Русский
English 41-53 стр.
Статья посвящена новому разработанному составному конечному элементу, позволяющему моделировать работу трубобетонных колонн с учётом обжатия бетонного ядра со стороны стальной обоймы, а также геометрической нелинейности. В основу вывода разрешающих уравнений, а также выражений для элементов матрицы жёсткости заложена гипотеза плоских сечений. Проведено комплексное тестирование конечного элемента с использованием написанного авторами программного кода на языке MATLAB и ПК ANSYS, а также анализ эффективности нового КЭ в сопоставлении с классическими способами моделирования трубобетонных колонн в современных программных комплексах. Продемонстрировано значительное снижение порядка системы уравнений МКЭ по сравнению с моделированием трубобетонных конструкций в объёмной постановке в существующих расчётных комплексах с применением SOLID-элементов для бетонного ядра, имеющих 3 степени свободы в каждом из узлов, и SHELL-элементов для стальной обоймы, имеющих 6 степеней свободы в каждом из узлов, при сопоставимой точности определения НДС. Поведение стали и бетона в представленной работе принимается линейно-упругим, однако изложенная методика расчёта может быть обобщена на случай применения моделей нелинейного деформирования мате-риалов.
1. Cai S.H.. Modern Street Tube Confined Concrete Structures. Shanghai, China, Communication Press. 2003. 358 p.
2. Grigoryan M.N., Urvachev P.M., Chepurnenko A.S., Polyakova T.V. Determination of the ultimate load for centrally compressed concrete filled steel tubular columns based on the deformation theory of plasticity // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 913.
3. Madenci E., Guven I. The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS. London, Springer International Publishing. 2015. 657 p.
4. Kedziora S., Anwaar M.O.. Concrete-filled steel tubular (CFTS) columns subjected to eccentric compressive load // AIP Conference Proceedings 2060, 020004. 2019.
5. Reddy J.N. Energy Principles and Variational methods in Applied Mechanics. 2nd Edition. New York, John Wiley. 2002. 608 p.
6. Reddy J.N. An Introduction to Nonlinear Finite Element Analysis. Oxford University Press. 2004. 721 p.
7. Segerlind L.J. Applied finite element analysis. New York, John Wiley. 1976. 422 p.
8. Chepurnenko V., Yazyev B., Urvachev P., Avakov A. Determination of stress-strain state of short eccentrically loaded concrete-filled steel tubular (CFST) columns using finite element method with reducing the problem from three-dimensional to two-dimensional // Construction and architecture. 2020. Vol. 8. № 4. P. 87 – 94. DOI 10.29039/2308-0191-2020-8-4-87-94
9. MATLAB Partial Differential Equation Toolbox: User’s Guide, The MathWorks, Inc. 2019. 1784 p.
10. Гайджуров П.П. Методы, алгоритмы и программы расчёта стержневых систем на устойчивость и колебания: учебное пособие. Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2010. 230 с.
11. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. 316 с.
12. Willam K.J., Warnke E.P. Constitutive models for the triaxial behavior of concrete // Proceedings of the International Assoc. for Bridge and Structural Engineering. Vol. 19. P. 1 – 30.
2. Grigoryan M.N., Urvachev P.M., Chepurnenko A.S., Polyakova T.V. Determination of the ultimate load for centrally compressed concrete filled steel tubular columns based on the deformation theory of plasticity // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 913.
3. Madenci E., Guven I. The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS. London, Springer International Publishing. 2015. 657 p.
4. Kedziora S., Anwaar M.O.. Concrete-filled steel tubular (CFTS) columns subjected to eccentric compressive load // AIP Conference Proceedings 2060, 020004. 2019.
5. Reddy J.N. Energy Principles and Variational methods in Applied Mechanics. 2nd Edition. New York, John Wiley. 2002. 608 p.
6. Reddy J.N. An Introduction to Nonlinear Finite Element Analysis. Oxford University Press. 2004. 721 p.
7. Segerlind L.J. Applied finite element analysis. New York, John Wiley. 1976. 422 p.
8. Chepurnenko V., Yazyev B., Urvachev P., Avakov A. Determination of stress-strain state of short eccentrically loaded concrete-filled steel tubular (CFST) columns using finite element method with reducing the problem from three-dimensional to two-dimensional // Construction and architecture. 2020. Vol. 8. № 4. P. 87 – 94. DOI 10.29039/2308-0191-2020-8-4-87-94
9. MATLAB Partial Differential Equation Toolbox: User’s Guide, The MathWorks, Inc. 2019. 1784 p.
10. Гайджуров П.П. Методы, алгоритмы и программы расчёта стержневых систем на устойчивость и колебания: учебное пособие. Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2010. 230 с.
11. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. 316 с.
12. Willam K.J., Warnke E.P. Constitutive models for the triaxial behavior of concrete // Proceedings of the International Assoc. for Bridge and Structural Engineering. Vol. 19. P. 1 – 30.
Чепурненко В.С., Хашхожев К.Н., Языев С.Б., Аваков А.А. Совершенствование расчёта гибких трубобетонных колонн с учётом обжатия в плоскостях сечений // Строительные материалы и изделия. 2021. Том 4. № 3. С. 41 – 53. https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-3-41-53