Моделювання методом скінчених елементів механічної поведінки залізобетонної балки, підсиленої вставками зі сплаву пам’яті форми

Анотація

Методом скінчених елементів змодельовано механічні поведінки залізобетонної балки із класичним армуванням та залізобетонної балки,  підсиленої вставками із нікель-титанового сплаву (Ni-Ti) з ефектом надпружності. Розміри балки: h=140 мм; b=80 мм; L=1200 мм. Балка виконана із бетону класу С20/25, арматури 2Ø12 А400С L=1080 мм; монтажної арматури 2Ø6 А240С L=1200 mm, підсилюючої вставки Ni-Ti 2Ø12мм L=120 мм. Моделювання поведінки відбувалося у середовищі ПК ANSYS Workbench 19 R2. Залізобетонну балку розділено на скінченні елементи. Розмір 3D елементів Solid 186 для робочої арматури рівні 12,5 mm, для монтажної арматури Solid 186  – 40 мм. Розмір елементів Solid 186 для тіла балки програмне забезпечення підібрало автоматично – 200 мм. В загальному, залізобетонна балка складалася із 22872 скінченних елементів та 4730 вузлів. Залізобетонну балку із робочою арматурою А400С піддано рівномірно розподіленому навантаженню площиною 120×80 мм        (Р = 20MПa). Виявлено, що перехід межі текучості у змодельованій балці із робочою арматурою А400С відбувається при навантаженні Р = 9MПa. Тому дослідження поведінки залізобетонної балки із робочою арматурою А400С та залізобетонної балки із вставками із нікель-титанового сплаву (Ni-Ti) з ефектом надпружності відбувалися при навантаженні балок до значення Р = 9MПa та повному їх розвантаженні. Вставкою із нікель-титанового (Ni-Ti) сплаву замінено пластично деформовану ділянку робочої арматури А400С, де напруження перейшли значення межі текучості (σ_t 0.2 = 365 MПa). Порівняно отримані максимальні та залишкові напруження та відносні видовження балок. Зроблено висновок, що вставки із надпружного Ni-Ti сплаву у 16,9 разів зменшили ε_res робочої арматури, на 9,7% збільшили максимальний прогин балки, на 47,8% збільшили ε_max порівняно із робочою арматурою А400С.