Численное моделирование напряженно-деформированного состояния балок с жесткой композитной арматурой

Введение. Одним из ключевых этапов разработки BIM-модели является её расчет на восприятие нагрузок и воздействий различного рода. Модель для выполнения таких расчетов выгружается в специализированные программные комплексы. Метод конечных элементов –один из самых распространенных численных методов расчёта конструкций. Его преимущества – возможности расчета конструкций со сложной геометрией путем аппроксимации поверхностей с требуемой степенью точности, учета в составе конструкции материалов с разными свойствами и ряд других. Наиболее существенным недостатком метода является необходимость проведения большого количества вычислений. Современные вычислительные мощности компьютеров позволяют выполнять расчеты довольно быстро, хотя сложность вычислений и требования к расчетам также возрастают.

К одним из перспективных материалов в строительной отрасли относят пултрузионные полимерные профили (ППП). Конструкции с армированием из ППП стали применяться в строительстве недавно; экспериментальные данные, соответственно, представлены в ограниченном количестве. Как и в случае с конструкциями, армированными композитной полимерной арматурой, при использовании ППП в зарубежных расчетных методиках проводят аналогию со стальной жесткой арматурой с поправкой на свойства ППП. Отечественные нормативные документы для конструкций с жесткой композитной армату-рой в настоящее время еще не разработаны, чем и обусловлена актуальность данного исследования.

Целью исследования являются создание конечно-элементной модели для расчетов несущей способности изгибаемых элементов с жесткой композитной полимерной арматурой и анализ полученных результатов.

Методика испытания. В настоящей работе численная реализация модели выполнена в программном комплексе SIMULIA Abaqus, отличающемся рядом преимуществ. Комплекс дает возможность создавать как статическое, так и динамическое загружение, подробно визуализировать результаты расчета, имеет специальные опции для получения решений с учетом нелинейных эффектов (пластичность, ползучесть, изменение жесткости) и другие. Задача решена в пространственной постановке с учетом нелинейных свойств бетона и арматуры.

Результаты. Численная модель может быть использована для дальнейших исследований поведения под нагрузкой конструкций с жесткой композитной арматурой. Предложенная модель дает возможность подобрать оптимальные параметры конструирования изгибаемых элементов с армированием из ППП, использующих прочностные свойства композитного профиля в полной мере. Модель основана на законах деформации бетона и арматуры различных типов, которые имеют опытные подтверждения.

Заключение. Новые возможности прогнозирования прочности и деформативности перспек-тивных материалов и конструкций в программных комплексах, интегрированных с BIM-моделями, дадут современные и востребованные технические решения. Это отвечает принятым в нашей стране стратегическим подходам к цифровой трансформации в строительстве.