Numerical analysis of steel-reinforced concrete composite girders

• Autorzy: Szajna W. S.

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna stalowo-żelbetowych dźwigarów zespolonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a numerical model of a typical composite girder which consists of a strip of a reinforced concrete slab resting on a steel beam. Compatibility of horizontal displacements is assumed in the slab-beam contact region. The structure is subjected to unidirectional bending. The cross-section is divided into layers, either steel or concrete, and then analysed by applying non-linear characteristics of materials. The problem is solved by employing the finite element method. For a nonlinear system of equations the modified Newton-Raphson method is used. Examples of verification and illustration are enclosed. The stages of the composite structures under increasing loads are analysed in details.

PL

W artykule rozpatruje się konstrukcję zespoloną, składającą się z belki stalowej, na której wykonano płytę żelbetową. Zastosowane łączniki zapewniąją pełne zespolenie płyty i dźwigara (zgodność przemieszczeń powierzchni dolnej płyty i powierzchni górnej dźwigara). Przedstawiono opis modelu numerycznego dźwiga zespolonego, w którym płaszczyzna obciążenia jest jednocześnie płaszczyzną symetrii przekroju. W stosunku do części żelbetowej przyjęto nieliniowe związki pomiędzy naprężeniami i odkształceniami w strefie ściskanej oraz teorię rys rozmytych w strefie rozciąganej z uwzględnieniem zjawiska usztywnienia zbrojenia pomiędzy rysami. Przyjmuje się jednocześnie sprężysto-plastyczny ze wzmocnieniem liniowym związek konstytutywny w odniesieniu do części stalowej przekroju i zbrojenia cześci żelbetowej. Fizycznie nieliniowe zadanie, rozwiązano wykorzystując metodę elementów skończonych w wersji przyrostowo-iteracyjnej. Opracowany model posłużył do wykonania obliczeń weryfikujących poprawność sformułowania, przez porównanie wyników obliczonych przemieszczeń z wynikami eksperymentu. Otrzymano dużą zgodność wyników. Ponadto wykonano obliczenia typowego dźwigara zespolonego. Schemat statyczny przyjęto w postaci belki dwuprzęsłowej. W wyniku przeprowadzonej analizy, zaobserwowano redystrybucję momentów zginających, wywołaną zmianami sztywności materiału dźwigara (zarysowanie betonu, uplastycznienie stali). Zamieszczono wyniki obliczeń w poszczególnych fazach zniszczenia układu.

Słowa kluczowe

EN

composite structures; numerical modelling; finite element method; nonlinear analysis

PL

dźwigar; konstrukcje zepolone; analiza numeryczna; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2005
• Tom: No. 1
• Strony: 261--272
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Szajna W. S.

• Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, 65-516 Zielona Góra, ul. prof. Z. Szafrana 2

Bibliografia

• 1. Hinton E., Owen R.: Finite element software for plates and shells, Prineridge Press, Swansea, 1984.
• 2. Hofstetter G., Mang H.A.: Computation mechanics of reinforced concrete structures, F. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Wiesbaden 1995.
• 3. Balakrishnan S., Murray D.W.: Concrete constitutive model for NLFE analysis of structures, J. Struct. Eng. ASCE, 114, 7 (1988) 1449-1466.
• 4. Radon M., Jarek B.: Influence of the type of connectors on the deflection of composite steel-concrete beams, (in polish), in: Proceedings of VI th Scientific Conference “Composite Structures”, Vol. 1, Zielona Góra 2002, 137-146.