TAKING INTO ACCOUNT THE NONLINEARITIES OF RESOURCE-SAVING STEEL-CONCRETE STRUCTURES DURING FINITE ELEMENT MODELING OF THEIR OPERATION

Abstract

construction, steel-reinforced concrete, nonlinearity, modeling, discreteness, analysis, software.

A distinctive feature of steel-reinforced concrete elements is the combined operation of materials with different physical and mechanical properties and different deformation laws. In particular, it is known that steel behaves linearly in the elastic stage of its operation, while concrete deforms non-linearly practically from the initial stages of loading. The multi-stage creation of steel-reinforced concrete structures, when the steel part can independently absorb the load from the freshly laid monolithic concrete part during creation, causes a complex redistribution of internal forces over time, or so-called genetic nonlinearity. Numerical calculation methods, in particular the finite element method, create new opportunities for modeling complex stress-strain states of steel-reinforced concrete structures, taking into account the specified nonlinearities. The choice of software package for a specific study should be made taking into account the specifics of the task, the required level of modeling detail, the availability of software, and experience with the relevant software product. A comparative analysis of the capabilities of finite element modeling software packages showed that the LIRA-SAPR software package has the most advanced and convenient tools for modeling the stages of construction of building structures, setting initial stresses in structural components before combining them into a single calculation scheme, i.e., taking into account genetic nonlinearity thanks to specialized step processors. The universal software packages ANSYS, ABAQUS, and Femap with NX Nastran have broader capabilities for modeling physical nonlinearity and material damage, but modeling the stages of structural manufacturing in these software packages is less convenient and requires more detailed configuration of the sequence of calculation steps.

1. Крусь Ю. О. Зв’язок між напруженнями і деформаціями бетону за різних силових режимів короткочасного осьового стиску. Технічні науки та технології, 2022, № 1 (27). С. 184-198.

Krus Yu. O. Zviazok mizh napruzhennyamy i deformatsiyamy betonu za riznykh sylovykh rezhymiv korotkochasnoho osovoho stysku. Tekhnichni nauky ta tekhnolohiyi, 2022, No. 1 (27). P. 184–198.

2. Іваник Ю. І., Демчина Б. Г. Дослідження напружено-деформованого стану сталезалізобетонних попередньо напружених шпренгельних конструкцій в умовах постадійної роботи. Містобудування і територіальне планування, 2016, №61. С. 50-61.

Ivanyk Yu. I., Demchyna B. H. Doslidzhennya napruzheno-deformovanoho stanu stalezalizobetonnykh poperedno napruzhenykh shprenhelʹnykh konstruktsiy v umovakh postadiynoyi roboty. Mistobuduvannya ta terytorialne planuvannya, 2016, No. 61. P. 50–61.

3. Kolchunov V. I., Iakovenko I. A., Dmytrenko E. A. Finite element simulation of the flat problem nonlinearity of concrete and reinforcement adhesion by PC LIRA-SAPR. Civil Building and Engineering Structures, 2016, No. 3. P. 6–15.

4. Hasenko A. V., Novytskyi O. P. Numerical experiment for the determination of the stress-strain condition of the system “Basis – Vibroreinforced soil-cement pile”. International Journal of Engineering & Technology, 2018, 7 (4.8). P. 41–47. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.8.27211

5. Гасенко А. В. Огляд методів створення попередніх самонапружень у згинаних просторових сталезалізобетонних конструкціях. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, 2022, № 41. С. 110-118. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди https://doi.org/10.31713/budres.v0i41.12

Hasenko A. V. Ohlyad metodiv stvorennya poperednikh samonapruzhen u zghynanykh prostorovykh stalezalizobetonnykh konstruktsiyakh. Resursoekonomni materialy, konstruktsiyi, budivli ta sporudy, 2022, No. 41. P. 110–118. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, https://doi.org/10.31713/budres.v0i41.12

6. Азізов Т. Н., Кочкарьов Д. В. Про нелінійність деформування залізобетонних згинальних елементів. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, 2022, № 42. С. 62-75. https://doi.org/10.31713/budres.v0i42.008

Azizov T. N., Kochkarov D. V. Pro neliniynist deformuvannya zalizobetonnykh zghynalnykh elementiv. Resursoekonomni materialy, konstruktsiyi, budivli ta sporudy, 2022, No. 42. P. 62–75. https://doi.org/10.31713/budres.v0i42.008

7. Kitov Yu. P., Verevicheva M. A., Vatulia G. L., Deryzemlia S. V. Design solutions of optimal systems under action of dead and live mobile load. Strength of Materials and Theory of Structures, 2018, No. 100. P. 124–139.

8. Барабаш М., Городецький Д., Ромашкіна М. Розрахунок конструкцій в нелінійній постановці ЛІРА-САПР, 2018. Взято з https://help.liraland.com/uk-ua/high-technology-innovations/nonlinearity-in-lira-sapr.html.

Barabash M., Horodetskyi D., Romashkina M. Rozrakhunok konstruktsiy v neliniyniy postanovtsi LIRA-SAPR, 2018. Взято з https://help.liraland.com/uk-ua/high-technology-innovations/nonlinearity-in-lira-sapr.html.

9. Буцька О. Л., Савицький М. В. Розрахунок плоского залізобетонного збірно-монолітного перекриття з круглопустотними плитами і монолітними ригелями за допомогою ПК SCAD. Будівництво, матеріалознавство, машинобудування, 2013, № 1-3.

Butska O. L., Savytskyi M. V. Rozrakhunok ploskoho zalizobetonnoho zbirno-monolitnoho perekryttya z kruhlopustotnymy plytamy i monolitnymy ryhelyamy za dopomohoyu PK SCAD. Budivnytstvo, materialoznavstvo, mashynobuduvannya, 2013, No. 1–3.

10. Моргун А. С., Сорока М. М. Розв’язання задач параметричної оптимізації будівельних конструкцій в програмному комплексі ANSYS. Вісник ВПІ. Серія: Будівництво, 2017, № 5. С. 18-23.

Morhun A. S., Soroka M. M. Rozviazannya zadach parametrychnoyi optymizatsiyi budivelnykh konstruktsiy v prohramnomu kompleksi ANSYS. Visnyk VPI. Seriia: Budivnytstvo, 2017, No. 5. P. 18–23.