بخشی از مقاله
چکیده
اجزای سازه ای بتن در ساختمان ها و پل ها به شکل های مختلفی موجود میباشند. درک پاسخ این اجزا در حین بارگذاری برای ایجاد یک سازه ایمن و کارآمد امری ضروری است. روشهای گوناگونی در مطالعه پاسخ اجزای سازه ای مورد استفاده قرار گرفته است. تست های بر پایه آزمایش - تست های آزمایش محور - به طور گسترده به عنوان وسیله ای در جهت تحلیل تک تک اجزا و اثر مقاومت بتن تحت بارگذاری مورد استفاده واقع شده است. این روش به شدت زمان گیر است و استفاده از مصالح مورد نیاز آزمایش هزینه بر می باشد.به این منظور روش تئوری اجزای محدود نیز در مطالعه این اجزا مورد استفاده قرار می گیرد.
البته تلاش های اولیه برای به کار بردن این روش با توجه به نرم افزارها و سخت افزارهای موجود ناممکن و زمان بر بود. در سالهای اخیر استفاده از اجزای محدود به دلیل پیشرفت علم و توانایی های سخت افزاری و نرم افزاری کامپیوتری افزایش یافته است. امروزه این روش در تحلیل اجزای سازه ای بتنی به عنوان روش اصلی به کار برده می شود. استفاده از کامپیوتر برای مدل کردن این المان ها بسیار سریع تر و از نظر اقتصادی به صرفه تر می باشد. به منظور درک کامل کارایی نرم افزار کامپیوتری اجزای محدود - ANSYS - باید نگاهی به عقب و به داده های آزمایشگاهی و تحلیل های ساده نمود.
داده های کسب شده از یک تحلیل اجزای محدود مفید نخواهد بود تا زمانی که گام هایی در جهت درک اینکه چه اتفاقی درون مدل ساخته شده توسط نرم افزار در حال رقم خوردن است، برداشته شود. همچنین به منظور اطمینان یافتن از درستی و صحت خروجی نرم افزار کامپیوتری انجام بررسی های ضروری در حین مسیر مورد نیاز میباشد. با درک روش اجزای محدود و موارد استفاده آن، تحلیل های به مراتب بهتر و کار آمد تری را می توان برای یافتن پاسخ اجزای سازه ای و مشارکت آن ها در سازه ایجاد کرد. این مقاله مطالعه ای در تیرهای پیش تنیده بتنی با استفاده از تحلیل اجزای محدود می باشد که در آن با استفاده از این روش پاسخ تیرهای پیش تنیده بتنی تحت بارگذاری عرضی تعیین شده است.
کلمات کلیدی : تست های آزمایش محور ، اجزا محدود ، بارگذاری عرضی ، ANSYS
-1 مقدمه
وسعت دید این مقاله به تعیین ویژگی های استاتیکی مثل تغییر شکل های خمشی و توزیع تنش ها محدود می شود. به ابن منظور یک تیر بتنی پیش تنیده ی مستطیلی برای تحلیل درنظر گرفته شده است. از برنامه ANSYS 12.1 در جهت تحلیل اجزای محدودی استفاده شده است. تیر بتنی پیش تنیده ذکر شده با تکیه گاه مفصلی مدل شده است و در مقاطع تیر از مصالح ایزوتروپیک استفاده شده است.
-2 معرفی روش تحلیل اجزای محدود:
B 1-2 تحلیل اجزای محدود روشی موثر در تعیین عملکرد استاتیکی سازه ها می باشد به سه دلیل :
-1 زمان طراحی کوتاه
-2 کم هزینه بودن
-3 افزایش ایمنی سازه
B 2-2 استفاده از روش های محاسباتی پیشرفته در تحلیل سازه های بزرگ مانند پل های غول پیکر امری ضروری است و برای کسب حداکثر دقت طراح نیاز به استفاده از تکنیک های پر جزئیات تر دارد و در نتیجه بیشتر وقت طراح صرف تحلیل های محاسباتی میشود. تئوری اجزای محدود طراحان را از نیاز به تمرکز روی بتن در محاسبات ریاضی آزاد می کند و به آن ها اجازه می دهد زمان بیشتری را صرف ارائه دقیق سازه مورد نظر و بازبینی عملکرد محاسبه شده کنند. علاوه بر این با استفاده از برنامه های گرافیکی سازه های پیچیده نیز به وسیله اجزای محدود به سادگی مدل می شوند و نتایج مورد نظر به سهولت بدست می آیند. این عمل زمان با ارزشی را برای طراح ذخیره می کند.به منظور تنظیم این زمان باید استراتژی طراحی به شکلی دقیق برنامه ریزی شود.
B 1-2- 2 ایده اصلی پیش تنیدگی: بتن پیش تنیده بتنی است با تنش های داخلی با مقادیر و توزیع مناسب که در آن تنش های ناشی از بارهای خارجی به میزان مطلوب متقابلاً اثر می کنند. در اعضای مسلح بتنی، پیش تنیدگی به وسیله ی کشیدن آرماتور انجام می شود.
B 2-2- 2 مزایای بتن پیش تنیده: در این مقاله موارد زیادی در این مورد ذکر شده است اما چون مورد بحث اصلی ما نیست به اختصار یکی از آن ها را ذکر می کنیم.عضو خمشی بتن پیش تنیده تحت بارهای مجاز مقاوم تر و سخت تر از عضو بتن مسلح با عمق یکسان می باشد. استفاده از بتن با مقاومت بالا و فولاد در اعضای پیش تنیده منجر به پیدایش اعضای سبک تر و لاغرتر در مقایسه با بتن مسلح می شود. دو ویژگی سازه ای بتن پیش تنیده یعنی بتن پر مقاومت و عدم ایجاد ترک در آن موجب دوام و پایایی سازه تحت شرایط محیطی سخت می شود. پیش تنیده کردن بتن باعث دوام مصالح و جذب انرژی آن ها تحت بارهای ضربه ای می شود.
-3 مساله مورد مطالعه :
یک تیر مستطیلی با عمق 300 میلیمتر و پهنای 200 میلیمتر به وسیله 15 سیم به قطر 5 میلیمتر که در فاصل 65 میلیمتری از پایین تیر قرار گرفته اند و 3 سیم به قطر 5 میلیمتر که در فاصله 25 میلیمتری از بالای تیر قرار گرفته اند پیش تنیده شده است. بافرض پیش تنیدگی 840N/mm 2 در فولاد اگر یک بار زنده گسترده یکپارچه به میزان 6KN / mm 2 اعمال شود، حداکثر تنش مجاز در بتن را تعیین کنید. چگالی بتن 24KN / m 3 می باشد.
B 1- 3 مشخصات مصالح:
