چکیده
مدلسازی اجزای محدود (FE) ستون های بتنی محصور عملی چالش برانگیز بوده به این دلیل که نیازمند تعریف دقیق مدل مصالح بتنی به منظور ارائه رفتار حجمی بتن به حالت های تنش سه گانه است. زمانیکه بتن به وسیله ترکیبات فیبرهای پلیمری تقویت شده (FRP) محبوس می شود، مسئله پیچیده تر می شود که ناشی از ماهیت منفعل محصور کنندگی FRP است. مدل پلاستیسیته آسیب بتن (CDPM) موجود در بسته نرم افزاری اجزا محدود (ABAQUS) به طور گسترده ای به منظور مدلسازی ستون¬های بتنی مسلح تحت تنش محوری مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، استفاده از CDPM زمانیکه به بتن محصور اعمال می شود دارای محدودیت¬هایی است. این مقاله به این محدودیت¬ها اشاره کرده و مدل پلاستیسیته آسیب بتن را ارائه می کند. مجموعه جدیدی از روابط کرنش سخت شودگی/ نرم شودگی سازنده هم برای بتنی که به صورت فعال محصور شده و هم برای بتن FRP محصور شده ایجاد شده و یک مدل انبساطی به وجود آمده است. مدل انبساطی به عنوان تابعی از سختی پوشش FRP بیان می شود. CDPM اصلاح شده برای ستون هایی کاربرد دارد که دارای مقاطع عرضی متفاوت هستند، از جمله دایره ای، مربع شکل، و مستطیل شکل و محدوده گسترده ای از مقاومت های بتنی از مقاومت عادی گرفته تا مقاومت بالا را شامل می شوند. نتایج اجزا محدود ناشی از استفاده از CDPM اصلاحی ایجاد شده، تطابق خوبی را با اطلاعات به دست آمده از آزمایش ستون های بتنی محصور FRP گزارش شده در سوابق پژوهشی فنی دارد.
1. مقدمه
در طی دو دهه گذشته چندین کار آزمایشی و تحلیلی به منظور ارزیابی رفتار ستون های بتنی محصور شده در ترکیبات فیبرهای پلیمری تقویت شده (FRP)، زمانیکه در معرض بارگذاری فشاری محوری یکنواخت هستند انجام شده است. در نتیجه بسیاری از مدل های تنش و کرنش ایجاد شده اند، که اکثریت آن ها فرم های بسته ای بودند که بر اساس اطلاعات آزمایش موجود کالیبره شده بودند. مطالعات اخیر این مدل های موجود را بررسی و ارزیابی کردند [1-5]. ستون های بتنی محصور FRP همچنین تحت بارگذاری چرخه ای محوری و حالت ها مورد آزمایش قرار گرفتند تا که پاسخ های چرخه ای استخراج شده را نیز پیش بینی کنند [6-9].
علاوه بر کارهای آزمایشگاهی و تحلیلی، تلاش های بسیاری به منظور مدلسازی ستون های بتنی محصور FRP با استفاده از روش اجزا محدود (FE) انجام شده است. اولین مزیت روش FE توانایی آن جهت مقابله با غیرخطی بودن هندسی و تعاملات مصالح مختلف است. با این حال، پیچیدگی اصلی در مدلسازی FE در تعریف صحیح مشخصات مواد (به عنوان مثال صفحات FRP و بتن) قرار دارد. صفحات FRP معمولاً به صورت مصالح الاستیک خطی مدلسازی شده اند. زمانیکه فیبرها در جهت حلقه قرار دارند، تنها ویژگی های حلقه حائز اهمیت هستند. از سوی دیگر، بسیاری از مدل های سازنده به منظور تعیین مشخصات بتن در نرم افزار FE پیشنهاد شده اند، به ویژه برای بتن هایی که در معرض فشار محصور کننده قرار دارند. تئوری پلاستیسیته به طور گسترده¬ای به منظور مدلسازی بتن محصور شده مورد استفاده قرار گرفته است. اولین انواع مدل های پلاستیسیته بتن بر اساس، الاستیک غیرخطی، پلاستیسیته اندو-کرونیک، پلاستیسیته کلاسیک، پلاستیسیته چند لایه و یا دارای صفحات کوچک، و پلاستیسیته سطح مرزی بود. با این حال، همان طور که توسط میمیران و همکاران [10] گزارش گردید، این مدل ها یا دارای قابلیت های محدود بوده و یا نیازمند پارامترهای گسترده ای برای کالیبره شدن هستند.
این مقاله در نشریه الزویر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان بتن محصور در FRP در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
Finite element modeling of FRP-confined concrete using modified concrete damaged plasticity
