Numeryczne modelowanie zachowania elementów żelbetowych z uwzględnieniem osłabienia materiałowego

• Autorzy: Cichorski W. , Stolarski A.

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling of behaviour of the reinforced concrete structures with regard to the material softening

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono analizę wpływu sposobu podziału konstrukcji na elementy skończone na numeryczne rozwiązanie zadania statyki tarcz betonowych i żelbetowych, przy wykorzystaniu modelu betonu wykazującego osłabienie materiałowe. Przyjęcie takiego modelu betonu umożliwia uproszczony opis zarysowania lub zmiażdżenia materiału jako stanów utraty nośności osiąganych w procesie osłabienia materiałowego. Analiza wrażliwości rozwiązania na sposób podziału konstrukcji wymaga uwzględnienia w modelu odkształcenia betonu parametrów opisujących tzw. efekty skali. W niniejszej pracy jako parametry skali przyjęto energię zniszczenia, która jest określana doświadczalnie oraz charakterystyczny wymiar siatki podziału na elementy skończone. W pracy przedstawiono szczegółowe wyniki rozwiązań numerycznych dla tarczy betonowej oraz dla tarczy żelbetowej. Przedstawione wyniki wskazują, że wprowadzenie do modelu betonu parametrów opisujących efekty skali umożliwia zobiektywizowanie wyników numerycznych modelowania zachowania elementów betonowych i żelbetowych z uwzględnieniem osłabienia materiałowego. Analiza numeryczna tarcz żelbetowych wskazuje na zróżnicowanie uzyskanych wyników w zależności od poziomu energii zniszczenia.

EN

The analysis of influence of the manner of dividing of the structure on numerical solution of concrete and reinforced concrete deep beams static problems, using the constitutive model of concrete that demonstrates the material softening, was presented in the paper. Assumption of such a concrete model makes it possible the simplified description of cracking or crushing of material as the states of loss of load-capacity, which are reached in the material softening process during tension or compression. Analysis of numerical solution sensitivity to the manner of structure discretisation requires taking into consideration the parameters, which describe so-called scale effect of the finite elements of discretised structure in the deformation model of concrete. Fracture energy and the equivalent length of the finite element, were assumed as the scale parameters. Detailed results of numerical solutions were presented in the paper for concrete and reinforced concrete deep beams. Presented results indicate that taking into account the scale parameters into the model of concrete makes it possible the objectivisation the numerical results in the range of modelling of the behaviour of concrete and reinforced concrete structures with taking into account the material softening. Numerical analysis for reinforced concrete deep beams indicates the differentiation of the obtained results in according to the fracture energy values.

Słowa kluczowe

PL

mechanika konstrukcji; konstrukcje żelbetowe; tarcze; obciążenie statyczne; nieliniowość fizyczna

EN

mechanics of construction; construction of reinforced concrete; deep beams; static load; physical nonlinearity

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 50, nr 5
• Strony: 47--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Cichorski W.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Inżynierii, Chemii i Fizyki Technicznej, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

autor

Stolarski A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Inżynierii, Chemii i Fizyki Technicznej, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] R. de Borst, Plasticity Based Models and Numerical Methods, Summer Course on Mechanics of Concrete, vol. 1, Janowice - Cracow (Poland), September 1996, 1-70.
• [2] O. Buyukozturk, Nonlinear analysis of reinforced concrete structures, Computers and Structures, vol. 7 (1977), 149-156.
• [3] W. Cichorski, A. Stolarski, Modelling of Nonlinear Behaviour of Reinfoced Concrete Deep Beams, XIII Polish Conference on Computer Methods in Mechanics, Poznań 5-8 May, 1997, 279-286.
• [4] A. Stolarski, W. Cichorski, Metoda analizy niesprężystego zachowania tarczy żelbetowej obciążonej statycznie, Biul. WAT, XLIX, 10(2000), 5-30.
• [5] W. Cichorski, A. Stolarski, Analiza stanu przemieszczenia niesprężystej tarczy żelbetowej obciążonej statycznie, Biul. WAT, L, 5(2000), 41-54.
• [6] W. Cichorski, A. Stolarski Analiza stanu naprężenia niesprężystej tarczy żelbetowej obciążonej statycznie, Biul. WAT, L, 5(2000), 57-79.
• [7] H. Floegl, H. Mang, Tension stiffening concept based on bond slip, Journal of the Structural Division. Proc. ASCE, vol. 108, ST12, December 1982, 2681-2701.
• [8] M. Klisiński, Degradacja i odkształcenia plastyczne betonu, Prace IPPT, 38, Warszawa 1984.
• [9] M. Klisiński, Z. Mróz, Opis niesprężystych deformacji i uszkodzeń betonu, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Z. 193. Poznań 1988.
• [10] F. Leonhardt, R. Walther, Wandartige träger, Report. Deutscher Ausschüß für Stahlbeton, vol. 229, Berlin, Germany 1966.
• [11] P. M. Lewiński, Nieliniowa analiza płyt i tarcz żelbetowych metodą elementów skończonych, PWN, Warszawa - Łódź 1990.
• [12] T. Łodygowski, On avoiding of spourious mesh sensitivity in numerical analysis of plastic strain localisation, Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences, 2 (1995), 231-248.
• [13] T. Łodygowski, Theoretical and numerical aspects of plastic strain localisation, Poznań University of Technology Publishers, 312, Poznań 1996.
• [14] J. M. Minch, A. Trochanowski, The Numerical Modelling and Analysis of RC Cracked. Structures, Challenges to Civil and Mechanical Engineering in 2000 and Beyond, June 2-5, 1997, Wrocław, vol. III, 261-270.
• [15] I. Pamin, Enhanced numerical modelling of reinforced concrete, XIII Polish Conference on Computer Methods in Mechanics, 5-8 May, 1997, Poznań, 3, 1053-1060.
• [16] I. Pamin, R. de Borst, A gradient-enhanced model of concrete fracture, XII Polish Conference on Computer Methods in Mechanics, 9-13 May, 1995, Warszawa - Zegrze, 262-263.
• [17] I. Pamin, R. de Borst, Algorithmic Aspects of Gradient-Dependent Plasticity and Damage Combination, XIV Polish Conference on Computer Methods in Mechanics, 26-28 May, 1999, Rzeszów, 283-284.
• [18] I. Pamin, A. Winnicki, Gradient-enhanced modelling of crack band width and crack spacing in reinforced concrete, 3rd International Conference on Analytical Models and New Concepts in Mechanics of Concrete Structures, Wrocław - Świeradów Zdrój, June 16-19, 1999, 217-222.
• [19] E. Postek, M. Kleiber, Parameter sensitivity of a nuclear containment shell, XIII Polish Conference on Computer Methods in Mechanics, 5-8 May, 1997, Poznań, 3, 1091-1098.
• [20] E. Postek, M. Kleiber, Design sensitivity of reinforced concrete plate/shell structures, XII Polish Conference on Computer Methods in Mechanics, 9-13 May, 1995, Warszawa - Zegrze, 279-280.
• [21] A. Stolarski, Model dynamicznego odkształcania betonu, Archiwum Inżynierii Lądowej, Tom XXXVII, Z. 3-4 (1991), 405-447.
• [22] D. Styś, Size effect in concrete under uniaxial compression, Research methodology of concrete structures organised by Polish Academy of Sciences Branch of Wrocław “School of Youngs". Szklarska Poręba, 28.11-1.12.1996, 275-287.
• [23] A. Winnicki, C. J. Pearce, N. Bićanić, Viscoplastic consistency model for concrete numerical modelling, 3rd International Conference on Analytical Models and New Concepts in Mechanics of Concrete Structures, Wrocław - Świeradów Zdrój, June 16-19, 1999, 2710-278.