Numerical Creep Analysis of Reinforced Concrete Flexural Members/Lenkiamų gelžbetoninių elementų skaitmeninė valkšnumo analizė

Betono pleišėjimo analitinis modelis esant valkšnumui, pateiktas autoriaus jo publikacijoje [5], yra taikomas lenkiamų gelžbetoninių elementų valkšnumo analizei. Nagrinėjamas plokščias elemento lenkimas esant vienai simetrijos ašiai. Skaičiavimas atliekamas baigtiniais laiko intervalais, taikant analitinę betono valkšnumo funkcijos išraišką (5.3). Gniužzdymo zonos betonui taikoma tiesinio valkšnumo teorija (2.1). Tempiamai betono zonai taikoma netiesinė deformacijų prieaugių procedūra. Skerspjūvio standumo parametrai randami, taikant skaitmeninį integravimą. Skaičiavimo algoritmas yra pagrįstas Niutono metodu netiesinėms skerspjūvio deformacijos prieaugių lygtims (3.3) spręsti, kiekvienam laiko intervalui nustatant liestines skerspjūvio standumo charakteristikas. Pagrindinis darbo tikslas yra sukurti efektyvų algoritmą gelžbetoninio skerspjūvio valkšnumo deformacijų analizei ir ištirti galimybes taikyti šį valkšnumo analizės metodą didelių sistemų skaičiavimui baigtiniais elementais. Pagal sukurtą algoritmą autorius sudarė FORTRANO programą skerspjūvio deformacijoms skaičiuoti. Siekiant išaiškinti algoritmo galimybes, buvo atliktas valkšnumo deformacijų skaičiavimas veikiant pastoviam lenkimo momentui laikotarpiu nuo 20 iki 10 000 parų, skaitant nuo betono stingimo pradžios. Betono valkšnumas buvo analitiškai aprašomas pagal darbų ciklo [8] rekomendacijas. Nustatyta, kad sudalinant skerspjūvį į 50 skaitmeninio integravimo sluoksnių ir dalinant visą apkrovimo laikotarpį į 50 laiko intervalų yra gaunama 0.17% armatūros įtempimų paklaida paskutiniame laiko žingsnyje, palyginus su baziniu skaičiavimu su 100 integravimo sluoksnių ir 200 laiko intervalų. Deformacija kiekviename laiko intervale priklauso ne tik nuo įtempimų tame intervale, bet ir nuo visos įtempimų istorijos. Tačiau reikšmingą įtaką turi tik įtempimų prieaugiai pastaraisiais laikotarpiais, ankstesnių laiko intervalų įtempimų prieaugiai gali būti susumuoti į vieną dydį, taip sumažinant laikomos informacijos apimtį. Skaičiavimais nustatyta, kad iš 50 laiko žingsnių palikus tik paskutiniųjų 10 informaciją apie įtempimų prieaugius, gaunama 0.21% armatūros įtempimų paklaida. Be to, šitoks įtempimų istorijos supaprastinimas gerokai pagreitina skaičiavimo procesą, kadangi sumažeja (3.9) formulės sumuojamų dėmenų skaičius. Įtempimai yra vaizduojami netiesiogiai, naudojant ekvivalentę deformaciją (2.3) kaip netiesinės funkcijos įtempimams rasti argumentą. Ši deformacija pasiskirsto supleišėjusios zonos aukštyje tiesiškai, tuo tarpu kai įtempimų diagrama yra ryškiai kreivalinijinė. Ši aplinkybė įgalina daug taupiau vaizduoti tempimo zonos įtempius. Sudarytoji programa ir ja atlikti skaičiavimai rodo, kad siūlomas algoritmas gali būti sėkmingai pritaikytas didesnių konstrukcinių sistemų analizei baigtinių elementų metodu.

This creative work has been published under the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0) license which allows copying, and redistribution as well as adaptation of the original work provided appropriate credit is given to the original author and the conditions of the license are met.