Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numeryczna i doświadczalna analiza zginanych, skręcanych i ścinanych belek żelbetowych

Buda-Ożóg L.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 3/I

223--234

PL

W artykule zaprezentowano badania doświadczalne i analizy numeryczne belek żelbetowych zginanych, skręcanych i ścinanych. Przedmiotem analizy były belki wspornikowe wykonane w skali naturalnej o przekroju poprzecznym 30x30 cm. Zbrojenie w belkach ukształtowano na podstawie dwóch różnych modeli Strut and Tie (ST). Dla belki B1 model ST stanowiła kratownica przestrzenna, w której ściskane krzyżulce betonowe wydzielone rysami ukośnymi nachylone są do osi pręta pod kątem 45o. Pręty pionowe kratownicy to rozciągane zbrojenie w postaci strzemion. Pas górny i dolny kratownicy to odpowiednio zbrojenie rozciągane i ściskane pasy betonowe. W przypadku belki B2 model ST stanowiła również kratownica przestrzenna o ściskanych krzyżulcach betonowych nachylonych do osi pręta pod kątem 26,6o. Badania doświadczalne 6 belek przeprowadzono w hali laboratoryjnej Wydziału Budownictwa Inżynierii Środowiska i Architektury Politechniki Rzeszowskiej. W celu oceny nośności i zmian sztywności belek spowodowanych zginaniem, skręcaniem i ścinaniem analizowano zależności: przemieszczenie pionowe - siła obciążająca oraz sztywność przekroju na skręcanie. Symulacje numeryczne badanych belek wykonano w programie ATENA 3D- Studio. Do nieliniowej analizy belek żelbetowych wykorzystano trzy modele betonu tj. model betonu do analizy nieliniowej zaproponowany w Eurokodzie 2, model betonu o nazwie „cementitious”, zaproponowany w programie ATENA, bazujący na zaleceniach Model Code oraz zmodyfikowany przez użytkownika model betonu „cementitious 2”. Zaobserwowano dużą zgodność pomiędzy średnim obciążeniem granicznym uzyskanymi w symulacjach numerycznych a wynikami doświadczalnymi i obrazem zarysowania. W wyniku przeprowadzonych badań doświadczalnych i analiz numerycznych zaobserwowano wpływ przyjętego modelu ST na sztywność i nośność belek.

EN

The paper presents experimental research and numerical simulations of reinforced concrete beams simultaneously exposed to torsional moment, a bending moment and a shear force. Cantilever concrete beams, made in a real scale with cross section 30x30 cm were analysed. Reinforcement in the beams was formed on the basis of two different STMs (Strut and Tie Models). For the beam B1, the ST model was a spatial truss, in which the concrete compression diagonal struts, separated by cracks were inclined to the axis of the chords at the angle of 45°. The vertical elements of the truss represent reinforcement in the form of stirrups. The top and bottom chords of the truss represent tension reinforcement and compressed elements. Analogously to the beam B2, 234 L. Buda-Ożóg the ST model was a spatial truss but in the third STM, the diagonal struts were inclined at the angle of 26.6o. Experimental tests of 6 reinforced concrete beams were performed in the laboratory of The Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture at Rzeszow University of Technology. In order to assess the load bearing capacity and changes in stiffness of the beams due to bending, torsion and shear, the dependencies: vertical displacement - loading and stiffness of the cross section under torsion were analysed. Numerical simulations of the investigated beams by means of the program ATENA 3D were made. Three models of concrete were used for nonlinear analysis of reinforced concrete beams: the nonlinear concrete model proposed in Eurocode 2, the concrete model “cementitious” proposed in the ATENA program and the concrete model “cementitious 2” with the modification by the user. Compatibility between the load bearing capacity obtained in numerical simulations and experimental results was observed. On the other hand, the results obtained from numerical analysis showed slightly different flexural stiffness and stiffness under torsion of the beams compared with the experimental results. On the basis of the experimental research and numerical simulations, a significant influence of ST models on the bearing capacity of the beams was demonstrated.

2

Analiza niezawodności tarcz żelbetowych projektowanych metodą ST

Kujda J., Buda-Ożóg L.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 4/II

257--268

PL

W artykule przedstawiono wyniki analiz i symulacji numerycznych tarczy trójprzęsłowej projektowanej metodą kratownicową z uwzględnieniem struktury niezawodnościowej dla zaproponowanych trzech różnych modeli ST. Badano poziom niezawodności poszczególnych układów kratownicowych oraz zachowanie się konstrukcji pod obciążeniem w przypadku zastosowania odpowiadających rozważanym modelom ST trzech różnych układów zbrojenia. Przeprowadzona analiza wykazała, że mając na uwadze niezawodność jako cel nadrzędny podczas projektowania konstrukcji, zastosowanie metody kratownicowej w analizie elementów o nieliniowym przebiegu naprężeń daje bezpieczne rozwiązania.

EN

In this article the results of the performed analyses as well as of the numerical simulations of concrete shields, designed using strut and tie method and taking into account the reliability structure proposed by three different ST models, are presented and discussed in detail. The reliability of the truss systems were calculated tested when using the three different reinforcement. corresponding to schemes such the models. The analysis showed that with regard to the reliability being a primary objective in structural design, the use of a strut and tie method in the analysis of nonlinear stress distributious provides a safe solution.

3

Ocena nośności skręcanych i ścinanych belek projektowanych z wykorzystaniem modeli ST

Buda-Ożóg L.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 8

100--102

PL

W artykule zaprezentowano zastosowanie przestrzennych modeli ST do projektowania zbrojenia żelbetowej belki jednocześnie skręcanej i zginanej. Analizowano ilość i rozmieszczenie zbrojenia wymaganego z uwagi na zginanie, skręcanie i ścinanie w zależności od przyjętego modelu ST oraz wpływ ukształtowanego zbrojenia na nośność i zarysowanie analizowanego elementu. Porównano trzy modele zbrojenia w zależności od kąta nachylenia krzyżulców ściskanych. Symulacje numeryczne procesu obciążania belek wykonano w programie ATENA 3D. Na podstawie przeprowadzonych analiz nie stwierdzono zależności pomiędzy przyjętym modelu ST a nośnością oraz zarysowaniem badanych belek. Analiza nośności resztkowej belek wykazała, że w belce o nachyleniu krzyżulców ściskanych pod katem 45°, po przekroczeniu obciążenia niszczącego, sztywność przekroju na skręcanie jest wyraźnie mniejsza w porównaniu z innymi modelami.

EN

In this article ST models for design of RC beams exposed to torsion, shear and bending are presented. The amount and placement of reinforcement required due to the bending, torsion and shear depending on the adopted model ST and the influence of shape reinforcement on the load-bearing capacity and cracks were analyzed. Three arrangement of reinforcement depending on the angle of the diagonal strut were compared. Numerical simulations of the loading process of the beams by means of the program ATENA 3D were made. On the basis of the analysis, connection between the model ST and load capacity and cracks of the beams weren’t observed. Analysis of beams residual load capacity showed that in the beam with compression diagonal strut at an angle of 45 °, after the load failure the torsional stiffness of beam has decreased less than in the other ST model.

4

Modele ST w projektowaniu zginanych i skręcanych belek żelbetowych

Buda-Ożóg L.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2015

|

R. 22, nr 12

205--209, CD

PL

Zgodnie z zaleceniami PN-EN-1992-1-1 stosowanie modeli ST jest szczególnie uzasadnione w obszarach dwuosiowego rozkładu naprężeń, to jest krótkich wspornikach, narożach ram czy też strefach przypodporowych belek. Nie są to jednak metody rozpowszechnione, szczególnie w odniesieniu do elementów skręcanych. W niniejszym artykule podjęto próbę zastosowania przestrzennych modeli ST do zaprojektowania zbrojenia w żelbetowych podciągach skręcanych i zginanych. Otrzymane za pomocą analizy ST zbrojenie porównano ze zbrojeniem otrzymanym na podstawie zależność zaproponowanych w punktach 6.2 i 6.3 EC2.

EN

In accordance with the recommendations of PN - EN- 1992-1-1 the use of ST models is particularly justified in the areas of biaxial stress distribution, that is short cantilever, frames corners or shear zones of beams. However, these are not common methods, particularly as far as torsion elements are concerned. This article is an attempt to use three–dimensional ST models for design of RC beams in torsion. The reinforcement obtained by the analysis of ST models has been compared with the reinforcement obtained on the basis of the relationship proposed in Sections 6.2 and 6.3 EC2.

5

Analiza wpływu kształtowania zbrojenia w tarczy projektowanej metodą ST

Buda-Ożóg L.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 4

33--42

PL

Zgodnie z zaleceniami PN-EN-1992-1-1 stosowanie modeli ST jest szczególnie uzasadnione w obszarach dwuosiowego rozkładu naprężeń, to jest krótkich wspornikach i tarczach. W metodzie ST rozpatruje się pola naprężeń spełniające wszystkie warunki równowagi, a następnie sprawdza się czy te pola są polami naprężeń bezpiecznych w całym obszarze konstrukcji. Nie są to jednak metody rozpowszechnione i brak jest zaleceń odnośnie rozkładu zbrojenia otrzymanego z modelu kratownicowego. W niniejszym artykule podjęto próbę analizy wpływu kształtowania zbrojenia tarczy, otrzymanego z modelu ST, na wartości naprężeń, odkształceń i zarysowanie. Przedmiotem analizy była jednoprzęsłowa tarcza niska, obciążona w dwóch punktach o zbrojeniu skoncentrowanym i rozłożonym. Analizę numeryczną tarczy dla różnych przypadków ukształtowania zbrojenia przeprowadzono w programie ATENA 2D. Do modelowania betonu użyto wbudowany w programie model materiałowy SBETA, a do modelowania stali model materiałowy „reinforcement”, zapewniający idealne połączenie między betonem i zbrojeniem. Przeprowadzona analiza potwierdza, że projektowanie z zastosowaniem modeli ST pozwala na bezpieczne oszacowanie nośności elementu. Jest to jednak metoda wymagająca od projektanta umiejętności kształtowania zbrojenia zgodnie z oczekiwanym mechanizmem zniszczenia lub przebiegiem zarysowania. W analizowanej tarczy w przypadku zbrojenia skoncentrowanego zniszczenie nastąpiło na wskutek uplastycznienia stali w strefie przypodporowej, natomiast w tarczy ze zbrojeniem rozłożonym w przęśle w wyniku osiągnięcia przez stal wartości granicznych odkształceń przy uplastycznieniu.

EN

In accordance with the recommendations of PN-EN-1992-1-1, the use of ST models is particularly justified in the areas of biaxial stress distribution, that is, short cantilevers and walls. The method ST deals with the stress fields fulfilling all the conditions of equilibrium, and then checks whether these stress fields are safe in the whole area of the structure. However, these are not widely-used methods and there are no recommendations regarding the reinforcement distribution obtained from the truss model. This article attempts to analyze the impact of reinforcement shaping obtained from ST models on stress, strain and cracking. The analyzed object was a simple wall, loaded at two points of the bars of concentrated and distributed reinforcement. The numerical analysis of the wall for different cases of formation of reinforcement were performed in ATENA 2D. In order to model the concrete, the material model "SBETA" was used, and to model the main reinforcement, the material model "reinforcement" was applied, providing the perfect combination between concrete and reinforcement. The analysis confirmed that a design using the ST model allows for safe estimation of the load of a component. However, this is a method that demands the designer shape reinforcement according to an expected course of damage or scratch mechanism. In the analyzed wall, in case of concentrated reinforcement, destruction occurred as a result of plasticizing steel in the support zone, whereas in case of distributed reinformcement, destruction occurred as a result of reaching the plastic strain limits by the steel in the span.

6

Niezawodności strefy podporowej belek kształtowanej z zastosowaniem modeli ST

Buda-Ożóg L.

Budownictwo i Architektura

|

2013

|

Vol. 12, nr 1

99--106

PL

W niniejszej pracy przedstawiono analizę niezawodności belki żelbetowej, w której strefę przypodporową ukształtowano z zastosowaniem różnych modeli kratownicowych. Model 1 stanowi kratownica otrzymana w wyniku optymalizacji. Model 2 jest modelem intuicyjnym z rozciąganymi prętami pionowymi, odwzorowującymi zbrojenie strzemionami. Modelem 3 jest statycznie niewyznaczalna kratownica. Przeprowadzona analiza wykazała, że statycznie wyznaczalne modele ST mają gorszą strukturę niezawodnościową, a optymalizacja modeli ST powinna być zagadnieniem wielokryterialnym, tak aby otrzymane modele charakteryzowała optymalna sztywność oraz maksymalna niezawodność

EN

The following paper presents the analysis of the reliability assessment of a reinforced concrete beam whose shear zone was formed with the use of various truss models. Model 1 is a truss model that was generated using topological optimization. Model 2 is an intuitive model with vertical, tension bars which represent reinforcement in the shear zone by means of stirrups. Model 3 is a statically indeterminate truss. The conducted analysis of reliability of a support node formed with the use of three substitute trusses of varied topology shows that statically determinate models produce lower structural reliability than statically indeterminate models and thus the optimization of ST models should be considered on multi-criteria basis with the aim of obtaining models that are characterized by optimum stiffness and maximum reliability.

7

Kryteria wyboru modeli analogii kratownicowej ST w projektowaniu elementów żelbetowych

Woliński S.

Inżynieria i Budownictwo

|

2012

|

R. 68, nr 9

494-497

PL

Przedstawiono ogólne zasady i kryteria wyboru modeli ST elementów żelbetowych, koncepcję metody optymalizacji topologii oraz zasady analizy i oceny niezawodności elementów modelowanych za ich pomocą. Zaprezentowano przykłady obliczeń niezawodności modeli ST zbliżonych do optymalnych, które potwierdzają spostrzeżenie o niekorzystnej strukturze niezawodnościowej modeli optymalnych.

EN

The paper deals with general principles and selection criteria for ST models of reinforced concrete elements, the concept of topology optimization and methods of reliability analysis and evaluation of elements modeled using STM. Examples of reliability analysis of closed to optimal ST models, which confirm that such models form unfavorable reliability systems are presented and discussed.

8

Wspomagana badaniami analiza konstrukcji żelbetonowych za pomocą modeli ST

Woliński S.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2010

|

z.57[271], nr 2

67-80

PL

Podstawowe zalety metody analizy i projektowania konstrukcji z betonu za pomocą modeli kratownicowych (modeli ST) to wizualizacja przebiegu sił wewnętrznych i możliwość analizy obszarów konstrukcji, w których rozkład odkształceń jest nieliniowy. Rozróżnia się trzy podstawowe rodzaje elementów modeli ST: ściskane pręty betonowe (pręty-S), rozciągane zbrojenie (pręty-T) i łączące je węzły. Wytrzymałość betonu na ściskanie w prętach-S i węzłach modeli ST, określona na podstawie zaleceń różnych norm i wyników badań doświadczalnych jest bardzo zróżnicowana. Na podstawie opublikowanych wyników badań doświadczalnych, założeń i wzorów normowych można określić uściślone wartości wytrzymałości na ściskanie betonu w prętach-S i węzłach konstrukcji. W pracy przedstawiono procedury statystycznego określenia parametrów i kalibracji wytrzymałości betonu umożliwiające redukcję niepewności w wynikach analizy konstrukcji za pomocą modeli ST. Rozważania te zilustrowano przykładami obliczeń numerycznych.

EN

Advantages of the strut and tie models are that we can visualize the flow of stresses in reinforced concrete structures and members and that they can be used in regions with nonlinear strain distributions. There are three main elements of ST-models: the compression struts, the tension ties and the nodal zones. The permissible compression stress that can be carried by concrete in struts and nodes recommended by different codes and experimental results given by various authors are inconsistent and controversial. Based on the test results and on assumptions and formulas given by different codes and authors, compressive strength of concrete in struts and nodes regions of a structure can be calibrated. The statistical determination procedures of resistance models is discussed and used to reduce uncertainties n the compressive strength of concrete in struts and nodes of ST models. These procedures are explained by an examples of numerical calculations.