بخشی از مقاله
چکیده
امروزه روشهاي اجزاي محدود بهطور گسترده براي بررسی و توصیف رفتار غیرخطی سازهها مورد استفاده قرار میگیرند. در تحقیق حاضر به منظور شبیه سازي رفتار غیرخطی بتن تحت بارگذاري یکنواخت و دورهاي رفت و برگشتی به ترتیب از مدل پلاستیسیته سطح تسلیم منفرد سلسله مراتبی - HISS - و معادلات پیشنهادي دساي استفاده گردید. مدل پلاستیسیته HISS هم براي تسلیم شدن کششی و هم فشاري قابل استفاده میباشد، و معادلات ارائه شده توسط دساي در عین ساده بودن میتواند شبیهسازي رضایت بخشی از بارگذاري دورهاي ارائه دهد.
لازم به ذکر است رفتار آرماتورهاي فولادي به صورت الاستیک-کاملا پلاستیک فرض شد. مدل پیشنهادي به صورت برنامهاي به زبان فرترن در قالب اجزاي محدود نوشته شد، که در آن برا ي مدلسازي بتن از المانهاي هشت گرهی سرندیپیتی و براي آرماتورها از المانهاي دو گرهی استفاده گردید. به منظور بررسی توانایی مدل پیشنهادي در پیشبینی رفتار غیرخطی تیرهاي بتنآرمه تحت بارگذاري یکنواخت و دورهاي، دو نمونه تیر مدلسازي شده و نتایج بار- تغییرمکان براي آنها بهدست آمد. مقایسه نمودارهاي بار- تغییرمکان بهدست آمده از این نمونهها با نتایج آزمایشگاهی، تطابق خوبی داشته که این نشان دهنده توانایی مدل پیشنهادي در پیشبینی رفتار غیرخطی تیرهاي بتنآرمه میباشد.
مقدمه
از زمانیکه اولین کارهاي انجام گرفته در ارتباط با تعیین رفتار دورهاي تک محوره بتن منتتشر شد - Sinha et al., 1964 - ، کارهاي تخصصی ارزشمندي در این زمینه انجام شده است. روش اجزاي محدود از سال 1960 به بعد کاربرد بسیار وسیعی در تحلیل سازههاي بتن آرمه پیدا کرده است . - Au and Bai, 2007 - Desai and Fishman - 1991 - ، از مدل پلاستیسیته HISS براي توصیف پاسخ مکانیکی اتصالات شبیهسازي شده تحت بارگذاري یکنواخت، باربرداري و بارگذاري رفت و برگشتی استفاده نمودند. Akhaveissy and Desai - 2011 - با استفاده از سطح تسلیم HISS، یک مدل واحد براي شبیهسازي رفتار سازههاي بنایی ارائه نمودند.
Akhaveissy and Desai - 2012 - ، همچنین از مفهوم حالت دستخورده - DSC - و مدل پلاستیسیته سطح تسلیم منفرد سلسله مراتبی - - HISS، با قانون جریان همبسته اصلاح شده براي مشخص نمودن رفتار مشخصه بتن در هر دو حالت فشار و کشش، بهره جستند و یک روش اجزاي محدود غیرخطی براي پیشبینی رفتار سازههاي قاب بتنآررمه تحت بارگذاري یکنواخت ارائه نمودند.
امیري و اخویسی - - 1390 ، مدل مشخصه جدیدي براي پیش بینی رفتار بتن مسلح تحت بارگذاري دورهاي شبه استاتیکی ارائه نمودند. مشخصههاي دورهس اي اساسی بتن در این مدل با استفاده از کرنشهاي کرنش پلاستیک، بسته شدن و باز شدن مجدد ترك، منحنیهاي باربرداري غیرخطی که انرژي شکست را نشان میدهد و منحنیهاي بارگذاري مجدد با سختی بارگذاري مجدد کاهش یافته که میزان خسارت را محاسبه میکند، توصیف میشوند.
امیري و اخویسی - - 1393، همچنین به بررسی و مقایسه برخی از مهمترین مدلهاي مشخصه براساس تئوري الاستیسیته غیرخطی در حالت بارگذاري یکنواخت و دورهاي رفت و برگشتی با یکدیگر و نیز با نتایج آزمایشگاهی پرداخته و بهترین مدل مشخصه موجود را که با بیشترین تطابق را با نتایج آزمایشگاهی دارد، معرفی نمودند. Akhaveissy et al. - 2013 - یک روش اجزاي محدود غیرخطی با استفاده از مدل پلاستیسته سطح تسلیم HISS براي مشخص نمودن رفتار بتن در هر دو حالت فشار و کشش استفاده کردند.
مدل پیشنهادي این محققان میتواند ریزتركها را در خلال تغییرشکل که منجر به شکست و گسیختگی میشود، به حساب آورد . Jafarian and Wang - 2015 - یک فرمولبندي تحلیلی براي ارزیابی روابط نیرو- تغییرشکل براي جان کانالهاي معکوس تحت کشش جانبی ارائه دادند. Richard and Ragueneau - 2013 - با در نظر گرفتن اثرات هیسترتیک، یک مدل مشخصه جدید براي مصالح شبه ترد تحت بارگذاري دورهاي ارائه دادند. Jukic et al . - 2014 - یک فرمولبندي اجزاي محدود تیر چندلایه براساس مدل تتیر تیموشنکو براي تحلیل شکست تیرها و قابس هاي بتن آرمه مسطح ارائه دادند.
Mousavi et al. - 2014 - با انجام آزمایشهایی به بررسی رفتار دیوارهاي برشی بتنی فوق سبک تحت بارگذاري دورهاي شبه استاتیکی پرداختند. Panyakpo - 2014 - از روش چرخههاي بار افزون براي برآورد خسارت تجمعی ساختمانها تحت بارگذاري دورهاي استفاده نمود. Hu and Sc hnobrich - 1991 - از یک رابطه تنش- کرنش پلاستیک با سختشدگی کرنش الاستیک با یک قانون جریان غیرپیوسته براي مدلسازي بتن در محدوده ناحیه فشاري استفاده نموده و براي بتن در محدوده کششی، رفتار گسیختگی ترد الاستیک را در نظر گرفتند.
Hashemi et al. - 2009 - یک مدل عددي بر اساس روش لایهاي براي تحلیل غیرخطی قابهاي بتن مسلح دو بعدي معرفی نمودند. Richard et al . - 2010 - یک مجموعه معادلات مشخصه براي مدلسازي بتن تحت بارهاي دورهاي پیشنهاد دادند. Hawileh et al. - 2010 - یک مدل اجزاي محدود سه بعدي براي مطالعه پاسخ و پیشبینی رفتار اتصال تیر- ستون دوگانه پیش ساخته تحت بارهاي دورهاي ارائه دادند.
در تحقیق حاضر نیز از روش آنالیز اجزاي محدود غیرخطی براي پیشبینی رفتار تیرهاي بتتن آرمه تحت بارگذاري یکنواخت و دورهاي رفت و برگشتی استفاده شده است. که از میان سطوح تسلیم موجود از سطح تسلیم HISS، و براي حا لات باربرداري و بارگذاري مجدد از معادلات ارائه شده توسط Desai - 2001 - استفاده گردید . سپس برنامهاي به زبان فرترن در قالب اجزاي محدود غیرخطی نوشته شد، که در آن براي مدلسازي بتن از المانهاي هشت گرهی سرندیپیتی و براي آرماتورها از المانهاي دو گرهی استفاده گردید. در ادامه به منظور بررسی توانایی مدل پیشنهادي در پیش بینی رفتار غیرخطی تیرهاي بتنآرمه تحت بارگذاري یکنواخت و دورهاي رفت و برگشتی، دو نمونه تیر تحت بارگذاري یکنواخت و دورهاي مدلسازي شده و با نتایج آزمایشگاهی موجود مورد مقایسه قرار گرفت.
مدل پلاستیسیته HISS
مدل پلاستیسیته سطح تسلیم منفرد سلسله مراتبی - HISS - ، یک فرمول کلی براي مشخصات الاستو پلاستیک رفتار مصالح فراهم میس نماید. این مدل که براي سخت شدگی ایزوتروپیک و غیرایزوتروپیک و مشخصات پلاستیسیته وابسته و غیروابسته است، هم براي تسلیم شدن کششی و هم فشاري قابل استفاده میباشد.
