بخشی از مقاله
چکیده-
باتوجه به استقبال روز افزون از مواد کامپوزیتی و کاربرد وسیع آن طی سالیان اخیر در مقاوم سازی سازه های بتنی و با توجه به مزایایی مانند وزن کم ، انعطاف پذیری بالا ، سرعت عمل بالا ، برش کاری در قطعات دلخواه و امکان تقویت بصورت خارجی ، لزوم بررسی رفتار دقیق کامپوزیت ها و اعضای تقویت شده با کامپوزیت ها بیش از پیش ضروری بنظر می رسد.
از آنجایی که بررسی آزمایشگاهی پرهزینه و زمان بر است در این مقاله سعی شده است با مدل سازی به روش اجزای محدود، زمینه را برای درک بهتر رفتار دال های بتن آرمه ایجاد کرد تا فقدان نتایج آزمایشگاهی جبران گردد. از اینرو بررسی المان محدود رفتار دالها تحت تاثیر پارامترهایی مانند عرض نوار و زاویه آن نسبت به روش تحلیل استاتیک جنرال و با استفاده از نرم افزار آباکوس در دستور کار تحقیق قرار گرفته است و تغییر شکل لبه های کناری دال، مقدار تنش دال کامپوزیتی و همچنین فیبرهای کربنی و بارهای متحمله توسط آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان می دهد که کاربرد الیاف پلیمری کربنی در دو لایه بالا و پایین اعضا در حدود 10 درصد قدرت باربری اعضا را افزایش می دهد
-1 مقدمه
تقویت سازه ها یکی از شاخه های مهم مهندسی عمران است. بسیاری از سازه های بتنی به دلیل خطاهای محاسباتی ، اشتباه در ساخت و اجرا ، ضعف آیین نامه ها ، تغییر کاربری سازه و بارهای بهره برداری وارد به سازه ضوابط آیین نامه های جدید را ارضا نمی کند.
لذا ارائه روش های مقاوم سازی ، بهسازی و تعمیر چنین سازه هایی لازم است. در دهه اخیر فعالیت های آزمایشگاهی و مطالعات عددی المان محدود به منظور بررسی اثر انواع کامپوزیت ها بر روی اجزای مختلف بتنی در سازه ها صورت گرفته است. ولی متاسفانه مطالعه قابل توجهی برروی این نوع از دال ها در زمینه المان محدود صورت نگرفته است. از بزرگترین مزیت های مصالح کامپوزیتی می توان به داشتن مقاومت به وزن بالای آنها اشاره نمود.
یکی از شناخته شده ترین انواع کامپوزیت که دارای بیشترین کاربرد نیز می باشد، پلیمرهای مسلح به الیاف کربن می باشد که دلیل کاربرد فراوان آن، نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی، نصب آسان و دسترسی بودن می باشد.
تحقیقات نشان می دهد که استفاده از تقویت کننده های کامپوزیتی با الیاف کربنی موجب افزایش سختی و مقاومت برشی پانچینگ دال های تقویت شده با نتایج بدست آمده از نتایج تئوریک از آیین نامه های مختلفی بهره گرفته شده که براساس آن مقادیر محاسبه شده از روابط پیشنهادی مقاومت برشی پانچینگ دال ها دارای پایداری بیشتری است
در تحقیقاتی دیگر نیز محققان به بررسی تاثیرات بارهای حرارتی بر رفتار خمشی دال های بتنی
-2 مدل اجزای محدود
آباکوس مجموعه ای از برنامه های شبیه سازی قدرتمند مهندسی است که بر پایه روش اجزای محدود بنا نهاده شده و می تواند با طیف گسترده از یک تحلیل تقویت شده با کامپوزیت ها پرداخته شده و سعی شده است تا برخی راه حل ها به کاهش مسئله ناسازگاری بین بتن و اجزاء کامپوزیت ها کمک شود.
خطی نسبتا ساده تا تحلیل های غیرخطی بسیار پیچیده را حل کند.
آباکوس شامل کتابخانه گسترده از المان ها است که می تواند هر نوع هندسه را به صورت مجازی مدل سازی کند. همپنین این برنامه شامل لیست گسترده ای از مدل های رفتار ماده است که می تواند رفتار اغلب مصالح مهندسی مانند فلزات، لاستیک، بتن مسلح، فوم های شکننده و حتی مصالح ژئوتکنیکی همانند خاک و سنگ را نیز شبیه سازی کند.
در این مدل سازی به دلیل رفتار سه بعدی آن، از المان Solid از نوع C3D8R المان پیوسته سه بعدی هشت نقطه ای با انتگرال کاهش یافته که یک المان هشت گرهی با سه درجه آزادی انتقالی در هر گره می باشد، استفاده شده است.
نوع بارگذاری از نوع استاتیک جنرال و مصالح مصرفی از قسمت کامپوزیت به نرم افزار معرفی می شود. در این مدل دال کامپوزیتی از یک طرف تحت بار فشاری قرار گرفته تا یک دال در برابر نیروهای جانبی مورد ارزیابی قرار گیرد.
همچنین در قسمت مش بندی می توان از مش بندی های متفاوتی استفاده نمود تا در تحلیل های مقدماتی به بررسی تا ثیر اصلاح مش بر بهبود زمان محاسبه بدون افت در دقت تحلیل پرداخت در این مدل سازی از مش بندی مکعبی استفاده شده است.
برای اعمال شرایط مرزی یکی از سطوح کناری دال را در سه جهت مقید کرده تا به شرایط گیرداری دست پیدا کنیم و در سطح مقابل آن بار فشاری را بصورت سطحی و یکنواخت اعمال می کنیم.
