Александр Михайлович Бударин — главный специалист отдела расчетных обоснований
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 2
Alexander M. Budarin — chief specialist of the Structural analysis department
2 Volokolamskoe shosse, Moscow, 125993
Георгий Игоревич Ремпель — главный эксперт отдела расчетных обоснований
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 2
Georgy I. Rempel — chief expert of the Structural analysis department
2 Volokolamskoe shosse, Moscow, 125993
Алексей Александрович Камзолкин — ведущий инженер
125124, г. Москва, 3-я ул. Ямского Поля, д. 18
Alexey A. Kamzolkin — lead engineer
18 3rd Yamskogo Polya st., Moscow, 125124
Владимир Николаевич Алехин — кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой систем автоматизированного проектирования объектов строительства
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19
РИНЦ ID: 549888, Scopus: 7004307891, ResearcherID: B-4747-2016
Vladimir N. Alekhin — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Computer-Aided Design Systems for Construction Projects
19 Mira st., Yekaterinburg, 620002
ID RSCI: 549888, Scopus: 7004307891, ResearcherID: B-4747-2016
Введение. Бетон, будучи неотъемлемой частью современного строительства, представляет собой сложный нелинейный материал. Поведение бетона в значительной степени зависит от вида напряженно-деформированного состояния (НДС) и истории нагружения. Среди элементов вновь возводимых и реконструируемых зданий и сооружений присутствует большое количество конструкций, работающих в условиях трехосного НДС; а также элементов, подверженных циклическим и знакопеременным нагрузкам. В качестве универсального инструмента, который дает возможность с достаточной точностью описывать работу бетона в подобных условиях, может выступать феноменологическая модель материала, применяемая в рамках численных методов. Цель исследования — разработка модели бетона, позволяющей с достаточной точностью описывать поведение материала в рамках статического кратковременного нагружения. Модель должна отражать ключевые особенности поведения бетона: эффекты контракции и дилатации, изменение жесткости в результате знакопеременного и циклического нагружений, влияние вида напряженного состояния на деформативность материала. Кроме того, модель должна иметь алгоритм регуляризации проблемы локализации необратимых деформаций.
Материалы и методы. В качестве основы используются результаты анализа и систематического обобщения данных, полученных из отечественных и зарубежных источников, посвященных вопросам теории пластичности и механики разрушения бетонных и железобетонных конструкций.
Результаты. Модель реализована в программном конечно-элементном комплексе ANSYS, с помощью которого возможно применять пользовательские модели материала. Проведено сравнение результатов лабораторных и численных испытаний, выполненных для бетонных и железобетонных образцов при различных видах НДС.
Выводы. Представленная модель бетона позволяет с достаточной точностью моделировать поведение материала при различных видах НДС в рамках статического кратковременного нагружения, а также отражает главные особенности поведения материала. Для регуляризации проблемы локализации необратимых деформаций в модели используется подход, основанный на теории полосы трещин. Приведены значения всех параметров, необходимых для использования модели материала.
Introduction. Being an integral part of the modern construction, concrete is a complex nonlinear material. The behaviour of concrete depends to a large extent on stress–strain state and loading history. Among the structures of newly constructed and reconstructed buildings, there are a large number of elements operating in the conditions of the triaxial stress–strain state, alternating and cyclic loading. A phenomenological material model used in the numerical methods can serve as a universal tool that allows to describe the behavior of concrete under such conditions. The aim of the research is to develop the concrete model that allows to simulate material behavior with sufficient accuracy under static short-term loading. The model should reflect the key features, which characterizes the behaviour of concrete and have an algorithm for regularizing the problem of localization of irreversible deformations.
Materials and methods. This research is based on the analytical generalization and systematization of the data received from domestic and foreign sources devoted to the plasticity theory and fracture mechanics of concrete and reinforced concrete.
Results. The model was implemented in the ANSYS finite-element software package, with the help of which it is possible to apply custom material models. Comparison of the laboratory and numerical results for concrete and reinforced concrete was made.
Conclusions. The presented model allows to simulate behavior of concrete with substantial accuracy within the static short-term loading and reflects main features of the material behavior. To regularize the problem of localization of irreversible deformations, the model uses an approach based on the crack band theory. The values of all parameters required for the utilisation of the material model are presented.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.