مطالعه پارامترهای موثر در شبیه سازی میان مقیاس بتن

Abstract

طراحی و تحلیل سازه های بتنی عمدتاً با فرض اینکه بتن را می توان به عنوان یک ماده ی همگن درنظر گرفت انجام می‌شود. این درحالی است که بتن یک کامپوزیت ناهمگن، متشکل از سنگدانه ها، خمیر سیمان و حفرات هوا است. در بررسی رفتار مکانیکی بتن و تحلیل ترک، فرض همگن بودن ماده منجر به نتایج غیر واقعی می‌شود لذا با توجه به توان کامپیوترهای امروزی و اهمیت دقت نتایج، در این تحقیق از مدل میان‌مقیاس استفاده می‌شود. جهت مدلسازی رفتار غیرخطی بتن در نرم‌افزارهای اجزا محدود از مدل‌های مختلفی نظیر شکست ترد ، ترک پخشی و پلاستیک آسیب دیده بتن استفاده می‌شود. در این پژوهش سعی شده با بررسی پارامترهای ورودی سطح تسلیم مدل پلاستیک آسیب‌دیده بتن در نرم‌افزار آباکوس نتایج خروجی حاصل از مدلسازی را به نتایج واقعی نزدیک‌تر کرد. 41 تحلیل هدف‌دار برای بررسی تاثیر پنج پارامتر ورودی سطح تسلیم مدل پلاستیک آسیب دیده بتن بر روی مدل تیر شکاف دار (Natched Beam) انجام شد که نتایج حساسیت زیاد مدل نسبت به پارامتر ویسکوالاستیک در خروجی نیروها را بیشتر از سایر پارامترها نشان می‌دهد. در این پژوهش بتن شامل دو فاز سنگدانه و ملات در نرم‌افزار اجزامحدود آباکوس مدل شده است. به منظور انجام مدلسازی سنگدانه‌ها در میان‌مقیاس، نمونه‌های تصادفی به صورت کروی و بیضوی در نرم‌افزار متلب تولید شده و با کنترل عدم تداخل سنگدانه‌ها در کنار یکدیگر به صورت تصادفی درون مرزهای قالب چیده ‌شده‌اند. نتایج حاصل از مدلسازی ناهمگن با سنگدانه‌های کروی و بیضوی با مدلسازی همگن بتن مقایسه شده است. همچنن سه نمونه مکعبی بتنی در آزمایشگاه ساخته شده و با نتایج حاصل از مدلسازی دو فازه بتن مقایسه شده است. مقاومت فشاری حداکثر هر دو مدل همگن و ناهمگن برابر بوده اما شیب نمودارها در ناحیه پلاستیک متفاوت است.