Kompozitais armuotų sijų tempiamojo betono įtempių ir deformacijų tyrimai

Abstract

Šiame straipsnyje apžvelgiami eksperimentiniai ir teoriniai tyrimai, kurių metu analizuojami betoninių sijų tempiamieji įtempiai ir deformacijos. Straipsnyje nagrinėjamos aštuonios sijos, kurios buvo armuotos įvairia armatūra (polimerine stiklo pluošto, plienine, plieno plaušo). Sijų armavimo koeficientas buvo panašus, tačiau skyrėsi armatūros išdėstymas skerspjūvyje, strypų skaičius ir jų skersmuo. Nustatyta, jog nuo armatūros išdėstymo skerspjūvyje priklauso elemento lenkiamasis standumas. Naudojant bandymo metu gautas momentų ir kreivių diagramas, buvo nustatytos kiekvienos sijos tempiamojo betono įtempių ir deformacijų priklausomybės. Kitaip nei įprasta, atliekant gautų diagramų lyginamąją analizę, buvo atsižvelgta į betono susitraukimą, kuris buvo skirtingas plieniniais ir polimeriniais stiklo pluošto strypais armuotiems elementams. Norint patikrinti fizikinių tempiamojo betono modelių adekvatumą, gautos įtempių ir deformacijų diagramos buvo integruotos į baigtinių elementų programą. Parodyta, kad taikytas tempiamojo betono įtempių ir deformacijų priklausomybių nustatymo metodas yra universalus modeliavimo įrankis, o gautus modelius galima taikyti baigtinių elementų programiniuose paketuose.

Present research experimentally and theoretically investigates deformations and tension-stiffening in concrete beams with different types of reinforcement. The paper reports test results of eight beams reinforced with glass fiber reinforced polymer (GFRP) or steel bars, combined with steel fibers. For given uniform reinforcement ratio, different number and distribution of bars was assumed in the section. It has been shown that distribution of reinforcement had a significant influence on the prediction accuracy of tension-stiffening. Stress-strain tension-stiffening relationships were obtained for each of the beams using the test moment-curvature diagrams. Unlike the common practice, the analysis took into account the shrinkage effect which was different for steel and GFRP reinforced elements. To verify adequacy of the obtained results of constitutive modelling, the derived tension-stiffening relationships were implemented into finite element simulation as material laws for tensile concrete. It was shown that the above inverse approach offers an alternative and versatile tool for constitutive modelling.