Побудова повної діаграми напруження-деформації бетону, використовуючи кореляцію цифрового зображення

Автор(и)

  • Ярослав Зіновійович Бліхарський Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-3374-9195
  • Андрій Петрович Павлів Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-6149-2972

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.234131

Ключові слова:

цифрова кореляція зображення, діаграма напруження-деформації, бетон, спектли

Анотація

У даній роботі розроблено та апробувано нову методику побудови повної діаграми “напруження-деформації” бетону з низхідною ділянкою деформування, використовуючи метод цифрової кореляції зображення. Представлено пропозиції нової методики створення спетклів на поверхні бетону. Це дає можливість досить точно відтворювати спектли на поверхні бетону та виконувати якісний аналіз деформацій при цифровій кореляції зображення. Встановлено переваги даного способу дослідження для можливості прогнозування утворення внутрішніх тріщин в бетону з їх поширенням. Також, використання методики цифрової кореляції зображення дозволяє отримання відносних деформацій всієї дослідженої площини зразка на кожному етапі навантаження. Дана методика створює можливість дослідити зміну відносних деформацій та переміщення окремих точок або ділянок  при дослідженні бетонних поверхонь. Це є актуальним питанням, оскільки дає можливості більш детальної діагностики існуючих залізобетонних конструкцій. Для перевірки точності використання методики додатково було встановлено мікроіндикатор з точністю 0.001 мм. При визначенні деформацій бетону за методикою цифрової кореляції зображення було використано 2 високошвидкісні монохромні CCD камери з різними об’єктивами. Деформації контролювались з періодом часу кожні 250 мс. Навантаження контролювалось за допомогою додаткової третьої камери зі швидкість 50 кадрів/секунду. В результаті експериментальних досліджень було побудовано повну діаграму руйнування бетону з низхідною ділянкою деформації. Відхилення результатів деформацій за мікроіндикатором з точністю 0.001 мм на базі 200 мм та за методикою цифрової кореляції зображення складала в основному до 10 %, що підтверджує достовірність результатів. Результати даної роботи дають можливість для більш точного розрахунку залізобетонних конструкцій в практиці проектування, обстаження чи підсиленнях існуючих конструкцій

Біографії авторів

Ярослав Зіновійович Бліхарський, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автомобільних доріг та мостів

Андрій Петрович Павлів, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор архітектури, доцент

Кафедра дизайну та основ архітектури

Посилання

  1. Bambura, A. M., Dorogova, O. V., Sazonova, I. R., Bogdan, V. M. (2018). Calculations of the eccentriccompressed slender reinforced concrete members applying an “effective” curvature method. Nauka ta budivnytstvo, 3, 10–20.
  2. Mergos, P. E., Mantoglou, F. (2019). Optimum design of reinforced concrete retaining walls with the flower pollination algorithm. Structural and Multidisciplinary Optimization, 61 (2), 575–585. doi: https://doi.org/10.1007/s00158-019-02380-x
  3. Martins, A. M. B., Simões, L. M. C., Negrão, J. H. J. O., Lopes, A. V. (2019). Sensitivity analysis and optimum design of reinforced concrete frames according to Eurocode 2. Engineering Optimization, 52 (12), 2011–2032. doi: https://doi.org/10.1080/0305215x.2019.1693554
  4. Tahsin Öztürk, H., Dede, T., Türker, E. (2020). Optimum design of reinforced concrete counterfort retaining walls using TLBO, Jaya algorithm. Structures, 25, 285–296. doi: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2020.03.020
  5. Pavlikov, A., Harkava, O., Kochkarev, D. (2019). Calculation of reinforced concrete members strength by new concept. Proceedings of the fib Symposium 2019: Concrete - Innovations in Materials, Design and Structures, 820–827.
  6. Bobalo, T., Blikharskyy, Y., Kopiika, N., Volynets, M. (2021). Influence of the Percentage of Reinforcement on the Compressive Forces Loss in Pre-stressed RC Beams Strengthened with a Package of Steel Bars. Proceedings of EcoComfort 2020, 53–62. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_7
  7. Kovalchuk, B., Blikharskyy, Y., Selejdak, J., Blikharskyy, Z. (2020). Strength of Reinforced Concrete Beams Strengthened Under Loading with Additional Reinforcement with Different Levels of its Pre-tension. Proceedings of EcoComfort 2020, 227–236. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_28
  8. Kotes, P., Strieska, M., Brodnan, M. (2018). Sensitive analysis of calculation of corrosion rate according to standard approach. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 385, 012031. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/385/1/012031
  9. Koteš, P., Strieška, M., Brodňan, M. (2018). Long-time measurements of reinforcement due to air pollution corrosion on reinforced girder bridge. 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2018, 18 (4.2), 515–521. doi: https://doi.org/10.5593/sgem2018/4.2/s19.067
  10. Klymenko, Y., Kos, Z., Grynyova, I., Maksiuta, O. (2020). Operation of Damaged H-Shaped Columns. Proceedings of EcoComfort 2020, 192–201. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_24
  11. Kos, Ž., Klimenko, Y. (2019). The development of prediction model for failure force of damaged reinforced-concrete slender columns. Tehnički vjesnik, 26 (6), 1635–1641. doi: https://doi.org/10.17559/tv-20181219093612
  12. Blikharskyy, Y., Kopiika, N., Selejdak, J. (2020). Non-uniform corrosion of steel rebar and its influence on reinforced concrete elements` reliability. Production Engineering Archives, 26 (2), 67–72. doi: https://doi.org/10.30657/pea.2020.26.14
  13. Selejdak, J., Urbański, M., Winiarski, M. (2018). Assessment of a steel bridge corrosion degree. E3S Web of Conferences, 49, 00098. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184900098
  14. Vatulia, G., Berestianskaya, S., Opanasenko, E., Berestianskaya, A. (2017). Substantiation of concrete core rational parameters for bending composite structures. MATEC Web of Conferences, 107, 00044. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201710700044
  15. Vatulia, G. L., Lobiak, O. V., Deryzemlia, S. V., Verevicheva, M. A., Orel, Y. F. (2019). Rationalization of cross-sections of the composite reinforced concrete span structure of bridges with a monolithic reinforced concrete roadway slab. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 664, 012014. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/664/1/012014
  16. Khmil, R., Tytarenko, R., Blikharskyy, Y., Vegera, P. (2020). The Probabilistic Calculation Model of RC Beams, Strengthened by RC Jacket. Proceedings of EcoComfort 2020, 182–191. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_23
  17. Mansour, W., Tayeh, B. A. (2020). Shear Behaviour of RC Beams Strengthened by Various Ultrahigh Performance Fibre-Reinforced Concrete Systems. Advances in Civil Engineering, 2020, 1–18. doi: https://doi.org/10.1155/2020/2139054
  18. Koteš, P., Vavruš, M., Jošt, J., Prokop, J. (2020). Strengthening of Concrete Column by Using the Wrapper Layer of Fibre Reinforced Concrete. Materials, 13 (23), 5432. doi: https://doi.org/10.3390/ma13235432
  19. Brózda, K., Selejdak, J. (2018). The computational analysis of the crack width of beams reinforced with CFRP and steel bars. MATEC Web of Conferences, 183, 02003. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201818302003
  20. Ye Khmil, R., Yu Tytarenko, R., Blikharskyy, Y. Z., Vegera, P. I. (2021). Improvement of the method of probability evaluation of the failure-free operation of reinforced concrete beams strengthened under load. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1021, 012014. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/1021/1/012014
  21. DBN V.2.6-98:2009. Konstruktsiyi budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstruktsiyi. Osnovni polozhennia (2011). Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, 72.
  22. Eurocode EN 1990:2002. Basis of structural design. Brussels: European Committee for Standardization (CEN).
  23. Popovics, S. (1973). A numerical approach to the complete stress-strain curve of concrete. Cement and Concrete Research, 3 (5), 583–599. doi: https://doi.org/10.1016/0008-8846(73)90096-3
  24. Barnard, P. R. (1964). Researches into the complete stress-strain curve for concrete. Magazine of Concrete Research, 16 (49), 203–210. doi: https://doi.org/10.1680/macr.1964.16.49.203
  25. Lipiński, T. (2017). Roughness of 1.0721 steel after corrosion tests in 20% NaCl. Production Engineering Archives, 15 (15), 27–30. doi: https://doi.org/10.30657/pea.2017.15.07
  26. Kweon, H. D., Kim, J. W., Song, O., Oh, D. (2021). Determination of true stress-strain curve of type 304 and 316 stainless steels using a typical tensile test and finite element analysis. Nuclear Engineering and Technology, 53 (2), 647–656. doi: https://doi.org/10.1016/j.net.2020.07.014
  27. Zhang, Q., Mol’kov, Y. V., Sobko, Y. М., Blikhars’kyi, Y. Z., Khmil’, R. E. (2015). Determination of the Mechanical Characteristics and Specific Fracture Energy of Thermally Hardened Reinforcement. Materials Science, 50 (6), 824–829. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-015-9789-9
  28. Watanabe, K., Niwa, J., Yokota, H., Iwanami, M. (2004). Experimental Study on Stress-Strain Curve of Concrete Considering Localized Failure in Compression. Journal of Advanced Concrete Technology, 2 (3), 395–407. doi: https://doi.org/10.3151/jact.2.395
  29. Dohojda, M., Babych, Y., Filipchuk, S. V., Savitskiy, V. V. (2019). Research of deformative properties of concrete class C50/60 taking into account the descending branch of deformation. Resource-saving materials, structures, buildings and structures, 37, 175–183. doi: https://doi.org/10.31713/budres.v0i37.325
  30. Lavatelli, A., Turrisi, S., Zappa, E. (2018). A motion blur compensation algorithm for 2D DIC measurements of deformable bodies. Measurement Science and Technology, 30 (2), 025401. doi: https://doi.org/10.1088/1361-6501/aaf31a
  31. Zappa, E., Hasheminejad, N. (2017). Digital Image Correlation Technique in Dynamic Applications on Deformable Targets. Experimental Techniques, 41 (4), 377–387. doi: https://doi.org/10.1007/s40799-017-0184-3
  32. Mai, B. V., Pham, C. H., Hancock, G. J., Nguyen, G. D. (2019). Block shear strength and behaviour of cold-reduced G450 steel bolted connections using DIC. Journal of Constructional Steel Research, 157, 151–160. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2018.11.025
  33. Tung, S.-H., Shih, M.-H., Kuo, J.-C. (2010). Application of digital image correlation for anisotropic plastic deformation during tension testing. Optics and Lasers in Engineering, 48 (5), 636–641. doi: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2009.09.011
  34. Fayyad, T. M., Lees, J. M. (2014). Application of Digital Image Correlation to Reinforced Concrete Fracture. Procedia Materials Science, 3, 1585–1590. doi: https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.06.256
  35. Skarżyński, Ł., Kozicki, J., Tejchman, J. (2013). Application of DIC Technique to Concrete—Study on Objectivity of Measured Surface Displacements. Experimental Mechanics, 53 (9), 1545–1559. doi: https://doi.org/10.1007/s11340-013-9781-y
  36. Gualtieri, S. (2012). Novel technique for DIC speckle pattern optimization and generation. Politecnico Di Milano, 127.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30

Як цитувати

Бліхарський, Я. З., & Павлів, А. П. (2021). Побудова повної діаграми напруження-деформації бетону, використовуючи кореляцію цифрового зображення. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7 (111), 37–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.234131

Номер

Том 3 № 7 (111) (2021): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Ярослав Зиновьевич Блихарский, Андрей Петрович Павлив

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.