Расчет железобетонных конструкций методом конечных элементов
В работах [6, 14, 52, 54, 81, 135-137 и др.] рассматривается моделирование деформаций железобетонных плит с применением метода конечных эле
ментов (МКЭ). В монографии [54] для этой цели формируется плитный конечный элемент, учитывающий включение стержней арматуры в бетон.
В состав матрицы жесткости конечного элемента вводятся фрагменты матриц бетона и арматуры. При этом узлы конечных элементов армирования не являются независимыми и не учитываются при формировании степеней свободы общего элемента. В процессе построения матрицы жесткости общего конечного элемента допускается использование матриц жесткости армирования разных размерностей при условии одинаковости числа степеней свободы узлов. Принимается, что трещины образуются по площадкам главных растягивающих напряжений, когда величины этих напряжений превышают предельные для бетона значения. Железобетон с трещинами представляется сплошным материалом с осредненными на основе подхода В.И. Мурашева механическими характеристиками.В статьях [136, 137] исследован вопрос конечноэлементного моделирования железобетонных систем, в которых применены материалы с усложненными свойствами. В исследовании [136] описаны возможные подходы к анализу деформаций толстых цилиндрических оболочек из разносопротивляющихся материалов с помощью объемных конечных элементов. При описании структурной анизотропии используется модель ортотропного тела. В работе [137] для расчета железобетонных оболочек предложен треугольный плоский конечный элемент с пятью степенями свободы в узле. Нелинейные характеристики железобетона учитываются послойно. Отдельно рассматриваются «бетонные» и «железобетонные» слои с трещинами, в том числе пересекающимися, и без трещин. Нормальные трещины считаются сквозными в пределах каждого слоя и параллельными друг другу с сохранением сцепления арматуры с бетоном на участках между ними.
В матрицу упругости железобетонного слоя вводится функция поврежденности, определяемая с помощью коэффициента В.И. Мурашева. В качестве условия трещинообразования в слоях используется критерий П.П. Баландина.
В работе [6] с использованием МКЭ исследовано напряженно- деформированное состояние слоистой железобетонной пластины, подверженной влиянию агрессивной эксплуатационной среды. При моделировании деформаций применен гибридный конечный элемент, полученный в работе [137]. Неоднородность конструкции принимается во внимание путем расчленения ее по толщине на несколько фиктивных слоев. При трещинообразовании бетон в рассматриваемом слое представляется материалом с трансверсально изотропными свойствами. Плоскость изотропии в этом случае принимается параллельной плоскости трещины.
В исследовании [52] представлена инкрементальная схема деформирования железобетона с учетом физической нелинейности, анизотропии и конструктивной неоднородности. В рамках усложненных систем несущих элементов и узлов их соединения предложены уточненные конечноэлементные модели.
Диссертация [81] посвящена усовершенствованию модели деформирования железобетонных плит с трещинами. При этом использованы диаграммы деформирования бетона и арматуры, трансформированные к условиям плоского напряженного состояния. Расчеты выполнены с помощью МКЭ с учетом возможности образования трещин, конструкционной и приобретаемой анизотропии, связей зацепления берегов трещин.
В исследованиях [14] разработан алгоритм расчета на базе МКЭ напряженно-деформированного состояния железобетонных балок-стенок. Принимается во внимание нелинейное деформирование бетона и арматуры, образование трещин в бетоне, влияние напряженного состояния бетона на его механические характеристики. Рассматривается возможность применения разработанной методики для численного исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных плоскостных конструкций, в том числе балок-стенок.
В книге [159] описывается методика проектирования железобетонных плоских систем на основе результатов их анализа с помощь МКЭ.
При этом в качестве ограничений принимаются требования для конструкционного бетона ACI 318-14 Американского института бетона. Проработаны вопросы проекти-рования железобетонных плит, а также систем панелей при регулярной и нерегулярной сетке колонн.
В публикации [187] на основе теории толстых пластин Рейсснера- Миндлина и составных балочных функций Тимошенко построен 4-узловой слоистый конечный элемент с 24-мя степенями свободы. Рассмотрено его использование для расчетов железобетонных конструкций. Учитывались геометрическая нелинейность, физически нелинейная работа материалов, растрескивание бетона, жесткость растянутого бетона в зоне трещин.
В статье [50] с применением МКЭ исследуются деформации железобетонных балок-стенок с проемами. Используются зависимости деформационной теории пластичности железобетона с трещинами Н.И. Карпенко [45].
В диссертации [80] разработан метод расчета с помощью МКЭ сборномонолитных каркасных систем с плоскими плитами и скрытыми ригелями. Предложен итерационный подход к решению данной физически нелинейной задачи с использованием секущих модулей упругости.
В диссертации [113] проработаны вопросы конечноэлементного анализа деформаций железобетонных плит для условий продавливания. Отмечено хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных при использовании модели поведения бетона с псевдопластическими деформациями и критериями прочности для сложного напряженного состояния.
1.2.
Еще по теме Расчет железобетонных конструкций методом конечных элементов:
- ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ФИЗИЧЕСКИ НЕЛИНЕЙНОЙ ПОСТАНОВКЕ
- ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО РАСЧЕТАМ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ И МЕТОДАМ ОПТИМИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
- ТРЕУГОЛЬНАЯ ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ПЛИТ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОДХОДА К КУСОЧНОМУ ТЕСТИРОВАНИЮ В МЕТОДЕ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
- ОПТИМИЗАЦИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
- РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ С ОДНОСТОРОННИМИ ОПОРНЫМИ СВЯЗЯМИ
- ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО РАСЧЕТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
- РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
- Расчет пластинок в виде частей круга методом масштабирования
- 2.1 Расчет индикатрис диффузионного отражения и рассеяния света поверхностями кристалла с известным микрорельефом с помощью метода геометрооптического приближения.
- Влияние рельефа поверхностей на оптические характеристики элементов из монокристаллов.
- Результаты расчетов и экспериментов
- 4.2. ПРИМЕРЫ ОПТИМИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
- Основные подходы к моделированию деформаций железобетонных плит
- Результаты расчетов и экспериментов
- Анализ методов и устройств трехмерного технического зрения и методов калибровки
- ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА ПЛИТ
- ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ НА ГРУНТОВОМ ОСНОВАНИИ
- ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ
- III ПРИМЕНЕНИЕ МИКФ К РАСЧЕТУ ПЛАСТИНОК С КРИВОЛИНЕЙНЫМИ УЧАСТКАМИ КОНТУРА