بررسي مدل‎هاي رفتاري بتن مسلح مبتني بر رويكرد ترك پخشي و ارزيابي آن بوسيله روش عناصرمحدود

كارشناسي ارشد

سازه

شهريور ماه 1394

دكتر وحيد بروجرديان - پروفسور علي كاوه

عمران

چكيده در سال هاي اخير تلاش هاي گسترده اي براي بررسي رفتار بتن مسلح انجام شده است. پيچيدگي اين رفتار، كه ناشي از تعدد پارامترها و مكانيسم هاي دخيل در آن است، موجب شده است كه كارايي مطالعات تجربي محض بسيار محدود شود.بنابراين تحقيقات بسياري براي فرموله كردن مدل هاي تحليلي و عددي فارغ از محدوديت هاي تجربي ، جهت گيري شده است. با مطالعه نتايج آزمايش‎هاي انجام شده بر روي پانل‏هاي غشايي بتن مسلح و بهره‎بردن از برخي الگوريتم‏هاي بهينه‏يابي، يك مجموعه روابط ساختاري موجود براي بتن مسلح با رويكرد ترك چرخان پخشي مورد بازنگري و تدقيق قرار گرفت. ويژگي‏هاي برجسته روابط ساختاري اصلاح شده عبارتند از: 1ـ در نظرگرفتن تأثير نسبت فولاد بر منحني تنش ـ كرنش ميانگين بتن ترك خورده و 2ـ در نظر‎گرفتن اثر زاويه ترك‎هاي بتن در پديده سخت شوندگي كششي. به اين ترتيب ميزان اثربخشي ميلگردهاي تسليح در رفتار كششي بتن بعد از ترك خوردگي متناسب با زاويه قرارگيري آنها نسبت به ترك‎هاي كششي در مدل ساختاري منظور ‎شد. با ادغام معادلات تعادل، سازگاري و ساختاري در يك الگوريتم كارآمد، فرآيندي براي تحليل غيرخطي المان‏هاي غشايي بتن مسلح بدست آمده است. مقايسه نتايج بدست آمده از اين تحليل‎ها با نتايج آزمايشگاهي نشان دهنده دقت خوب اين مدل در پيش‌بيني منحني كامل بار -تغيير شكل المان‎ها است. روابط پيشنهادي و حاصل از فرآيندهاي بهينه يابي، در تحليل عناصر محدود تيرهاي بتن مسلح مطابق با مشخصات برخي از آزمايشات انجام شده روي تيرهايي كه رفتار بحراني در برش داشتند، استفاده گرديد و پاسخ هاي بار-تغيير شكل آنها مورد ارزيابي قرار گرفت. واژه‌هاي كليدي: بتن مسلح، المان غشايي، تحليل غير خطي،تحليل عناصر محدود،ترك پخشي، بهينه‏يابي

1395/10/28

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Although several theories an​d corresponding design procedures for structural concrete subjected to shear have been proposed, no universally accepted rational method of shear design has evolved. There are two main approaches for analysis of reinforced concrete structures: 1) discrete crack approach, which models cracks discretely; an​d 2) smeared crack approach, which models cracks by applying an equivalent theory of continuum mechanics. In this research, the smeared crack approach is selected in which the stresses an​d strains of concrete an​d steel are eva​luated by the average o​r smeared values crossing several cracks. Examining the experimental studies on membrane reinforced concrete panels an​d utilizing the optimizition algorithms, a set of intractive constitutive laws for reinforced concrete were revised. Remarkable charachtristics of the constitutive laws are: 1) accounting the influence of reinforcement ratio on the average stress-strain curve of cracked concrete; an​d 2) considering the effects of crack angle on the tension stiffening phenomena.Therefore, the influence of reinforcing bars on tension behavior of concrete after cracking is accounted as a function of their angle against the tension cracks. Combining the eqilibrium, compatibility, an​d constitutive equations in an efficient algorithm, a procedure for nonlinear analysis of membrane reiforced concrete elements is achieved. Comparison between the resaults of proposed model an​d experimental studies showed a good accuracy of this model on predicting load-deformation response of elements. Keywords: Reinforced Concrete, Membrane Elements, Nonlinear Analysis, Rotating Smeared Crack.