ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕННОЙ ФИЗИЧЕСКИ НЕЛИНЕЙНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ОБОЛОЧКИ (2026)
Цель. Данная работа посвящена количественной оценке влияния внутреннего преднапряжения арматуры на напряженно-деформированное состояние и несущую способность толстостенной цилиндрической оболочки.
Метод. Исследование выполняется путем вычислительного эксперимента с использованием метода конечных элементов в осесимметричной постановке. Физическая нелинейность бетона описывается диаграммой Сарджина, параметры которой верифицированы по данным Еврокода 2.
Результат. Разработан итерационный алгоритм, основанный на методе переменных параметров упругости, для корректировки секущего модуля деформаций бетона. Арматура моделируется дискретно, а эффект преднапряжения задается в виде начальных напряжений в арматурных элементах. В результате моделирования установлено, что для цилиндра из бетона класса В40 с процентом армирования 3,11% разрушение при действии внутреннего давления носит деформационный характер и связано с достижением предельных растягивающих деформаций в бетоне, а не с исчерпанием прочности на сжатие. Предельное внутреннее давление для ненапряженной конструкции составляет 0,55 МПа. Определен порог преднапряжения арматуры в окружном направлении 265 МПа, превышение которого вызывает недопустимые растягивающие напряжения в бетоне еще до этапа эксплуатации. Показано, что оптимальный уровень преднапряжения окружной арматуры 250 МПа позволяет увеличить предельное внутреннее давление вдвое - до 1,1 МПа.
Вывод. Разработанная численная модель и алгоритм расчета позволяют прогнозировать поведение железобетонных конструкций с учетом реальных свойств материалов и технологических факторов. Полученные результаты демонстрируют высокую эффективность преднапряжения для толстостенных цилиндров и указывают на необходимость контроля не только прочностных, но и деформационных критериев разрушения бетона.