6756

6756

روابط مشخصه در تحليل غيرخطي ساز ههاي بت نآرمه با درنظرگرفتن اثرات پيوستگي-لغزش و خوردگي

دكتري

مهندسي عمران

1383

1383

دكتر محسنعلي شايانفر- پروفسورابراهيم ثنائي

چكيده: بررسي روابط مشخصه و در نظر گرفتن مدل هاي صحيح و منطبق بر رفتار واقعي در تحليل غيرخطي سازه هاي بتن آرمه به روش اجزاي محدود موضوع اصلي اين رساله است . عوامل متعددي در رفتار غيرخطي سازه هاي بتن آرمه تاثير دارند كه در اين تحقيق به بررسي مهم ترين اين عوامل و مدل هاي مربوطه پرداخته مي شود. در ابتداي كار مدل هاي مشخصه مربوط به روابط تنش -كرنش يك المان بتني در حالت ترك نخورده و ترك خورده و همچنين روابط مشخصه آرماتور مورد بررسي قرار گرفت ه و از بين مدل هاي موجود، مدل ها يي كه داراي دقت خوبي بوده معرفي و پيشنهاد مي شود. مدل هاي هيپوالاستيك براي بتن ترك نخورده، مدل گسترده براي بتن ترك خورده و مدل هاي گسترده و خوابانيدن براي آرماتور بدليل سادگي و كاربرد زياد آنها مورد توجه قرار گرفته است. معادلات رياضي ارائه شده توسط محققين مختلف براي منحني تنش -كرنش تك محوري بتن مور د بحث قرار گرفته و براي درك بيشتر رفتار تك محوري بتن ساده در فشار و كشش ، يك برنامه آزمايشگاهي تنظيم شد ه و ضمن مقايسة نتايج تجربي و تئوري، رابطه جديدي براي محاسبه ضريب ارتجاعي بر حسب مقاومت فشاري پيشنهاد مي شود. براي بررسي رفتار پيوستگي -لغزش، در اين تحقيق ب ه مطالعه نتايج آزمايشات كششي انجام شده برروي تعدادي نمونه استوانه اي بتن مسلح پرداخته مي شود . تغييرات اندازه ميلگرد و قطر بتن طوري در نظر گرفته شده كه برنامه آزمايشگاهي، اثرات مقادير مختلف كاربردي پوشش بتني (بين ٢١ تا ٦٦ ميلي متر ) را در بر بگيرد . براساس نتا يج آزمايشات، منحني تغييرات مقاومت كششي كل هر نمونه بتن مسلح برحسب كرنش متوسط نمونه ، تغييرات متوسط تنش كششي مؤثر بتن برحسب كرنش متوسط ، منحني پيوستگي -لغزش تعيين شده و رفتار عضو در نواحي مختلف مورد بررسي قرار مي گيرد. براساس نتايج آزمايشگاه ي روابط ي براي تعيين الگوي ترك ها ، فاصله متوسط ترك ها و مقاومت پيوستگي ارائه مي شود. در اين تحقيق براي بررسي اثرات خوردگي بر رفتار پيوستگي، يك برنامه آزمايشگاهي شامل تعداد زيادي نمونه بتن مسلح با پوشش هاي بتني و درصدهاي متفاوت فولاد، تحت تاثير مراحل مختلف خوردگي تنظيم مي شود . نمونه ها در داخل يك ظرف محتوي آب و نمك (محلول 5% نمك) قرار داده شده و از دستگاه منبع تغذيه براي توليد خوردگي استفاده مي گردد . روابطي براي اولين تراز خوردگي (ظاهر شدن اولين ترك طولي) و آخرين تراز خوردگي (حداقل پيوستگي بين بتن و فولاد ) ارائه مي شود. رفتار نمونه ها براي هر تراز خوردگي از طريق آزمايش كششي بررسي شده و بر اساس نتايج آزمايشگاهي، ر وابطي براي تعيين فاصله متوسط ترك ها ، مقاومت پيوستگي و سطح مقطع معادل فولاد پيشنهاد مي شود. در اين تحقيق تلاش مي شود مدل هاي تحليلي براي مقاومت، سختي كششي و پيوستگي و اث رات خوردگي در قطعات كششي بتن آرمه ارائه شود . براي اين كار با استفاده از روابط تعادل و سازگاري در يك قطعه بتن آرمه ، رابطه اي به عنوان معادله حاكم بر رفتار پيوستگي -لغزش بدست آمده و براي مراحل مختلف در حالات بدون خوردگي و با خوردگي حل مي شود . اين مراحل عبارت ند از : 1- ناحيه صعودي مقاومت كششي 2- ناحيه ترك هاي متوالي 3- ناحيه ترك پايدار 4- ناحيه جاري شدن نمونه . حل معادلات بر پايه انرژي شكست و تعادل انجام شده و روابطي براي تعيين منحني هاي مقاومت كششي كل نمونه و مقاومت كششي مؤثر سهم بتن ا رائه مي شود. مراحل محاسباتي درحالت با خوردگي همانند حالت بدون خوردگي بوده با اين تفاوت كه اثر خوردگي توسط روابط پيشنهادي برروي قطر، سطح مقطع ميلگرد، تنش پيوستگي و فاصله ترك پايدار اعمال مي شود. براي نشان دادن دقت مدل پيشنهادي، مقايسه اي بين نتايج مدل پيشنهادي و نتايج تجربي انجام مي شود. با مقايسه نتايج ملاحظه مي شودكه در اكثر موارد هم خواني خيلي خوبي بين نتايج وجود دارد و بنابراين مي توان از اين مدل براي پيش بيني رفتار واقعي يك قطعه كششي بتن مسلح و در نتيجه براي تعيين منحني تنش -كرنش كششي يك المان بتن آرمه استفاده نمود . كاربرد مدل مذكور در تحليل غيرخطي سازه هاي بتن آرمه به روش اجزاي محدود با در نظر گرفتن مدل ترك گسترده از اهميت خاصي برخوردار است. روابط مشخصه در تحليل غيرخطي ساز ههاي بت نآرمه با در نظرگرفتن اثرات پيوستگي-لغزش و خوردگي منصور قلعه نوي Ph.D اين پايان نامه به عنوان بخشي از دوره دكتري رشته مهندسي عمران- سازه در پاييز 1383 ارائه شده است.