Investigation of shape memory alloys with the effect of superelasticity as elements of reinforcement of building structures

Методом скінчених елементів змодельовано механічну поведінку 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 А400С 2Ø12мм L=1080 мм; монтажної арматури А240С 2Ø6мм L=1200 мм, підсилюючої вставки Ni-Ti 2Ø12 мм L=120 мм. Моделювання поведінки відбувалося у середовищі ПК ANSYS Workbench 19 R2. Досліджено напружено-деформований стан залізобетонної балки із вставками зі СПФ за трьохточкового вигину. Отримані результати порівняно із результатами напружено-деформованого стану такої ж залізобетонної балки без вставок зі СПФ за трьохточкового вигину.Reinforced concrete beam with reinforced influence of shape memory alloy was simulated and after load-unload path. The size of the control beam is 140 × 80 × 1200 mm. Concrete of class C20/25 was taken for the beam. 2 numbers of 12 mm diameter bars as main reinforcement for compression and 2 numbers of 12 mm bars as tension or hanger bars. While, the minimal provision of 120 mm using the 12 mm of superelastic Shape Memory Alloys were employed to replace the steel rebar at the critical region of the beam. On the base of finite elements method, using ANSYS the stress-strain dependence was calculated. In conclusion, the contribution of the SMA bar in combination with high- strength steel to the conventional reinforcement showed that the SMA beam has exhibited an improve performance in term of better crack recovery and deformation.ВСТУП...7 РОЗДІЛ 1 ВЛАСТИВОСТІ ТА БУДОВА СПЛАВІВ ПАМ’ЯТІ ФОРМИ. ВИКОРИСТАННЯ СПЛАВІВ ПАМ’ЯТІ ФОРМИ У БУДІВНИЦТВІ ТА ЦИВІЛЬНІЙ ІНЖЕНЕРІЇ...10 1.1. Фазові перетворення у СПФ ...10 1.2. Ефект пам’яті форми...11 1.3. Ефект надпружності ...13 1.4. Кристалічна будова сплавів з ефектом пам’яті форми...15 1.5. Передумови використання СПФ...18 1.6. Основні концепції використання СПФ у будівництві ...20 1.7. Застосування СПФ у конструкціях будівель та споруд ...24 1.8. Висновок до розділу 1 ...28 РОЗДІЛ 2 МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЗАЛІЗОБЕТОННОЇ БАЛКИ ІЗ ВСТАВКАМИ ЗІ СЛАВУ NI-TI...29 2.1. Вибір модуля аналітичної системи...29 2.2. Створення елементів для залізобетонної балки ...31 2.3. Створення просторової моделі залізобетонної балки...40 2.4. Створення розрахункової моделі залізобетонної балки із вставкою зі сплаву Ni-Ti...42 2.5. Висновок до розділу 2 ...47 РОЗДІЛ 3 НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ЗАЛІЗОБЕТОННОЇ БАЛКИ ПІДСИЛЕНОЇ ВСТАВКАМИ ІЗ СПФ ...48 3.1. Аналіз переміщень і деформацій ...48 3.2. Аналіз напруженого стану ...53 3.3. Висновок до розділу 3 ...59 РОЗДІЛ 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ...61 4.1. Правила безпеки при роботі на сервогідравлічній випробувальній машині СТМ-100...61 4.2. Оцінка стійкості об’єкта будівництва до впливу ударної хвилі ядерного вибуху і заходи щодо підвищення стійкості...63 4.3. Висновок до розділу 4 ...67 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ...68 БІБЛІОГРАФІЯ ...6