Investigation of stress-strain characteristics in RC beams using DIC

Abstract

Наведено аналіз напружено-деформованого стану залізобетонних балок за допомогою методу цифрової кореляції зображень та мікроіндикаторів. Елементи на згин найпоширеніші в залізобетонних конструкціях, тому можливість точно оцінювати і використовувати нові методи, які зменшують трудомісткість процесу та підвищують точність вимірювання деформацій та несучої здатності, надзвичайно важлива. Метою дослідження є оцінювання як експериментальних, так і теоретичних досліджень деформацій та несучої здатності залізобетонної балки під навантаженням. Експериментальні дослідження здійснено за допомогою мікроіндикаторів та методу цифрової кореляції зображень. У результаті дослідження визначено значення деформації в стиснутій зоні бетону, напруження в арматурі та значення прогину. Побудовано порівняльні графіки для значень мікроіндикаторів, результатів цифрової кореляції та теоретичних значень, отриманих методом скінченних елементів за допомогою програмного забезпечення “LIRA”. Побудовані діаграми показують хорошу збіжність; експериментальні та теоретичні результати для стиснутої зони бетону та розтягнутої арматури містяться у межах похибки до 7 %, а значення прогину відрізняються від теоретичних не більше ніж на 5 %. Отже, оцінка впливу методу за допомогою цифрової кореляції зображень та мікроіндикаторів демонструє високу точність у визначенні деформацій залізобетонних балок. Можна зробити висновок, що цей метод надає достовірну інформацію для оцінювання дійсної роботи елементів та напружено-деформованого стану, підвищує точність визначення значень. Зокрема, результати експериментальних досліджень підтверджують, що цей підхід дає змогу ефективно моніторити стан конструкцій, навіть на ранніх етапах їх експлуатації. Подальші дослідження можуть передбачати вивчення поведінки інших типів залізобетонних конструкцій під навантаженнями різних видів.

The article discusses the assessment of the state of reinforced concrete beams using the digital image correlation method and submicron indicators. Bending elements are the most widely used in reinforced concrete structures, so the ability to accurately evaluate and use new methods that simplify the labor intensity of the process and increase the accuracy of measuring deformations and load-bearing capacity is extremely important. The purpose of the study is to evaluate both experimental and theoretical investigations of the deformation and load-bearing capacity of a reinforced concrete beam under load. As a result of the study, the values of the deformation were determined. Comparative graphs were constructed for the submicron sensor values, digital correlation results, and theoretical values obtained by the finite element method using the “LIRA” software package. The constructed diagrams show good convergence, with experimental and theoretical results values differing from theoretical ones by no more than 5 %.