Search

Numerical modelling of bond is a challenging due to a number of physical and mechanical phenomena arising from interaction of ribbed reinforcing bars and concrete. In present paper 2D and 3D approaches for bond analysis are compared in terms of global load-displacement behaviour of RC element, formation of microcracks and deterioration of concrete in front of the ribs. Nonlinear Finite element software ATENA was used for both 2D and 3D analysis. It was shown that differences between two approaches are minor and simpler 2D models may be used for the analysis of bond in RC structures. Article in English. Armatūros ir betono sąveikos modeliavimas baigtinių elementų metodu Santrauka Skaitinis armatūros ir betono sąveikos modeliavimas yra įvairiapusis ir sudėtingas uždavinys dėl sąlyčio zonoje vykstančių fizikinių ir mechaninių procesų: betono glemžimo ties rumbeliais, armatūros slinkties, antrinių ir išilginių plyšių formavimosi. Šiame straipsnyje armatūros ir betono sąveika buvo modeliuojama baigtinių elementų metodu, sprendžiant dvimatį (2D) ir trimatį (3D) uždavinius. Gauti rezultatai parodė, kad, sąveiką idealizuojant dvimačiu modeliu, gaunamas charakteringas antrinių plyšių plitimas, betono pažeidimas greta plyšio ir įtempių persiskirstymas tarp armatūros ir betono. Dvimačio modelio rezultatai tik keliais procentais skyrėsi nuo trimačio modeliavimo, todėl skaičiavimo efektyvumo požiūriu 2D modeliai gali būti toliau tobulinami, analizuojant sudėtingesnių gelžbetoninių konstrukcijų elgseną. Reikšminiai žodžiai:gelžbetonis, sukibimas, baigtiniai elementai, pleišėjimas.

The paper presents a modeling technique for bond, cracking and deformation analysis of RC members. The proposed mod-eling technique is not restricted by the geometrical dimensions of the analyzed member and may be applied for various load-ing conditions. Tensile as well as bending RC members may be analyzed using the proposed technique. Adequacy of the modeling strategy was evaluated by the developed numerical discrete crack algorithm, which allows modeling deformation and cracking behavior of tensile RC members. Comparison of experimental and numerical results proved the applicability of the proposed modeling strategy. Article in Lithuanian. Tempiamųjų gelžbetoninių elementų pleišėjimo ir deformacijų modeliavimas įtempių perdavimo algoritmu Santrauka Šiame darbe skaitiškai modeliuojamas gelžbetoninių elementų tinkamumo ribinis būvis, apimantis pleišėjimo, deformacijų ir sukibimo modeliavimą. Siūlomas metodas gali būti taikomas bet kokių geometrinių matmenų elementams, esant įvairioms apkrovimo schemoms ir medžiagų mechaninėms savybėms. Jis gali būti taikomas tiek tempiamųjų, tiek lenkiamųjų armuotojo betono elementų analizei. Siūlomai modeliavimo metodikai patikrinti buvo sukurta skaitinė diskretaus pleišėjimo programa, leidžianti modeliuoti plyšių vystymąsi ir besikeičiantį konstrukcijos standumą. Gautų skaitinių ir eksperimentinių rezultatų palyginimas patvirtino siūlomos metodikos perspektyvumą Reikšminiai žodžiai:gelžbetonis, pleišėjimas, sukibimas, skaitinis modelis.

Armuotas betonas yra kompozitinė medžiaga, sudaryta iš dviejų, iš principo skirtingas mechanines savybes turinčių komponentų: armatūros ir betono. Šių medžiagų sąveika, dažnai vadinama sukibimu, turi lemiamą įtaką konstrukcijų elgsenai, vertinant tiek saugos, tiek tinkamumo ribinius būvius. Tradiciškai gelžbetoninės konstrukcijos projektuojamos remiantis idealaus armatūros ir betono sukibimo prielaida – slinktis, susidaranti kontakto zonoje, yra nevertinama. Šią prielaidą galima taikyti atliekant konstrukcijų saugos ribi-nio būvio skaičiavimus, tačiau vertinant tinkamumo ribinius būvius (plyšio plotį ir deformacijas), toks supaprastinimas dažnai yra nepriimtinas. Nevertinant susidarančios slinkties, gaunamos sudėtingos ir dažnai prieštaringos empirinės plyšio pločio ir deformacijų skaičiavimo formulės. Šiuo metu plačiai taikomose empiriniuose projektavimo normų metoduose plyšio plotis ir konstrukcijos deformacijos apskaičiuojamos taikant skirtingas metodikas, dažnai gaunamos paklaidos artimos šimtui procentų. Alternatyva projektavimo normoms yra skaitiniai konstrukcijų analizės algoritmai. Taikant vieną iš skaitinės konstrukcijų analizės metodų – įtempių perdavimo algoritmą – įmanoma realistiškai sumodeliuoti armatūros slinktį betono atžvilgiu, plyšių plitimą, konstrukcijos deformacijas ir kintantį standumą pleišėjimo proceso metu. Įtempių perdavimo algoritmai yra pagrįsti mechanine armatūros ir betono sąveika lokaliame lygmenyje ir gali būti taikomi įvairių armatūros rūšių (plieninės, kompozitinės) ir betono (plieno plaušu armuoto betono, stipriojo betono) konstrukcijų analizei. Pagrindinis įtempių perdavimo algoritmų trūkumas yra jautrumas pasirinktam armatūros ir betono sąveikos dėsniui. Skir-tingai nuo armatūrai ir betonui taikomų medžiagų modelių, universalaus šių medžiagų sąveikos dėsnio nėra pasiūlyta. Skaičiavimams dažniausiai naudojami supaprastinti sąveikos dėsniai, tinkantys tik atskirais atvejais. Esamus armatūros ir betono sąveikos modelius taikant pleišėjimo ir deformavimosi uždaviniams spręsti dažnai gaunami prieštaringi rezultatai. Šiame darbe siūlomas suderintas gelžbetoninių elementų tinkamumo ribinio būvio analizės metodas, apimantis pleišėjimo, deformacijų ir sukibimo modeliavimą. Siūlomas metodas gali būti taikomas bet kokių geometrinių matmenų elementams, esant įvairioms apkrovimo schemoms bei medžiagų mechaninėms savybėms. Jis gali būti taikomas tiek tempiamųjų, tiek lenkiamųjų armuoto betono elementų analizei. Siūlomai modeliavimo metodikai patikrinti buvo sukurta skaitinė diskretaus pleišėjimo programa, leidžianti modeliuoti plyšių vystymąsi ir besikeičiantį konstrukcijos standumą. Gautų skaitinių ir eksperimentinių rezultatų palyginimas patvirtino siūlomos metodikos perspektyvumą.

The paper discusses the results of experimental and numerical modelling using two beams reinforced with GFRP bars. One beam was made of plain concrete while the other contained short steel fibres. The influence of steel fibres on deflection and cracking behaviour was studied. A comparative analysis of experimental results has shown that steel fibres significantly reduce deflections and average crack width of the beam. Moreover, an addition of steel fibres to the concrete mix led to a more ductile failure mode of the beam. Numerical analysis employing nonlinear finite element software ATENA has revealed that a good agreement between calculated and experimental results regarding an ordinary concrete GFRP reinforced beam can be obtained. Article in Lithuanian. Kompozitiniais strypais armuotų sijų pleišėjimo ir deformacijų analizė Santrauka.Kompozitinės armatūros taikymas betono konstrukcijoms dažnai sukelia šias problemas: neleistinai didelius įlinkius ir atsiveriančius plyšio pločius, trapų konstrukcijų irimą. Straipsnyje pateikiami dviejų vienodos geometrijos kompozitiniais stiklo pluošto strypais armuotų sijų eksperimentiniai ir skaitiniai tyrimai. Vienoje iš sijų į betono mišinį papildomai įdėta plieno plaušo fibrų. Bandymo metu matuoti vidutiniai sijų kreiviai, įlinkiai ir atsiveriantys plyšio pločiai. Atlikus lyginamąją analizę pastebėta, kad plieno plaušo naudojimas padidina stiklo pluoštu armuotų sijų standumą, atsparumą pleišėjimui, sijų suirimo pobūdis tampa plastiškesnis. Sijas sumodeliavus netiesine baigtinių elementų programa ATENA gautas geras eksperimentinių ir skaitinių rezultatų sutapimas įprasto betono stiklo pluošto armatūra armuotai sijai. Raktiniai žodžiai:armuotas betonas; stiklo pluošto armatūra; GFRP; pleišėjimas; eksperimentiniai tyrimai; skaitinis modeliavimas

The paper presents a simple discrete crack model for analyzing the deformation and crack width of reinforced concrete beams. The model is based on a non-iterative algorithm and uses a rigid-plastic bond-slip law and elastic properties of materials. Curvatures and crack widths predicted by the proposed technique were checked against the test results of six experimental beams, reported by the authors and other investigators. The article also proposes and discusses a numerical procedure for deriving the average bond stress with reference to the test data. Serviceability analysis resulted in a reasonable agreement on the test measurements. Lenkiamųjų gelžbetoninių elementų tinkamumo analizė Santrauka.Straipsnyje pateikiamas supaprastintas diskrečiųjų plyšiu modelis gelžbetoninių sijų deformacijų ir plyšio pločio analizei. Modelis pagrįstas neiteraciniu algoritmu, remiantis standžiai plastiniu sukibimo desniu ir tampriosiomis medžiagų savybėmis. Remiantis skirtingų autorių atliktais eksperimentiniais duomenimis, modelis patikrintas skaičiuojant gelžbetoninių sijų kreivius ir plyšio pločius. Apskaičiuotos kreivių ir plyšio pločių reikšmės gana tiksliai sutapo su eksperimentiniais rezultatais. Taip pat pasiūlytas originalus vidutinių sukibimo įtempių apskaičiavimo metodas, remiantis eksperimentiniais lenkiamujų gelžbetoninių sijų bandymo rezultatais. Reikšminiai žodžiai:gelžbetonis,pleišejimas,armatūros sukibimo įtempių ir praslydimo priklausomybė,supaprastintas modelis.

Straipsnyje pateikiamas gelžbetoninių konstrukcijų tempiamojo sustandėjimo modelis, išvestas remiantis Kinijos projektavimo normomis GB 50010-2002. Atvirkštiniu keliu, iš norminių momentų-kreivių diagramų, buvo gautos tempiamo-sios zonos vidutinės įtempių-deformacijų priklausomybės. Gautos priklausomybės, kaip medžiagų modeliai, pritaikytos skai-tinėje lenkiamų elementų analizėje: netiesinėje baigtinių elementų programoje ATENA ir sluoksnių modelyje. Apskaičiuoti skaitinio modeliavimo rezultatai buvo artimi norminiams., Santrauka anglų kalba. Present research aims at deriving a tension-stiffening relations-hip in accordance with the provisions of the Chinese design code GB 50010-2002. Based on the inverse technique, the ten-sion-stiffening constitutive laws were derived from moment-curvature diagrams of reinforced concrete beams calculated by GB 50010-2002. The obtained tension-stiffening law was ap-plied in the numerical study using the nonlinear finite element software ATENA and layer section model. The curvatures by the numerical methods and the code were in good agreement.

Straipsnyje pateikiami dviejų vienodos geometrijos polimerine stiklo pluošto armatūra armuotų sijų eksperimentiniai tyrimai. Vienoje iš sijų į betono mišinį papildomai įdėta plieno plaušo fibrų. Bandymo metu matuoti vidutiniai sijų kreiviai, įlinkiai ir plyšio pločiai. Atlikus lyginamąją analizę pastebėta, kad plieno plaušo naudojimas padidina stiklo pluoštu armuotų sijų standumą, atsparumą pleišėjimui, sijų suirimo pobūdis tampa plastiškesnis. Sijas sumodeliavus netiesine baigtinių elementų programa ATENA gautas geras eksperimentinių ir skaitinių rezultatų sutapimas įprasto betono stiklo pluošto armatūra armuotai sijai., Santrauka anglų kalba. In this paper the experimental results of two beams, reinforced with GFRP bars are presented. In one of the beams short steel fibers were added in concrete mix. The influence of steel fibers on deflection and cracking behavior was studied. Comparative analysis of the experimental results have shown, that steel fibers significantly reduces the deflections and average crack width of the beam. Furthermore the failure mode became more ductile when steel fibers were added. Numerical analysis employing finite element software ATENA has shown that good results can be obtained for beams reinforced with GFRP bars, when con-crete without steel fibers is used.