Чисельне моделювання залізобетонних пошкоджених згинаних елементів.
Автор: Тринога Юрій Тарасович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: У вступі визначено актуальність теми, мета і основні завдання роботи, загальна характеристика та наукова новизна і практична цінність роботи. Вказано об’єкт, предмет і методи виконання кваліфікаційної магістерської роботи. У першому розділі проведено аналіз стану досліджень залізобетонних конструкцій як і вітчизняній, так і у закордонній інженерній практиці. Наведено різницю між українськими і європейськими нормами щодо підходу до оцінки дефектів і пошкоджень конструкцій. Наведено вплив найбільш зустрічаємих пошкоджень і дефектів, які виникають у залізобетонних конструкціях, а саме корозія і тріщини. Наведено приклади неруйнівних методів випробувань залізобетонних конструкцій, які використовуються для визначення фізикомеханічних властивостей матеріалів і виявлення дефектів у самій конструкції. Проведено загальний огляд CAE програм для комп’ютерного розрахунку з використанням методу скінченних елементів і виокремлено три основні етапи створення розрахункової моделі за допомогою САЕ програм. У другому розділі наведено програму та описано методику виконання експериментальних досліджень. Для проведення випробувань було виготовлено 10 залізобетонних балок, розміри яких складали 2100х200х100мм. Залізобетонні балки було поділено на 5 серій. Зразки першої серії виступали як контрольні зразки, робоча арматура в них була діаметром 20 мм. У зразках 2-5 серії виконано пошарове зточення термічно-зміцненого шару робочої арматури залізобетонної балки з діаметру 20мм до діаметру 12мм з кроком 2мм. Робоча арматура була із арматурної сталі класу А500С. Навантаження на залізобетонні балки подавалося поетапно в третинах прольоту для утворення посередині балки зони «чистого згину». Для отримання значень деформацій стиснутого бетону на верхній грані балки, деформацій розтягнутої арматури та прогинів залізобетонної балки було використано субмікронні комп’ютеризовані індикатори, покази яких передавалися на персональний комп’ютер кожні 30 секунд, а для окремих зразках кожної секунди. У третьому розділі описано використання математичної моделі ВілламаВарнке, яка у програмному комплексі «ANSYS» також відома за назвою скінченного елементу SOLID65 і використовується разом із ним для опису процесів руйнування бетону. Сформовано основні припущення та обмеження для використання скінченного елементу SOLID65. Створено розрахункову модель у програмному комплексі «ANSYS» із присвоєнням усіх необхідних фізико-механічних властивостей матеріалів та заданням параметрів розрахунку. У четвертому розділі наведено результати розрахунків несучої здатностіт та прогинів залізобетонних балок в програмному комплексі «ANSYS» з використанням методу скінченних елементів. Аналіз результатів розрахунку показав, що несуча здатність залізобетонної балки, в якій є зточення термічнозміцненого шару робочої арматури, знижується в порівнянні з контрольною балкою. Руйнування у всіх балках відбувалося по найбільш стиснутій фібрі бетону. Проведено порівняльний аналіз отриманих розрахунку в програмному комплексі «ANSYS» з використанням методу скінченних елементів із результатами випробовування і теоретичними результатами, які були отриманні Бліхарським Я.З. під час виконання дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за темою «Залишковий ресурс залізобетонних конструкцій з пошкодженнями термічно-зміцненої арматури». Після проведеного порівняльного аналізу встановлено що значення отримані при розрахунку в програмному комплексі «ANSYS» значення несучої здатності при досягненні початку межі текучості нижчі на 2-7%, при досягненні граничних деформацій бетону на 4-8% і момент при досягнені граничний прогинів нижчий на 1-15%. Проте, в порівнянні з теоретичними значеннями, які розраховує Бліхарський Я.З. згідно запропоновоною ним методикою з врахуванням особливостей міцнісних характеристик термічно-зміцненої арматури, результати розрахунку за допомогою програмного комплексу «ANSYS» є вищі. Значення несучої здатності вищі на 1-13% і момент при досягнені граничний прогинів на 1-13%. У п’ятому розділі здійснено економічне порівняння. Мета якого полягає в тому щоб встановити чи варто здійснювати підсилення залізобетонної балки, визначивши її несучу здатність за допомогою розрахунку методом скінченних елементів в програмному комплексі «ANSYS» і з використанням розрахунку, запропонованого у дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Бліхарського Я.З. В результаті порівняння здійснено висновок, що при розрахунку несучої здатності залізобетонної балки в програмному комплексі «ANSYS», підсилення балки можна проводити пізніше. Ключові слова: залізобетонна балка, корозія, пошкодження арматури, несуча здатність, метод скінченних елементів, ПК «ANSYS»