بررسي رفتار غيرخطي سازه هاي بتني با در نظر گرفتن تغييرات ضريب پواسون

دكتري

بتن تحت بارگذاري فشاري تك¬محوره،¬ در تنش¬هاي كم (تا حدود 50 درصد مقاومت فشاري بتن)، داراي كرنش جانبي حدود 15 الي 20 درصد كرنش طولي مي‌باشد. اين در حالي است كه با افزايش مقدار تنش تك¬محوره، ميكروترك‌ها بيشتر شده و توسعه مي‌يابند. به دليل وجود اين ميكروترك‌ها، كرنش جانبي افزايش مي‌يابد. با رسيدن تنش به محدوده¬ي مقاومت نهايي و بعد از آن، ضريب پواسون به سرعت افزايش پيدا مي‌كند و گسيختگي رخ مي‌دهد. ستون¬ها جزو حساس¬ترين اعضاي هر سازه¬اي محسوب مي¬شوند و بار غالب آنها عموما فشاري است. در ستون¬هاي بتني محصورشده¬ي جانبي، تحت بارگذاري فشاري، ترك¬هاي داخلي در بتن ايجاد شده و اتساع جانبي رخ مي¬دهد. در اين حالت ژاكت پيچيده شده به دور ستون، تنش¬هاي جانبي به هسته¬ي بتني اعمال مي¬كند، كه مقدار اين تنش¬ها، به مرور با اتساع بيشتر هسته¬¬ي بتني، افزايش مي¬يابند. به عبارت ديگر، مقدار تنش¬هاي جانبي، تابعي از اتساع جانبيِ هسته¬ي بتني مي¬باشند. از طرفي اتساع جانبي بتن به مقدار ضريب پواسون بستگي دارد. لذا در اين پژوهش به منظور بررسي اثر تغييرات ضريب پواسون، ستون¬هاي بتني مسلح و غير مسلح محصور شده با FRP و داراي مقطع مستطيلي، با استفاده از آناليزهاي عددي مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته¬اند. در اين رساله يك مدل اجزاء محدود سه¬بعدي، در چهارچوب مدل رفتاري تركيبي پلاستيك-خسارت بتن (CDP)، در نرم¬افزار آباكوس، براي پيش¬بيني رفتار تنش-كرنش محوري ستون¬هاي بتني محصورشده با FRP ، تحت بارگذاري فشاري يكنوا، ارائه شده است. مزيت روش ارائه شده اين است كه برخلاف ساير كارهاي مشابه، كه در آنها براي پيش¬بيني رفتار ستون¬هاي محصور شده، از مدل رفتاري بتنِ محصور شده در شبيه¬سازي استفاده مي¬كنند، همانند واقعيت، مدل رفتاري بتنِ غيرمحصور در نظر گرفته شده و اثرات واقعي محصورشدگي توسط FRP ، بوسيله¬ي در نظرگرفتن تغييرات ضريب پواسون و تكنيك¬هاي مدل-سازي لحاظ شده است. در حقيقت توزيع واقعي فشار محصور شدگي، با شبيه¬سازي صحيح اتساع جانبي بتن (كه با تغييرات ضريب پواسون بتن مرتبط است) و در نظرگرفتن كرنش حلقوي FRP، در مدل لحاظ شده است. قابل ذكر است كه براي در نظر گرفتن تغييرات ضريب پواسونِ بتن، دو روش ارائه شده است. روش اول كه يك روش نسبتا تقريبي بوده، اولا به دليل اينكه عملا نرم¬افزار اجزاء محدود آباكوس، بصورت مستقيم، قابليت در نظر گرفتن تغييرات ضريب پواسون را ندارد و ثانيا به دليل ساده بودن و عدم نياز به كدنويسي، ارائه شده است. همچنين روش دوم كه يك روش دقيق بوده، با استفاده از سابروتين USDFLD در نرم افزار آباكوس ارائه شده است. مقايسه نتايج آناليزهاي عددي با نتايج آزمايشگاهيِ گردآوري شده از منابع معتبر، نشان مي¬دهد كه مقدار ميانگين خطا (AAE) و ميانگين انحراف استاندارد خطا (SD)، در روش تقريبي، به ترتيب برابر 14 درصد و 6.16 درصد مي باشد. همچنين در اين روش، ميانگين نسبت كرنش¬ها برابر با 1.04 مي¬باشد. از طرفي، در روش دقيق، مقادير AAE و SD به ترتيب برابر 12.33 درصد و 4.97 درصد بوده و ميانگين نسبت كرنش¬ها برابر با 1.00 مي¬باشد. بنابراين مي¬توان گفت كه هر دو روش ارائه شده، داراي دقت قابل قبولي در پيش¬بيني رفتار تنش-كرنش محوري ستون¬هاي مستطيلي بتني محصور شده با FRP مي¬باشند.

195200

دانشگاه علم و صنعت ايران

سازه

دكتر وحيد بروجرديان