33073

بررسي رفتار خمشي تيرهاي سبز بتني حاوي الياف بازيافتي حاصل از ليوان هاي يك‌بارمصرف با استفاده از روش المان محدود

كارشناسي ارشد

عمران-سازه

1401

1403/11/23

محسنعلي شايانفر

حميد شهرآبادي

عمران

در اين پژوهش، مدل‌سازي رفتار خمشي تيرهاي بتني حاوي الياف پلاستيكي بازيافتي از ليوان‌هاي يك‌بارمصرف با اهداف مختلفي نظير كاهش هزينه ساخت، انجام آزمايش‌هاي گران‌قيمت، زمان لازم براي شكست نمونه‌ها و همچنين كاهش مقدار مواد پلاستيكي قابل بازيافت موجود در طبيعت و استفاده پايدار از آنها، بررسي شد. مدل‌سازي اين تيرها در نرم‌افزار آباكوس انجام و نتايج حاصل با داده‌هاي آزمايشگاهي مقايسه گرديد. با اصلاح تئوري‌هاي تنش-كرنش كششي و فشاري براي الياف پلاستيكي و تطبيق آن‌ها با ويژگي‌هاي مكانيكي واقعي، اختلاف بين نتايج مدل‌سازي و آزمايشگاهي به حداقل ممكن كاهش يافت و تطابقي معقول حاصل شد. همچنين در تاييد نتايج آزمايشگاهي موجود، اين تحقيق نيز نشان داد كه بتن حاوي الياف پلاستيكي بازيافتي علاوه بر مزاياي زيست‌محيطي، قابليت ارائه رفتار مكانيكي مناسب و پيش‌بيني‌پذيري در شرايط بارگذاري مختلف را دارد. ازطرف‌ديگر، اصلاحات انجام‌شده در پارامترهاي مدل‌سازي، روشي كارآمد براي پيش‌بيني رفتار بتن در شرايط مختلف بدون نياز به انجام آزمايش‌هاي پرهزينه و زمان‌بر ارائه كرد. بررسي نتايج مدل‌سازي عددي نيز نشان داد كه الياف پلاستيكي، در بهبود خواص كششي بتن، مؤثرتر بوده و تيرهاي مدل‌سازي‌شده تطابق بالايي با رفتار واقعي داشتند. از ديگر دستاوردهاي اين تحقيق، مي‌توان به ارائه روشي نوين براي جايگزيني بخشي از آزمايش‌هاي فيزيكي با مدل‌سازي‌هاي عددي دقيق اشاره نمود. يافته‌هاي اين پژوهش، مي‌توانند زمينه‌ساز استفاده گسترده‌تر از مواد بازيافتي پلاستيكي در توليد انواع مختلف بتن سبز در صنعت ساختمان و توسعه فناوري‌هاي نوين در طراحي سازه‌هاي پايدار با هزينه و زمان بسيار كمتر گردند.

1403/12/11

Investigation of the Flexural Behavior of Green Concrete Beams Containing Recycled Fibers from Disposable Cups Using the Finite Element Method

2/11/2026 12:00:00 AM

In this study, the flexural behavior of concrete beams containing recycled plastic fibers from disposable cups was modeled with various objectives, including reducing construction costs, minimizing expensive experimental tests, shortening the time required for specimen failure, decreasing the amount of recyclable plastic waste in nature, and promoting its sustainable use. The modeling of these beams was conducted using Abaqus software, and the obtained results were compared with experimental data. By refining the tensile and compressive stress-strain theories for plastic fibers and aligning them with their actual mechanical properties, the discrepancy between the modeling results and experimental findings was minimized, achieving a reasonable agreement. Additionally, confirming the existing experimental results, this research demonstrated that concrete containing recycled plastic fibers, besides its environmental benefits, exhibits adequate mechanical behavior and predictability under various loading conditions. Furthermore, the modifications made to the modeling parameters provided an efficient approach for predicting concrete behavior under different conditions without the need for costly and time-consuming experiments. The analysis of numerical modeling results also revealed that plastic fibers were more effective in enhancing the tensile properties of concrete, and the modeled beams closely matched actual behavior. Another achievement of this study was the introduction of a novel method for partially replacing physical experiments with precise numerical modeling. The findings of this research can pave the way for the broader use of recycled plastic materials in the production of various types of green concrete in the construction industry and contribute to the advancement of innovative technologies in designing sustainable structures with significantly lower costs and time.

مدل‌سازي عددي , الياف پلاستيكي بازيافتي , نرم‌افزار آباكوس , رفتار خمشي تير

Numerical Modeling , Recycled Plastic Fibers , Abaqus Software , Bending Behavior of the Beam

Saman Hadadi

Dr. Mohsen Ali Shayanfar