“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.
Export
Baša, Nikola M.
Efekti preraspodjele uticaja na granična stanja kontinualnih greda armiranih FRP armaturom
Autorstvo-Nekomercijalno 3.0 Srbija (CC BY-NC 3.0)
Academic metadata
Phd. theses
Tehnicko-tehnološke nauke
doktor nauka - gradevinarstvo
Univerzitet Crne Gore
Građevinski fakultet
Studijski program Građevinarstvo
Other Theses Metadata
Effects of redistribution of internal forces on limit states of continuous beams reinforced with FRP reinforcement
[N. Baša]
PDF/A (295 pages)
Zejak, Radomir, 1962- (mentor)
Ulićević, Mladen, 1957- (član komisije)
Marinković, Snežana (član komisije)
Janković, Srđan, 1963- (član komisije)
Radonjanin, Vlastimir (član komisije)
Ova doktorska disertacija bavi se analizom ponašanja kontinualnih greda armiranih GFRP (polimeri ojačani staklenim vlaknima - Glass Fiber Reinforced Polymers) armaturom, u uslovima različitog aranžmana armature duž grede, sa ciljem bližeg opisivanja ovih uticaja na granična stanja greda. U uvodnim razmatranjima bliže su opisane karakteristike FRP materijala, sa posebnim osvrtom na dosadašnja malobrojna istraživanja koja se tiču ponašanja kontinualnih greda armiranih FRP armaturom.
Težište ove disertacije predstavljaju sopstvena eksperimentalna istraživanja, sprovedena na ukupno 13 modela, dvorasponskih kontinualnih greda raspona dužine 185 cm i poprečnog presjeka 15/25 cm, opterećenih koncentrisanim opterećenjima u sredinama raspona. Deset greda armirano je sa različitom GFRP podužnom i identičnom poprečnom armaturom, tako da dožive lom po betonu, dok su dvije grede projektovane da dožive lom po armaturi. Jedna greda sa čeličnom armaturom usvojena je kao kontrolna. Glavni parametri koji su varirani su odnos količina podužne armature u polju i iznad oslonca, odnosno projektovana preraspodjela momenata, procenat armiranja podužnom armaturom i vrsta GFRP armature.
Rezultati eksperimentalnih istraživanja pokazali su da je preraspodjela momenata, u odnosu na uticaje koji su dobijeni elastičnom analizom, u kontinualnim gredama sa GFRP armaturom moguća, bez smanjenja kapaciteta nosivosti. Sprovedeno je poređenje eksperimentalnih rezultata sa predlozima aktuelnih propisa u pogledu kapaciteta nosivosti, ugiba i širina prslina. Aktuelni američki standard ACI 440.1R-15 odlično predviđa opterećenje pri lomu za kontinualne grede sa GFRP armaturom, posebno za prearmirane presjeke. Sa druge strane, svi aktuelni standardi za proračun elemenata sa FRP armaturom potcjenjuju vrijednosti ugiba kontinualnih greda sa GFRP armaturom, posebno za više nivoe opterećenja. Ukazano je na različito ponašanje greda u zavisnosti od korišćene vrste GFRP armature sa akcentom na uslove prianjanja armature u odnosu na okolni beton. Takođe, opisan je koncept sigurnosti pri proračunu ovih greda u okviru kojeg su predstavljeni odnosi sila loma i sila pri kojima su ispunjeni uslovi upotrebljivosti, odnosno koeficijenti sigurnosti. U tom kontekstu, ukazano je na principe pri projektovanju ovih konstrukcija. Analizom eksperimentalnih rezultata, predložen je modifikovani model za proračun ugiba u zavisnosti od opterećenja kontinualnih greda sa GFRP armaturom.
Sprovedena je numerička nelinearna analiza primjenom metode konačnih elemenata (MKE) u programskom paketu ABAQUS, u cilju verifikacije eksperimentalnih rezultata i ispitivanja dodatnih parametara za ocjenu ponašanja kontinualnih greda sa GFRP armaturom. Pokazana su dobra poklapanja numeričkih sa eksperimentalnim rezultatima koja se tiču kapaciteta nosivosti, ugiba, dilatacija i statičkih uticaja duž grede. Na osnovu rezultata koji su dobijeni parametarskom numeričkom analizom, izvedeni su dodatni zaključci i date preporuke za projektovanje ovih konstrukcija u pogledu preraspodjele uticaja. Urađena je, takođe, verifikacija predloženog modela za proračun ugiba kontinualnih greda sa GFRP armaturom numeričkom analizom.
This doctoral dissertation deals with the analysis of the behavior of continuous beams with GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymers) reinforcement, in conditions of different arrangement of reinforcement along the beam, with the aim of a closer description of these influences on the limit states of the beams. In the introductory considerations, the characteristics of the FRP material are more closely described, with particular review to the so far studies concerning the behavior of continuous beams with FRP reinforcement.
The main point of this dissertation is own experimental research, conducted on a total of 13 continuous beams with two spans, length of 185 cm, and a cross section of 15/25 cm, loaded by concentrated forces in the middle of both spans. Ten beams were reinforced with a different GFRP longitudinal and identical transverse reinforcement, so that they experience concrete compression failure, while two beams were designed to experience failure by GFRP bars. One beam with a steel reinforcement was adopted as a control. The main varied parameters are the ratio of longitudinal reinforcement at the midspan and at the middle support, i.e. design moment redistribution, the percentage of longitudinal reinforcement and the type of GFRP reinforcement.
The results of experimental research have shown that the moment redistribution, in relation to internal forces obtained by the elastic analysis, is possible in continuous beams with GFRP reinforcement ,without reducing the load-carrying capacity. A comparison of the experimental results with the proposals of the current regulations regarding the load-carrying capacity, deflection and the crack widths were conducted. The current American standard ACI 440.1R-15 predicts well the failure load for continuous beams with GFRP reinforcement, especially for overreinforced sections. On the other hand, all the actual standards for the design of elements with FRP reinforcement underestimate the deflection of continuous beams with GFRP reinforcement, especially for higher load levels. It was pointed out to the different behavior of the beams, depending on the type of used GFRP reinforcement, with accent on the conditions of adhesion between reinforcement and surrounding concrete. Also, the concept of safety in the calculation of these beams is described, within which the relations of failure loads and forces are presented, and where the conditions of serviceability are met, i.e. safety factors. In that context, the design principles of these structures are pointed out. Analyzing the experimental results, a modified model for the deflection calculation of continuous beams with GFRP reinforcement is proposed.
A numerical nonlinear analysis was performed using the finite element method (FEM) in the ABAQUS software package, in order to verify experimental results and testing additional parameters for evaluating the behavior of continuous beams with GFRP reinforcement. Good matching of numerical with experimental results in terms of load- carrying capacity, deflections, strains and internal forces along the beam is shown. Based on the results obtained of the parametric numerical analysis, additional conclusions and recommendations for the design of these constructions in terms of redistribution of internal forces are derived. Also, a verification of the proposed model for the deflection calculation of continuous beams with GFRP reinforcement by numerical analysis is performed.
kontinualne grede, GFRP armatura, preraspodjela uticaja, granična stanja nosivosti i upotrebljivosti, koncept sigurnosti, kapacitet nosivosti, ugibi i prsline, eksperiment, MKE modeliranje, parametarska analiza
continuous beams, GFRP reinforcement, redistribution of internal forces, load-carrying capacity, concept of safety, ultimate and serviceability limit states, deflections and cracks, experiment, FEM modeling, parametric analysis
624.072.23.012.45:624.04(043.3)
Serbian
8692749
Tekst.
Ova doktorska disertacija bavi se analizom ponašanja kontinualnih greda armiranih GFRP (polimeri ojačani staklenim vlaknima - Glass Fiber Reinforced Polymers) armaturom, u uslovima različitog aranžmana armature duž grede, sa ciljem bližeg opisivanja ovih uticaja na granična stanja greda. U uvodnim razmatranjima bliže su opisane karakteristike FRP materijala, sa posebnim osvrtom na dosadašnja malobrojna istraživanja koja se tiču ponašanja kontinualnih greda armiranih FRP armaturom.
Težište ove disertacije predstavljaju sopstvena eksperimentalna istraživanja, sprovedena na ukupno 13 modela, dvorasponskih kontinualnih greda raspona dužine 185 cm i poprečnog presjeka 15/25 cm, opterećenih koncentrisanim opterećenjima u sredinama raspona. Deset greda armirano je sa različitom GFRP podužnom i identičnom poprečnom armaturom, tako da dožive lom po betonu, dok su dvije grede projektovane da dožive lom po armaturi. Jedna greda sa čeličnom armaturom usvojena je kao kontrolna. Glavni parametri koji su varirani su odnos količina podužne armature u polju i iznad oslonca, odnosno projektovana preraspodjela momenata, procenat armiranja podužnom armaturom i vrsta GFRP armature.
Rezultati eksperimentalnih istraživanja pokazali su da je preraspodjela momenata, u odnosu na uticaje koji su dobijeni elastičnom analizom, u kontinualnim gredama sa GFRP armaturom moguća, bez smanjenja kapaciteta nosivosti. Sprovedeno je poređenje eksperimentalnih rezultata sa predlozima aktuelnih propisa u pogledu kapaciteta nosivosti, ugiba i širina prslina. Aktuelni američki standard ACI 440.1R-15 odlično predviđa opterećenje pri lomu za kontinualne grede sa GFRP armaturom, posebno za prearmirane presjeke. Sa druge strane, svi aktuelni standardi za proračun elemenata sa FRP armaturom potcjenjuju vrijednosti ugiba kontinualnih greda sa GFRP armaturom, posebno za više nivoe opterećenja. Ukazano je na različito ponašanje greda u zavisnosti od korišćene vrste GFRP armature sa akcentom na uslove prianjanja armature u odnosu na okolni beton. Takođe, opisan je koncept sigurnosti pri proračunu ovih greda u okviru kojeg su predstavljeni odnosi sila loma i sila pri kojima su ispunjeni uslovi upotrebljivosti, odnosno koeficijenti sigurnosti. U tom kontekstu, ukazano je na principe pri projektovanju ovih konstrukcija. Analizom eksperimentalnih rezultata, predložen je modifikovani model za proračun ugiba u zavisnosti od opterećenja kontinualnih greda sa GFRP armaturom.
Sprovedena je numerička nelinearna analiza primjenom metode konačnih elemenata (MKE) u programskom paketu ABAQUS, u cilju verifikacije eksperimentalnih rezultata i ispitivanja dodatnih parametara za ocjenu ponašanja kontinualnih greda sa GFRP armaturom. Pokazana su dobra poklapanja numeričkih sa eksperimentalnim rezultatima koja se tiču kapaciteta nosivosti, ugiba, dilatacija i statičkih uticaja duž grede. Na osnovu rezultata koji su dobijeni parametarskom numeričkom analizom, izvedeni su dodatni zaključci i date preporuke za projektovanje ovih konstrukcija u pogledu preraspodjele uticaja. Urađena je, takođe, verifikacija predloženog modela za proračun ugiba kontinualnih greda sa GFRP armaturom numeričkom analizom.