Реакція на ударне навантаження односторонніх залізобетонних плит, модифікованих пластиком, армованим волокном.
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.55.2018.05Ключові слова:
вибухове навантаження, шар ПАВ, метод кінцевих елементів, залізобетонна плита, модифікаціяАнотація
Основною метою сучасної роботи є дослідження структурної поведінки односторонніх залізобетонних плит, модифікованих пластиком, армованим волокном. Модифікація проводиться для підвищення міцності на згин та зсув, покращення стримування та усування пошкоджень, викликаних корозією та розтріскуванням. При модифікації залізобетонних плит ПАВ часто використовується для підвищення міцності на згин, додавши його на сторону розтягування плити в області з максимальним анкером, що призводить до значного збільшення потужності поглинання енергії плити. Метод кінцевих елементів (МКЕ) широко використовується в різних областях для будівельного проектування, в електротехнічній промисловості,
теплоенергетиці та машинобудуванні. У випадку аналізу наслідків вибуху через надмірну вартість, небезпеку експериментів та
надзвичайно коротку тривалість випробування, чисельне моделювання є більш бажаним. Використовується процедура детального
аналізу динаміки, яка базується на застосуванні правила явного інтегрування разом із використанням масивів матриць діагональних
(«зосереджених») елементів, що є обчислювально ефективною для аналізу великих моделей з відносно короткою динамічною
відповіддю та для аналізу надзвичайно переривчастих подій або процесів. Комп’ютерний код ABAQUS використовується для аналізу,
та результати порівнюються з наявними експериментальними результатами в літературі та спостерігається гарна відповідність. Також
можна зробити висновок, що чисельний метод, використаний у цьому дослідженні, добре узгоджується з експериментальною роботою.
Досліджено вплив різних геометричних параметрів, включаючи кількість шарів, орієнтацію волокон та співвідношення сторін плити.
На відміну від доступних експериментальних результатів, показано, що методи моделювання мають високу точність. Встановлено, що
незалежно від орієнтації волокон, зміщення центру плити буде суттєво зменшено. Коли кут орієнтації волокон по відношенню до
головного несучого напрямку плити складає [–20°, 20°], вибухова міцність плити є максимальною. Для плит із низьким
співвідношенням сторін, чим більше число шарів, тим вище вибухова міцність. Для плит із високим співвідношенням сторін відсутні
значні відмінності між різними структурами волокна та збільшення кількості шарів не впливає на вибухову міцність плит.
Завантаження
Посилання
Teng, J.G., Chen, J.F., Smith, S.T., & Lam, L. (2003). Behavior and strength of FRP-strengthened RC structures: а state-of-the-art review. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings, 156, 1, 51–62. DOI: https//doi.org/10.1680/stbu.2003.156.1.51.
Wu, Y.F., & Huang, Y. (2008). Hybrid bonding of FRP to reinforced concrete structures. Journal of Composites for Construction, 12, 3, 266–273. DOI: https//doi.org/10.1061/(ASCE)1090- 0268(2008)12:3(266).
Jin-Won Nam, N., Ho-Jin, K., Sung-Bae, K., Na-Hyun, Y. & Jang-Ho, K. J. (2010). Numerical evaluation of the retrofit effectiveness for GFRP retrofitted concrete slab subjected to blast pressure. Composite Structures, 92, 5, 1212–1222. DOI: https//doi.org/10.1016/j.compstruct.2009.10.031.
Muzsynski, L., & Purcell, M. (2003). Composite reinforcement to strengthen existing concrete structures against air blast. Journal of Composites for Construction, 7, 2, 93–97. DOI: https//doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2003)7:2(93).
Lu, B., Silva, P., Nanni, A., & Baird, J. (2005). Retrofit for blast-resistant RC Slabs with composite materials. Missouri: University of Missouri-Rolla, 230, 1345–1360.
Wu, C., Oehlers, D.J., Wachl, J., Glynn, C., Spencer, A., Matthew, M., & Day, I. (2007). Blast Testing of RC Slabs Retrofitted with NSM CFRP Plates. Advances in Structural Engineering, 10, 4, 397–414. DOI: https//doi.org/10.1260/136943307783239372.
Silva, P.F., & Lu, B. (2007). Improving the blast resistance capacity of RC slabs with innovative composite materials. Composites Part B: Engineering, 38, 5–6, 523–534. DOI: https//doi.org/10.1016/j.compositesb.2006.06.015.
Bibiana, M.L., & Luege, M. (2006). Concrete pavement slab under blast loads. International Journal of Impact Engineering, 32, 8, 1248–1266. DOI: https//doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2004.09.005.
Low, H.Y., & Hao, H. (2001). Reliability analysis of reinforced concrete slabs under explosive loading. Structural Safety, 32, 2, 157–178. DOI: https//doi.org/10.1016/S0167-4730(01)00011-X.
Tai, Y.S., Chu, T.L., Hu, H.T., & Wu, J.Y. (2011). Dynamic response of a reinforced concrete slab subjected to air blast load. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 56, 3, 140–147. DOI: https//doi.org/10.1016/j.tafmec.2011.11.002.
Low, H., Hao, H., & Ma, G.W. (1998). Numerical Simulation of Dynamic Responses of RC Slabs Under Blast Loading. Int. symposium on strength theory. Application development & prospects for 21 st century.
Mosalam, M.K., & Mosallam, A.S. (2001). Nonlinear transient analysis of reinforced concrete slabs subjected to blast loading and retrofitted with CFRP composites. Composites Part B: Engineering, 32, 8, 623–636. DOI: https//doi.org/10.1016/S1359-8368(01)00044-0.
Castedo, R., Segarra, P., Alanon, A., Lopez, L.M., Santos, A.P. & Sanchidrian, J.A. (2015). Air blast resistance of full-scale slabs with different compositions: Numerical modeling and field validation. International Journal of Impact Engineering, 86, 145–156. DOI: https//doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2015.08.004.
Li, J., Wu, C., & Hao, H. (2015). An experimental and numerical study of reinforced ultra-high performance concrete slabs under blast loads. Materials & Design, 82, 64–76. DOI: https//doi.org/10.1016/j.matdes.2015.05.045.
Yao, S., Zhang, D., Chen, X., Lu, F., & Wang, W. (2016). Experimental and numerical study on the dynamic response of RC slabs under blast loading. Engineering Failure Analysis, 86, 120–129. DOI: https//doi.org/10.1016/j.engfailanal.2016.04.027.
ABAQUS standard user’s manual. Ver. 6.10-1. (2010).
Orakcal, K., Massone, L.M., & Wallace, J.W. (2006). Analytical modelling of reinforced concrete walls for predicting flexural and coupled-shear-flexural responses. University of California, Los Angeles. PEER report.
Shima, H, Chou, L, & Okamura, H. (1987). Micro and macro models for bond in reinforced concrete. Journal of Faculty of Engineering, 39, 2, 133–94.
May, G.C., & Smith, P.D. (1995). Blast effects on buildings. Thomas Telford Ltd., London, E14 4 JD.
Wu, C., Oehlers, D.J., Rebentrost, M., Leach, J., & Whittaker, A.S. (2009). Blast testing of ultra-high performance fiber and FRP-retrofitted concrete slabs. Journal of Engineering Structures, 31, 9, 2060– 2069. DOI: https//doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.03.020.
Jones, J., Wu, C., Oehlers, D.J., Rebentrost, M., Leach, J., Whittaker, A.S., Sun, W., Marks, S., & Coppola, R. (2009). Finite difference analysis of simply supported RC slabs for blast loadings. Journal of Engineering Structures, 31, 12, 2825–2832. DOI: https//doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.07.011.
