МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЛЕГКОБЕТОННОЇ КОМБІНОВАНОЇ ПЛИТИ З ГНУЧКИМ АРМУВАННЯМ МЕТОДОМ СКІНЧЕННИХ ЕЛЕМЕНТІВ
Ключові слова:
легкобетонна комбінована плита, профільований настил, полістиролбетон, армування, деформативність, навантаження, метод скінченних елементів (МСЕ)
Анотація
Розглянуто легкобетонну (полістиролбетонну) комбіновану плиту з профільованим настилом, у якій як підсилення використовувалося гнучке армування (ПМА-2). Виявлено з попередніх експериментальних досліджень, що така плита має збільшену у 2,4 раза несучу здатність порівняно з аналогічною плитою без додаткових засобів анкерування. Застосовано метод скінченних елементів (МСЕ) для детального вивчення роботи плити ПМА-2 та її компонентів. Досліджено роботу профнастилу, контакту матеріалів, їх розшарування, а також роботу арматури та її вплив на параметри напружено-деформованого стану полістиролбетону і профнастилу з проведених розрахунків легкобетонної комбінованої плити. Підтверджено точність та адекватність побудованої моделі для плити ПМА-2 порівняннями розрахунків за МСЕ з експериментальними даними.
Посилання
1. Беляева С. Ю. Экспериментальные исследования железобетонных плит, армированных стальным профилированным настилом / С. Ю. Беляева // Збірник наукових праць Донбаського технічнічного університету. – Алчевск: «Ладо» ДГМІ, 2005. – Вип. 20. – С. 344 – 348.
Belyaeva S. Yu. Eksperimentalnyie issledovaniya zhelezobetonnyih plit, armirovannyih stalnyim profilirovannyim nastilom / S. Yu. Belyaeva // ZbIrnik naukovih prats Donbaskogo tehnIchnIchnogo unIversitetu. – Alchevsk: «Lado» DGMI, 2005. – Vip. 20. – S. 344 – 348.
2. Коваль М. П. Дослідження роботи монолітних залізобетонних плит зі сталевим профільованим настилом Н80А та болтовими опорними анкерами при дії статичного й високорівневого малоциклового навантаження / М. П. Коваль, І. О. Кондрюкова // Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. – ПолтНТУ, 2015. – Вип. 1(43). – C. 170 – 177.
Koval M. P. Doslidzhennya roboti monolitnih zalizobetonnih plit zi stalevim profilovanim nastilom N80A ta boltovimi opornimi ankerami pri diyi statichnogo y visokorivnevogo malotsiklovogo navantazhennya / M. P. Koval, I. O. Kondryukova // Zbirnik naukovih prats. Seriya: Galuzeve mashinobuduvannya, budivnitstvo. – PoltNTU, 2015. – Vip. 1(43). – C. 170 – 177.
http://journals.pntu.edu.ua/index.php/znp/article/view/121.
3. Семко О. В. Дослідження напружено-деформованого стану залізобетонних ребристих плит покриттів в розрахунковому комплексі NASTRAN / О. В. Семко, О. А. Крупченко, В. В. Дарієнко, М. І. Глінкін // Проблеми розвитку дорожньо-транспортного і будівельного комплексів : зб. статей і тез Міжнар. наук.-прак. конф. (3-5.10.2013 р). – К-д, 2013. – С. 358 – 363.
Semko O. V. Doslidzhennya napruzheno-deformovanogo stanu zalizobetonnih rebristih plit pokrittiv v rozrahunkovomu kompleksi NASTRAN / O. V. Semko, O. A. Krupchenko, V. V. Darienko, M. I. Glinkin // Problemi rozvitku dorozhno-transportnogo i budivelnogo kompleksiv : zb. statey i tez Mizhnar. nauk.-prak. konf.. – K-d, 2013. – S. 358 – 363.
4. Семко О. В. Експериментальні дослідження обетонованих сталезалізобетонних балок з вигинами / О. В. Семко, О. В. Скиба, Є. В. Гутник // Проблеми розвитку дорожньо-транспортного і будівельного комплексів : зб. статей і тез Міжнар. наук.-прак. конф.
(3-5.10.2013 р). – К-д, 2013. – С. 363 – 366.
Semko O. V. Eksperimentalni doslidzhennya obetonovanih stalezalizobetonnih balok z viginami / O. V. Semko, O. V. Skiba, E. V. Gutnik // Problemi rozvitku dorozhno-transportnogo l budlvelnogo kompleksiv : zb. statey i tez Mizhnar. nauk.-prak. konf. – K-d, 2013. – S. 363 – 366.
5. Семко О. В. Легкий бетон для заповнення порожнин сталевих тонкостінних конструкцій / О. В. Семко, Д. М. Лазарєв, Ю. О. Авраменко // Зб. наук. праць. – К. : ДП НДІБК, 2011. – № 74. – С. 659 – 666.
Semko O. V. Legkiy beton dlya zapovnennya porozhnin stalevih tonkostInnih konstruktsIy / O. V. Semko, D. M. Lazarev, Yu. O. Avramenko // Zb. nauk. prats. – K. : DP NDIBK, 2011. –
№ 4. – S. 659 – 666.
6. Чередніков В. М. Про визначення параметрів напружено-деформованого стану сталезалізо¬бетонних балочних елементів / В. М. Чередніков, О. П. Воскобійник, О. В. Череднікова // Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. – ПолтНТУ, 2012. – Вип. 3(33). – C. 279 – 287.
CherednIkov V. M. Pro viznachennya parametriv napruzheno-deformovanogo stanu stalezali¬zobetonnih balochnih elementIv / V. M. Cherednikov, O. P. Voskobiynik, O. V. Cherednikova // Zbirnik naukovih prats. Seriya: Galuzeve mashinobuduvannya, budivnitstvo. – PoltNTU, 2012. – Vip. 3(33). – C. 279 – 287.
7. Akpoyomare A. I. Virtual testing of composites: Imposing periodic boundary conditions on general finite element meshes / A. I. Akpoyomare, M .I. Okereke, M. S. Bingley // Composite Structures. – 2017. – № 160. – P. 983 – 994.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.10.114.
8. Carrazedo R. Triangular based prismatic finite element for the analysis of orthotropic laminated beams, plates and shells / Rogério Carrazedo, Humberto Breves Coda // Composite Structures. – 2017. – № 168. – P. 234 – 246.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.02.027.
9. Cherednikov V. Evaluation of the warping model for analysis of polystyrene concrete slabs with profiled steel sheeting / V. Cherednikov, O. Voskobiinyk, O. Cherednikova // Periodica Polytechnica Civil Engineering. – 2017. – 61(3). – P. 483 – 490.
https://doi.org/10.3311/PPci.8717.
10. Designers’ Guide to Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures : 2th editions / Roger P. Johnson. – 2011. – 310 р.
11. Buckling and free vibration of shear-flexible sandwich beams using a couple-stress-based finite element / B. R. Goncalves, A. Karttunen, J. Romanoff, J. N. Reddy // Composite Structures. – 2017. – № 165. – P. 233 – 241.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.01.033.
12. Han J.-W. Improved finite element viscoelastic analysis of laminated structures via the enhanced first-order shear deformation theory / J.-W. Han, J.-S. Kim, M. Cho // Composite Structures. – 2017. – № 180. – P. 360 – 377.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.07.099.
13. Kaliakin V. N. Analysis of concrete beams reinforced with externally bonded woven composite fabrics/ V. N. Kaliakin, M. J. Chajes, T. F. Januszka // Composites. – 1996. – Vol. 27B, Part B. – P. 235 – 244.
14. Laim L. Experimental and numerical analysis on the structural behaviour of cold-formed steel beams / L. Laim, J. P. C. Rodrigues, L. S. da Silva // Thin-Walled Structures. – 2013. – № 72. – P. 1 – 13.
15. Semko V. Effect of Bracing Systems on Overall Stability and Deformability of Cold-Formed Steel Roofing Structures / V. Semko, D. Prohorenko // Design, Fabrication and Economy of Metal Structures: International Conference Proceedings 2013, Miskolc, Hungary, April 24 – 26, 2013. – Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2013. – P. 229 – 234.
https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-642-36691-8_35
16. Static flexural response of members pretensioned with multiple layered aramid fiber tendons / M. A. Shahawy, T. Beitelman, M. Arockiasamy, K. S. Sandepudi // Composites. – 1996. – Vol. 27B, Part B. – P. 253 – 261.
17. Teng X. Nonlinear finite element analyses of FRP-strengthened reinforced concrete slabs using a new layered composite plate element / X. Teng, Y.X. Zhang // Composite Structures. – 2014. – № 114. – P. 20 – 29.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.03.040
18. A linear smoothed quadratic finite element for the analysis of laminated composite Reissner–Mindlin plates / D. Wan, D. Hu, S. Natarajan, S. P. A. Bordas, T. Long // Composite Structures. – 2017. – № 180. – P. 395 – 411.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.07.092.
Belyaeva S. Yu. Eksperimentalnyie issledovaniya zhelezobetonnyih plit, armirovannyih stalnyim profilirovannyim nastilom / S. Yu. Belyaeva // ZbIrnik naukovih prats Donbaskogo tehnIchnIchnogo unIversitetu. – Alchevsk: «Lado» DGMI, 2005. – Vip. 20. – S. 344 – 348.
2. Коваль М. П. Дослідження роботи монолітних залізобетонних плит зі сталевим профільованим настилом Н80А та болтовими опорними анкерами при дії статичного й високорівневого малоциклового навантаження / М. П. Коваль, І. О. Кондрюкова // Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. – ПолтНТУ, 2015. – Вип. 1(43). – C. 170 – 177.
Koval M. P. Doslidzhennya roboti monolitnih zalizobetonnih plit zi stalevim profilovanim nastilom N80A ta boltovimi opornimi ankerami pri diyi statichnogo y visokorivnevogo malotsiklovogo navantazhennya / M. P. Koval, I. O. Kondryukova // Zbirnik naukovih prats. Seriya: Galuzeve mashinobuduvannya, budivnitstvo. – PoltNTU, 2015. – Vip. 1(43). – C. 170 – 177.
http://journals.pntu.edu.ua/index.php/znp/article/view/121.
3. Семко О. В. Дослідження напружено-деформованого стану залізобетонних ребристих плит покриттів в розрахунковому комплексі NASTRAN / О. В. Семко, О. А. Крупченко, В. В. Дарієнко, М. І. Глінкін // Проблеми розвитку дорожньо-транспортного і будівельного комплексів : зб. статей і тез Міжнар. наук.-прак. конф. (3-5.10.2013 р). – К-д, 2013. – С. 358 – 363.
Semko O. V. Doslidzhennya napruzheno-deformovanogo stanu zalizobetonnih rebristih plit pokrittiv v rozrahunkovomu kompleksi NASTRAN / O. V. Semko, O. A. Krupchenko, V. V. Darienko, M. I. Glinkin // Problemi rozvitku dorozhno-transportnogo i budivelnogo kompleksiv : zb. statey i tez Mizhnar. nauk.-prak. konf.. – K-d, 2013. – S. 358 – 363.
4. Семко О. В. Експериментальні дослідження обетонованих сталезалізобетонних балок з вигинами / О. В. Семко, О. В. Скиба, Є. В. Гутник // Проблеми розвитку дорожньо-транспортного і будівельного комплексів : зб. статей і тез Міжнар. наук.-прак. конф.
(3-5.10.2013 р). – К-д, 2013. – С. 363 – 366.
Semko O. V. Eksperimentalni doslidzhennya obetonovanih stalezalizobetonnih balok z viginami / O. V. Semko, O. V. Skiba, E. V. Gutnik // Problemi rozvitku dorozhno-transportnogo l budlvelnogo kompleksiv : zb. statey i tez Mizhnar. nauk.-prak. konf. – K-d, 2013. – S. 363 – 366.
5. Семко О. В. Легкий бетон для заповнення порожнин сталевих тонкостінних конструкцій / О. В. Семко, Д. М. Лазарєв, Ю. О. Авраменко // Зб. наук. праць. – К. : ДП НДІБК, 2011. – № 74. – С. 659 – 666.
Semko O. V. Legkiy beton dlya zapovnennya porozhnin stalevih tonkostInnih konstruktsIy / O. V. Semko, D. M. Lazarev, Yu. O. Avramenko // Zb. nauk. prats. – K. : DP NDIBK, 2011. –
№ 4. – S. 659 – 666.
6. Чередніков В. М. Про визначення параметрів напружено-деформованого стану сталезалізо¬бетонних балочних елементів / В. М. Чередніков, О. П. Воскобійник, О. В. Череднікова // Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. – ПолтНТУ, 2012. – Вип. 3(33). – C. 279 – 287.
CherednIkov V. M. Pro viznachennya parametriv napruzheno-deformovanogo stanu stalezali¬zobetonnih balochnih elementIv / V. M. Cherednikov, O. P. Voskobiynik, O. V. Cherednikova // Zbirnik naukovih prats. Seriya: Galuzeve mashinobuduvannya, budivnitstvo. – PoltNTU, 2012. – Vip. 3(33). – C. 279 – 287.
7. Akpoyomare A. I. Virtual testing of composites: Imposing periodic boundary conditions on general finite element meshes / A. I. Akpoyomare, M .I. Okereke, M. S. Bingley // Composite Structures. – 2017. – № 160. – P. 983 – 994.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.10.114.
8. Carrazedo R. Triangular based prismatic finite element for the analysis of orthotropic laminated beams, plates and shells / Rogério Carrazedo, Humberto Breves Coda // Composite Structures. – 2017. – № 168. – P. 234 – 246.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.02.027.
9. Cherednikov V. Evaluation of the warping model for analysis of polystyrene concrete slabs with profiled steel sheeting / V. Cherednikov, O. Voskobiinyk, O. Cherednikova // Periodica Polytechnica Civil Engineering. – 2017. – 61(3). – P. 483 – 490.
https://doi.org/10.3311/PPci.8717.
10. Designers’ Guide to Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures : 2th editions / Roger P. Johnson. – 2011. – 310 р.
11. Buckling and free vibration of shear-flexible sandwich beams using a couple-stress-based finite element / B. R. Goncalves, A. Karttunen, J. Romanoff, J. N. Reddy // Composite Structures. – 2017. – № 165. – P. 233 – 241.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.01.033.
12. Han J.-W. Improved finite element viscoelastic analysis of laminated structures via the enhanced first-order shear deformation theory / J.-W. Han, J.-S. Kim, M. Cho // Composite Structures. – 2017. – № 180. – P. 360 – 377.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.07.099.
13. Kaliakin V. N. Analysis of concrete beams reinforced with externally bonded woven composite fabrics/ V. N. Kaliakin, M. J. Chajes, T. F. Januszka // Composites. – 1996. – Vol. 27B, Part B. – P. 235 – 244.
14. Laim L. Experimental and numerical analysis on the structural behaviour of cold-formed steel beams / L. Laim, J. P. C. Rodrigues, L. S. da Silva // Thin-Walled Structures. – 2013. – № 72. – P. 1 – 13.
15. Semko V. Effect of Bracing Systems on Overall Stability and Deformability of Cold-Formed Steel Roofing Structures / V. Semko, D. Prohorenko // Design, Fabrication and Economy of Metal Structures: International Conference Proceedings 2013, Miskolc, Hungary, April 24 – 26, 2013. – Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2013. – P. 229 – 234.
https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-642-36691-8_35
16. Static flexural response of members pretensioned with multiple layered aramid fiber tendons / M. A. Shahawy, T. Beitelman, M. Arockiasamy, K. S. Sandepudi // Composites. – 1996. – Vol. 27B, Part B. – P. 253 – 261.
17. Teng X. Nonlinear finite element analyses of FRP-strengthened reinforced concrete slabs using a new layered composite plate element / X. Teng, Y.X. Zhang // Composite Structures. – 2014. – № 114. – P. 20 – 29.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.03.040
18. A linear smoothed quadratic finite element for the analysis of laminated composite Reissner–Mindlin plates / D. Wan, D. Hu, S. Natarajan, S. P. A. Bordas, T. Long // Composite Structures. – 2017. – № 180. – P. 395 – 411.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.07.092.
Опубліковано
2017-10-17
Як цитувати
Voskobiinyk O.P. Моделювання напружено-деформованого стану легкобетонної комбінованої плити з гнучким армуванням методом скінченних елементів / O.P. Voskobiinyk, O.V. Cherednikova // ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering. – Полтава: ПНТУ, 2017. – Т. 2 (49). – С. 285-294. – doi:https://doi.org/10.26906/znp.2017.49.856.
Розділ
Статті
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
