Моделирование Shear-изгиб взаимодействия в железобетонных элементов, подвергнутых циклических Боковая загрузка

Расширенный раздел волокна формулируется для моделирования последствий сдвига изгиба взаимодействия в железобетонных (RC) элементы подвергаются циклического нагружения. В этом жесткость основе элементов, приняв Тимошенко теории света, сдвига и изгиба поведения связаны с помощью кинематических предположений. В изгибе, отличается от стандартных элементов волокна, поперечного сечения волокна направлении сжимающих главных напряжений и не приведены в соответствие с элементом продольной оси. Это объясняет вклад в прочность на сдвиг объясняется как арка действий и наклонной линии тяги развивается в приземистый элементов. Кроме того, при сдвиге, фермы так называемых Морша является явно смоделирован с учетом как растяжение и сжатие конкретные диагональных, что позволяет принять только одна ферма для циклического нагружения. Нелинейное поведение материала описывается с помощью соответствующих учредительных отношений, для которых важнейшим вопросам осуществления будут выделены. Предлагаемого элемента была подтверждена путем сравнения с экспериментальными результатами выбранного ..

Ключевые слова: циклические сдвига; волокна элемент, железобетонные; сдвига изгиба взаимодействия.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Железобетонные (RC) элементов могут страдать от различных сбоев при воздействии сильных циклических поперечной нагрузки, такие, как индуцированные землетрясения. Трассировка вернуться к работе Леонхардт, 1 кажется, что для RC элементов, имеющих промежуточные соотношение (2 до 6) между неподдерживаемые длины и поперечного глубинный разрез, отказ может быть смешанного типа, то есть с участием как прочность на изгиб и сдвига механизмов; взаимодействие два в зонах элемент конца еще более усиливается эффект арки.

Метод конечных элементов (СЭ) метод позволяет, в принципе, лучше всего модельного подхода в этих случаях, но страдает от двух главных недостатков в применении к большим структур, подвергнутых сильным сейсмическим требованиям. Большое число элементов, необходимых для описания геометрии с достаточной степенью точности, а также необходимость в точной, многоосевое, нелинейные, циклические определяющие соотношения, требует огромных вычислительных усилий, осложняется еще и проблема анализа и обработки большой объем выходных данных. Волоконно модели могут решить эти проблемы с помощью упрощенного подхода к моделированию. Каждый элемент конструкции (балки, колонки и мост пристани) дискретизация в волокне элементов и напряженно-деформированного истории как для стали и бетона оценивается по всей анализа с помощью одноосных учредительных законов на различных должностях в рамках отдельных сечений. Такой подход обеспечивает уменьшение числа степеней свободы и сохраняет преимущество продукции более знакомые дизайнеры.

В настоящее время лишь небольшое число волокон элементов, на которые приходится сдвига по-разному были сформулированы, как в прямом жесткости framework2 3, и в гибкости context.4-6 первая гибкость основе волокна models5, 6 были в основном посвящены для захвата осевое усилие для гибки момент взаимодействия. Совсем недавно, уточненная модель была предложена др. Petrangeli и др., 7, в котором соответствующие кинематические предположений и учредительных законы позволяют для описания сдвиговых эффектов. Гибкость подхода, принятые некоторыми цитирует модели создает вычислительные проблемы элементом государственной determination8 при вставке в знакомом контексте прямого метода жесткость, хотя и правильно, описывающей форму эпюра изгибающих моментов вдоль элемента. В работах Spacone др. al.5 Petrangeli и др.., 7 эта проблема была решена путем вложения втором итерационных процедур на уровне элемента, в том, что необходимо для обеспечения равновесия в конце каждого шага нагрузки на структуру уровне ..

В этой работе различных подхода к моделированию предлагается, начиная с рассмотрения, что, даже если на самом деле эффект сдвига распространилась по всей элемент, сдвига изгиба взаимодействия более выражен в ограниченных зонах, например, фиксированной региона в конце кантилевера. Только регионах, где сдвига изгиба связи имеет место, как для прочности и жесткости, моделируются с предложенным специальной волокна модели (железобетонных неупругих зоны [RCIZ] модели). Ограниченной длины волокна элемента делает выбор формы функции проще и позволяет принять жесткость подхода. Жесткость подхода, основанного, в свою очередь, устраняет необходимость в итерации, на уровне элемента на этапе определения государства, и поэтому выгодно с вычислительной точки для принятия в сейсмических нелинейного анализа.

Две основные функции характеризуют предлагаемые модели волокна, как считается, уменьшить вычислительные усилия в связи с применением в задачах сейсмики. Прежде всего, одноосного определяющим соотношением для бетона предполагается. В отличии от моделей, предлагаемых на сегодняшний день главным направлением сжатия вращается стресс во время анализа для учета арки действий, и поэтому может быть не по нормали к сечению. Во-вторых, truss9 так называемых Морша в сдвига-стойкой механизм явно смоделирован на основе механической модели.

В дальнейшем разработки FE, в том числе элементов кинематики; моделирование сдвига сопротивляется механизмы и определяющие соотношения для материала модели будет описана. Наконец, элемент будет проверяться по сравнению с некоторыми экспериментальными результатами.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эта статья представляет собой элемент волокна способны к ответственности за циклического сдвига нелинейного поведения, и его связи с изгибом, с помощью сдвига сопротивляется механизмов. Предлагаемого элемент имеет простой реализации существующих смещения кодов на основе ИП, которые сформулированы в жесткости, ориентированных на достижение для FE. Ее эффективность и вычислительных экономики позволит грубого моделирования целых структур, при этом значительные сдвиговые эффекты нелинейного отклика при циклическом или сейсмических сил, а также для экономической оценки повторного цикла требуется на основе оценки выполнения дизайна.

ВОЛОКНА ЭЛЕМЕНТ РАЗРАБОТКИ

Элемент следует подход к жесткости основе волокна элементов представитель членов RC. Геометрии и положения арматуры при описанных разделением выбранных сечений в небольших порциях (волокна), где циклического нелинейного поведения материала следует, различные для бетона и арматуры. Узловой восстановления сил и матрицы жесткости вычисляются интегралы по области этих сечений и последующих интегралы линию вдоль элемента длины. Предлагаемый элемент характеризуется кстати поперечная сила получается, накладывая в сечении различных механизмов сопротивления сдвигу, полученные исходя из теории, балки Тимошенко, чтобы описать сдвига.

Три узла элемента, принятые для получения линейной вариации кривизны (рис. 1 (а)). Для того чтобы избежать блокировки, которая может возникнуть и в короткий нелинейных элементов луча этой кинематической модели, разработка принимает сдвига ограничений method.10, 11 Таким образом, в дополнение к осевой перемещений и к югу ^ ^ = (и ^ 1 к югу ... 3 ^) T поперечных смещений (W ^ югу 1 ^ W ^ ^ к югу 3, V ^ ^ 1 к югу, и к югу V ^ ^ 3) от конечных узлов и узловых вращения подпункт г, 1 ... 3 ^) ^ T зир, к югу п = (и ^ к югу ^ ^ ^ SUP T, V ^ ^ 1 к югу, к югу V ^ 2 ^ W ^ ^ 1 к югу, к югу W ^ 2 ^ ^ к югу уп ^ ^ SUP T ^) ^ ^ SUP T. Заметим, что элемент не входит крутильных степенями свободы.

В соответствии с принятой кинематика света, только ненулевые компоненты тензора деформации техники, перечисленных в и вращение поля внутри элемента следующим образом

... (1a)

... (1b)

... (1c)

, где Обычно центр тяжести, V (х) и ш (х) поперечных перемещений той же точке, к югу . 1 (а) и кривизны В этом деформации сдвига Аху и Обозначая с (х)) ^ T зир вектор обобщенных компоненты деформации, которые могут быть использованы в равной степени для описания деформации поля внутри элемента, по формуле. (1) следующую матрицу соотношение вытекает