
- Романова Т. П. Несущая способность и оптимизация трехслойных армированных круглых пластин из разносопротивляющихся материалов, опертых по внутреннему контуру // Проблемы прочности и пластичности, 2015. № 3. С. 286-300, http://www.unn.ru/e-library/ppp.html?anum=317.
- Yang W. H. How to optimally support a plate // J. Appl. Mech, 1981. vol. 48, no. 1. pp. 207-209. doi: 10.1115/1.3157578.
- Оленев Г. М. Оптимальное расположение дополнительных опор к жесткопластическим круглым пластинкам в случае импульсного нагружения // Уч. зап. Тартуского гос. унта, 1983. № 659. С. 30-41.
- Дехтярь А. С. Оптимальное опирание квадратной пластины // Прикл. мех., 1991. Т. 27, № 6. С. 107-110.
- Дехтярь А. С. Оптимальное размещение колонн в зданиях, возводимых методом подъема // Строительная механика и расчет сооружений, 1989. № 1. С. 14-17.
- Коренева Е. Б., Гросман В. Р. Аналитическое решение задачи о неосесимметричной деформации круглой ортотропной пластины радиально-переменной толщины на точечных опорах // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2015. № 11. С. 94-100.
- Lellep J., Polikarpus J. Optimal design of circular plates with internal supports // WSEAS Transactions on Mathematics, 2012. vol. 11, no. 3. pp. 222-232.
- Wang C. M., Liew K. M., Wang L., Aug K. K. Optimal locations of internal line supports for rectangular plates against buckling // Structural Optimization, 1992. vol. 4, no. 3. pp. 199-205. doi: 10.1007/BF01742745.
- Папковская О. Б., Козин А. Б., Камара Д. Построение и исследование решения задачи антисимметричного изгиба ортотропной полосовой пластины, подкрепленной жесткой опорой // Труды Одесского политехнического университета, 2006. № 2. С. 181-185, http://www.pratsi.opu.ua/articles/show/641.
- Романова Т. П. Оптимальное расположение полигональных внутренних опор к круглым жесткопластическим пластинам // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2014. № 3(36). С. 94-105. doi: 10.14498/vsgtu1312.
- Романова Т. П. Оптимальное опирание жесткопластических одно- и двусвязных полигональных пластин // Вестник ПНиПУ. Механика, 2014. № 4. С. 152-177. doi: 10.15593/perm.mech/2014.4.06.
- Немировский Ю. В., Романова Т. П. Моделирование поведения двусвязной жесткопластической пластины произвольной формы с внутренней криволинейной опорой при взрывных нагрузках // Проблемы прочности и пластичности, 2014. № 2. С. 122-133, http://www.unn.ru/e-library/ppp.html?anum=258.
- Ляхович Л. С., Перельмутер А. В. Некоторые вопросы оптимального проектирования строительных конструкций // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2014. № 10(2). С. 14-23.
- Вохмянин И. Т., Немировский Ю. В. Особенности продольно-поперечного изгиба трехслойных кольцевых пластинок с несимметричными структурами армирования / Краевые задачи и математическое моделирование: Сб. тр. 8-й Всерос. научн. Конф-ции. Т. 1 (1-3 декабря 2006 г.). Новокузнецк, 2006. С. 25-31.
- Немировский Ю. В., Романова Т. П. Расчет динамического деформирования трехслойных железобетонных круглых и кольцевых пластин // Бетон и железобетон, 2011. № 6. С. 26-30.
- Nemirovsky Ju. V., Resnikoff B. S. On limit equilibrium of reinforced slabs and effectiveness of their reinforcement // Archiwum Inżynierii Lądowej, 1975. vol. 21, no. 1. pp. 57-67.
Supplementary files

