Tempiamųjų gelžbetoninių elementų diskrečių plyšių modelio fizikinių parametrų eksperimentiniai ir skaitiniai tyrimai
Disertacijos gynimo komisijos pirmininkas / Dissertation Defence Board Chairman | |
Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member | |
Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member |
Gelžbetoninės konstrukcijos, be privalumų (tinkamos įvairiai apkrautoms, skirtingos geometrinės formos konstrukcijoms, jos pasižymi nedidele kaina, ilgaamžiškumu, mažomis priežiūros išlaidomis) turi ir vieną esminį trūkumą – veikiant išorinėms apkrovoms jos pleišėja. Atsivėrus plyšiams, ne tik staiga mažėja konstrukcijos standumas – plyšiai didelės įtakos turi ir statinio ilgaamžiškumui. Per plyšį patenkantis vanduo, agresyvios cheminės medžiagos ir dujos sukelia armatūros koroziją ir gali greitai suardyti statinį. Gelžbetoninių konstrukcijų pleišėjimo analizė yra vienas sudėtingiausių konstrukcijų mechanikos uždavinių. Net ir taikant šiuolaikinius skaitinius konstrukcijų analizės metodus, sunku tiksliai įvertinti konstrukcijos pleišėjimo pobūdį. Šiuo metu plačiausiai taikomais projektavimo normų metodais pleišėjimo procesas gali būti įvertinamas tik tam tikriems, paprastai apkrautiems elementams. Kita vertus skaitiniai plyšių plitimo ir deformavimo uždaviniai reikalauja ypatingai daug skaičiavimo resursų todėl šiuo metu yra nagrinėjami tik atskiri konstrukciniai elementai. Be to, skaitiniuose algoritmuose taikomi medžiagų modeliai ne visada yra tikslūs ir kartais empirinės projektavimo normų išraiškos yra tikslesnės nei sudėtingi baigtinių elementų modeliai. Šiame darbe autorius plėtoją dar vieną gelžbetonio pleišėjimo modeliavimo kryptį – įtempių perdavimo (diskrečiųjų plyšių) algoritmus. Taikant įtempių perdavimo algoritmus gaunami deformacijų ir pleišėtumo rezultatai iš esmės priklauso nuo skaičiavimams taikomų armatūros ir betono sąveikos modelių. Norint tiksliai įvertinti armatūros ir betono sąveikos pobūdį ir gautus rezultatus taikyti skaitiniuose algoritmuose, darbo autorius atliko eksperimentinius bandymus matuodamas armatūros deformacijų pasiskirstymą tempiamuosiuose gelžbetoniniuose lementuose. Remiantis gautais eksperimentiniais rezultatais buvo pasiūlyti įtempių perdavimo algoritmo modeliavimo parametrai. Buvo parodyta, kad taikant šiame darbe pasiūlytus sukibimo įtempių ir slinkties modelio parametrus bei pažeidimo zonos modelį, galima tiksliai sumodeliuoti tiek armatūros deformacijų kitimą elemento ilgyje, tiek visą gelžbetoninio elemento pleišėjimo ir deformavimosi procesą.
Reinforced concrete is the most widely used structural material. Without apparent advantages (suitable for various loading conditions, different geometricshaped structures, durability, low price and maintenance costs), concrete suffers from one main drawback – it cracks under loads. Cracking not only affects the stiffness of structure, but have a significant impact to the building durability. The water, aggressive chemical materials and gases entering into the crack, cause reinforcement corrosion and can quickly damage the building. Cracking analysis of RC is one of the most complicated tasks in structural mechanics. Even using modern numerical methods for structural analysis, it is difficult to predict the real cracking character. The design codes, which are the most broadly used for cracking analysis, are limited to the relatively simple elements, loaded with specific conditions. On the other hand, numerical methods require extreme computational resources to perform cracking analysis. Even using sophisticated numerical simulations, the accuracy of crack width analysis is often inferior in comparison to empirically based design codes. In principle, the accuracy numerical simulations are based on the material models used in the analysis. In present thesis author is using stress transfer algorithms for cracking and deformation analysis of reinforced concrete members. Using the stress transfer approach, the obtained results are governed by the idealization of reinforcement and concrete interaction – bond-slip model. In order to obtain reliable bond-slip relationships, an experimental program, measuring strain distribution in tensile reinforcement was carried out. Using the obtained experimental data, reinforcement and concrete interaction modelling parameters were proposed. It was shown that applying the proposed bond stress and slip model parameters it is possible accurately simulate reinforcement strain variation, predict development of cracks and deformation process of RC element.