%32تخفیف

مطالعه عددی اثر خوردگی بر سازه‎های بتن مسلح و مطالعه پارامتریک

تعداد 118صفحه در فایل word

 

 گروه عمران

کارشناسی ارشد <<M.Sc>>

سازه

 

مطالعه عددی اثر خوردگی بر سازههای بتن مسلح و مطالعه پارامتریک

چکیده

 در این پایان نامه مدلی عددی ارائه شد که می‎تواند هم اثرات کاهش سطح مقطع میلگرد پس از خوردگی و هم اثر کاهش چسبندگی بین بتن و فولاد تقویتی را در نظر بگیرد و در عین حال از الگوهای نوین اندرکنشی برای تماس بین قطعات استفاده می‎نماید تا بتواند به عنوان ابزاری اقتصادی در پروژه‎های میدانی تحلیل خوردگی به کار رود. نتایج عددی با نتایج تجربی پژوهشهای پیشین مقایسه شد و از این طریق اعتبارسنجی مدل عددی صورت پذیرفت. 12 مدل عددی ارائه شد و در آنها خوردگی میلگردهای جانبی، میانی و خاموتها به میزان 20، 30، 40 و 50 درصد بررسی گردید. نمودارهای نیرو – جابجایی، اثر درصد خوردگی و اثر موقعیت میلگردها ترسیم گردید و مقایسه شد. نتایج نشان داد که با ایجاد تفاوت درصد خوردگی از 20 به 30 درصد، کاهش مقاومت خاموتها نسبت به میلگردهای جانبی و میانی به مراتب کمتر شده و نشان میدهد خوردگی اثر به نسبت کمتری بر خاموتها گذاشته است. همچنین نتایج نشان داد که با ایجاد تفاوت درصد خوردگی از 40 به 50 درصد، همچنان کاهش مقاومت خاموتها نسبت به میلگردهای جانبی و میانی به مراتب کمتر شده و نشان میدهد خوردگی اثر به نسبت کمتری بر خاموتها گذاشته است.

کلمات کلیدی: خوردگی، مدل عددی، بتن مسلح، ABAQUS

 

فهرست مطالب

عنوان ………………………………………………………………………………………………………………….  صفحه

فصل اول: كليات تحقيق

  • مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1

  • بيان مسئله ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 1

  • اهميت و ضرورت تحقيق………………………………………………………………………………………………………………… 2

  • اهداف……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2

  • فرضيات…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2

  • پيشينه پژوهش ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 2

فصل دوم: رفتار بتن و ميلگرد در بارگذاري سيكلي

2-1- چكيده فصل ………………………………………………………………………………………………………………………….  6

2-2- رفتار ميلگردها ……………………………………………………………………………………………………………………….  6

2-2-1- مشخصات ميلگردها ………………………………………………………………………………………………………….  6

2-2-2- اثرات فرسودگي كرنشي ……………………………………………………………………………………………………  7

2-2-3- رفتار تناوبي غير الاستيك …………………………………………………………………………………………………..  9

2-2-4- تآثير نرخ كرنش ………………………………………………………………………………………………………………  10

2-3- رفتار بتن محدود شده و صفحه­اي …………………………………………………………………………………………  11

2-3-1- بتن محدود نشده ……………………………………………………………………………………………………………..  11

2-3-2- بتن محدود شده ……………………………………………………………………………………………………………….  15

2-3-3- اثر نرخ كرنش در رفتار بتن ………………………………………………………………………………………………  17

2-4- چسبندگي، مهاري و وصله­ها ………………………………………………………………………………………………..  22

2-4-1- مقدمه­اي بر چسبندگي، مهاري و وصله­ها …………………………………………………………………………  22

2-4-2- مكانيزم چسبندگي در وصله­ها ………………………………………………………………………………………….  24

2-4- 3- تأخير كشش …………………………………………………………………………………………………………………..  27

2-5- رفتار تيرها ……………………………………………………………………………………………………………………………  28

2-5-1- مقدمه­اي بر رفتار تيرها …………………………………………………………………………………………………….  28

و

2-5-2- مفصل­هاي پلاستيك يك جهته و معكوس شونده ……………………………………………………………..  28

2-5-3- خمش در نواحي مفصل معكوس شونده …………………………………………………………………………..  30

2-5-4- برش در مفصل­هاي معكوس شونده ………………………………………………………………………………….  32

2-5-5- خمش در مفصل پلاستيك يك جهته ………………………………………………………………………………..  37

2-5-6- برش در مفصل­هاي پلاستيك يك جهته ……………………………………………………………………………  38

2-6- رفتار ستون­ها ………………………………………………………………………………………………………………………..  39

2-6-1- مقدمه­اي بر رفتار ستون­ها …………………………………………………………………………………………………  39

2-6-2- تأثير بار محوري در نواحي مفصل پلاستيك ……………………………………………………………………..  39

2-6-3- محصور شدگي در نواحي مفصل پلاستيك ……………………………………………………………………….  42

فصل سوم: مدل­هاي رفتاري ماده

3-1- ماده الاستيك ايده­آل ……………………………………………………………………………………………………………..  46

3-2- ماده الاستوپلاستيك غيرخطي ……………………………………………………………………………………………….  46

3-3- معيار تسليم ماده …………………………………………………………………………………………………………………..  48

3-3-1- معيار تسليم فون ميزز (Von Mises) …………………………………………………………………………….  49

3-3-2- معيار تسليم ترسكا (Tresca) …………………………………………………………………………………………  50

3-3-3- معيار تسليم موهر – كلومب (Mohr – Coulomb)……………………………………………………… 51

3-3-4- معيار تسليم دراكر – پراگر (Drucker – Prager) ………………………………………………………..  51

3-4- معيار سخت شوندگي ……………………………………………………………………………………………………………  52

3-4-1- مدل پلاستيك كامل (Perfectly Plastic) ……………………………………………………………………  52

3-4-2- مدل سخت شوندگي ايزوتروپيك (Isotropic Hardening) ……………………………………….  53

3-4-3- مدل سخت­شوندگي سينماتيك (Kinematic Hardening)…………………………………………. 54

3-4-4- مدل سخت­شوندگي مركب (Mixed Hardening) ……………………………………………………..  55

3-4-5- روابط تنش – كرنش الاستيك – پلاستيك ……………………………………………………………………….  55

3-4-6- سخت­شوندگي الاستيك – پلاستيك ماده تحت بارگذاري تك محوري …………………………….  57

3-4-7- شكل ماتريسي روابط تنش – كرنش الاستيك – پلاستيك ………………………………………………..  58

3-4-7-1- مدل الاستيك با سخت­گرداني سينماتيك (EKH)………………………………………………………… 62

3-4-7-2- مدل الاستيك با سخت­گرداني ايزوتروپيك (ELH)……………………………………………………… 63

3-4-7-3- مدل مياني EKH و ELH…………………………………………………………………………………………… 63

3-5- نتيجه­گيري از فصل ………………………………………………………………………………………………………………  63

ز

 

فصل چهارم: روش شبيه­سازي

4-1- روش اجزا محدود ………………………………………………………………………………………………………………..  64

4-2- گام­هاي حل به روش اجزا محدود ………………………………………………………………………………………… 64

4-3- برنامه­هاي خاص در روش اجزا محدود ………………………………………………………………………………..  66

مقايسه آباكوس با انسيس ……………………………………………………………………………………………………………….  71

مقايسه آباكوس با Ls-Dyna………………………………………………………………………………………………………… 72

مقايسه آباكوس با MSC. VISUAL NASTRAN Desktop…………………………………………………. 72

فصل پنجم: مدل­سازي

5-1- مراحل مدل­سازي ………………………………………………………………………………………………………………….  73

5-1-1- ماژل قطعه ………………………………………………………………………………………………………………………..  73

5-1-2- ماژل ويژگي …………………………………………………………………………………………………………………….  76

5-1-3- ماژل برهم نهي …………………………………………………………………………………………………………………  77

5-1-4- ماژل گام ………………………………………………………………………………………………………………………….  78

5-1-5- ماژل اندركنش ………………………………………………………………………………………………………………….  78

5-1-6- ماژل بار ……………………………………………………………………………………………………………………………  80

5-1-7- ماژل مش…………………………………………………………………………………………………………………………. 81

5-1-8- ماژل وظيفه ………………………………………………………………………………………………………………………  82

5-1-9- ماژل نمايش ……………………………………………………………………………………………………………………..  83

5-2- صحت­سنجي نتايج ……………………………………………………………………………………………………………….  83

5-3- نتايج …………………………………………………………………………………………………………………………………….  85

5-4- نتيجه­گيري …………………………………………………………………………………………………………………………..  95

پيوست­ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………….  96

منابع ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..  116

 

 

 

 

ح

 

فهرست جداول و نمودارها

جدول 2-1- مشخصات آرماتورها …………………………………………………………………………………………………… 7

جدول 5-2- فهرست 12 مدل عددي……………………………………………………………………………………………….. 84

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ط

 

فهرست اشكال و تصاوير

شكل 2-1- منحني­هاي تنش – كرنش براي فولاد مسلح كننده …………………………………………………………  8

شكل2-2 : تغييرات تنش- كرنش براي فولاد مسلح كننده در معرض سيكلهاي بار غير الاستيك………. 10

شكل2-3 : تغييرات تنش-كرنش غير متناوب براي بتن فشاري……………………………………………………….. 12

شكل2-4 : نمونه تركها ولنگرهاي خمشي معكوس شونده در يك تير تحت يك زلزله شديد……………. 13

شكل2-5 : تغييرات تنش-كرنش براي بتن در معرض بارهاي تكراري…………………………………………….. 13

شكل2- 6 : ترك برداشتن اطراف يك ميلگرد آجدار كه تسليم شده است…………………………………………. 14

شكل2-7: تنش موثر مقاومت شده بوسيله بتن يك منشور بتن مسلح تحت سيكلهاي بار غيرالاستيك.. 15

شكل2-8 : محدوديت فراهم شده بوسيله خاموتها در اعضاي با مقطع دايره اي و مستطيلي………………. 17

شكل 2-9: خصوصيات تنش-كرنش بتن محدود شده و محدود نشده…………………………………………….. 19

شكل 2-10: هسته محدود شده معادل وتنش‎هاي محدود كنندگي براي ستونهاي دايره­اي و مستطيلي. 20

شكل2-11: نيروهاي ناشي از پيوستگي در ميلگردهاي آجدار……………………………………………………………. 23

شكل 2-12: عملكرد نيروها در طول همپوشاني بين دو ميلگرد…………………………………………………………. 26

شكل 2-13: نيروي قيد در خم ميلگرد…………………………………………………………………………………………….. 26

شكل2-14: تأخیر كششي در اثر ترك قطري در يك تير………………………………………………………………….. 28

شكل 2-15: عملكردهاي يك تير در اثر تشكيل مفصل هاي پلاستيك معكوس شونده……………………… 29

شكل 2-16: عملكردهاي يك تير در اثر تشكيل مفاصل پلاستيك يك جهته…………………………………….. 30

 شكل2-17: تغيير شکلهاي خمشي در يك تير بتن مسلح آزمايش شده در دانشگاه اوكلند………………… 31

شكل2-18: مقاومت برشي در مفاصل پلاستيك معكوس شونده……………………………………………………….. 33

شکل 2-19: تغییر شکلهای برشی در نواحی مفصل معکوس شونده………………………………………………….. 35

شکل 2-20: نتایج آزمایش‎های بار- تغییرمکان برای یک تیر با یک مفصل پلاستیک معکوس شونده… 36

شکل2-21: تغییر شکل برشی در مفصل پلاستیک معکوس شونده……………………………………………………. 37

شکل 2-22: پاسخ بار-تغییرشکل در سازه با مفصلهای پلاستیک یک جهته……………………………………….. 38

شکل2-23: نیروهای داخلی در یک ستون……………………………………………………………………………………….. 40

شکل 2-24: مشخصات لنگر-چرخش ستونها………………………………………………………………………………….. 41

شکل 2-25 : تغییرات چرخش مفصل با مقدار بارمحوری برای بتن محدود نشده…………………………….. 41

شکل2-26: نیازهای محصوریت برای ستونها در آیین نامه UBC91………………………………………………. 43

شکل 2-27 : جزئیات خاموتها در مقطع عرضی……………………………………………………………………………….. 45

ي

شکل 5-1: مدل‎ تیر بتنی…………………………………………………………………………………………………………………. 74

شکل 5-2: مدل میلگرد طولی………………………………………………………………………………………………………….. 74

شکل 5-3: مدل خاموت………………………………………………………………………………………………………………….. 75

شکل 5-4: شبکه میلگردی………………………………………………………………………………………………………………. 76

شکل 5-5: مشخصات هندسی مقاطع تیر بتنی و شبکه میلگردی………………………………………………………. 77

شکل 5-6: اعمال قید ناحیه مدفون به تیر………………………………………………………………………………………… 79

شکل 5-7: تعریف قیدهای چندگانه در نوک تیر……………………………………………………………………………… 79

شکل 5-8: تعریف قیدهای چندگانه در نوک تیر……………………………………………………………………………… 80

شکل 5-9: تعریف شرایط تکیه گاهی تیر………………………………………………………………………………………… 81

شکل 5-10: المان تیر برای در نظر گرفتن خمش میلگردها………………………………………………………………. 81

شکل 5-11 : المان هشت گرهی پیوسته سه بعدی…………………………………………………………………………… 82

شکل 5-12: تعداد نقاط انتگرال گیری در هر وجه المان هشت گرهی……………………………………………… 82

شکل 5-13: نمودار نیرو – جابجایی حاصله از ABAQUS…………………………………………………………… 83

شکل 5-14: نمودار نیرو – جابجایی مدل1……………………………………………………………………………………… 85

شکل 5-15: نمودار نیرو – جابجایی مدل 2…………………………………………………………………………………….. 85

شکل 5-16: نمودار نیرو – جابجایی مدل 3…………………………………………………………………………………….. 86

شکل 5-17: نمودار نیرو – جابجایی مدل 4…………………………………………………………………………………….. 86

شکل 5-18: نمودار نیرو – جابجایی مدل 5…………………………………………………………………………………….. 87

شکل 5-19: نمودار نیرو – جابجایی مدل 6…………………………………………………………………………………….. 87

شکل 5-20: نمودار نیرو – جابجایی مدل 7…………………………………………………………………………………….. 88

شکل 5-21: نمودار نیرو – جابجایی مدل 8…………………………………………………………………………………….. 88

شکل 5-22: نمودار نیرو – جابجایی مدل 9…………………………………………………………………………………….. 89

شکل 5-23: نمودار نیرو – جابجایی مدل 10…………………………………………………………………………………… 89

شکل 5-24: نمودار نیرو – جابجایی مدل 11…………………………………………………………………………………… 90

شکل 5-25: نمودار نیرو – جابجایی مدل 12…………………………………………………………………………………… 90

شکل 5-26: مقایسه اثر درصد خوردگی میلگردهای جانبی بر مقاومت…………………………………………….. 91

شکل 5-27: مقایسه اثر درصد خوردگی میلگردهای میانی بر مقاومت………………………………………………. 91

شکل 5-28: مقایسه اثر درصد خوردگی میلگردهای خاموت بر مقاومت………………………………………….. 92

شکل 5-29: مقایسه اثر موقعیت میلگرد با 20 درصد خوردگی بر مقاومت……………………………………….. 93

ك

شکل 5-30: مقایسه اثر موقعیت میلگرد با 30 درصد خوردگی بر مقاومت……………………………………….. 93

شکل 5-31: مقایسه اثر موقعیت میلگرد با 40 درصد خوردگی بر مقاومت……………………………………….. 94

شکل 5-32: مقایسه اثر موقعیت میلگرد با 50 درصد خوردگی بر مقاومت……………………………………….. 94

نقد و بررسی‌ها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “مطالعه عددی اثر خوردگی بر سازه‎های بتن مسلح و مطالعه پارامتریک”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...