Stress-Strain State Analysis of a Shallow Spherical Shell Fabricated Using 3DCP
ID елемента: 21576
2026/05/01
Цитування
eNUPPIR (). Stress-Strain State Analysis of a Shallow Spherical Shell Fabricated Using 3DCP. https://enuppir.politeh.duckdns.org/item/21576
eNUPPIR. "Stress-Strain State Analysis of a Shallow Spherical Shell Fabricated Using 3DCP." Web. . <https://enuppir.politeh.duckdns.org/item/21576>.
eNUPPIR. "Stress-Strain State Analysis of a Shallow Spherical Shell Fabricated Using 3DCP." Accessed . https://enuppir.politeh.duckdns.org/item/21576.
Скопійовано в буфер обміну
Властивості
Назва
Англійська
Stress-Strain State Analysis of a Shallow Spherical Shell Fabricated Using 3DCP
Українська
Аналіз напружено-деформованого стану пологої сферичної оболонки, виготовленої методом 3D-друку бетоном (3DCP)
Опис
Англійська
Experimental and numerical investigations of the stress–strain behavior and load-bearing capacity of a shallow spherical concrete shell fabricated using extrusion-based 3D printing are presented. The shell with a plan dimension of 2.2 × 2.2 m was subjected to quasi-uniform stepwise loading using sandbags. The maximum applied distributed load reached 13.74 kN/m², and the measured vertical deflections did not exceed 0.235 mm, indicating high structural stiffness. A three-dimensional nonlinear finite element model was developed in LS-DYNA to simulate the experimental behavior and to predict the ultimate load-bearing capacity, since it was not reached experimentally. It was found that failure of the 3D-printed shell occurs under a uniformly distributed load of 228.4 kN/m², which corresponds to a total load of 67.8 t. The numerical results showed good agreement with the experimental data, with discrepancies within 17%. The proposed experimental–numerical approach confirms the structural efficiency and feasibility of 3D-printed concrete shells for load-bearing applications.
Українська
У статті розглянуто напружено-деформований стан та несучу здатність пологої сферичної оболонки покриття, виготовленої методом екструзійного 3D-друку бетоном. Метою дослідження є встановлення деформативності оболонки при дії квазірівномірно розподіленого навантаження та числове прогнозування її граничної несучої здатності на основі верифікованої скінченно-елементної моделі.
Об’єктом дослідження є оболонка діаметром 2.2 м, зі стрілою підйому 0.3 м та фактичною товщиною 80 мм, армована по опорному кільцю стрижнями Ø10 A500C. Навантаження створювалося ступінчасто шляхом укладання мішків із піском, рівномірно розподілених по площі оболонки (2.968 м²). Максимальне експериментальне навантаження становило 20.25 кН/м², що відповідало сумарній масі 6.13 т. Вертикальні переміщення вимірювалися механічними прогиномірами, а відносні деформації — тензометричними датчиками. Отримано, що максимальний прогин у центральній зоні досяг 0,235 мм при навантаженні 13,74 кН/м², що свідчить про високу просторову жорсткість оболонки.
Побудовану тривимірну скінченно-елементну модель у ПК LS-DYNA було верифіковано за експериментальними даними; розбіжність не перевищила 17 %. Числовим шляхом встановлено, що руйнування оболонки настає при навантаженні 228.4 кН/м², що відповідає сумарній вазі 67.8 т. Отримані результати підтверджують ефективність застосування 3D-друку бетоном для оболонкових конструкцій.
Об’єктом дослідження є оболонка діаметром 2.2 м, зі стрілою підйому 0.3 м та фактичною товщиною 80 мм, армована по опорному кільцю стрижнями Ø10 A500C. Навантаження створювалося ступінчасто шляхом укладання мішків із піском, рівномірно розподілених по площі оболонки (2.968 м²). Максимальне експериментальне навантаження становило 20.25 кН/м², що відповідало сумарній масі 6.13 т. Вертикальні переміщення вимірювалися механічними прогиномірами, а відносні деформації — тензометричними датчиками. Отримано, що максимальний прогин у центральній зоні досяг 0,235 мм при навантаженні 13,74 кН/м², що свідчить про високу просторову жорсткість оболонки.
Побудовану тривимірну скінченно-елементну модель у ПК LS-DYNA було верифіковано за експериментальними даними; розбіжність не перевищила 17 %. Числовим шляхом встановлено, що руйнування оболонки настає при навантаженні 228.4 кН/м², що відповідає сумарній вазі 67.8 т. Отримані результати підтверджують ефективність застосування 3D-друку бетоном для оболонкових конструкцій.
Автор
Англійська
Petrova, Olena
Англійська
Petrenko, Dmytro
Англійська
Tenesesku, Vladyslav
Англійська
Buldakov, Oleksii
Українська
Петрова, Олена
Українська
Петренко, Дмитро
Українська
Тенесеску, Владислав
Українська
Булдаков, Олексій
Тематика
Англійська
3D-printed shell
Англійська
experimental study
Англійська
stress–strain state
Англійська
3D concrete printing
Англійська
load-bearing capacity
Українська
бетони 3D-друку (3DCP)
Українська
міцність на розтяг при згині
Українська
просічно-витяжний лист
Українська
скінченно-елементне моделювання
Українська
незнімна опалубка
Видавництво
Англійська
National University «Yuri Kondratyuk Poltava Polytechnic»
Тип
info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Англійська
peer-reviewed article
Українська
рецензована стаття
Формат
application/pdf
Ідентифікатор
https://journals.nupp.edu.ua/znp/article/view/4210
10.26906/znp.2025.65.4210
Джерело
Англійська
Academic journal. Industrial Machine, Building Civil Engineering; Vol. 2 No. 65 (2025): ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering; 35-45
Українська
Збірник наукових праць. Галузеве машинобудування, будівництво; Том 2 № 65 (2025): Збірник наукових праць Галузеве машинобудування будівництво; 35-45
2518-1106
2409-9074
10.26906/znp.2025.65
Мова
en
Відношення
https://journals.nupp.edu.ua/znp/article/view/4210/3515
Права
Англійська
Copyright (c) 2025 Olena Petrova, Dmytro Petrenko, Vladyslav Tenesesku, Oleksii Buldakov
Англійська
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Інформація про метадані
Створено
2026-5-1 07:20
Остання зміна
2026-5-1 07:20
ID елемента
#21576