Email this article STUDIES OF DEFLECTIONS OF STATICALLY DETERMINED REINFORCED CONCRETE BEAMS BASED ON A NONLINEAR DEFORMATION MODEL
- Authors: PANFILOV D.A.1, CHEGLINTSEV V.Y.1, ROMANCHIKOV V.V.1, ZHILTSOV Y.V.1
-
Affiliations:
- Samara State Technical University
- Issue: Vol 7, No 4 (2017)
- Pages: 9-13
- Section: Articles
- URL: https://journals.eco-vector.com/2542-0151/article/view/51184
- DOI: https://doi.org/10.17673/Vestnik.2017.04.2
- ID: 51184
Cite item
Full Text
Abstract
In this paper theoretical studies of statically determinated bending reinforced concrete beams of rectangular cross-section on deformation indexes under the eff ect of a short-time uniformly distributed load are viewed. These theoretical studies are based on the main points of the nonlinear deformation model that takes into account the nonlinear work of concrete and fi tments taking into account discrete cracking. The results of calculating the deformation of beams by the method of SP 63.13330.2012 and by authors’ method are proposed as well as the results of a numerical experiment with the identifi cation of the stress-strain state of statically determinated beams in the form of a fi nite element model in the program complex «Lira CAD-2017R3» using a linear and non-linear sett ing of characteristics of concrete and reinforcement. Based on the results of theoretical studies, the calculation results by the methodology of the current standard with a numerical experiment, as well as with the authors’ calculation methodology are compared. All calculations and loading schemes in this technique are given taking into account the possibility of further experimental studies.
Full Text
Целью исследования, в продолжение проведенных исследований [1-6], является изучение методик расчета прогибов статически определимых железобетонных балок под действием равномерно распределенной нагрузки, а также сравнение результатов теоретического исследования. Схема загружения разработана с условием дальнейшего проведения экспериментальных исследований. Нагрузка принята эквивалентной равномерно распределённой. Расчетная схема исследуемых образцов представлена на рис. 1. Объектом исследования служит статически определимая железобетонная балка с прямоугольным поперечным сечением b=200 мм, h=400 мм и расчетным пролётом L=3700 мм. Образцы изготовлены из бетона класса B30 с использованием рабочей арматуры в растянутой зоне 2[1]25 А400. Схема армирования исследуемых образцов представлена на рис. 2. В рамках теоретического исследования выполнен расчет по методике СП 63.13330.2012 [7]. В результате получен максимальный прогиб балки, равный 11,879 мм при нагрузке P=56,404 кН. Также было выполнено численное моделирование в программном комплексе «Лира САПР-2017R3». Расчет модели был произведен в линейной и нелинейной постановке характеристик бетона и арматуры. Результаты расчета прогибов и усилий в балках приведены на рис. 3-6. Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 4 10 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ Рис. 2. Схема армирования исследуемых образцов Рис. 3. Прогиб балки при линейной постановке численного эксперимента в ПК «Лира САПР-2017R3» Рис. 4. Прогиб балки при нелинейной постановке численного эксперимента в ПК «Лира САПР-2017R3» Рис. 1. Расчетная схема исследуемых образцов Для линейного расчета принимался 10-й тип конечного элемента - универсальный пространственный стержень; для нелинейного конечного элемента - 201-й тип - физически нелинейный стержневой конечный элемент. Параметры нелинейности бетона и арматуры представлены на рис. 7 и 8. В результате моделирования численного эксперимента в ПК «Лира САПР- 2017» прогиб изгибаемой железобетонной балки составил: в линейной постановке - 4,08 мм; в нелинейной постановке - 9,47 мм. 11 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 4 Д.А. Панфилов, В.Ю. Чеглинцев, В.В. Романчиков, Ю.В. Жильцов Рис.5. Изгибные моменты Nx (сверху) и Ny (снизу) в линейной постановке Рис. 6. Изополя напряжений Nx (сверху) и Ny (снизу) в нелинейной постановке В результате проведенных теоретических исследований можно сделать вывод, что значение прогиба изгибаемой статически определимой железобетонной балки при равномерно распределенном нагружении, полученное в нелинейном расчете в ПК «Лира САПР-2017R3», показало наилучшую сходимость с данными расчета по авторской методике и нормативным значением (табл. 1). Проведенные исследования подтверждают, что учет нелинейных свойств бетона и арматуры влияет на точность расчета прогибов. Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 4 12 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ Рис.8. Параметры нелинейности арматуры Рис. 7. Параметры нелинейности бетона Таблица 1 Сводная таблица результатов теоретического исследования Основные показатели Расчет железобетонной балки согласно СП 63.13330.2012 [7] Расчет железобетонной балки по авторской методике Расчет изгибаемой железобетонной балки в ПК «Лира САПР-2017R3» линейный нелинейный Прогиб, мм 13,25 12,96 4,33 12,47 Отклонение от нормативных значений, % - 2,18 67,3 5,88 На основании проведенных теоретических исследований, с учетом ранее проведенной работы [1-6], планируется выполнение экспериментальных исследований с целью уточнения методики расчета прогибов изгибаемых статически определимых железобетонных балок.×
About the authors
Denis A. PANFILOV
Samara State Technical University
Email: vestniksgasu@yandex.ru
Vladimir Yu. CHEGLINTSEV
Samara State Technical University
Email: vestniksgasu@yandex.ru
Vyacheslav V. ROMANCHIKOV
Samara State Technical University
Email: vestniksgasu@yandex.ru
Yury V. ZHILTSOV
Samara State Technical University
Email: vestniksgasu@yandex.ru
References
- Панфилов Д.А., Худяев Е.Н. Исследования прогибов изгибаемых железобетонных балок при равномерно распределенной нагрузке // Современные проблемы расчета и проектирования железобетонных конструкций многоэтажных зданий: сборник докладов Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения П.Ф. Дроздова (15 октября 2013 г.)/ Московский гос. строит. ун-т. М., 2013. С. 175-179.
- Панфилов Д.А., Худяев Е.Н. Теоретические и экспериментальные исследования прогибов изгибаемых железобетонных статически определимых балок при кратковременном равномерно распределенном нагружении // Актуальные проблемы архитектуры и строительства: материалы Международной научно-практической конференции. Самара, 2014. С. 9-14.
- Panfilov D.A., Pischulev A.A., Romanchikov V.V. The methodology for calculating deflections of statically indeterminate reinforced concrete beams (based on nonlinear deformation model) // Procedia Engineering. 2016. Т. 153. С. 531-536.
- Panfilov D.A., Pischulev A.A. The analysis of deflections of pre-stressed reinforced concrete beams exposed to short duration uniform loading // Procedia Engineering. 2015. Т. 111. С. 619-625.
- Panfilov D.A., Pischulev A.A. The methodology for calculating deflections of reinforced concrete beams exposed to short duration uniform loading (based on nonlinear deformation model) // Procedia Engineering. 2014. Т. 91. С.188-193.
- Murashkin G., Murashkin V., Panfilov D. An Improved Technique of Calculating Deflections of Flexural Reinforced Concrete Elements Made of Conventional and High-Strength Concrete/ G. Murashkin, V. Murashkin, D. Panfilov // Journal of Civil Engineering and Architecture/ USA. Feb.2013. Vol. 7, №.2 (Serial No.63). Рp.125-131.
- СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СП 52-101-2003 / Минрегион развития РФ. М., 2011. 161 с.
Supplementary files
