LIGHT CONCRETE COMPOSITE SLAB WITH FLEXIBLE REINFORCEMENT STRESS-STRAIN STATE MODELING BY FINITE ELEMENT METHOD
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2017.49.856Keywords:
light concrete composite slab, profiled steel sheeting, polystyrene concrete, reinforcement, deformation property, load, finite element method (FEM)Abstract
The light concrete (polystyrene concrete) composite slab with profiled steel sheeting was considered. In this slab, the flexible reinforcement (PMA-2) was used as strengthening. Previous experimental studies have shown that this slab has increased carrying capacity in 2.4 times compared with a similar slab without additional anchoring means. The finite element method (FEM) was used for a detailed study of the PMA-2 slab work and its components. The calculations of light concrete composite slab allowed to investigate the work of profiled steel sheeting, material contact, their bundles, as well as the work of the reinforcement and its influence on the stress-strain state parameters of polystyrene concrete and profiled steel sheeting. Comparison by FEM calculations with experimental data confirmed the accuracy and adequacy of the developed model for PMA-2 slab.
References
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Designers’ Guide to Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures : 2th editions / Roger P. Johnson. – 2011. – 310 р.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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
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.
