Анкета автора(ов)
| Фамилия, имя, отчество, учёная степень, звание, должность. Полное и сокращённое наименование организации, адрес организации. | Мирсаяпов Илшат Талгатович, доктор технических наук, доцент, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Минзянов Рустам Ильдарович, ассистент, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Зайнутдинов Алмаз Маратович, инженер-проектировщик, ПИ Союзхимпромпроект, г. Казань, Российская Федерация E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript |
| Название статьи. | Численное исследование напряженно-деформированного состояния в зоне контакта бетона и арматуры при статическом нагружении |
| Аннотация. | Метод конечных элементов используется для имитации поведения зоны контакта «бетон-арматура» при испытании на отрыв одиночного стержня, заделанного в бетонный блок. В предлагаемой модели в зону контакта вводятся элементы, моделирующие деформации арматуры и окружающего бетона и имитирующие перенос нагрузки. Такой подход позволяет точно моделировать нелинейный отклик при высоких ограничивающих давлениях. Цель исследования: при заданных геометрических, физико-механических характеристиках выбрать наиболее подходящие теории прочности материалов для использования созданной модели при решении научных, технических и инженерных задач. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач: создать компьютерную модель, задать ей необходимые характеристики материалов для корректной работы; выполнить верификационный расчет, сравнить его с существующими экспериментальными и теоретическими исследованиям; сделать вывод о работоспособности модели и областях ее применения. Результаты. Предложена модель в программном комплексе Ansys, основанная на методе конечных элементов. При разработке модели учитывался опыт отечественных и зарубежных ученых и исследователей в части выбора конечных элементов. Модель учитывает реальные геометрические, механические, физические параметры объектов. Модель позволяет задать различную геометрию и физико-механические характеристики материалов. Получены результаты испытания 9 образцов. Приводится сравнение конечно-элементной модели с натурными экспериментами. Выводы. В результате сравнения установлено, расчет по предложенной численной модели хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований других авторов. Данную модель рекомендуется использовать для определения напряжений и перемещений в контактной зоне «бетон-арматура» для решения научных и инженерных задач. |
| Ключевые слова. | железобетон; сцепление арматуры с бетоном; метод конечных элементов; модель пластичности повреждений бетона 2 (CDPM2); испытание на отрыв |
| First name, Middle name, Last name, Scientific degree, Scientific rank, Current position. Full and brief name of the organization, The organization address. | Ilshat T. Mirsayapov, Doctor of technical sciences, associate professor, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Rustam I. Minzyanov, assistant, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Almaz M. Zainutdinov, project engineer, Design Institute Soyuzkhimpromproekt, Kazan, Russian Federation E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript |
| Title of the article | Numerical study of the stress-strain state in the contact zone of concrete and reinforcement under static loading |
| Abstract. | The Finite Element Method is used to simulate the behavior of the concrete-reinforcement contact zone when testing the pull-out of a single bar embedded in a concrete block. In the proposed model, elements are introduced into the contact zone, simulating deformations of reinforcement and surrounding concrete and simulating load transfer. This approach allows accurate modeling of the nonlinear response at high confining pressures. The purpose of the study: for given geometric, physical and mechanical characteristics, to choose the most appropriate theories of the strength of materials for using the created model in solving scientific, technical and engineering problems. To achieve this goal, it is necessary to perform a number of tasks: create a computer model, set the necessary characteristics of materials for it to work correctly; perform a verification calculation, compare it with existing experimental and theoretical studies; make a conclusion about the performance of the model and the areas of its application. Results. We propose a model in the Ansys software package based on the finite element method. When developing the model, the experience of domestic and foreign scientists and researchers in terms of the choice of finite elements was taken into account. The model takes into account the real geometric, mechanical, physical parameters of objects. The model allows you to set different geometry and physical and mechanical characteristics of materials. The test results of 9 samples were obtained. A comparison of the finite element model with full-scale experiments is given. Conclusions. As a result of the comparison, it was established that the calculation by the proposed numerical model is in good agreement with the results of experimental studies by other authors. This model is recommended to be used to determine stresses and displacements in the contact zone "concrete-reinforcement" for solving scientific and engineering problems. |
| Keywords. | reinforced concrete; adhesion of reinforcement to concrete; finite element method; concrete damage plasticity model 2 (CDPM2); pull-out test |
| Для цитирования: | Мирсаяпов Илшат Т., Минзянов Р.И., Зайнутдинов А.М. Численное исследование напряженно-деформированного состояния в зоне контакта бетона и арматуры при статическом нагружении // Известия КГАСУ, 2023, № 3(65), с.122-134, DOI: 10.52409/20731523_2023_3_122, EDN: JKTSTG |
| For citations: | Mirsayapov Ilshat T., Minzyanov R.I., Zainutdinov A.M. Numerical study of the stress-strain state in the contact zone of concrete and reinforcement under static loading // News KSUAE, 2023, № 3(65), p.122-134, DOI: 10.52409/20731523_2023_3_122, EDN: JKTSTG |
