مقاله بررسی رفتار غیر خطی تیرهای بتنی پیشتنیده به روش اجزای محدود

word قابل ویرایش
19 صفحه
5700 تومان

بررسی رفتار غیر خطی تیرهای بتنی پیشتنیده به روش اجزای محدود
چکیده
علیرغم تحقیقات زیادی که در ارتباط با بررسی عددی (اجزای محدود) رفتار اعضای بتن مسلح معمولی صورت گرفته است، مطالعاتنسبتاً کمی در زمینه اعضای بتنی پیشتنیده و مدلسازی اجزای محدود این اعضا انجام شده است. در تحقیق حاضر برای بررسی رفتار یک عضو پیش تنیده واقعی، و بررسی صحت و دقت روش مدلسازی و نتایج تحلیلها، مدلسازی و تحلیل یک شاهتیر پیشتنیده مرکب بر اساس یک تحقیق آزمایشگاهی، انجام شده است. نتایج تحلیلهای اجزای محدود و تحلیلهای تئوریک (محاسبات دستی) انجام شده در تحقیق حاضر با نتایج آزمایشگاهی نمونه مورد نظر مقایسه شده است و میزان کارایی و دقت مدل اجزای محدود پیشنهاد شده ارزیابی شده است. انطباق قابل قبول نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی، کارایی مدل اجزای محدود پیشنهاد شده را نشان می دهد. با توجه به این که در حال حاضر بسیاری از پلهای دارای دهانههای بلند با استفاده از تکنیک پیشتنیدگی طراحی و ساخته شدهاند و با توجه به تغییرات قابل توجه آییننامههای بارگذاری و روشهای آنالیز لرزهای در سالهای اخیر، اغلب این پلها نیاز به تقویت و مقاومسازی دارند و لذا نیاز به مدلهای قابل اعتماد جهت آنالیزهای غیرخطی میباشد که در این مقاله بدان پرداخته شده است.
کلمات کلیدی: بتن پیشتنیده، تحلیل اجزای محدود، ANSYS، مدل رفتار بتن.

. ۱ مقدمه
تحقیقات زیادی در زمینه مدلسازی اجزای محدود اعضای بتن مسلح معمولی انجام گرفته است. در اکثر این تحقیقات به منظور بررسی رفتار اعضای واقعی، یک نمونه آزمایشگاهی در نرمافزارهای اجزای محدود مدلسازی و تحلیل شده است و نتایج بدست آمده از تحلیلهای اجزای محدود با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. علیرغم تحقیقات زیادی که در ارتباط با بررسی عددی (اجزای محدود) رفتار اعضای بتن مسلح معمولی صورت گرفته است، مطالعاتنسبتاً کمی در زمینه اعضای بتنی پیشتنیده و مدلسازی اجزای محدود این اعضا انجام شده است. به عنوان نمونه، Faherty در سال ۱۹۷۲ یک تیر بتن مسلح معمولی و یک تیر پیشتنیده را با استفاده از روش تحلیل اجزای محدود مورد مطالعه قرار داد.[۱]
نتایج تحلیل تیر پیش تنیده در این تحقیق نشان داد که مقادیر خیز محاسبه شده در محدوده رفتار خطی با استفاده از مدل اجزای محدود، بسیار مشابه نتایج مشاهده شده توسط Branson و همکارانش در تحقیق آزمایشگاهی آنان در سال ۱۹۷۰ میباشد.[۲] اما در تحقیق مورد بحث، منحنی بار- تغییرمکان بعد از نقطه ترکخوردگی با مدل واقعی تطبیق نیافت و توصیه گردید که تحقیقات بیشتری در مورد تیر بتنی پیشتنیده، پس از آنکه روشی برای مدلسازی گسیختگی کششی (ترکخوردگی) بتن ارائه گردید، انجام گیرد.
با پیشرفت روش اجزای محدود و بسط نرمافزارهای قدرتمندی چون ANSYS، تحقیقات بیشتری در این زمینه انجام شده است. به عنوان مثال Wolanski در سال ۲۰۰۴ رفتار تیرهای بتن مسلح معمولی و پیشتنیده را با استفاده از تحلیل اجزای محدود، برای بررسی رفتار بار- تغییرمکان این اعضا، مورد مطالعه قرار داد.[۳] این تحقیق در دو مرحله انجام گرفت. در مرحله اول یک مدل تیر بتن مسلح معمولی در نرمافزار ANSYS مدلسازی و نتایج این مدل با نتایج آزمایشگاهی تحقیق دیگری مقایسه شد. درمرحله دوم پارامترهای مدل بتن مسلح مرحله قبل برای مدلسازی یک تیر پیشتنیده مورد استفاده قرار گرفت و نقاط ویژه منحنی بار- تغییرمکان پیشبینی شده توسط تحلیل اجزای محدود با نتایج تئوریک (محاسبات دستی) مقایسه گردید. نتایج بدست آمده تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی و تئوریک داشت. از جمله کاستیهای این تحقیق این است که تنها یک سوم نیروی پیشتنیدگی در مدل مربوط به تیر پیشتنیده اعمال شده است. از آنجایی که با وارد کردن کل نیروی پیش-
تنیدگی به تیر، حصول همگرایی در تحقیق مورد بحث غیرممکن بوده است، محقق بناچار تنها ۳ ۱ از کل نیروی پیشتنیدگی را وارد کرده است.

همچنین در تحقیق مورد بحث به منظور حصول همگرایی، تلرانس همگرایی در سراسر تحلیل پنج برابر شده است و بنابراین دقت نتایج تا حد زیادی از بین رفته است.

با توجه به کمبود مطالعات انجام شده در این زمینه، در تحقیق حاضر تلاش گردید تا ضمن گسترش اطلاعات در این زمینه، معایب و نواقص معدود تحقیقات انجام شده (در خارج از کشور) در این ارتباط نیز برطرف شود. در تحقیق حاضر برای بررسی رفتار یک تیر پیشتنیده و بررسی صحت و دقت روش مدلسازی و نتایج تحلیلها، مدلسازی و تحلیل یک شاهتیر پیشتنیده مرکب بر اساس یک تحقیق آزمایشگاهی، انجام شده است. نتایج تحلیلهای اجزای محدود و تحلیلهای تئوریک (محاسبات دستی) انجام شده در تحقیق حاضر با نتایج آزمایشگاهی نمونه مورد نظر مقایسه و میزان کارایی و دقت مدل اجزای محدود پیشنهاد شده ارزیابی شده است.

.۲ تحقیق آزمایشگاهی
تحقیق آزمایشگاهی که به عنوان مبنای مدلسازی اجزای محدود در تحقیق حاضر انتخاب شده است، توسط Di ludovico و همکارانش در سال ۲۰۰۵ انجام شده است.[۴] در این تحقیق برای بررسی میزان تأثیر مقاومسازی شاهتیرهای پیشتنیده آسیب دیده توسط صفحات FRP، آزمایشهایی در دانشگاه Missouri-Rolla انجام گرفته است. آزمایشهای انجام شده بر روی سه نمونه- یک نمونه بدون آسیب دیدگی و دو نمونه آسیب دیده و مقاومسازی شده با صفحات FRP (با مقادیر مختلف آسیب دیدگی و مقاومسازی)- نشان داده است که روش مقاومسازی با استفاده از صفحات FRP، از نظر سازهای مؤثر بوده و قادر به بازیابی ظرفیت خمشی و سختی تیر بدون آسیب دیدگی (نمونه کنترل یا شاهد)، برای نمونههای آسیب دیده میباشد. در تحقیق آزمایشگاهی مورد بحث، برای مطالعه مقاطع عرضی واقعی شاهتیرهای پیشتنیده، طراحی نمونههای آزمایشگاهی بر اساس مقطع شاهتیر نوع ۲ (از بخش ۳٫۵۵، آییننامه پل سازمان حمل ونقل میسوری ((MoDOT)، کهمعمولاً توسط این سازمان برای ساخت پل مورد استفاده قرار میگیرد، میباشد. سه نمونه شاهتیر پیشتنیده ذکر شده به طول کلی ۱۱ m و با مقطع عرضی نشان داده شده در شکل (۱) در کارگاه ساخته شدهاند. پس از انتقال شاهتیرهای پیشتنیده به آزمایشگاه، برای کامل شدن مقطع عرضی نهایی نمونه، یک دال بتنی به ابعاد ۰٫۸۱×۰٫۱۵ m بر روی شاهتیر پیشتنیده ساخته میشود. بنابراین عضو مورد بحث یک تیر پیشتنیده مرکب میباشد که در آن شاهتیر بصورت پیشتنیده است و عرشه بتنی که در مرحله بعد بر روی آن ساخته میشود فاقد پیشتنیدگی میباشد. با توجه به اینکه هدف تحقیق حاضر بررسی رفتار و مدلسازی اجزای محدود اعضای پیشتنیده میباشد، در طول تحقیق تنها نمونه کنترل این تحقیق آزمایشگاهی مورد توجه قرار گرفته است و مدلسازی و تحلیل اجزای محدود و مقایسه نتایج انجام شده در تحقیق حاضر بر اساس این نمونه میباشد. همانطور که در شکل (۱) مشخص است، هر شاهتیر با ۱۲ کابل پیشتنیدگی هفت رشتهای با آسودگی کم و به قطر ۹٫۵ mm پیشتنیده شده است. بر اساس تحقیق آزمایشگاهی نیروی پیشتنیدگی اولیه هر کابل معادل ۷۶٫۵ KN میباشد که کل نیروی پیشتنیدگی اولیه Pi  ۹۱۹ KN را ایجاد میکند. چهار میلگرد فولادی به قطر ۱۲٫۷ mm نیز برای مسلح کردن عرشه بکار رفتهاند و خاموتهایی به قطر ۹٫۵ mm و به فاصله ۱۵۰ mm به عنوان آرماتور برشی شاهتیر مورد استفاده قرار گرفتهاند. مشخصات بتن شاهتیر با بتن عرشه متفاوت میباشد و این مشخصات به همراه خصوصیات سایر مصالح در جدول (۱) خلاصه شدهاند.

همانطور که در شکل (۲) نشان داده شده است، هر نمونه آزمایشگاهی بصورت خمش چهار نقطهای تحت بارگذاری قرار میگیرد. فاصله بین تکیهگاهها ۱۰ .۳۶ m و طول ناحیه ممان ثابت ۲٫۷۴ m میباشد. دو جک هیدرولیکی برای اعمال بار مورد استفاده قرار گرفته است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 19 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد