Nonlinear modeling and analysis of damaged reinforced concrete beams using ANSYS and LIRA-SAPR software packages

Abstract

Наведено детальний порівняльний аналіз нелінійної поведінки залізобетонної балки з пошкодженою арматурою в зоні розтягу під дією поступово зростаючого навантаження до руйнування. Експериментальна балка розміром 2100 мм × 200 мм × 100 мм складається з арматурного стрижня діаметром 20 мм у зоні розтягу, двох арматурних стрижнів діаметром 6 мм у зоні стиснення та хомутів діаметром 6 мм, розташованих на відстані 75 мм один від одного для поперечного армування. Нелінійні розрахунки виконувалися за допомогою ANSYS та LIRA-SAPR з однаковими початковими умовами, застосованими до обох моделей для точного порівняння. Дослідження зосереджено на ключових аспектах, таких як точність результатів, простота використання та час, необхідний для нелінійних розрахунків, включаючи матеріальну та геометричну нелінійність. Виділяючи сильні та слабкі сторони кожного програмного забезпечення, дослідження пропонує розуміння для інженерів та дослідників, які працюють над складним структурним моделюванням залізобетону.This article presents a comparative analysis of the nonlinear behavior of a reinforced concrete beam with damaged reinforcement in the tension zone under a gradually increasing load until failure. The experimental beam, measuring 2100 mm × 200 mm × 100 mm, consists of a 20 mm diameter rebar in the tension zone, two 6 mm diameter rebars in the compression zone, and 6 mm diameter stirrups spaced 75 mm apart for transverse reinforcement. Nonlinear calculations were performed using ANSYS and LIRA-SAPR, with identical initial conditions applied to both models for accurate comparison. The study focuses on key aspects such as result accuracy, ease of use, and time required for nonlinear calculations, including material and geometric nonlinearity. By highlighting the strengths and weaknesses of each software, the research offers insights for engineers and researchers working on complex structural modeling of reinforced concrete.