Modeling and numerical analysis of prestressed concrete shells

• Autorzy: Antoniak D. , Konderla P.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i numeryczna analiza sprężonych powłok betonowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The tendon element with friction has been developed and successfully introduced into the finite element model of a prestressed shell of general shape. The tendon strain is derived from the parent shell element displacement and the slip of the tendon relative to the shell. The embedded approach has been used with some modifications included which simplified the problem and reduced computational effort needed. The advantages of the developed model include automatic evaluation of prestressing loses due to friction and elastic deformation of concrete, no need of additional link elements between the tendon and the shell, and also the ability to trace the prestressing scheme. The model has been successfully implemented into a computer code. Preliminary test were run to validate the numerical model. Two of therm are presented as numerical examples.

PL

Sformułowano cięgnowy element uwzględniający tarcie i z powodzeniem wprowadzono go do modelu elementów skończonych dla powłok o dowolnym kształcie. Odkszałcenie cięgna wyprowadzono z przemieszczenia macierzystego elementu powłokowego i poślizgu cięgna względem powłoki. Dla cięgien zastosowano tak zwane podejście wbudowane wraz z pewnymi zmianami, które uprościły problem i zredukowały nakład obliczeń. Do zalet modelu należą automatyczne uwzględnianie strat siły sprężającej w wyniku tarcia i sprężystych odkształceń betonu, brak elementów pośrednich łączących cięgno z powłoką oraz możliwość śledzenia schematu sprężania. Model został zaimplementowany we własnym programie komputerowym. Przeprowadzono szereg wstępnych testów numerycznych, aby sprawdzić poprawność modelu. Dwa z takich testów zostały zamieszczone w pracy.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie; analiza numeryczna; powłoka betonowa; powłoka sprężona; cięgno

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 45, nr 2
• Strony: 119--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il.

Twórcy

autor

Antoniak D.

• Wrocław University of Technology

autor

Konderla P.

• Wrocław University of Technology

Bibliografia

• 1. SOHRABUDDIN AHMAD, B.M. IRONS, O.C. ZIENKIEWICZ, Analysis of thick and thin shell structures by curved finite elements, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2, 419-451, 1970.
• 2. D. ANTONIAK, P. KONDERLA, Nonlinear model of prestressing tendons, Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 77, (Suppl.), S17-S18, 1996.
• 3. D. ANTONIAK, P. KONDERLA, Physical modelling of prestressed structures, [in:] Proceedings of the XII Polish Conference on Computer Methods in Mechanics, 99-106, May 1997.
• 4. S. BALAKRISHNAN, D.W. MURRAY, Finite element prediction of reinforced concrete behaviour, Structural Engineering Report No. 138, University of Alberta, Edmonton, Canada 1986.
• 5. B. BUDIANSKY, J.L. SANDERS, On the "best" first order linear shell theory, [in:] Progress in Applied Mechanics, The Prager Anniversary Volume, pp. 129, Macmillan, New York 1963.
• 6. ALLA E. ELWI, T.M. HRUDEY, Finite element model for curved embedded reinforcement, Journal of Engineering Mechanics, 115, 4, 740-754, 1989.
• 7. NASREDDIN EL-MEZAINI, ERGIN ÇITIPITIOĞLU, Finite element analysis of prestressed and reinforced concrete structures, Journal of Structural Mechanics, 117, 10, 2851-2865, 1991.
• 8. G. HOFSTETTER, H.A. MANG, Computational plasticity of reinforced and prestressed concrete structures, Computational Mechanics, 17, 242-254, 1996.
• 9. H.A. MANG, G. MENSCHKE, Nonlinear finite element analysis of reinforced and prestressed concrete structures, Engineering Structures, 13, 2, 211-226, 1991.
• 10. J. MARCINOWSKI, Calculation of nonlinear equilibrium pathes of structures, Archiwum Inżynierii Lądowej, 35, 3-4, 283-297, 1989.
• 11. A.E. NAAMAN, Prestressed concrete analysis and design, McGraw-Hill Book Company, New York 1982.
• 12. S.F. PAWSEY, R.W. CLOUGH, Improved numerical integration of thick shell finite elements, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 3, 575-586, 1971.
• 13. D.V. PHILIPS, O.C. ZIENKIEWICZ, Finite element non-linear analysis of concrete structures, Proceedings of Institute of Civil Engineering, 61, 1, 59-88, 1976.
• 14. A. RANJBARAN, Embedding of reinforcements in reinforced concrete elements implemented in DENA, Computers and Structures, 40, 4, 925-930, 1991.
• 15. P. ROCA, A.R. MARÍ, Nonlinear geometric and material analysis of prestressed concrete general shell structures, Computers and Structures, 46, 5, 917-929, 1993.
• 16. P. ROCA, A.R. MARÍ, Numerical treatment of prestressing tendons in the nonlinear analysis of prestressed concrete structures, Computers and Structures, 46, 5, 905-916, 1993.
• 17. O.C. ZIENKIEWICZ, R.L. TAYLOR, J.M. TOO, Reduced integration technique in general analysis of plates and shells, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 3, 275-290, 1971.