КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСЕВОГО СЖАТИЯ ПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ, ЗАПОЛНЕННЫХ БЕТОНОМ

DOI: 10.18503/2309-7434-2018-2(12)-28-36

скачать

Авторы:

П.К. ГУПТА, Доктор Ph.D., профессор, кафедра гражданского строительства, Индийский институт технологии в Рурки, Индия

В.К. ВЕРМА, Доктор Ph.D., старший преподаватель, Университет сельского хозяйства и технологий Говинд Баллабх Пант, г. Пантнагар, Уттаракханд, Индия

Э.П. ЧЕРНЫШОВА, доцент, кандидат философских наук, член СПбПО, член Союза Дизайнеров России, кафедра дизайна, Институт строительства, архитектуры и искусства, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия

Аннотация: В прибрежных районах основными причинами разрушения конструкций являются износ бетона и коррозия стали. Кроме того, из-за коррозии арматура теряет прочность и становится малоэффективной. Поэтому, можно сделать вывод, что бетон и арматура должны использоваться таким образом, чтобы они не находились в контакте с морской водой. Это может быть сделано путем обеспечения внешнего защитного слоя из такого материала, который имеет устойчивость к морской воде и морской среде. Пластиковые трубы, заполненные бетоном, могут использоваться в качестве структурного элемента, противостоящего морской среде, с требуемой долговечностью. В настоящем исследовании была разработана конечно-элементная модель с использованием программного комплекса ANSYS для изучения поведения пластиковой трубы, заполненной бетоном. Результаты сопоставлены с экспериментальными данными исследований Ю. Вонга и К. Янга [10]. В работе использовались трубы из полиэтилена высокой плотности (HDPE) с номинальным давлением 0.6, 1.0 и 1.6 МПа диаметром 110 мм и длиной 220 мм. HDPE трубы, заполненные бетоном (CFHT), подвергались осевому сжатию для исследования их поведения под воздействием сжимающей нагрузки. Были предложены две эмпирические зависимости на основе конечно-элементного анализа: одна между боковым давлением (fl) и отношением наружного диаметра к толщине (D/t), а вторая – между параметром разрушения материала (k3) и D/t. Определено, что боковое давление (fl) и параметр разрушения материала (k3) увеличиваются по мере уменьшения отношения (D/t). Также установлено, что боковое давление зависит от прочности на сжатие бетона.

Ключевые слова: трубы из полиэтилена высокой плотности (HDPE), HDPE трубы, заполненные бетоном (CFHT), ограничение, конечно-элементный анализ (FEA).

Список литературы:

  1. ACI-318 (1999). Building code requirements for structural concrete and commentary. Detroit (USA), American Concrete Institute.
  2. Gupta, P.K., Verma, V.K., Ajay Nabam & Ahuja, A.K. (2012). A study on the behavior of axially loaded Unplasticised Poly Vinyl Chloride (UPVC) concrete filled tubes. Proc. fourth international conference on structural stability and dynamics at Jaipur, India.
  3. Hu, H.T., Huang, C.S., Wu, M.H. & Wu, Y.M. (2009). Nonlinear analysis of axially loaded concrete filled tube columns with confinement effect. J. Str. Engg., Vol. 129, No.10, pp. 1322-1231.
  4. Husan-Teh Hu, Huang Chiung-Shiann, Ming-Hsien & Yih-Min Wu (2003). Nonlinear analysis of axially loaded concrete-filled tube columns with confinement effect. J. Str. Engg., Vol. 129, No. 10, pp. 1322-1329.
  5. Kurt, C.E. (1978). Concrete filled structural plastic columns. J. Str. Division, Vol. 104, No. ST1, pp. 55-63.
  6. Mander, J.B., Priestley, M.J.N. & Park, R. (1988). Theoretical stress-strain model for confined concrete. J. Str. Engg., Vol. 114, No. 8, pp. 1804-1830.
  7. Marzouck, M. & Sennah, K. (2002). Concrete filled PVC tubes as compression members. Proc. International congress on challenges of concrete construction at Scotland, U.K.
  8. Richart, F.E., Brandzaeg, A. & Brown, R.L. (1928). A study of the failure of concrete under combined compressive stresses. Bull 185. Champaign (IL, USA); University of Illinois Engineering Experimental station.
  9. Saenz, L.P. (1964). Equation for the stress-strain curve of concrete. ACI Journal, Vol. 61, No. 9, pp. 1229-1235.
  10. Wang Junyan & Yang Quanbing (2010). Experimental study on mechanical properties of concrete confined with plastic pipes. ACI Material Journal, Vol. 107, No. 2, pp. 132-137.
  11. Yuan Wei-bin & Yang Jun-jie (2013). Studies of short concrete filled double skin composite tube columns under axially compressive loads. J. Construction Steel Research, Vol. 80, pp. 23-31.