Компьютерное моделирование железобетонных балок с учётом дефектов и повреждений

Abstract

В статье рассмотрено влияние дефектов и повреждений на напряженно-деформированное состояние, прочность, трещиностойкость и жёсткость железобетонных балок. На основе компьютерного моделирования в программных комплексах ANSYS и Лира-САПР проведён многофакторный численный эксперимент. Рассмотрены следующие факторы влияния: глубина и длина разрушения защитного слоя бетона в растянутой зоне, скол бетона в сжатой зоне, уменьшение площади арматуры, локальное снижение прочности бетона, наличие нормальных трещин при разных процентах продольного армирования, отслоение лещадок бетона, изменение класса бетона. Верификация компьютерной модели проведена путём сравнения результатов, полученных численно, с данными натурного испытания аналогичных балок. Для каждого фактора выполнена оценка влияния на прочность, трещиностойкость и жёсткость железобетонных балок. Установлено, что к начальным дефектам в виде нормальных трещин в середине пролёта более чувствительны жёсткость и прочность балок с более низким процентом армирования. Глубина и длина разрушения защитного слоя бетона в растянутой зоне практически не влияет на исследуемые показатели. Изменение прочностных характеристик бетона на глубину 20 мм по периметру сечения (при коррозии бетона) значительно сказывается на нагрузке трещинообразования, при этом прочность и жёсткость уменьшается незначительно.