Composite beams with indented construction joint – comparison of results of laboratory tests and numerical analysis

Grzegorz  Sadowski; Piotr Wiliński; Anna Halicka

doi:10.35784/bud-arch.2171

Belki zespolone z powierzchnią prefabrykatu ukształtowaną z wrębami – porównanie wyników badań laboratoryjnych i analizy numerycznej

Grzegorz Sadowski

Grzegorz.Sadowski@pw.edu.pl
Instytut Budownictwa; Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii; Politechnika Warszawska Filia w Płocku; ul. Łukasiewicza 17; 09-400 Płock; (Polska)
https://orcid.org/0000-0001-6441-0875

Piotr Wiliński

Instytut Budownictwa; Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii; Politechnika Warszawska Filia w Płocku; ul. Łukasiewicza 17; 09-400 Płock; (Polska)
https://orcid.org/0000-0002-8599-5099

Anna Halicka

Katedra Konstrukcji Budowlanych; Wydział Budownictwa i Architektury; Politechnika Lubelska; ul. Nadbystrzycka 40; 20-618 Lublin; (Polska)
https://orcid.org/0000-0001-5526-8862

DOI: https://doi.org/10.35784/bud-arch.2171

Abstrakt

W pracy przedstawiono analizę porównawczą zachowania się belki zespolonej składającej się z prefabrykatu z powierzchnią ukształtowaną z wrębami oraz betonu uzupełniającego, poddanej czteropunktowemu zginaniu. Otrzymane wyniki z wirtualnego modelu belki zespolonej wykonanego za pomocą metody elementów skończonych (Abaqus/CEA 2019) porównano z wynikami badań laboratoryjnych, w których dla identyfikacji obrazu zarysowania użyto metody obrazowej (DIC – digital image correlation). Wirtualny model belki zespolonej został skalibrowany (przez zmianę parametrów styku pomiędzy betonami) w taki sposób, aby odspojenie pomiędzy betonami powstało przy tym samym obciążeniu, co w badaniach laboratoryjnych. Analiza porównawcza wykazała, że obraz zarysowania od zginania, ścinania oraz obraz rozwoju rys w styku uzyskany metodą elementów skończonych dobrze odzwierciedla rzeczywiste wyniki badań. Można przypuszczać, że zarysowanie pomiędzy betonami związane jest z pojawieniem się i propagacją zarysowania od ścinania. Na podstawie analizy MES można stwierdzić, że zjawiska identyfikowane jako „shear friction” oraz „dowel action” w znacznym stopniu uaktywniają swoje działanie po zarysowaniu styku.

Słowa kluczowe:

belka zespolona, ścinanie w płaszczyźnie zespolenia, rysa, cyfrowa korelacja obrazu (DIC), metoda elementów skończonych (MES)

Bibliografia

Halicka A., A study of the stress-strain state in the interface and support zones of composite structures with shrinkable and expansive concretes. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin, 2007.
Google Scholar

Sadowski G. and Wydra M., “Comparison of methods applied to analysis of crack propagation in reinforced concrete composite beam”, Acta Scientiarum Polonorum Architectura, vol. 1, no. 18, 2019, pp. 3-12. https://doi.org/10.22630/ASPA.2019.18.1.1
DOI: https://doi.org/10.22630/ASPA.2019.18.1.1 Google Scholar

Jabłoński Ł., Influence of surface parameters on static performance of concrete composite t-shaped beams. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin, 2018.
DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201926208003 Google Scholar

Henriques J., Simões da Silva L. and Valente I. B., “Numerical modeling of composite beam to reinforced concrete wall joints. Part I: Calibration of joint components”, Engineering Structures, vol. 52, (July 2013), pp. 747-761. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.03.041
DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.03.041 Google Scholar

Henriques J., Simões da Silva L. and Valente I., “Numerical modeling of composite beam to reinforced concrete wall joints. Part II: Global behavior”, Engineering Structures, vol. 52, (July 2013), pp. 734-746. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.03.040
DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.03.040 Google Scholar

Szczecina M., Tworzewski P. and Uzarska I., “Numerical modeling of reinforced concrete beams, including the real position of reinforcing bars”, Structure and Environment, vol. 10, no. 1, 2018, pp. 28-38. https://doi.org/10.30540/sae-2018-003
DOI: https://doi.org/10.30540/sae-2018-003 Google Scholar

PN-EN 206+A1:2016-12, Concrete – Specification, performance, production and conformity.
Google Scholar

GOM Correlate - Software for 3D Testing Data. Free trial license. Available: http://www.gom.com/3d-software/gom-correlate/ [Access: 15 Dec 2019]
Google Scholar

Aggelis D. G. et al., “Characterization of mechanical performance of concrete beams with external reinforcement by acoustic emission and digital image correlation”, Construction and Building Materials, vol. 47, 2013, pp. 1037-1045. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.06.005
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.06.005 Google Scholar

Tsangouri E. et al., “Detecting the activation of a self-healing mechanism in concrete by acoustic emission and digital image correlation”, The Scientific World Journal, vol. 2013, p. 10, 2013. https://doi.org/10.1155/2013/424560
DOI: https://doi.org/10.1155/2013/424560 Google Scholar

Dassault Systèmes Simulia, Abaqus 6.1 2, Abaqus 6.12, 2012.
Google Scholar

Kmiecik P., Kamiński M., “Modelling of reinforced concrete structures and composite structures with concrete strength degradation taken into consideration”, Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 11, iss. 3, 2011, pp. 623-636. https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60105-8
DOI: https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60105-8 Google Scholar

Chen G. M., Chen J. F. and Teng J. G., “On the finite element modelling of RC beams shear-strengthened with FRP”, Construction and Building Materials, vol. 32, (July 2012), pp. 13-26. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.11.101
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.11.101 Google Scholar

Chen G. M., Teng J. G., and Chen J. F., “Finite-Element Modeling of Intermediate Crack Debonding in FRP-Plated RC Beams”, Journal of Composites for Construction, vol. 15, iss. 3, (June 2011). https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.00001572011
Google Scholar

Smarzewski P., “Numerical analysis of inelastic reinforced high-strength concrete beams with low reinforcement ratio”, Budownictwo i Architektura, vol. 4, no. 1, 2009, pp. 4-30.
DOI: https://doi.org/10.35784/bud-arch.2331 Google Scholar

Sinaei H. et al., Evaluation of reinforced concrete beam behaviour using finite element analysis by ABAQUS, Scientific Research and Essays, vol. 7, no. 20, 2012.
DOI: https://doi.org/10.5897/SRE11.1393 Google Scholar

Pobierz

Opublikowane

2020-11-02

Cited By / Share